JP2005132972A - 樹脂改質剤およびポリオレフィン樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 重合体(A)に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子または3級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)を少なくとも含む単量体(B)をグラフト重合したグラフト共重合体からなる樹脂改質剤、および該樹脂改質剤とポリオレフィン樹脂とを含有するポリオレフィン樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
ここで、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)は、脂環式炭化水素基を有する単量体であることが望ましい。
さらに、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)は、シクロヘキシル基、4−t−ブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル基から選ばれた少なくとも1種を有する単量体であることが望ましい。
また、前記単量体(B)(100質量%)中、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)の割合は、50質量%以上であることが望ましい。
また、前記グラフト共重合体は、コアシェル構造の重合体であることが望ましい。
また、本発明のポリオレフィン樹脂組成物は、本発明の樹脂改質剤と、ポリオレフィン樹脂とを含有することを特徴とするものである。
また、本発明のポリオレフィン樹脂組成物は、本発明の樹脂改質剤と、ポリオレフィン樹脂とを含有するものであるので、ポリオレフィン樹脂の成形性、良好な外観、機械的特性を維持したまま、耐衝撃性、染色性、塗装性等に優れる。
<重合体(A)>
本発明における重合体(A)としては、ポリオレフィン樹脂の改質目的により種々の重合体を選択することができる。
例えば、耐低温衝撃性、軟質性の改質を目的とする場合、重合体(A)としては、ガラス転移温度が0℃以下である重合体が好ましい。このような重合体としては、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン共重合体、エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、イソプレン−イソブチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体などのジエン系共重合体;n−ブチルアクリレートおよびこれらと共重合し得るアクリル酸エステル単量体との共重合体であるアクリレートゴム;ジメチルシロキサン単位を主成分とするシリコーンゴム;シリコーンとアクリレートとのシリコーン/アクリル複合ゴム等が挙げられる。
これらの中でも、ジエン系共重合体、アクリレートゴム、シリコーン/アクリル複合ゴムが重合体(A)として好ましく用いられる。
ここで、(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートを意味し、(メタ)アクリルアミドは、アクリルアミドまたはメタクリルアミドを意味し、(メタ)アクリロニトリルは、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルを意味する。
単量体(B)は、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子または3級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)を少なくとも含むものである。
アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)としては、例えば、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、シクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート等の環構造、多環構造の脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体等が挙げられる。これらは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも入手のしやすさ、ポリオレフィン基材に対する密着性の面から、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等が好ましい。
これらの中でも、入手のしやすさ、塗工性の面からt−ブチル(メタ)アクリレート、t−アミル(メタ)アクリレートを用いることが好ましく、t−ブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
この場合、グラフト共重合体は、重合体(A)に、前記単量体(a)と、これと共重合可能な他の単量体(b)とをグラフト共重合することにより得ることができる。
アクリル系樹脂は、通常、ポリオレフィン樹脂への分散性が悪いものであるが、単量体(B)がアクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子または3級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)を少なくとも含むことで、樹脂改質剤のポリオレフィン樹脂への分散性、アクリル系改質剤とオレフィンマトリクスの界面密着強度を向上させることができる。
