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JPS59108005A - 塩化ビニル重合体の製造方法 - Google Patents

塩化ビニル重合体の製造方法

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Publication number
JPS59108005A
JPS59108005A JP21692882A JP21692882A JPS59108005A JP S59108005 A JPS59108005 A JP S59108005A JP 21692882 A JP21692882 A JP 21692882A JP 21692882 A JP21692882 A JP 21692882A JP S59108005 A JPS59108005 A JP S59108005A
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JP
Japan
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vinyl chloride
polymer
chloride monomer
monomer
vinyl
Prior art date
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JP21692882A
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Inventor
Takashi Maehara
喬 前原
Katsuo Mitani
三谷 勝男
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (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、塩化ビニル重合体(以下、単KPvCと略記
する)の製造方法に関するものである。特に、耐熱変形
性が著しく改善された耐衝撃性PvCの製造方法に関す
るものである。
PvCは、他の樹脂に比較して価格が安くかつ、これか
ら得られる各種成形品は、種々の物性に優れるため、汎
用性の高い樹脂として広く使用されている。しかしなが
ら、PVCの用途拡大に伴ない、機械的特性の改善が強
く要求されている。特にPVCは耐衝撃性。
耐熱変性が他の汎用樹脂に比較して悪く、これを改良す
べ(種々の改質方法が実施されている。
PvCの耐衝撃性を改良する方法として、ゴム質の衝撃
改良剤をブレンドする一方法及びグラフト共重合による
改質方法等が一般に採用されている。すなわち、■ゴム
質ないし弾性材料(メタクリレート−ブタジェン−スチ
レン共重合体、7クリpニトリル−ブタジェン−スチレ
ン共重合体等)をPVCに配合する方法、■熱可塑性樹
脂(ポリエチレン、エチレン−酢醗ビニル共重合体等)
または、工チレンープpピレン共重合体等の弾性材料に
塩化ビニル即量体をグラフト重合させる方法、(り上記
■で得られたグラフト重合体をPVCに配合する方法咎
である。しかしながら、これらの改質方法で得られた耐
衝撃性PVCは、他の機械的特性例えば抗張力、熱歪み
温度、硬さ、透明度及び耐候性などは含有されたゴム質
の影響で逆に低下する欠点がある。
また、上記衝撃改良剤をPVCに配合する場合、PVC
に対して該衝撃改良剤が、分散性に関して、ある種の制
約を受ける。つまり、所望の耐衝撃性をもたせるには、
p v c相中にゴム質相として分散される衝撃改良剤
は、その分散サイズが慎重に規制されなげればならない
。更に、PVC相とゴム質相との間の優れた接着性が同
時Ki求され、ブレンド技術が容易でないという難点が
ある。
そこで、本発明者等は、前記欠陥を補う耐衝撃性PvC
を得るべく鋭意研究を重ねて来た。その結果、架橋密度
が制御された架橋重合体の存在下に塩化ビニル単量体の
気相重合を行うことにより、耐熱変形性の著しく改善さ
れた耐衝撃性PVCが得られることを知見し、本発明を
