專利名稱::熱塑性樹脂成型制品及其制造方法
技術領域:
:本發明涉及一種具有優良的耐化學性的熱塑性樹脂成型制品及其制造方法。尤其是本發明涉及一種用下述方法(下文中稱作直接成型法)得到的熱塑性樹脂成型制品,在該方法中ABS樹脂和含有某些特定的能賦予ABS樹脂優良的耐化學性丙烯酸類橡膠狀聚合物的熱塑性樹脂混合物同時加入成型機并成型。ABS樹脂具有高的沖擊強度和剛性,并具有優良的成型加工性、光澤和外觀,它們廣泛用于工業零部件和家用電器。在這些應用中,它們常與各種化學物質或清潔劑接觸,這可能導致ABS樹脂成型制品開裂。為了防止這樣的開裂發生,需要使ABS樹脂具有耐化學性。為了提高ABS樹脂的耐化學性,已知的方法是提高構成ABS樹脂的樹脂組分AS樹脂的分子量,或者提高構成AS樹脂的極性單體丙烯腈的組成比例。然而,使用該方法可能會使ABS樹脂的成型加工性變差,而且耐化學性仍然是不適宜的。另外,也有人提出含有含橡膠的苯乙烯樹脂和丙烯酸酯聚合物的混合物的組合物(JP-B-63-22222),并已知由此可以大大提高耐化學性。然而,該方法有一個缺點,即為了制造符合各種不同耐化學性水平或其它機械性能要求的成型制品,需要許多種類的具有對應于該性能水平的樹脂顆粒,以及需要非常麻煩的操作(如混合和捏和操作)以得到這樣許多種類的樹脂顆粒,并且成本會變大。另外,為了得到這樣許多種類的顆粒,需要進行捏和操作,這樣會使ABS樹脂質量變差,從而導致沖擊強度變差。本發明的一個目的是提供一種具有優良的耐化學性的熱塑性樹脂成型制品,該成型制品是通過直接成型ABS樹脂和能賦予ABS樹脂優良的耐化學性的熱塑性樹脂混合物而得到的,并且解決了上述諸如需要制備許多種類的樹脂顆粒、麻煩的操作、成本高和沖擊強度變差等問題,這些問題是過去為得到符合各種不同性能水平的成型制品而往往不可避免的。本發明者為了解決上述問題進行了廣泛的研究,結果發現了通過直接成型下列熱塑性樹脂混合物和ABS樹脂得到的熱塑性樹脂成型制品,并且發現用該成型制品可以達到上述目的。即,本發明提供了一種通過將10至40%(重量)熱塑性樹脂混合物(I)和60至90%(重量)ABS樹脂(II)加入成型機并成型得到的熱塑性樹脂成型制品,其中所述熱塑性樹脂混合物(I)是通過熔融混合40至80%(重量)丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)和20至60%(重量)乙烯基共聚物(B)而制備的,丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)是丙烯酸酯單體的均聚物或丙烯酸酯單體與其它可共聚單體的共聚物,玻璃化溫度最高為0℃,凝膠含量最多為70%,溶度參數為8.4至9.8(cal/cc)1/2,乙烯基共聚物(B)含有60至80%(重量)乙烯基芳烴單體單元、20至40%(重量)的乙烯基氰化物單體單元和0至20%(重量)可與其共聚的乙烯基單體單元。本發明還提供了制備熱塑性樹脂成型制品的方法,包括將10至40%(重量)如上定義的熱塑性樹脂混合物(I)和60至90%(重量)ABS樹脂(II)同時加入成型機并成型。下面參照優選的實例對本發明作詳細說明。首先說明可以用作本發明的熱塑性樹脂混合物(I)的丙烯酸類橡膠狀聚合物組分(A)。丙烯酸酯單體可以是,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羥乙酯或丙烯酸甲氧基乙酯。特別優選的是丙烯酸丁酯。所述其它的可共聚的單體可以是,例如,苯乙烯類單體,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯或叔丁基苯乙烯,乙烯基氰化物單體,例如丙烯腈或甲基丙烯腈,甲基丙烯酸酯單體,例如甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯,烯烴單體,例如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯或2-丁烯,或乙烯基醚單體,例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚或丁基乙烯基醚。特別優選的是甲基丙烯酸甲酯。另外,可共聚的單體可以是多官能乙烯基單體,例如二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、氰尿酸三烯丙酯、異氰尿酸三烯丙酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯。特別優選的是二甲基丙烯酸乙二醇酯。本發明的組分(A)必需具有丙烯酸酯單體單元。另外,組分(A)可以是兩種或兩種以上組分(A)的混合物。本發明的組分(A)的玻璃化溫度最高為0℃,較好為最高-10℃。