JP5301289B2 - ハイブリッドな衝撃改質剤とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のハイブリッドな衝撃改質剤は例えばPVC用の衝撃改質剤で、噴霧乾燥、凝集、凍結凝集またはその他公知の回収方法で製造される。より正確には、本発明のハイブリッドな衝撃改質剤は(1)標準的な衝撃改質剤のスラリーまたはラテックスと無機充填材のスラリーとの混合物で噴霧乾燥、凝集、凍結凝集、その他公知の回収方法を行なうか、(2)(i)標準的な衝撃改質剤のラテックスまたはスラリーと(ii)無機充填材のスラリーとを同時に噴霧乾燥または凝集して製造する。
本発明のハイブリッドな衝撃改質剤は粉末として回収され、衝撃を改質すべき熱可塑性マトリックス中に添加される。本発明粉末はこの熱可塑性マトリックス中に融解混合するか、熱可塑性マトリックスの粉末と乾燥混合される。必要に応じて他の添加剤をハイブリッドな改質剤粉末と同時に導入することもできる。
いずれの方法の場合でも最終生産物はハイブリッドな衝撃改質剤とみなされ、元の無機部分がマイクロメータスケールの寸法を有する一次粒子を構成する複合改質剤の場合でも、無機部分がナノメータスケールの寸法を有する一次粒子を構成するナノ複合(nanocomposite)改質剤の場合でも、ハイブリッドな衝撃改質剤になる。事実、本発明で得られる粉末材料は互いに密に混合された有機相と無機相とを含む一次粒子(グレイン)を構成する。
(1)標準的な衝撃改質剤のラテックスまたはスラリーと無機充填材のスラリーとの混合物に噴霧乾燥、凝集、凍結凝集、その他の回収方法を行なうか、
(2)(i) 標準的な衝撃改質剤のラテックスまたはスラリーと(ii)無機の充填材のスラリーとを同時に乾燥(噴霧乾燥、凝集、その他の回収方法で)して
ハイブリッドな衝撃改質剤を作り、さらに、凝集または凍結凝集し、必要に応じて濾過および乾燥階段を経て、ハイブリッドな衝撃改質剤を粉末として回収する、ハイブリッドな衝撃改質剤の製造方法に関するものである。
本発明はさらに、上記ハイブリッドな衝撃改質剤を含む熱可塑性ポリマーにも関するものである。本発明のハイブリッド衝撃改質剤を含む熱可塑性ポリマーはプロフィル(異形断面材)、パイプ、サイディング(siding)のクラッドおよび製造で使用できる。
本発明はさらに、粉体物性(流動性、耐固化(ランピング、lumping)/耐亀裂(クラッキング、caking)等)が改善されたハイブリッドな改質剤に関するものである。
本発明のハイブリッドな改質剤は(i) 2つのオリジナル粉末(有機改質剤および無機充填剤)を直接混合して得られる製品、(ii)有機改質剤単独、(iii) 無機充填材単独に比べて改善された衝撃性能を有する。すなわち、本発明の方法で製造されたハイブリッドな改質剤は有機部分と無機部分の間の相乗効果を明らかに有している。
(1)イソプレンまたはブタジエンのホモポリマー、
(2)最大で30モル%のビニルモノマーとのイソプレンのコポリマー、
(3)最大で30モル%のビニルモノマーとのブタジエンのコポリマー。
ビニルモノマーはスチレン、アルキルスチレン、アクリロニトリルまたはアルキル(メタ)アクリレートにすることができる。
(1)アルキル(メタ)アクリレートのホモポリマー、
(2)アルキル(メタ)アクリレートと、30モル%以下の他のアルキル(メタ)アクリレートおよびビニルモノマーの中から選択されるモノマーとのコポリマー。
アルキル(メタ)アクリレートはアクリル酸ブチルであるのが有利である。ビニルモノマーはスチレン、アルキルスチレン、アクリロニトリル、ブタジエンまたはイソプレンでもよい。
(i) 少なくとも93モル%のブタジエン、5モル%のスチレン、0.5〜1モル%のジビニールベンゼンから成るコア 75〜80重量部、
(ii) 内側がポリスチレンからなり、外側がPMMAのホモポリマーまたはコポリマーから成る基本的に同じ重量の2つのシェル 25〜20重量部。
(i) メタクリル酸メチル/アクリル酸エチルコポリマーからなるコア、
(ii) アクリル酸ブチル/スチレンコポリマから成るシェル、
(iii) メタクリル酸メチル/アクリル酸エチルコポリマーから成るシェル。
(i) メタクリル酸メチル/アクリル酸エチルのコポリマーから成るコア、
(ii) アクリル酸ブチル/スチレンコポリマーから成るシェル、
(iii) メタクリル酸メチル/アクリル酸ブチル/スチレンコポリマーから成るシェル、
(iv) メタクリル酸メチル/アクリル酸エチルのコポリマーから成るシェル。
本発明の無機充填材の粒子は、当業者に公知の任意の方法で求めた直径が1マイクロメートル以下である。
本発明の無機充填材の例は粉砕された天然炭酸カルシウム(GCC)、軽質炭酸カルシウム(PCC)、ナノサイズのPCC(NPCC)、クレー、モンモリロナイト(ナノ-クレー)、ゼオライト、真珠岩またはスラリーとして得られる他の任意タイプの無機材料がある。
無機充填材のスラリーは、固形分が5〜80重量%、好ましくは25〜60重量%の無機充填材の水分散体である。この水分散体は任意の界面活性剤、分散剤、添加剤またはスラリーの品質(安定性、粘度またはホストマトリックスとの相溶性)を改善できる充填材表面処理を含むことができる。
本発明のハイブリッド改質剤を含む熱可塑性ポリマーはプロフィル(異形断面材)、パイプまたはサイジング(siding)のクラッドの製造で使うことができる。