完成させるに到った。
すなわち、本発明は得られる架橋重合体をわずかに膨潤
するかもしくは溶解しない有機溶媒中式°ラジカル重合
可能な単量体と架橋剤を、得られる架橋重合体が塩化ビ
ニル単量体忙膨潤可能となる架橋密度を保持するように
ラジカル重合を行い、次いで該架橋重合体の存在下に、
塩化ビニル単量体または塩化ビニル単量体を主体とする
共重合可能なビニル単量体の混合物“゛を、該塩化ビニ
ル単量体の飽和蒸気圧力より低い圧力で供給し、重合す
ることを特徴とする塩化ビニル重合体の製造方法である
本発明において使用できるラジカル重合可能な単量体は
、特に限定されず、′へ知のものが使用できる。一般に
は、エチレン性不飽和  9基を有するもの、例えばエ
チレン、プルピレン等のオレフィン化合物;塩化ビニル
、臭化ビニル、塩化ビニリデン等の・〜戸ゲン化ビニル
化合物;酢酸ビニル、プルピオン酸ビニル等のビニルエ
ステル類;アクリル酸及びα−フルキルアクリル酸等の
不飽和モノカルボン酸及びそのフルキルエステル類、ア
ミド類。
すなわちアクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸エチ
ル、メタアクリル酸メチル、アクリル酸アミド、メタア
クリル酸アミド等;7クリロニトリル等の不飽和ニトリ
ル類;マレイン酸、フマール酸等の不飽和ジカルボン酸
そのフルキルエステル類、及びその無水物;ビニルメチ
ルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルアルキル
エーテル類;ブタジェン、イソプレン等のジエン類;ス
チレン及びスチレンの核置換単量体;その他の種々の公
知のラジカル重合可能な単量体が使用できる。
本発明において使用できる架橋剤としてはラジカル反応
性官能基を1分子中に2個以上有する架橋性単量体、ま
たはこれらのオリゴマーが好適に使用できる。一般に好
適に使用されるものを例示すれば、ジビニルベンゼン。
ブタジェン、トリ7リルシ7スレート、ジシクロペンタ
ジェン、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、7ジ
ビン醸ビニル、エチリデンノルボルネン、ジアリルフタ
レートあるいはジアリルマレエート等のジアリル化合物
ポリエチレングリコールジメタクリレートあるいは1,
3−ブチレンジメタクリレート等のジメタクリレート化
合物、ポリエチレングリコールジアクリレートあるいは
1,3−ブチレンジアクリレート等のジアクリレート化
合物。
トリメチルールプロパントリメタクリレートあるいはト
リメチルールプロパントリアクリレート等のトリ(メタ
)アクリレート化合物。
あるいはこれらのオリゴマー、及び1,2−ポリズタジ
エン、エポキシ化1,2−ポリブタジェン、末端水酸基
化1,2−ポリブタジェン。
末端カルボキシル基化1,2−ポリブタジェン等のポリ
ブタジェン類等である。これらのうち、オリゴマーの分
子量は限定的ではないが100から5.000のものが
好ましい。また架橋剤の使用量は、架橋重合体の架橋密
度と密接に関係するもので必ずしも限定的でないが、一
般沈は、上記ラジカル重合可能な単量体に対して0.0
5から10.0重量%、好ましくは0.1〜50重量%
の範囲にあるのが望ましい。
本発明において使用する有機溶媒は、架橋性単量体また
は該架橋性単量体を主体とする共重合可能な他の単量体
との混合物を重合して得られる架橋重合体を、わずかに
膨潤するかもしくは溶解しないものであれば特に限定さ
れ、ず、使用できる。
このような有機溶媒は、一般に次の尺度を用いて定義す
ることができる。
X −(V s/RT ) (δS−δp)2−−−−
−(1)ただし、XはFlory−Hugginga相
互作用定数で、高分子−溶媒間で固有の値である(ジャ
ーナルオプケミカルフイジンクス(journal  
of  chemical  phyg−ics)  
9巻440頁、660頁(1941) 110巻51頁
(1942))。v8は溶媒のモル容積、Rは気体定数
、及びTは絶対温度である。更にδBとδpは各々溶媒
