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KR910008326B1 - 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 제조방법 - Google Patents

메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 제조방법 Download PDF

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KR910008326B1
KR910008326B1 KR1019880008989A KR880008989A KR910008326B1 KR 910008326 B1 KR910008326 B1 KR 910008326B1 KR 1019880008989 A KR1019880008989 A KR 1019880008989A KR 880008989 A KR880008989 A KR 880008989A KR 910008326 B1 KR910008326 B1 KR 910008326B1
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고지 니시다
이사오 사사끼
히데아끼 마끼노
마사미 오따니
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미쯔비시 레이욘 가부시끼가이샤
나가이 야다로오
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 제조방법
[발명의상세한 설명]
본 발명은 우수한 내열성, 투명성 및 성형성을 지니는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체에 관한것이다.
메타크릴이미드 그룹을 함유하는 메타크릴 중합체수지(이후에서는 "메타크릴이미드 그룹-함유 중합체"로 언급된다)는 공지된 바와 같이 높은 열변형온도 및 높은 투명성을 지니는 열가소성 중합체 수지이다[참조 : 심사된 일본국 특허공보 제 60-38,404호 및 미심사된 일본국 특허 공보 제 59-31,012호].
그러나, 메틸 메타크릴레이트 중합체를 1급 아민과 같이 메타크릴이미드 환 구조단위를 생성시킬 수 있는 제제의 존재하에서 열-처리하여 수득한 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체는 높은 열변형 온도 및 높은 투명성을 지니더라도 성형성이 부족하다. 본 명세서에서 사용된 "성형성"이란 용어는 특히, 고온, 특히 300℃이상의 온도에서 수행도는 사출성형시의 가공성을 의미한다. 상기 언급된 통상의 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체는 용융사출성형시 온도가 300℃이상인 경우, 취입현상이 유발되거나, 수득된 성형품에 은선이 생성되므로 중합체는 불량한 성형성을 지니게된다
메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 성형서을 향상시키기위한 방법으로서, 중합체의 중합정도를 감소시키고 저온에서 성형을 수행하는 방법이 시도되어왔다.
그러나, 상기 방법에서는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 중합정도를 감소시키기 때문에, 수득된 성형품의 기계적 강도가 감소될 수 밖에 없다.
상기 언급한 배경하에서, 본 발명자들은 우수한 내열성 및 투명성 뿐만 아니라 우수한 성형성을 지니는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 제공하려는 관점에서 연구를 수행하였다. 그 결과, 상기-언급된 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체가 3급 아민의 존재하에서 190 내지 350℃의 온도로 열처리될 경우, 이문제가 해결될 수 있음을 밝혀냈다.
더욱 특히는, 본 발명에 따라, 하기 일반식(I)의 이미드환 구조단위를 지니는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 하기 일반식(Ⅱ)의 3급아민의 존재하에 190 내지 350℃의 온도로 열처리함을 특징으로 하여, 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 제조하는 방법이 제공된다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
상기식에서, R은 수소원자, 또는 탄소원자수 1내지 20의 치환되거나 비치화된 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴, 아르알킬 또는 알릴그룹이고, R1, R2및 R3는 서로 독립적으로 탄소원자수 1 내지 20의 알킬, 아릴, 아르알킬 또는 알카릴 그룹이며 R1,R2및 R3중 2개는 질소원자와 함께 연결되어 환율 형성할 수 있다.
일반식(Ⅰ)의 이미드환 구조단위를 지니는 메타크릴 이미드 그룹-함유 중합체는 메타크릴 중합체를 150내지 350℃, 바람직하게는 200 내지 330℃의 온도에서 불활성 용매중의 암모니아, 또는 탄소원자수 1내지 20의 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬, 알카릴 또는 알릴그룹을 지니는 1급 아민과 반응시켜 제조하는 것이 유리하다. 여기에서 출발 메타크릴성 중합체 및 생성된 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 용해시킬 수 있는 용매 또는 이러한 용매 한가지 이상으로 조성된 홉합용매가 불황성 용매로서 바람직하게 사용된다. 예를 들어, 여기에는 언급된 방향족 탄화수소(예 : 벤젠, 톨루엔 및 크실렌), 및 지방족 알콜(예 : 메탄올, 에탄올 및 프로판올)이 포함될 수 있다.
메타크릴이미드환 구조단위 내에서, R은 수소원자 또는 탄소원자수 1내지 20의 치환되거나 비치환된 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴, 아르알킬 또는 아릴그룹을 나타낸다. 수소원자, 메틸, 에틸, n-부틸, n-헥실, 사이클로헥실 및 n-도데실 그룹이 R로서 바람직하다. 따라서, 메타크릴이미드 환 구조단위-생성제로서는 암모니아, 메틸아민, 에틸아민, 사이클로헥실아민, n-부틸아민, n-헥실아민 및 n-도데실아민을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체는 바람직하게는 5중량%이상, 더욱 바람직하게는 20중량%이상의 아미드환 구조단위를 함유한다. 이미드환 구조단위의 함량이 5중량%보다 낮으면, 중합체의 열변형 온도가 낮아진다.