本発明における樹脂改質剤は、重合体(A)に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子または3級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)を少なくとも含む単量体(B)をグラフト重合したグラフト共重合体である。グラフト共重合体が、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子または3級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)を有することで、ポリオレフィン樹脂中での分散性を向上できる。
ここで、「グラフト重合」とは、重合体(A)の存在下で、単量体(B)をラジカル重合してグラフト共重合体を生成させることをいう。重合体(A)を単量体(B)でグラフト重合して得られるグラフト共重合体には、通常、グラフト共重合体とともに、未変性の重合体(A)、および単量体(B)の単独重合体またはランダム共重合体が含まれるが、本発明においては、発明の趣旨を損なわない限り、これらを含めてグラフト共重合体という。
本発明の樹脂改質剤は、ポリオレフィン樹脂の改質剤として用いることができる。
ポリオレフィン樹脂の具体例としては、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、超々低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリメチルペンテン、プロピレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレンと炭素数5〜12のα−オレフィンとからなる共重合体、エチレン−非共役ジエン共重合体、プロピレン−非共役ジエン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルトリメトキシシラン共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体等を挙げることができる。これらは、単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。
金属系安定剤としては、例えば、三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、塩基性亜硫酸鉛、ケイ酸鉛などの鉛系安定剤;カリウム、マグネシウム、バリウム、亜鉛、カドミウム、鉛等の金属と2−エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、ベヘン酸等の脂肪酸から誘導される金属石けん系安定剤;アルキル基、エステル基と、脂肪酸塩、マレイン酸塩、含硫化物とから誘導される有機スズ系安定剤;Ba−Zn系、Ca−Zn系、Ba−Ca−Sn系、Ca−Mg−Sn系、Ca−Zn−Sn系、Pb−Sn系、Pb−Ba−Ca系等の複合金属石けん系安定剤;バリウム、亜鉛などの金属基と、2−エチルヘキサン酸、イソデカン酸、トリアルキル酢酸などの分岐脂肪酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸などの不飽和脂肪酸、ナフテン酸などの脂肪環族酸、石炭酸、安息香酸、サリチル酸、それらの置換誘導体などの芳香族酸といった通常二種以上の有機酸とから誘導される金属塩系安定剤;これら安定剤を石油系炭化水素、アルコール、グリセリン誘導体などの有機溶剤に溶解し、さらに亜リン酸エステル、エポキシ化合物、発色防止剤、透明性改良剤、光安定剤、酸化防止剤、プレートアウト防止剤、滑剤等の安定化助剤を配合してなる金属塩液状安定剤等が挙げられる。
これら安定剤は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
加工助剤としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体などが挙げられる。
耐熱向上剤としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体、イミド系共重合体、スチレン・アクリロニトリル系共重合体などが挙げられる。
他の樹脂としては、例えば、硬質、半硬質、軟質塩化ビニル系樹脂(PVC系樹脂);ポリスチレン(PS)、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、(メタ)アクリル酸エステル・スチレン共重合体(MS)、スチレン・アクリロニトリル共重合体(SAN)、スチレン・無水マレイン酸共重合体(SMA)、ABS、ASA(アクリレート−スチレン−アクリロニトリル樹脂)、AES、などのスチレン系樹脂(St系樹脂);ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などのアクリル系樹脂(Ac系樹脂);ポリカーボネート系樹脂(PC系樹脂);ポリアミド系樹脂(PA系樹脂);ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル系樹脂(PEs系樹脂);(変性)ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE系樹脂)、ポリオキシメチレン系樹脂(POM系樹脂)、ポリスルフォン系樹脂(PSO系樹脂)、ポリアリレート系樹脂(PAr系樹脂)、ポリフェニレン系樹脂(PPS系樹脂)、熱