と高分子化合物の溶解パラメーターであり、Hilde
−brand−8catchard  の溶液理論で導
かれる(J、H,Hildebrandp”TheSo
lubility  of  Nonelectro−
1yteg、”3rd、ed、、Re1hholdPu
bli−shfng  Corporation  N
ewYork+1979;G  5catchardy
  ケミカルレビ−x−−(Chemtcal  Re
v−1ew)8巻321頁(1931))。
しかしながら、高分子化合物の溶解ンラメーターを実験
的に求めることは非常に困難であるので、一般忙はHo
yによって提案された下記計算式を用いて計算すればよ
い(K。
L、Hoy+ジャーナルオプペイントテクノpジー(j
ournal  of  paint  tecb−n
ology)42巻76頁(1970J、、、、:、)
ただし、ρは密度9Mは単量体・の分子量を示し、高分
子化合物では繰り返し単位の値である。またFiは分子
を構成する原子または原子団結合型など、構成グループ
についてのモル牽引力である。
本発明におlする溶媒及び架橋重合体の溶解パラメータ
ーは、ボリマーノ\ンドブツク(John  Will
ey  &  Song+NewYork+1975)
に基づいて使用し、上記に記載のないものについては(
2)式から計算した。例えば(2)式から計算したホモ
PvCの溶解パラメーターは、9.54 (m / m
at )%であった。
該架@i重金体が共重合体の場合、その溶解パラメータ
ーは、該共重合体の密度と単量体の組成比を求めること
により、(2)式を用いて計算できるので、必要に応じ
て(2)式から算出すればよい。該(1)式のXの値が
小さくなればなる程、溶媒に該架橋重合体は膨潤し易く
なる。本発明において使用できる溶媒は、該架橋重合体
をわずかに膨潤するか、もしくは溶解しない溶媒である
のが好ましく、予め、これらの性状であることを確認し
て使用するのがよい。一般には、例えば前記(11式の
Xの値がo、 o t’rl o、 s以下である有機
溶媒を用いれば好遺である。本発明において、特に好適
に使用される有機溶媒の代表的なものを例示すれば、メ
チルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアル
コール、シクロヘキサノール等のアルコール類;グタン
、ペンタン。
ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族及び脂環式炭化水
素類;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエ
ーテル類;フッ素系有機溶剤;等である。勿論、架橋重
合体をわずかに膨潤するかもしくは溶解しないものであ
れば、例えば前記(1)式のXの値が0.01以上0、
5以下になるものを2種以上混合した混合溶媒を用いる
こともできる。
本発明の該架橋重合体は、塩化ビニル単量体に膨潤可能
となる架橋密度を保持するように、ラジカル重合可能な
単量体と架橋剤とをラジカル重合して得られる。該架橋
密度は、平衡重量膨潤度で表示するとき、塩化ビニル単
量体に対する平衡重量膨潤度の値が、測定温度30℃及
び測定圧力が塩化ビニル単量体の飽和蒸気圧力である条
件下において1.01乃至10.0以下の範囲を選ぶの
が好ましい。
一般K、高分子化合物の平衡重量膨潤度の測定は、膨潤
せしめる溶媒が塩化ビニル単量体のような液化ガスであ
る場合は、該液化ガスの蒸気中で膨潤平衡に達せしめる
方法を採用すればよい。一般には、Jenkelによっ
て提案された測定原理を応用して得た平衡重量膨潤度測
定装置を用いて決定すればよい。(Jenke l 、
E、lコpイドーツフイトシリ7)  (kolloi
d−Zeit+5chrift)、127゜83(19
52))。平衡重量膨潤度Qは、膨潤平衡に達した時の
試料の重量Wsを、膨潤前乾燥時の試料の重量Wdで割
った値として計算でき、(3)式で表わされる。
d 該平衡重量膨潤度の値が上記測定条件下で例えば、1.
