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JPH01289812A - 共重合体を含有する熱変形安定な熱可塑性成形材料、この成形材料の製法及びその用途 - Google Patents

共重合体を含有する熱変形安定な熱可塑性成形材料、この成形材料の製法及びその用途

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Publication number
JPH01289812A
JPH01289812A JP1078694A JP7869489A JPH01289812A JP H01289812 A JPH01289812 A JP H01289812A JP 1078694 A JP1078694 A JP 1078694A JP 7869489 A JP7869489 A JP 7869489A JP H01289812 A JPH01289812 A JP H01289812A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
weight
copolymer
molding material
styrene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1078694A
Other languages
English (en)
Inventor
Ehrenfried Baumgartner
ヘレンフリート・バウムガルトナー
Adolf Echte
アドルフ・エヒテ
Juergen Mertes
ユルゲン・メルテス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19883811055 external-priority patent/DE3811055A1/de
Priority claimed from DE19883811054 external-priority patent/DE3811054A1/de
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JPH01289812A publication Critical patent/JPH01289812A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/08Styrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱変形安定な熱可塑性成形材料、すなわちス
チロール、所望によりアクリルニトリル及びアクリル酸
のN−置換アミドからの共重合体に関゛する。
技術水準については、下記の刊行物があげられる。
(1)  US−PS 2311548(2)  DK
−PS 1254287(3)    Zhurnal
  Pr1kladoni  5pektroskop
ij  。
Vow、15. N82. 229〜302(4)  
JA  61 / 247716(5)  GB−PS
 1354289単量体スチロー)Vを基礎とする熱変
形安定な熱可塑性成形材料は、従来はスチロールを無水
マレイン酸及び/又はマレイン酸−N−(アリ−/v)
/(アルキル)−イミドと共重合させることにより、又
は他の重合体例えばポリフェニレンエーテルと混合する
ことにより、工業的に製造されている。
スチロール及び例えば無水マレイン酸の重合パラメータ
ーは統計的(ランダム)共重合を可能にしないので、そ
の工業的製造は困難な条件下においてしか可能でない。
ポリスチロールと他の重合体との混合は、費用のかかる
二次加工と結び付いており、そして小さい結合継目強度
又は加工時に生じる脱混合現象の欠点を有する重合体混
合物を与え、これは機械的特性を著しく低下させること
がある。
(1)、(2)及び(3)には、80係及びそれ以上の
スチロール含量t 有fるスチロール/N−メチルメタ
クリルアミド共重合体が記載されている。
(2)はポリプロピレン繊維の変色性を改善するために
この共重合体をポリプロピレンと混合するために使用す
ることを課題としているが、(3)には分光測定データ
が記載されていない。
(4)には、より高い温度において、より低い温度にお
けるよりも高い光透過性を示すスチロー/l/ / N
−イソプロピルメタクリルアミド共重合体のエマルジョ
ンが記載されている。このエマルジョンは防汚性被覆材
料に用いられる。(5)には、スチロー/l/ / N
−シクロアルキル置換アクリルアミド共重合体が記載さ
れており、このものはホモポリスチロールのビカー値を
改善するために例えば80〜98重量係のスチロールを
有すべきである。
(5)に記載のスチロール及びフェニルアクリルアミド