如果該玻璃化溫度超過0℃,則通過直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)而得到的成型制品的沖擊強度會是低的,耐化學性會不適宜。另外,本發明的組分(A)的凝膠含量最多為70%(重量),較好的是最多為50%(重量)。該凝膠含量是用下述方法得到的,即精確稱取約1.0g組分(A)(S0g),放入由400篩目不銹鋼網制成的盒中,將其浸在100g甲苯中,在5℃靜置24小時,取出該盒,使聚合物組分(A)的不溶物完全干燥并稱重,得到其重量S1g,通過(S1/S0)×100(%)計算凝膠含量。如果組分(A)的凝膠含量超過70%(重量),則通過直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)得到的熱塑性樹脂成型制品的耐化學性是不適宜的。另外,本發明的組分(A)的溶度參數為8.4至9.8(cal/cc)1/2,較好為8.4至9.4(cal/cc)1/2。溶度參數是在“PolymerHandbook”(由JohnWiley&Son出版,1989,第三版,sectionVII,p.519-559)中記載的值,共聚物的溶度參數δT是根據重量分數具有加和性計算的。即,根據下式(I)計算,其中δn是構成由m種(甲基)丙烯酸酯單體組成的共聚物的每一(甲基)丙烯酸酯單體均聚物的溶度參數,而Wn是其重量分數δT=ΣδnWnn=1n=m/ΣWnn=1n=m----(1)]]>例如,通過將丙烯酸正丁酯的溶度參數8.8(cal/cc)1/2和甲基丙烯酸甲酯的溶度參數9.5(cal/cc)1/2代入式(1),計算出含有70%(重量)丙烯酸正丁酯和30%(重量)甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸類橡膠狀聚合物的溶度參數為9.0(cal/cc)1/2。如果組分(A)的溶度參數偏離上述范圍,則通過直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)得到的成型制品的耐化學性是不適宜的。對于制備本發明的組分(A)的方法沒有特別的限制。然而,通過乳液聚合進行制備在工業上是有利的,而且可以使用常規的乳液聚合技術。下面敘述乙烯基共聚物組分(B)。芳族乙烯基單體可以是,例如,苯乙烯類單體,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯或氯苯乙烯,或者其被取代的單體。特別優選的是苯乙烯。乙烯基氰化物單體可以是,例如,丙烯腈、甲基丙烯腈或α-氯丙烯腈。特別優選的是丙烯腈。另外,可共聚的乙烯基單體可以是,例如,丙烯酸酯單體,例如丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸酯單體,例如甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯,乙烯基羧酸單體,例如丙烯酸或甲基丙烯酸,或者諸如丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺等單體。該乙烯基共聚物組分(B)含有60至80%(重量)芳族乙烯基單體單元、20至40%(重量)乙烯基氰化物單體單元和0至20%(重量)可與其共聚的乙烯基單體單元。如果比例偏離這些范圍,則與組分(A)的相容性會變差,通過直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)得到的成型制品的沖擊強度會是低的。對于聚合方法,可以采用任何常規的聚合反應技術。例如,可以采用懸浮聚合、乳液聚合或溶液聚合。本發明的熱塑性樹脂混合物(I)含有40至80%(重量),較好為50至75%(重量)丙烯酸類橡膠狀聚合物組分(A)和20至60%(重量),較好為25至50%(重量)乙烯基共聚物組分(B)。如果丙烯酸類橡膠狀聚合物組分(A)少于40%(重量),不僅在經濟上不利于通過直接將其與ABS樹脂(II)成型得到具有所需的耐化學性的成型制品,而且成型制品的沖擊強度會是低的。另一方面,如果超過80%(重量),則通過直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)形成的成型制品的外觀會是差的。如果乙烯基共聚物組分(B)少于20%(重量),則通過直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)形成的成型制品的外觀會是差的。另一方面,如果超過60%(重量),不僅在經濟上不利于通過直接將其與ABS樹脂(II)成型得到具有所需的耐化學性的成型制品,而且成型制品的沖擊強度會是低的。對于用于熔融混合組分(A)和(B)以制備本發明的熱塑性樹脂混合物(I)的方法沒有特別的限制,而且可以采用任何常規的裝置。