可塑性ポリウレタン系樹脂(PU系樹脂)などのエンジニアリングプラスチックス;スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー、1,2−ポリブタジエン、トランス1,4−ポリイソプレンなどの熱可塑性エラストマー(TPE);PC/ABSなどのPC系樹脂/St系樹脂アロイ、PVC/ABSなどのPVC系樹脂/St系樹脂アロイ、PA/ABSなどのPA系樹脂/St系樹脂アロイ、PA系樹脂/TPEアロイ、PA/PPなどのPA系樹脂/ポリオレフィン系樹脂アロイ、PBT系樹脂/TPE、PC/PBTなどのPC系樹脂/PEs系樹脂アロイ、ポリオレフィン系樹脂/TPE、PP(ポリプロピレン)/PE(ポリエチレン)などのオレフィン系樹脂どうしのアロイ、PPE/HIPS、PPE/PBT、PPE/PAなどのPPE系樹脂アロイ、PVC/PMMAなどのPVC系樹脂/Ac系樹脂アロイなどのポリマーアロイに用いることができる。
本発明の樹脂改質剤をこれら樹脂に添加した樹脂組成物には、その物性を損なわない限りにおいて、その目的に応じて樹脂のコンパウンド時、混練時、成形時に、安定剤、充填剤などを添加することができる。
樹脂組成物の調製に用いられる装置としては、特に押出機、バンバリーミキサー、ローラー、ニーダー等を例として挙げることができる。樹脂組成物は、これら装置を回分的または連続的に運転することにより調製できる。調製時における各成分の混合順は特に限定されない。
(1)外観:
得られた樹脂組成物を成形して得られたシート状試験片(130mm×13mm×厚さ3mm)を、手で20゜折り曲げ、試験片に白化が見られたかどうかを目視で観察して判断した。その評価では、白化がみられない場合を○、白化が見られた場合を×とした。
(2)層状剥離:
得られた樹脂組成物を成形して得られたシート状試験片(130mm×13mm×厚さ3mm)を、手で折り曲げて破断させ、試験片の表皮(スキン層)が層状に剥離したかどうかを目視で観察して判断した。その評価では、層状に剥離しなかった場合を○、層状に剥離した場合を×とした。
ASTM D638に準じて行った。
(4)アイゾット衝撃試験:
JIS K−7110に準じて行った。
(5)染色性:
得られた熱可塑性樹脂組成物から成形されたシート状の試験片(130mm×13mm×厚さ3mm)をエンマルゲン909の0.1%水溶液中で80℃、1時間保持し、その表面を洗浄した後、テラシーブルー(サンプルに対して1%)水溶液によりオートクレーブ中100℃、4時間で染色した。その後、水洗し色調変化を目視で観察して評価した。その評価では、青に着色した場合を○、変化しなかった場合を×とした。
(1)重合体(A−1)ラテックスの合成:
温度計、サーモスタット、攪拌器、還流冷却器、滴下装置を備えた反応容器に、脱イオン水780部を加え、反応容器内を窒素置換した後、75℃に昇温し、反応容器内に硫酸第一鉄0.0004部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.0012部、ロンガリット0.8部および脱イオン水20部からなる還元剤水溶液を投入した。反応容器内の温度を75℃に維持しながら、反応容器内にメチルメタクリレート(MMA)1.2部、ブチルアクリレート1.8部、1,3−ブタンジオールジメタクリレート0.8部、アリルメタクリレート0.2部、クメンハイドロパーオキサイド0.1部、乳化剤LO−529(東邦化学社製)6部の混合物を8分かけて滴下し、75℃にて15分保持した。ついで、MMA10.8部、ブチルアクリレート162部、1,3−ブタンジオールジメタクリレート7.2部、アリルメタクリレート1.8部、クメンハイドロパーオキサイド0.116部の混合物を120分かけて滴下し、その後、反応容器内を75℃にて60保持した。さらに、反応容器内にMMA28部、ブチルアクリレート12部、アリルメタクリレート0.3部、クメンハイドロパーオキサイド0.05部の混合物を45分かけて滴下し、その後、反応容器内を75℃にて60分保持することにより重合体(A−1)ラテックスを得た。
ついで、上記重合体(A−1)ラテックス(固形分226部)に4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート144部、ブチルアクリレート1.6部からなるモノマーと、クメンハイドロパーオキサイド0.24部、n−オクチルメルカプタン0.5部の混合物を90分かけて滴下し、その後、反応容器内を75℃にて60分保持した。反応容器内を40℃まで冷却し、生成物を300メッシュのナイロンクロスでろ過し、平均粒子径が140nmであり、重合体の割合が全質量(重合体と水の合計100質量%)に対して33質量%であるラテックスを得た。
このラテックスを80℃で濃度3%の酢酸カルシウム水溶液中に、ラテックスと水溶液の質量比率が1:3となるように添加し、その後、90℃まで昇温して凝固させ、水により洗浄を繰り返した後、固形分を分離し、65℃で24時間乾燥し、樹脂改質剤(C−1)を得た。
表1に樹脂改質剤(C−1)の組成比を示す。
(1)重合体(A−2)ラテックスの合成:
耐圧密閉型反応槽に、イオン交換水4500部、1,3−ブタジエン1350部、ブチルアクリレート1650部、重合開始剤であるイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド4部、乳化剤であるオレイン酸カリウム28部、およびN−ラウロイルザルコシネート12部の混合物を仕込み、装置を密閉した。水浴中にて昇温を行い、内温が43℃に達した時点で硫酸第一鉄0.072部、ピロリン酸ナトリウム7.2部、および2Na:エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム2水和物0.0071部の混合物と、ロンガリット1.2部およびデキストロース4.8部の混合物とを添加した。ついで、昇温を行い内温55℃にて重合を2時間保持した後、さらに昇温を行い内温60℃にて重合を6時間保持して1,3−ブタジエンとブチルアクリレートとの共重合体ラテックス(A−2)を得た。ポリマー転化率を測定したところ99%であった。