本発明は上記熱可塑性組成物かち成る物品にも関するものである。この物品はプロフィル、パイプまたはサイジングにすることができる。
噴霧乾燥によるハイブリッド衝撃改質剤の製造
衝撃改質剤ラテックスは標準的な乳化重合方法を用いた米国特許第4,278.576号明細書に記載の方法に従って製造した。すなわち、84.2重量部のアクリル酸ブチルと、0.4重量部のブチレングリコールジアクリレートと、0.4重量部のジアリルマレートとをエラストマーコアとして使用し、次いで15重量部のメタクリル酸メチルを重合してアクリルポリマーのコア/シェルを製造した。固形分は40%である。
得られた粉末の粒度は150μmである。このハイブリッドな衝撃改質剤を顕微鏡で調べ、均一性および偏析をテストして特徴付
づけられる。
サンプルを走査電子顕微鏡でレトロ拡散モードで観測して、CaCO3とアクリルの粒子を識別した。CaCO3は白い相、アクリル部分は灰色の相として現れる。CaCO3粒子はハイブリッドな衝撃改質剤の内部に小さい白い点((図1]および[図2]を参照)として見える。CaCO3はレトロ拡散モードでは写真の白くなり、AIMハイブリッド粒子の内部に位置している。
CaCO3の量はハイブリッドな衝撃改質剤粉末の5つの小さいサンプルでfluoXで求めた。
このテストではサンプルを流動化し、流動化装置の最上部と底部で回収された粉末中のCaCO3レベルが同じか否かをチェックした。
衝撃改質剤ラテックスとCaCO3スラリーは実施例1のものと同じであるが、各懸濁液を単独で噴霧乾燥した。噴霧乾燥条件は実施例1と同じ。
得られた粉末のアクリル/CaCO3混合割合は85/15である。この混合物を実施例1と同じ条件で特徴付けた。
サンプルを走査電子顕微鏡でレトロ拡散モードで観測して、CaCO3とアクリルの粒子を識別した。CaCO3は白い相、アクリル部分は灰色の相として現れる。CaCO3粒子はアクリル粒子の周りある([図3]と(図4]を参照)。
均一性:
ハイブリッドな衝撃改質剤粉末の5つの小さいサンプルでfluoXでCaCO3量を求めた。
偏析テスト:
テストはサンプルを流動化し、流動化装置の最上部と底部とで回収された粉末中のCaCO3レベルが同じか否かをチェックした。
Claims (10)
- 熱可塑性ポリマーの耐衝撃を改質するための無機充填材を含むハイブリッドな衝撃改質剤であって、上記衝撃改質剤がメタクリレート−ブタジエン−スチレンコポリマー(MBS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマ(ABS)、アクリルコア/シェルポリマー(AIM)および塩素化ポリエチレン(CPE)から成る群の中から選択され、無機充填材が粉砕した天然炭酸カルシウム(GCC)、沈殿炭酸カルシウム(PCC)、ナノセイズ化した(nanosized)PCC(NPCC)、クレー、モンモリロナイト(ナノ-クレー)、ゼオライト、パーライト(真珠岩)またはスラリーとして得ることができる無機材料であり、無機充填材の配合比率が衝撃改質剤と無機充填材との総量の0.1〜95重量%であるハイブリッドな衝撃改質剤であって、
(1)上記衝撃改質剤のラテックスまたはスラリーと無機充填材のスラリーとの混合物を噴霧乾燥、凝集または凍結凝集するか、(2)(i)上記衝撃改質剤のラテックスまたはスラリーと(ii)無機の充填材のスラリーとを噴霧乾燥または凝集で同時に乾燥して、ハイブリッドな衝撃改質剤を作り、凝集または凍結凝集の場合にはさらに濾過および乾燥してハイブリッドな衝撃改質剤を粉末として回収する方法で製造されたものであることを特徴とするハイブリッドな衝撃改質剤。 - 無機充填材のモーズ硬度が6以下である請求項1に記載のハイブリッドな衝撃改質剤。
- 無機充填材のモーズ硬度が4以下である請求項2に記載のハイブリッドな衝撃改質剤。
- 無機充填材の配合比率が衝撃改質剤と無機充填材との総量の1〜50重量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載のハイブリッドな衝撃改質剤。
- 無機充填材の配合比率が衝撃改質剤と無機充填材との総量の3〜20重量%である請求項4に記載のハイブリッドな衝撃改質剤。
- 上記熱可塑性ポリマーがポリ塩化ビニール、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステルおよびポリオレフィンから成る群の中から選択される請求項1〜5のいずれか一項に記載の衝撃改質剤。
- 熱可塑性ポリマーがポリ塩化ビニールまたはポリカーボネートである請求項6に記載の衝撃改質剤。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のハイブリッドな衝撃改質剤を含む熱可塑性ポリマー。
- 追加の無機充填材、有機または無機の顔料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ガラスビーズ、ガラス繊維、難燃剤、補強剤から成る群の中から選択される添加剤をさらに含む請求項8に記載の熱可塑性ポリマー。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のハイブリッドな衝撃改質剤を含む熱可塑性ポリマーから成る物品。
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