からの共重合体は、約98〜118℃の範囲のビカー数
を有し、したがって無水マレイン酸(M S A )又
はマレインイミドを基礎とする冒頭に記載した効果のあ
る共重合体が有する範囲にある。
したがって本発明の課題は、より高いビカー温度を有し
、問題なしに製造することができ、そしてポリスチロー
ル又は例えばMSA1アクリルアミド及びマレインイミ
ドとのその共重合体よりも化学集品に対して安定である
共重合体を提供することであった。
この課題は本発明により、重合含有される亀量体がスチ
ロール、所望によりアクリルニトリル及びメタクリル酸
のN−置換アミドからの共重合体であって、その重合の
ためにこれらの単量体を下記の量比 (a)  スチロー/l/ 1〜95重i4、(b) 
 アクリルニトリル40重量冬以下及び(c)一般式 (式中Rはそれぞれ1〜6個ならびに7〜12個の炭素
原子を有する一級、二級もしくは三級のアルキル基、シ
クロアルキル基、アリール基又はアルアルキル基を意味
する)で表わされるメタクリル酸のアミド5〜98重+
(14(ただしアルキル基Rがメチル基又はイソプロピ
ル基であるときは、共重合体は75重量憾以下のスチロ
ール含量を有する)で 用いて得られたものを本質的に含有する成形材材料によ
って解決される。
スチロールをN−置換メタクリルアミドと共重合させる
ことにより、ガラス転位温度がポリスチロールのそれよ
りもかなり高い成形材料が得られる。スチロール/無水
マンイン酸の共重合に比して、本発明による単量体混合
物での共重合は問題なしに行われる。
本発明による成形材料の他の利点は、同様に高められた
その耐化学薬品性であって、これは例えば塩化メチレン
中の不溶性において顕著に示すことができる。そのほか
比較的有意に改善された加工性(より高いMF’工)が
あげられる。
この成形材料は、スチロール及び少なくとも1種のN−
置換アクリフレアミドならびに所望により小さい割合の
アクリルニトリlしからの共重合体又は三元共重合体を
含有する。
スチロール及び前記のメタクリルアミドは、それぞれ5
〜95重量憾好ましくは10〜90重量部の割合で構成
に関与する。
さらにアクリルニトリル スチロール及び/又はメタクリルアミドの割合は対応し
て減少する。
成形材料がアクリルニトリル ハ、スチロールCa)、アクリルニトリルー置換メタク
IJ 71zアミド(C)はそれぞれ(a) + (b
) +(c)に対して例えば下記の重量係の割合で三元
共重合体の構成に関与する。
(a)1〜94重量幅好ましくは25〜75重量幅特に
29〜72重量部 (b)1〜40重量幅好ましくは 5〜25重量憾特に
 8〜25重量嗟 (c)5〜95重量憾好ましくは 2〜65重量憾特に
 8〜62重量係 重量材料中には、三元共重合体100重量部に対して0
.01〜50重量部の普通の添加物が存在できる。
共重合体の構成: 共重合体は単量体(a)及び(b)をランダム分布で重
合含有する。単量体(a)としては、好ましくはスチロ
ールが用いられる。
スチロールノ代ワリニαーメチルスチロール又はp−メ
チルスチロールを用いることも可能であるが、好ましく
ない。
単量体(C)としては、一般式 (式中Rはそれぞれ12個までの炭素原子を有する一級
、二級又は三級のアルキル基、アリール基又はアルアル
キp基を意味する)で表わされるメタクリ)v酸のアミ
ドが用いられる。
好ましくはメチル基、エチル基、イソプロピル基、三級
ブチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基又はフェニル
基が用いられる。
本発明の成形材料の製造: 本発明の成形材料の製造は、ラジカル開始又は熱開始の
重合により連続的又は非連続的に行うことができる。こ
の重合は無溶剤(溶液)、無溶剤−懸濁液、エマルジョ
ン又は懸濁液中で行うことができる。
スチロール及びN−置換メタクリルアミドの無溶剤重合
は、熱開始によってもラジカル開始によっても行いうる
熱開始の場合は、例えばスチロー/L’60重量壬及び
N−メチルメタクリlレアミド40重量部からの単量体
混合物を連続貫流攪拌式容器中で150℃に加熱し、こ
の温度で約40〜50憾の変化率まで重合させる。生成
する重合熱はスチロー)v (沸点146℃)の沸騰冷
却により除去することができる。同様に重合体シロップ
の循環は容器の外部にある熱交換器を通しても可能であ
り、その中で重合熱を除去できる。
約45重量壬の共重合体を含有する重合体シロップを2
30〜300℃の温度で、例えばUS−PS 2 9 
4 1 9 8 6によυ公知の脱ガス単位中で、ある
いは普通の脱ガス押出機中で、未反応単量体と重合体溶
融物に分離することができる。回収される単量体は重合
容器中に再供給できる。
例えばパーエステル、アシルパーオキシド、パーオキシ