메틸 메타크릴레이트의 단일중합체 및 메틸 메타크릴레이트와 공중합체를 이룰 수 있는 에틸렌계 불포화단량체(예 :이외의 메타크릴산 에스테르, 아크릴산 에스테르, 스티렌 또는 α-메틸스티렌)와의 메틸 메타크릴레이트 공중합체가 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 생성하기 위한 메타크릴성 수지로서 사용될수 있다.
메타크릴산 에스테르로서는, 예를 들어, 에틸 메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트,n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트 및 벤질 메타크릴레이트가 언급될 수 있다. 아크릴산 에스테르로선는, 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트 및 벤질 아크릴레이트가 언급될 수 있다.
메타크릴이미드 그룹-함유 중합체 제조에 사용되는 메타크릴성 수지로서는 메틸 메타크릴레이트의 단일 중합체, 메틸 메타크릴레이트/메틸 아크릴레이트 공중합체 및 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체가 특히 바람직하다. 상기 언급된 공중합체에서, 메틸 메타크릴레이트 단위의 함량이 특별히 결정적인 것은 아니지만, 메틸 메타크릴레이트 단위의 함량이 70중량%이상인 것이 바람직하다.
일반식(Ⅰ)의 이미드환 구조단위를 지니는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 일반식(Ⅱ)의 3급 아민의 존재하에서 열처리한다. 본 발명에서 사용되는 일반식(Ⅱ)의 3급 아민으로는 예를 들어, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 트리-n-프로필아민, 트리-n-부틸아민, 트리-n-옥틸아민, 디메틸아닐린, 트리페닐아민, N-메틸피롤리딘, N-에틸피롤리딘, N,N'-디메틸피페라진, N-메틸피페리딘, N-에틸피페리딘, N,N'-디메틸에탄올아민 및 트리알릴아민이 언급될 수 있다. 트리메틸아민 및 트리에틸아민이 특히 유용하다.
상술한 바와 같이 3급 아민의 존재하에서 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 열처리하는 과정은 혼합기, 분출기(혼합이 가능한 경우),또는 고압증기멸균기(교반이 가능한 경우)내의 3급 아민의 존재하에서 가열하는 방법에 따라 수행하는 것이 바람직하다. 여기에서는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 용해시킬 수 있는 용매가 열처리시의 희석제로서 사용될 수 있다. 열처리 온도는 바람직하게는 190내지 350℃, 특히 바람직하게는 200 내지 350℃이다. 열처리 온도가 190℃ 미만인 경우, 충분한 효과를 기대할 수 없으며, 열처리온도가 350℃를 초과하는 경우 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체가 쉽게 열분해를 일으킨다. 온도에 따른 가열시간은 통상 1분 내지 120분이다. 희석제로서, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소를 사용할 수 있다.
사용되는 3급 아민의 양은 이의 분자량에 따라 다르지만, 통상적으로 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체 100중량부당 1중량부 이상의 3급 아민을 사용하는 것이 바람직하다. 3급 아민은 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 양보다 많은 양으로 사용될 수 있다.
상기 언급된 열처리에 의해 수득된 본 발명의 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체는 사용목적에 따라 아인산염, 황 또는 장애된 페놀형 산화방지제, 자외선 흡수제, 윤활제, 섬유강화제, 착색제 또는 안료와 혼합될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조로하여 상세히 기술될 것이다.
하기의 측정방법은 하기 실시예에 적용된다 :
열변형 온도 : 열 변형온도는 ASTM D-648-56 방법에 따라 측정된다.
인장강도 및 연신율 : 인장강도 및 연신율은 ASTM D-638-61T방법에 따라 측정한다.
굴곡강도 및 굴곡계수 : 굴곡강도 및 연신율은 ASTM D-790-63방법에 따라 측정한다.
성형성 : 20개의 시료를 나선형 주형을 사용하여 성형시키고, 유동의 마지막에서 취입현상이 관찰되는 성형된 수지온도를 기준으로 성형도를 평가한다. 성형된 수지온도보다 높은 온도에서 성형성이 더 우수함을 주목해야 한다. 하기의 조건하에서 사출성형을 수행한다.