上記重合体(A−2)ラテックス3500部(固形分として1400部)、水360部、およびN−ラウロイルザルコシネート3.5部を反応器に仕込み、反応容器内を窒素置換した後、内温を70℃に昇温した。次いで、反応容器内に、硫酸第一鉄0.003部、2Na:エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム2水和物0.009部、ロンガリット2.1部、および水50部の混合物を添加した。その後、4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート280部およびクメンハイドロパーオキサイド2.8部の混合物を90分かけて連続添加し、その後、反応容器内を70℃で100分保持し、重合を終了した。反応容器内を40℃まで冷却し、生成物を300メッシュのナイロンクロスでろ過し、平均粒子径が140nmであり、重合体の割合が全質量(重合体と水の合計100質量%)に対して40質量%であるラテックスを得た。
このラテックスを80℃で濃度3%の酢酸カルシウム水溶液中に、ラテックスと水溶液の質量比率が1:3となるように添加し、その後、90℃まで昇温して凝固させ、水により洗浄を繰り返した後、固形分を分離し、65℃で24時間乾燥し、樹脂改質剤(C−2)を得た。
表1に樹脂改質剤(C−2)の組成比を示す。
樹脂改質剤(C−3)の合成:
4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレートをシクロヘキシルアクリレートとした以外は参考例2と同様に行い、平均粒子径が150nmであり、重合体の割合が全質量(重合体と水の合計100質量%)に対して40質量%であるラテックスを得た。その後、参考例2と同様にして固形分を分離し、乾燥し、樹脂改質剤(C−3)を得た。
表1に樹脂改質剤(C−3)の組成比を示す。
4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレートをMMAとした以外は参考例1と同様に行い、本発明の樹脂改質剤とは異なるグラフト共重合体(D−1)を得た。
表1にグラフト共重合体(D−1)の組成比を示す。
参考例1で合成した樹脂改質剤(C−1)10部を、ポリプロピレン(PP;日本ポリケム(株)製MA−03)90部に配合し、220℃に設定した二軸押出機に供給、溶融混練しペレットとした後、射出成形して評価試験片を得た。得られた評価試験片の物性評価結果を表2に示す。
(実施例2)
樹脂改質剤(C−1)を樹脂改質剤(C−2)に変更した以外は、実施例1と同様にして評価試験片を得た。得られた評価試験片の物性評価結果について表2に示す。
樹脂改質剤(C−2)20部を、ポリプロピレン(PP;日本ポリケム(株)製MA−03)80部に配合し、220℃に設定した二軸押出機に供給、溶融混練しペレットとした後、射出成形して評価試験片を得た。得られた評価試験片の物性評価結果を表2に示す。
(実施例4)
樹脂改質剤(C−2)を樹脂改質剤(C−3)に変更した以外は、実施例3と同様にして評価試験片を得た。得られた評価試験片の物性評価結果について表2に示す。
樹脂改質剤(C−1)をグラフト共重合体(D−1)に変更した以外は、実施例1と同様にして評価試験片を得た。得られた評価試験片の物性評価結果について表2に示す。
(比較例2)
PPに樹脂改質剤、グラフト共重合体を配合しない以外は、実施例1と同様にして評価試験片を得た。得られた評価試験片の物性評価結果について表2に示す。
Claims (6)
- 重合体(A)に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が2級炭素原子または3級炭素原子に結合した(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)を少なくとも含む単量体(B)をグラフト重合したグラフト共重合体からなる樹脂改質剤。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)が、脂環式炭化水素基を有する単量体である請求項1記載の樹脂改質剤。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)が、シクロヘキシル基、4−t−ブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル基から選ばれた少なくとも1種を有する単量体である請求項1記載の樹脂改質剤。
- 前記単量体(B)(100質量%)中、(メタ)アクリル酸エステル単量体(a)の割合が50質量%以上である請求項1ないし3いずれか一項に記載の樹脂改質剤。
- 前記グラフト共重合体が、コアシェル構造の重合体である請求項1ないし4いずれか一項に記載の樹脂改質剤。
- 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の樹脂改質剤と、ポリオレフィン樹脂とを含有するポリオレフィン樹脂組成物。
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