ド、パーオキシジヵルポネート又はアゾ開始剤例えばA
よりNにより共重合をラジカル開始すると、低い重合温
度が可能である。
すなわち三級ブチルパーピバレートを重合容器に連続的
に秤量添加することにより、すでに80℃で454の重
合体変化率を得ることかできる。分子量の調節には、特
にメルカプタンの使用により影響を与えることがでへる
。重合体シロップの仕上げ処理は、熱操作法の場合と同
様の手段によシ行われる。
溶剤(そのうちここでは若干のもの例えばエチルペンゾ
ール、ドルオール、キジロール、クモール、アセトン、
メチルエチルケトントラヒドロフランをあげるにとどめ
る)の使用は、反応混合物の粘度を制御不可能なほど高
めることなしに、反応容器中で高い重合変化率を可能に
する。溶剤は熱操作法でも開始剤操作法でも使用できる
無溶剤−懸濁重合は特に非連続的に行われる。
この重合は無溶剤で、熱開始により120〜155℃で
又はラジカル操作法により60〜130℃で、60〜4
04の重合体変化率まで行われる。この変化率に達した
のち、重合体ンロツプ2tにジクミルパーオキシド21
と水2t 1  ポ リ ビ ニ ノ1/ ア ノ1/
  コ ー ル 5 口 ? 、  ポ リ ビ ニ 
ルピロリドン182及びNa4P207  f. 8 
?からの溶液とを加え、下記の温度プログラムにより9
8〜100壬の変化率までさらに重合させる。
110℃で5時間 130℃で6時間 150℃で5時間 180℃で6時間 懸濁重合は常法により保護コロイドを用いて行うことが
できる。スチロール及びN−メチルメタクリレートを水
、ピロ燐酸ナトリウム、三級ブチルパーベンゾエート、
ベンゾイルパーオキシド及ヒ三級ドfシルメルカプタン
と一緒に秤量添加し、容器をN2で洗浄し、そして30
分かけて攪拌下に300rpmで80℃に加熱する。反
応混合物をこの温度で5時間保持し、次いで水に溶解し
たポリビニルピロリドン及びポリビニルアルコールを添
加し、90℃で2時間重合を続ける。続いて130℃で
2時間、150℃で2時間及び180℃で2時間さらに
に重合させる。冷却したのち粒子を面構し、洗浄して乾
燥する。
乳化重合のためには、スチロール、N−メチルメタクリ
ルアミ ド、水、 ドブV IV硫酸ナトリウム及びパ
ーオキソニ硫酸カリウムをウルトラッラツクスにより予
備分散させる。このエマルジョンを、攪拌器、還流冷却
器、温度計及び窒素流入口を備えた容器中に充填し、空
気を窒宋で追出す。次いで徐々に攪拌しながら水浴中で
70℃に加熱し、重合が開始したのちさらに5時間70
℃で重合させる。続いてこの分散液を80℃で重合させ
る。冷却したのち、分散液を酢酸により凝集させ、重合
体を遠心分離し、洗浄し、湿潤した物質として脱ガス押
出機に供給する。ここで残留水及び未反応ilt体を除
去することができる。重合体溶;A物はノズルヘッドか
ら棒状物と1,て排出され、これを円筒物に粒状化する
個々の方法においては、スチロール、SAN共重合体又
は刊行物(2)〜(5)により公知の共重合体の製造の
だめの普通の助剤、例えば開始剤、調節剤、乳化剤、保
護コロイドなどが普通の量で用いられる。
重合の間又はその後に普通の添加物を用いることができ
る。添加物としては次のものがあげられる。可塑剤、離
型剤、抗酸化剤、帯電防止剤、顔料、染料、充填剤例え
ばガラス繊維、炭素繊維又はフレーク、粉末もしくは繊
維の形の金属及び防炎剤。
本発明の成形材料を他の熱可塑性樹脂と混合し、あるい
は所望により他の熱可塑性樹脂と共に成形体又は結合物
を製造することも可能である。熱可塑性樹脂の選択は専
門家に公知の利用分野により定められる。
重合後の添加物の混合加工は、普通の混合機、ニーダ−
、ローラー又は押出機により200〜300℃の温度で
混合することによって行われる。
本発明の成形材料は熱可塑性樹脂加工の公知方法により
、例えば押出し、射出成形、力l/ンダーかけ、中空体
吹込成形、圧縮又は焼結により加工することができ、本
発明方法により製造された成形材料から射出成形により
製菓機用の容器と蓋、Kfz−産業用器具のカバー及び
照明カバーのための成形体を製造することが特に好まし
い。
好ましくは本発明の成形材料は、液体又は気体と高い温
度で接触する成形体、例えば150〜170℃までの温
度を有する熱い廃水又は熱い液体のだめの管の製造に用
いられる。マイクロ波用の容器のために用・ハることも
可能である。
この明細書に記載のパラメーターは、下記のようにして
測定された。
1、 ガラス転移温度(Tg)、DSC法による;(A
STM D 3418−82によるTm値);2、 粘
度数(VZ)、D工N 53726  による、ジメチ
ルホルムアミド中0.5憾として23℃で測定;3、 
メルトフローインデックス(MF工)、D工N5373