사출성형기 : 모델 SJ-35A(Meiki Co., Ltd 에서 제조), 5온스
사출압 : 78kg/㎠
나선회전수 : 80rpm
배압 : 60kg/㎠
사이클 : 60초
주형온도 : 80℃
주형특성 : 두께 2mm, 나선형 주형
[참고실시예]
메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 제조는 본 실시예에서 기술된다.
톨루엔 100중량부, 에탄올 10중량부 및 표1에 나타낸 1급 아민과 함께, 평균분자량이 100,000인 무수메틸메타크릴레이트 중합체 100중량부를 고압증기멸균기에 가하고 250℃에서 3시간 동안 교반시키면서 반응을 수행한다. 수득된 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 특성은 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure kpo00003
[실시예 1 내지 4]
용량이 1.5리터인 고압증기멸균기에 톨루엔 100중량부와 함께, 참조실시예에서 제조된 메타크릴아미드 그룹-함유 중합체 100중량부를 가하고, 트리메틸아민 35중량부를 가한다. 혼합물의 열처리는 250℃에서 30분간 교반하면서 수행한다.
수득된 중합체를 건조시키고 압출기를 사용하여 펠렛화한다. 수득된 필렛을 90℃에서 하루종일 건조시키고, 사출성형기를 이용하여 표2에 기재된 수지온도에서 나선형 주형에 적용시킨다. 취입현상이 관찰되면 성형성을 평가한다. 얻어진 결과는 표2에 나타나 있다.
열변형 온도의 측정 및 인장 및 굴곡특성을 측정하기위한 시험재료는 290℃의 수지온도에서 제조하고, 특성을 측정한다. 결과는 표 2에 나타나 있다.
[비교실시예 1 내지 4]
참조실시예에서 제조된 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 건조시키고 압출기로 펠렛화한후, 하룻낮 및 밤동안 90℃에서 건조시키고, 실시예 1내지 4에서 기술된 바와 동일한 방법으로 사출성형시키고, 성형성및 특성을 평가한다. 그 결과는 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
Figure kpo00004
[실시예 5 내지 14]
용량이 1.5리터인 고압증기 멸균기에 참조실시예에서 제조된 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체 100중량부 및 톨루엔 100중량부를 가하고 표 3에 나타낸 3급 아민을 가한다. 그후 250℃에서 30분간 교반하면서 열처리한다.
수득된 중합체의 성형성은 실시예1에 기술된 바와 동일한 방법으로 평가된다. 그 결과는 표 3에 나타나있다.
[표 3]
Figure kpo00005
실시예에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 수득된 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체는 탁월한 성형성을 지니며 출발 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 우수한 내열성, 투명성 및 기계적 특성을 유지한다.

Claims (9)

  1. 하기 일반식(Ⅰ)의 이미드환 구조단위를 갖는 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 하기 일반식(Ⅱ)의 3급 아민의 존재하에서 190 내지 350℃의 온도로 열처리 함을 특징으로 하여, 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체를 제조하는 방법.
    Figure kpo00006
    Figure kpo00007
    상기식에서, R은 수소원자, 또는 탄소원자수 1내지 20의 치환되거나 비치환된 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴, 아르알킬 또는 알릴그룹이고, R1,R2및 R3는 서로 독립적으로 탄소원자수 1 내지 20의 알킬, 아릴, 아르알킬 또는 알카릴 그룹이며, R1,R2및 R3중 2개는 질소원자와 함께 연결되어 환을 형성할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체가 이미드환 구조단위 5중량% 이상을 갖는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체가 메틸메타크릴레이트 중합체를 불활성 용매중, 150 내지 350℃의 온도에서 암모니아 또는 탄소원자수 1내지 20의 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬, 알카릴 또는 알릴그룹을 갖는 1급 아민과 반응시킴으로써 제조되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 메티메타크릴레이트 중합체가 메틸메타크릴레이트의 단일중합체이거나 메틸메타크릴레이트 70중량%이상과 이것과 공중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체 30중량% 이하로 이루어진 공중합체인 방법.
  5. 제3항에 있어서, 메틸메타크릴레이트 중합체가 메틸메타크릴레이트의 단일중합체이거나 메틸메타크릴레이트 70중량% 이상과 메틸아크릴레이트 또는 스티렌 30중량% 이하로 이루어진 공중합체인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 일반식(Ⅱ)의 3급 아민이 트리메틸아민 및 트리에틸아민으로 구성된 그룹중에서 선택되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 열처리가 혼합기, 압출기 또는 교반기가 장치된 오토클레이브를 사용하여 중합체를 3급 아민과 함께 혼합하거나 교반시킴으로써 수행하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 사용된 3급 아민의 양이 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체100중량부를 기중하여 1중량부 이상인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 메타크릴이미드 그룹-함유 중합체의 열처리가 희석제중에서 수행되는 방법.
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