例如班伯里混煉機、混煉輥或擠塑機(如單螺桿擠塑機或雙螺桿擠塑機)。另外,當組分(A)和(B)均由乳液聚合制備時,宜將預定量的組分(A)膠乳和組分(B)膠乳混合,脫水并干燥,然后用上述方法熔融捏和。然后,通過將上述熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)加入成型機并成型,可以得到本發明的熱塑性樹脂成型制品。本發明中所用的ABS樹脂(II)可以是,例如,在選自丁二烯聚合物、丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物和丙烯酸酯聚合物中的至少一種橡膠狀聚合物的存在下,通過聚合選自芳族乙烯基單體、乙烯基氰化物單體、馬來酰亞胺單體和甲基丙烯酸酯單體中的至少兩種單體而得到的樹脂。芳族乙烯基單體和乙烯基氰化物單體可以是,例如,在上文中熱塑性樹脂混合物(I)的組分(B)中所述的芳族乙烯基單體和乙烯基氰化物單體,甲基丙烯酸酯單體可以是,例如,甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。馬來酰亞胺單體可以是,例如,馬來酰亞胺、N-甲基馬來酰亞胺、N-乙基馬來酰亞胺、N-丙基馬來酰亞胺、N-環己基馬來酰亞胺或N-苯基馬來酰亞胺。另外,為了調節樹脂中橡膠組分的量,可以混入由與構成樹脂的單體相同的單體組分制成的聚合物。然而,該聚合物不是必須由相同的單體組分制成。例如,當苯乙烯和丙烯腈單體用作單體組分時,可以混入含有苯乙烯、丙烯腈和α-甲基苯乙烯的單體混合物的聚合物。本發明中所用的ABS樹脂(II)的具體實例包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂、α-甲基苯乙烯類耐熱性ABS(丙烯腈-丁二烯-α-甲基苯乙烯;丙烯腈-丁二烯-α-甲基苯乙烯-苯乙烯)樹脂、馬來酰亞胺類耐熱性ABS(丙烯腈-丁二烯-N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯)樹脂、AES(丙烯腈-EPDM-苯乙烯)樹脂、AAS(丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯)樹脂和MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯;甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂。然而,ABS樹脂(II)不限于這些具體的實例。在本發明的熱塑性樹脂混合物(I)中,可以根據具體用途加入抗氧劑、紫外線吸收劑、增塑劑、潤滑劑和著色劑。也可以在加入本發明的熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)的同時將這些添加劑加入成型機。另外,ABS樹脂(II)可以預先以不偏離本發明的目的的量(具體為0至20%(重量))混入本發明的熱塑性樹脂混合物(I)中。在直接成型熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)時,該組合物中含有10至40%(重量),較好為15至35%(重量)熱塑性樹脂混合物(I)和60至90%(重量),較好為65至85%(重量)ABS樹脂(II)。如果熱塑性樹脂混合物(I)少于10%(重量),則得到的成型制品不具有足夠的耐化學性。另一方面,如果超過40%(重量),則成型制品的外觀差。本發明中所用的成型機可以是,例如,注塑機、片材成型機、吹塑機或注坯吹塑機,但不限于這些具體的實施例。在本發明中,將熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)加入成型機的方法可以是,例如,用常規的設備例如轉鼓式混合機或V混合機對其進行預共混,將該預共混的組合物加入成型機中,或者將兩種材料分別定量地加入成型機的進料口的方法。然而,對于供料的方法沒有特別的限制。而且,根據用途可以同時加入著色劑或著色劑母料。成型機的筒體溫度最好設置在220至250℃。另外,當使用注塑機時,可以將常規的靜態混合器(如Sulzer型、Kenics型或Toray型)安裝在成型機的噴嘴和筒體之間,由此可以得到具有高質量外觀的成型制品。另外,注塑機的螺桿可以是最普通的全螺線螺桿。然而,也可以使用具有更高捏和效率的杜爾麥基式、銷釘式或Maddock式螺桿。下面,將參照實施例對本發明作進一步的詳述。然而,應該理解,本發明并不受限于這些具體的實施例。在實施例中,除非另有說明,“份“和“%”分別是指“份(重量)”和“%(重量)”。測試例1制備丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)將120份純水和4份烷基二苯基醚二磺酸鈉加入高壓釜中,在攪拌下加熱至65℃。