01乃至10.0以下の範囲内にある該架橋重合体は、
次いで添加される塩化ビニル単量体または塩化ビニル単
量体を主体とする共重合可能なビニル単量体の混合物に
膨潤する。従って、該単量体は、該架橋重合体の粒子内
部まで侵透し、該架橋重合体の網目構造に、塩化ビニル
単量体または塩化ビニル単量体を主体とする共重合可能
なビニル単量体の混合物の重合によって得られる重合体
の分子鎖が、複雑に絡み合った半相互侵入網目構造(S
emi−InterpenetratingPolym
er  Networks )が形成したPVCが得ら
れる。このような構造を有したPvCは、異種の重合体
間の相溶性9分散性及び界面の親和性等が向上するので
、単なる共重合や重合体同士のブレンドで得られたPv
Cよりも著しい機械的特性の改善が達成できる。
本発明を実施して得られるPvCは、上記のような理由
によって、ガラス状からゴム状へ変える転移域が広い温
度域に渡って分布しかつゴム状域での弾性率が向上する
という特徴を有し、著しい耐熱変形性の向上が達成でき
た耐衝撃性pvcである。
本発明において、有機溶媒中でラジカル重合可能な単量
体と架橋剤を、ラジカル重合開始剤の存在下圧重合して
架橋重合体を得る重合−条件は、特に限定されず公知の
重合条件から選択して実施すればよい。例えば、一般に
は有機溶媒にラジカル重合可能な単量体と架橋剤を分散
または溶解させ、同時にラジカル重合開始剤を添加し、
所定の重合温度に昇温して重合する方法等である。上記
重合温度は特に限定されず公知の範囲から適宜選択して
決定すればよい。一般には、−30℃から150℃の範
囲から採用される。また、重合時間は、数分から30時
間の範囲から必要に応じて選択して決定すればよい。
本発明において、ラジカル重合開始剤は特に限定的でな
く、公知のものが使用できる。
例工ば、ラウロイルバーオキザーイド、ターシャリイブ
チルバーオキシピパレート、ベンゾイルパーオキサイド
、°インプルピルジオキシカーボネート等の有機過酸化
物;アゾビスイソブチロニトリル、α、α1−7ゾビス
ー4−メトキシ−2,4ジメチルバレP 二) !Iル
等のアゾ系化合物等が好適に使用し得る。該ラジカル重
合開始剤の使用量は、使用される単量体の0.01乃至
5重量%の範囲から選べばよい。
また、該ラジカル重合開始剤は、逐次添加する方法も2
s類以上組合せる方法も採用できる。
本発明において、前記重合法で得られた架橋重合体の存
在下K、塩化ビニル単量体または塩化ビニル単量体を主
体とするビニル単量体の混合物を、該塩化ビニル単量体
の飽和蒸気圧力より低い圧力で供給し、重合する方法は
、塩化ビニル単量体が気相状態ですなわち塩化ビニル単
量体の飽和蒸気圧力より低い圧力下で重合する限り、公
知の重合技術をそのまま採用することが出来る。例えば
、塊化ビニル単量体の気相重合すなわち飽和蒸気圧力よ
り低い圧力で塩化ビニル単量体を連続的に供給しながら
重合を行う場合には、一般に、40℃から80℃の重合
温度が好適圧採用される。また、重合時間は一般に1時
間乃至10時間が好適に採用される。更に、本発明の気
相重合の重合圧力は、重合させようとする塩化ビニル単
量体の飽和蒸気圧力より低い圧力を選ぶ必要がある。一
般に、相対圧力(Pr)(重合系の塩化ビニル単量体の
圧力/重合温度における塩化ビニル単量体の飽和蒸気圧
力)が、0.5<Pr<1.0の条件を満足すればよい
。重合系に有機溶媒が存在する場合は、有機溶媒の量と
重合温度における蒸気圧力か −ら、塩化ビニル単量体
の飽和蒸気圧力以下の相対圧力を容易に設定できる。
本発明において、塩化ビニル単量体と共重合可能なビニ
ル単量体は限定的ではなく、公知のビニル単量体が使用
できる。一般に好適に使用できる代表的なものを例示す
れば、例えば、エチレン、プロピレン等のオレフィン類
;酢醗ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル
類;アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸エチル、
メタアクリル酸メチル、アクリルff7ミド、メタアク