5による、200℃及び21.6 kp の加重で測定
、9710分。
実施例に記載の重合体の製造に必要な単量体(b)は、
メタクリル酸(エステル、クロリド、無水物)を−級又
は二級アミンと反応させることにより得られた。US−
PS 2311548には、メタクリル、酸クロリドと
−゛級又は二級アミンとの反応によるN−置換メタクリ
ルアミドの製造が記載されている。メタクリル酸無水物
と一級又は二級アミンとの反応によっても、N−置換メ
タクリルアミドを製造できる( DB−O834304
45参照)。
DE−O63130508には、メタクリル酸をアミン
により高められた温度で生成する反応水を除去しなから
アミド化することが記載されている。メタクリル酸メチ
ルエステルをアミンにより種々の触媒を用いてアミド交
換することは、DFi−O828+6516及び312
3970にN−置換メタクリルアミドの製法として記載
されている。
下記の実施例及び多くの比較実験により、本発明の詳細
な説明する。実施例中に記載の部及び壬は特に指示しな
い限り重量に関する。
実施例1〜33及び比較実験I〜■ 第1〜6表に記載の共重合体は、耐圧反応器中で無溶剤
で製造された。
N−置換メタクリルアミドを70℃で表中に示す量のス
チロールに溶解し、それぞれベンゾイルパーオキシド0
.2 % 、ジクミルパーオキシド0.1%及び三級ド
デシルメルカプタン0.34を加えた。この溶液20−
を耐圧反応器中に入れ、窒素で交換洗浄し、真空脱ガス
した。次いで窒素雰囲気中で実際上完全な変化率まで重
合させた。重合は80℃で48時間、120℃で8時間
及び170℃で8時間行った。
塩化メチレンに可溶なこの重合体から10壬溶液を調製
し、5倍量過剰のエタノールで重合体を沈殿させ、p過
したのち150℃で12時間真空乾・燥した。Tg  
測定(DSC法)は、200℃で製造された円板につい
て行った。
塩化メチレンに不溶の重合体からは、乾燥ビス ドアt
z (213℃/ 1 0 ranHg/ 4 0 分
)により残留単量体を除去した。Tg 測定は同様に2
00℃で製造されだ円板について行った。
表中に、共重合体の組成、熱変形安定性の尺度としての
ガラス転移温度Tg、粘度数VZ なラヒにメルトラロ
ーインデックスMF工を示す。
比較実験!は「熱変形安定性の向上」の課題設定のだめ
の出発点である。
比較実験口及び■は、刊行物(2)ならびに(4)によ
る技術水準に相当し、その際(2)及び(4)には熱変
形安定性が記載されていないこと、そして測定されなか
ったことを指摘すべきである。
第7 表id、スチロール/N−置換メタクリ!レアミ
ド共重合体(実験E及びF)がスチロール/無水マレイ
ン酸共重合体又はスチロール/N−フェニルマレインア
ミド共重合体(実験A〜D)よりも、約120〜140
℃の範囲の比較しうるガラス転移温度(Tg)において
流動性がより高いことを示している。スチロール/無水
マVイン酸−及ヒスチロー/L//N−フェニルマレイ
ンイミド共重合体は、連続貫流攪拌式容器中で溶液重合
によシ製造された。
第1表ニスチロール/N−メチルメタクリルアミ  ト
170    30   126    難溶   −
39,126040136tt−i6 3    50    50   149    不溶
   −−44060155//−26,8 53070162tt−一 比較実験 1    100     0   101    可
溶  69,3 80.60        80  
      20       118       
 //        65.8  60.2第2表ニ
スチロー/V/N−シクロヘキシルメタクリルアミド共
重合体 6  90   10  110  可溶  42,9
 60.57      80       20  
   115      II       42.9
57.88     70       30    
 119     1/       42.343.
19     60       40     12
5     1/       38.344.210
      50       50     130
      II       41.739.811
      40       60     133
     1/       40.340.2第3表
ニスチロー/l/ / N−三級ブチルメタクリルアミ
ド共重合体 12   90    10   N3   可溶  
40.7 50.313     80       
20     117       /7     5
5.N47.414     70       30
     120      tt      413
  44.715     60       40 
    121       tt      36.