加入0.005份七水合硫酸亞鐵、0.01份二水合乙二胺四乙酸四鈉和0.3份二水合甲醛合次硫酸氫鈉溶解在10份純水中形成的水溶液。然后將100份表1中所示的構成丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)的單體混合物中的20份放入高壓釜中,其余的80份與0.05份過硫酸鉀溶解在20份純水中形成的水溶液一起均勻地連續地在6小時內加入。加完之后,將該混合物冷卻得到丙烯酸聚合物A-1至A-4的膠乳。這些丙烯酸類橡膠狀聚合物的物理性能也列于表1中。表1表1中的物理性能是用下述方法測定的。(1)玻璃化溫度取出一部分由乳液聚合得到的組分(A)的乳液,加入甲醇中得到一固體,將其干燥,用910差示掃描量熱計和990熱分析儀(杜邦測定裝置)測定玻璃化溫度。(2)凝膠含量取出一部分組分(A)的聚合物乳液,加入甲苯中得到一固體,將其干燥。精確稱取約1.0G該干燥的固體,用上述方法測定和計算凝膠含量。(3)溶度參數用上述方法計算丙烯酸類橡膠狀聚合物組分(A)的溶度參數。測試例2制備乙烯基共聚物(B)將150份純水和2份硬脂酸鉀加入高壓釜中,在攪拌下加熱至50℃。然后,加入0.005份七水合硫酸亞鐵、0.01份二水合乙二胺四乙酸四鈉和0.3份二水合甲醛合次硫酸氫鈉溶解在10份純水中形成的水溶液。然后在4小時內連續加入100份含有75%苯乙烯和25%丙烯腈的混合液體和1.0份α-甲基苯乙烯二聚物。該單體混合物加完之后,加入0.1份過氧乙酸叔丁酯,并將該反應溶液的溫度升至70℃。再繼續攪拌2小時以完成聚合反應,得到乙烯基共聚物B-1膠乳。該乙烯基共聚物B-1的重均分子量為225,000。測試例3制備乙烯基共聚物(B)用與測試例2相同的方法制備乙烯基共聚物B-2膠乳,除了苯乙烯和丙烯腈的量改為100份混合液體中含有85%苯乙烯和15%丙烯腈,α-甲基苯乙烯二聚物的量改為0.7份。該乙烯基共聚物B-2的重均分子量為243,000。B-1和B-2的重均分子量是從一部分組分(B)聚合物乳液取樣,然后經甲醇沉淀得到的固體作為樣品,并使用由ShowaDenkoK.K.制造的“SHODEXGPCSYSTEM-21”,用具有標準分子量的聚苯乙烯制得的校準曲線,以聚苯乙烯計算得到的重均分子量。測試例4制備熱塑性樹脂混合物(I)將預定量的丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)和乙烯基共聚物(B)的膠乳共混,加入氯化鈣水溶液,過濾收集在90℃沉淀出的沉淀物并脫水。將該沉淀物干燥,用單螺桿擠塑機造粒,得到熱塑性樹脂混合物(I)。其組成比例列于表2。表2<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="757">編號組分(A)的量組分(B)的量I-1A-150B-150I-2A-250B-150I-3A-160B-140I-4A-150B-250I-5A-350B-150I-6A-450B-150I-7A-185B-115</table></tables>使用由DenkiKagakuKogyoK.K.制造的ABS樹脂“GR-1500”作為ABS樹脂(II)。該ABS樹脂的沖擊強度和耐化學性列于表3的參照例中。實施例1至5按表3中所列的比例用定量加料器分別將熱塑性樹脂混合物I-1、I-2或I-3以及ABS樹脂加入注塑機中,以制備試樣。將由TorayEngineeringK.K.制造的靜態混合器(混合噴嘴)TMN-16-06與由KawaguchiTekkoK.K.制造的注塑機K-125連接作為成型機。其它的成型條件如下。筒體的溫度設置220℃注射壓力最小充模壓力+5kg/cm2G注射速率70%模溫40℃螺桿全螺線型使用由此得到的試樣,進行伊佐德沖擊強度測定、耐化學性評估和外觀評價。對照例6用直徑40mm單螺桿擠塑機在230℃的溫度下對20%熱塑性樹脂混合物I-1和80%ABS樹脂進行擠出,得到粒料。在與實施例相同的成型條件下用這些粒料制備試樣。評價結果列于表4中。表4</tables>*對擠出的粒料進行評價根據下列方法測定物理性能和評價外觀。(1)伊佐德沖擊強度根據ASTMD-256用厚度為1/4英寸的缺口試樣進行測定。(2)耐化學性將根據JISK-7113的No.1試樣用50mm撓曲量固定在夾具上,然后涂覆乙二醇一乙基醚,并在23℃的溫度下靜置,至其斷裂的時間用分鐘表示。(3)外觀在上述注塑條件下,用膜狀澆口成型出面積為127mm×127mm,厚度為2mm的正方形板,以下列標準用肉眼對成型制品的外觀進行檢測和評價○在表面或澆口部分沒有觀察到缺陷(無剝離或銀紋)。×在表面或澆口部分觀察到缺陷(有剝離或銀紋)。