リル酸7ミド等の不飽和カルボン酸、そのアルキルエス
テル及び7ミド類;7クリpニトリル等の不飽和ニトリ
ル類;マレイン酸、フマール酸等の不飽和ジカルボン酸
類、そのアルキルエステル類、及びその無水物類;ビニ
ルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルフ
ルキルエーテル類;等である。
本発明を実施して得られるPvCは、従来の共重合方法
や重合体ブレンド法によって得られた耐衝撃性PvCよ
りも、著しい耐熱変形性の向上が達成された樹脂である
。この原因は現在なお明確ではないが、本発明者等は次
ぎのように推定している。すなわち、本発明を実施して
得られるPvCは、架橋構造に伴なう重合体分子鎖が絡
み合った半相互侵入網目構造を形成し、このことが、異
種重合体間の相溶性7分散性及び界面の親和性を向上さ
せ、ゴム弾性の増大と共に、ガラス転移温度の高温側へ
の上昇をもたらす効果として働らいているものと考えら
れる。この結果、従来のPvCよりも耐熱変形性が著し
く向上すると共に耐衝撃性も改良された耐衝撃性PvC
が得られるものと推定している。
本発明を更に詳しく説明するために、以下実施例及び比
較例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定
されるものでない。
また、実施例及び比較例で表示された測定値は、以下の
測定方法によった。
(11シャルピー衝撃値 JIS  K−67451c準じる23℃での測定値。
(2)  ビカット軟化温度 JIS  K−7206に準じる。
(3)平衡重量膨潤度 前記したように、Tenkel Kよって提案された平
衡重量膨潤度測定装置を用いた(T e n k e 
1 + E 、 + ” pイドーツァイトシリ7ト 
(kolloid   Zeitachrift)、1
27+83(1952))。
(4)抗張力 成形加工したロール成形シートを175℃で10分間予
熱、10分間40に97cdでプレスした厚み1闘のシ
ートを2号形試験片に打ち抜いた後、JIS−に−71
13の方法に準じて50℃の温度で10ix/m1IL
の引張速度で測定した。
(5)粒度分布 pvcを16ノ7シj−篩(1000μ7FL)、42
メツシユ篩(350μm)でふるい分けて重量を測定し
た。
実施例 1 攪拌機付ガラス製オートクレーブに、第1表に示す割合
のノルマルヘプタン、アクリル酸−ノルマルプチル、ジ
アリルフタレート及びターシャリイブチルパーオキシビ
バレートとジイソプロピルパーオキシカーボネートを仕
込み45℃で重合し、アクリル酸−ノルマルブチルの架
橋重合体を得た。次いで見かげ上液状のノルマルへブタ
ンが無くなってからオートクレーブを55℃に昇温して
、6.2〜6、sKy/cd圧力の気体の塩化ビニル単
量体を連続的に供給してオートクレーブ内の圧力を6.
2〜6.5々/dに保ち重合した。その後、塩化ビニル
重合体を回収して、40℃で一昼夜乾燥した。かくして
得られた塩化ビニル重合体の耐熱変形性及び耐衝撃性の
結果を、ビカット軟化温度、抗張力(at50℃)及び
シャルピー衝撃値として第1表に示した。これらの物性
測定は次の要領で行った。
第A表の鉛硬質配合処法に準じる混合試料をミキシング
ロールを用いて、170℃で5分間混練りし、厚み約1
.2朋のp−座成形シートを得た。抗張力は、この成形
シートを使用して前述の測定方法に基づいて決定した。
また、ビカット軟化温度とシャルピー衝撃値は、1シー
トを数枚重ね合せて180℃で予熱15分間、15分間
200KP/dプレスして得られた厚さ5IIIの試験
片を、前述の測定方法だ基づいて決定した。
第    A    表 なお、第1表置4〜6は比較例である。慮4は有機溶媒
を使用せずに架橋重合体を得た比較例で、/165は架
橋剤を添加していないで実施した比較例である。また、
腐6はノルマルヘプタンの存在下に気相重合だけを実施
して得られた塩化ビニル重合体の測定結果である。
以下余白 実施例 2 攪拌機付ガラス製オートクレーブに、第2表に示す割合
のノルマル−ペンタン、アクリル酸−ノルマルプチル、
エチレングリコールジアクリレート、及びターシャリイ