4  41.516  50   50  123  
 tt   2B、839.217     40  
     60     124     1/   
   41.03a518     30      
 70     142      u      4
3.0  38.3第4表ニスチロール/N−イソプロ
ピルメタクリルアミド共重合体 19   70    30  108   可溶  
36,9 67.220   60    40   
107    tt    33.5 63.121 
  50    50   112    tt   
 3a2 5B、322   40    60   
122    II    57.654.923  
 30    70   131tt    38.3
 53.8旧郊懸 m    80    20   108    u第
5表ニスチロ−/L//N−ベンジルメタクリルアミド
共重合体 24   70    30  110   可溶  
46.1 74.825  60   40  113
  1/   37.173.926  50   5
0   N6   tt   34.969.827 
 40   60  119   /I   35.1
66.4第3表ニスチロール/N−フェニルメタクリル
アミド共重合体 28   90   10  108   可溶  6
5.4 1529     80      20  
  115      tt       6a4  
63.130  70   3[]   123   
tr   723 50.031  60   40 
 129   tt   73.2 36.532  
50   50  135   tt   75.7 
54.235     30      70    
144      tt       6a6  33
.7第7表:種々のスチロール共重合体の流動性B  
    y     76.1/2i9 142.37
&2 0.5D      tt     69.2/
30.8 139.870.6 0.5F      
tt     50150 135 75.734.2
実施例34〜63及び比較実験■及び■第8〜13表に
記載の三元共重合体は、耐圧反応器中で無溶剤で製造さ
れた。
N−置換メタクリルアミドを60℃で表中に示す量のス
チローlv/アクリルニトリルを溶解し、それぞれベン
ゾイルパーオキシド0.2部、ジクミルパーオキシドQ
、1部及び三級ドデシルメルカプタンI]、3部を加え
た。この溶液2〇−を耐圧反応器中に入れ、窒素で交換
洗浄し、真空脱ガスした。次いで窒素雰囲気中で〉95
憾の変化率まで重合させた。重合は80℃で48時間、
120℃で8時間及び170℃で48時間行った。
塩化メチレンに可溶な三元共重合体から10憾溶液を調
製し、5倍量過剰のエタノールで沈殿させ、濾過したの
ち150℃で12時間真空乾燥する。Tg 測定(Ds
c法)は、200℃で製造された円板について行った。
塩化メチレンに不溶の三元共重合体からは、乾燥ピスト
/l/(213℃/ 1o mHg / 4o分)によ
り残留単量体を除去した。Tg  測定は同様に200
℃で製造された円板について行った。
第8〜13表中に、三元共重合体の組成、熱変形安定性
の尺度としてのガラス転移温度Tg、粘度数■z 及び
メルトフローインデックスM’F工を示す。
第 1 4 表は、  ス チ ロ − ル/ア り 
リ ル ニ ト リ ル/N−メチルメタクリルアミド
からの三元共重合体(実験C)がスチロー/I//アク
リルニトリル/無水マレイン酸又はスチロー)V /ア
クリルニトリlし/N−フェニルマレインイミドカラの
三元共重合体(実験A及びB)(これらのガラス転移温
度をいずれも約120℃にした)よりも、流動性がより
高いことを示している。
無水マレイン酸及びN−フェニルマレインイミドの三元
共重合体は、連続貫流攪拌式容器中で製造された。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、共重合体が本質的に、 (a)スチロール1〜95重量%、 (b)アクリルニトリル40重量%以下及び (c)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中Rはそれぞれ1〜6個ならびに7〜12個の炭素
    原子を有する一級、二級もしくは三級のアルキル基、シ
    クロアルキル基、アリール基又は7〜12個の炭素原子
    を有するアルアルキル基を意味する)で表わされるメタ
    クリル酸のアミド5〜98重量% (ただしアルキル基Rがメチル基又はイソプロピル基で
    あるときは、共重合体は75重量%以下のスチロール含
    量を有する)を含有することを特徴とする、スチロール
    、所望によりアクリルニトリル及びメタクリル酸のアミ
    ドからの共重合体を含有する熱変形安定な熱可塑性成形
    材料。 2、成形材料が、共重合体100重量部に対して0.0
    1〜50重量部の普通の添加物を含有することを特徴と
    する、第1請求項に記載の成形材料。 3、Rがメチル基又はイソプロピル基を意味する場合に
    、スチロール含量が10〜70重量%であることを特徴
    とする、第1請求項に記載の成形材料。 4、Rがメチル基、エチル基、イソプロピル基、三級ブ
    チル基、シクロヘキシル基、フェニル基又はベンジル基
    を意味することを特徴とする、第1又は第3請求項に記
    載の成形材料。
JP1078694A 1988-03-31 1989-03-31 共重合体を含有する熱変形安定な熱可塑性成形材料、この成形材料の製法及びその用途 Pending JPH01289812A (ja)

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