如表3中的實施例所示,通過直接成型本發明的熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)而制備的成型制品具有優良的耐化學性,它們的沖擊強度和外觀也是優良的。另一方面,如表4中的對照例所示,通過直接成型本發明范圍之外的熱塑性樹脂混合物(I)和ABS樹脂(II)而制備的成型制品不能保持這些優良性能。如上所述,本發明的熱塑性樹脂混合物能直接與ABS樹脂一起成型,得到的成型制品具有優良的耐化學性,這在許多方面(如工業零部件和家用電器)中是非常有用的。權利要求1.一種通過將10至40%(重量)熱塑性樹脂混合物(I)和60至90%(重量)ABS樹脂(II)加入成型機并成型得到的熱塑性樹脂成型制品,其中所述熱塑性樹脂混合物(I)是通過熔融混合40至80%(重量)丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)和20至60%(重量)乙烯基共聚物(B)而制備的,丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)是丙烯酸酯單體的均聚物或丙烯酸酯單體與其它可共聚單體的共聚物,其玻璃化溫度最高為0℃,凝膠含量最多為70%,溶度參數為8.4至9.8(cal/cc)1/2,乙烯基共聚物(B)含有60至80(重量)乙烯基芳烴單體單元、20至40%(重量)的乙烯基氰化物單體單元和0至20%(重量)可與其共聚的乙烯基單體單元。2.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于所述用于組分(A)的丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羥乙酯或丙烯酸甲氧基乙酯。3.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于所述用于組分(A)的其它可共聚的單體是苯乙烯類單體,乙烯基氰化物單體,甲基丙烯酸酯單體,烯烴單體,乙烯基醚單體,或多官能乙烯基單體。4.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于組分(A)的玻璃化溫度最高為-10℃。5.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于組分(A)的凝膠含量最多為50%。6.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于組分(A)的溶度參數為8.4至9.4(cal/cc)1/2。7.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于用于組分(B)的芳族乙烯基單體是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯或氯苯乙烯。8.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于用于組分(B)的乙烯基氰化物單體是丙烯腈、甲基丙烯腈或α-氯丙烯腈。9.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于用于組分(B)的可共聚的乙烯基單體是丙烯酸酯單體,甲基丙烯酸酯單體,乙烯基羧酸單體,丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。10.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于熱塑性樹脂混合物(I)含有50至75%(重量)丙烯酸類橡膠狀聚合物組分(A)和25至50%(重量)乙烯基共聚物組分(B)。11.如權利要求1所述的熱塑性樹脂成型制品,其特征在于該成型制品是通過將15至35%(重量)熱塑性樹脂混合物(I)和65至85%(重量)ABS樹脂(II)加入成型機并成型而得到的。12.熱塑性樹脂成型制品的制備方法,包括將10至40%(重量)如權利要求1中所述的熱塑性樹脂混合物(I)和60至90%(重量)ABS樹脂(II)同時加入成型機并成型。全文摘要一種通過將10至40%(重量)熱塑性樹脂混合物(Ⅰ)和60至90%(重量)ABS樹脂(Ⅱ)加入成型機并成型得到的熱塑性樹脂成型制品,其中Ⅰ是通過熔融混合40至80%(重量)丙烯酸類橡膠狀聚合物(A)和20至60%(重量)乙烯基共聚物(B)而制備的,A是丙烯酸酯單體的均聚物或丙烯酸酯單體與其它可共聚單體的共聚物,玻璃化溫度最高為0℃,凝膠含量最多為70%,溶度參數為8.4至9.8(cal/cc)文檔編號C08L55/00GK1171325SQ9710554公開日1998年1月28日申請日期1997年5月28日優先權日1996年5月30日發明者新村哲也,齊藤清高申請人:電氣化學工業株式會社