ズチルバーオキシピパレートとジインプルピルパーオキ
シカーボネートを仕込み、50℃で重合しアクリル酸−
ノルマルブチルの架橋重合体を得た。次いで見かけ上液
状のノルマル−ペンタンが無くなってから、オートクレ
ーブを55℃に昇温して6.2 Ky / cl圧力の
気体の塩化ビニル単量体を連続的に供給してオートクレ
ーブ内を圧力を6.2〜6.5KP/cfflに保ち重
合した。その後、塩化ビニル重合体を回収して40℃で
一昼夜乾燥した。かくして得られた塩化ビニル重合体の
耐熱変形性、耐衝撃性の結果を実施例1と同様の方法で
測定した。その結果を第2表に示した。
実施例 3 攪拌機付ガラス製オートクレーブに、ノルマルヘプタン
601117 + 7クリル酸ノルマルブチル35p、
エチレングリコールジメタクリレート1.4g及びター
シャリイプチルパーオキシピバンー)0.7Ji’+ジ
インプロビルバーオキシカーポネー) 0.4 #を仕
込み、50℃で2.0時間重合し、アクリル酸ノルマル
ズチルの架橋重合体を得た。次いで見かげ上液状のノル
マルヘプタンが無くなってから、オートクレーブを55
℃に昇温して6.2Ky/ctl圧力の気体の塩化ビニ
ル単量体及び酢酸ビニル安連続的に供給して、オートク
レーブ内の圧力ヲ6.2〜6.5 Kp/cIItに保
ち5.5時間重合した。得られたPVCの組成は、エチ
レングリコールジメタクリレート架橋重合体13重量%
、酢酸ビニル4重量%となった。かくして得られたPV
Cのビカット軟化温度、抗張力及びシャルピー衝撃値は
、それぞれ76.3℃。
432Kp/c++!及びIg、gKp/cy!となっ
た。
実施例 4 攪拌機付ガラス製オートクレーズに、ノルマルペンタン
70d、アクリロニトリル10g、ブタジェン25g、
ジアリルフタレート0、9 、!9及びターシャリイブ
チルパーオキシピバレー)0.7,9.ジインプロビル
パーオキシカーポネー) 0.3.9を仕込み、55℃
で重合し、1.8時間重合し、ズタジエン−7クリロニ
トリルの架橋重合体を得た。次いで見かげ上液状のノル
マルペンタンが無くなってからオートクレーブを60℃
に昇温してr、xKy/d圧力の気体の塩化ビニル単量
体を連続的に供給して、オートクレーブ内の圧力を7.
1〜7、3 Kp / ctdに保ち、5.2時間重合
した。得られたPVCの組成は、アク!JR二)ジル2
.9重量%、ブタジェン7.0重量%となった。か(し
て得られたPVCのビカット軟化温度。
抗張力はそれぞれ78.2℃、495及び22.3〜−
錦/cI&となった。
特許出願人 徳山曹達株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 得られる架橋重合体をわずかに膨潤するかもしくは溶解
    しない有機溶媒中で、ラジカル重合可能な単量体と架橋
    剤を、得られる架橋重合体が塩化ビニル単量体に膨潤可
    能となる架橋密度を保持するようにラジカル重合を行い
    、次いで該架橋重合体の存在下に、塩化ビニル単量体ま
    たは塩化ビニル単量体を主体とする共重合可能なビニル
    単量体の混合物を、該塩化ビニル単量体の飽和蒸気圧力
    より低い圧力で供給し、重合することを特徴とする塩化
    ビニル重合体の製造方法。
JP21692882A 1982-12-13 1982-12-13 塩化ビニル重合体の製造方法 Granted JPS59108005A (ja)

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JPS5592706A (en) * 1978-12-30 1980-07-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Production of vinyl chloride resin composition

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JPH0446963B2 (ja) 1992-07-31

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