本发明涉及透明性及耐燃性优良且具有高的玻璃化转变温度的共聚物、及含有该共聚物的成型体。
背景技术:
透明性优良的树脂被用于光学材料、照明材料、招牌、装饰构件等用途。在这些用途中,有时要求阻燃性。
作为提高树脂的阻燃性的方法,已知在树脂中配合有碱性碳酸镁等无机化合物的树脂组合物(参照例如专利文献1)。但是,该树脂组合物通常透明性低,因此不适合光学材料等要求高透明性的用途。
作为提高阻燃性的其他方法,已知配合有磷酸酯、含卤素缩合磷酸酯的树脂组合物(参照例如专利文献2、3、4)。但是,就这些树脂组合物而言,随着使用时间的推移,有时所配合的磷酸酯、含卤素缩合磷酸酯在表面发生渗出(bleed out)而引起表面白化、阻燃性降低。另外,就配合有含卤素缩合磷酸酯的树脂组合物而言,有燃烧时产生具有毒性、金属腐蚀性的卤素气体的担忧。
另外,提出了使膦酸酯系单体、磷酸酯系单体与(甲基)丙烯酸烷基酯共聚而得的共聚物(参照专利文献5及6、非专利文献1及2)。但是,为了提高这些共聚物的阻燃性,有必要增大膦酸酯系单体、磷酸酯系单体的共聚比率,其结果是,得到的共聚物的玻璃化转变温度降低,因此变得不适合在高温下使用的用途。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭61-141759号公报
专利文献2:日本特开昭59-41349号公报
专利文献3:日本特开平9-302191号公报
专利文献4:日本特开平9-169882号公报
专利文献5:日本特开平10-77308号公报
专利文献6:日本特开2003-137915号公报
非专利文献
非专利文献1:Polymer Degradation and Stability,Vol.70,2000,p425-436.
非专利文献2:Polymer Degradation and Stability,Vol.74,2001,p441-447.
非专利文献3:Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,1988,Vol.26,p1791-1807.
非专利文献4:Polymer Degradation and Stability,2002,Vol.77,p227-233.
非专利文献5:Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry,2011,Vol.49,2008-2017
技术实现要素:
发明所要解决的问题
本发明的目的在于,廉价地提供透明性及耐燃性优良、且具有高的玻璃化转变温度的共聚物。
用于解决问题的方法
为了实现上述目的进行了研究,结果完成了包含以下方案的本发明。
〔1〕一种共聚物,其含有:来自式(1)所示的膦酸酯系单体的结构单元(I),
来自选自由甲基丙烯酸、丙烯酸、式(2a)所示的自由基聚合性单体、及式(2b)所示的自由基聚合性单体组成的组中的至少一种自由基聚合性单体(2)的结构单元(II),和
来自甲基丙烯酸甲酯的结构单元(III);并且
来自式(1)所示的膦酸酯系单体的磷原子的含量相对于共聚物的质量为1.0质量%以上且小于2.0质量%。
(式(1)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳数1~4的亚烷基,R3及R4各自独立地表示氢原子或碳数1~10的烷基。)
(式(2a)中,R5表示多环脂肪族烃基或烷基取代单环脂肪族烃基。)
(式(2b)中,R9表示-CH2CHR10R11、-CHR10-CHR11R12或-CR10R11R13,R10、R11及R13各自独立地表示碳数1~3的烷基,R12表示氢原子或碳数1~3的烷基。)
〔2〕根据〔1〕所述的共聚物,其中,结构单元(II)至少含有来自甲基丙烯酸或丙烯酸的结构单元,
来自甲基丙烯酸或丙烯酸的结构单元的合计含量相对于共聚物的质量为1~12质量%。
〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的共聚物,其中,结构单元(III)的含量相对于共聚物的质量为50质量%以上且80质量%以下。
〔4〕根据〔1〕~〔3〕中任一项所述的共聚物,其中,结构单元(II)的含量相对于共聚物的质量为5质量%以上且30质量%以下。
〔5〕根据〔1〕~〔4〕中任一项所述的共聚物,其中,结构单元(II)至少含有来自式(2a)所示的自由基聚合性单体的结构单元,
式(2a)中的R5为降冰片基、异冰片基、三环癸基、二环戊二烯基、金刚烷基、或4-叔丁基环己基。
〔6〕根据〔1〕~〔5〕中任一项所述的共聚物,其玻璃化转变温度为115℃以上。
〔7〕根据〔1〕~〔6〕中任一项所述的共聚物,其重均分子量为15万以上。
〔8〕一种成型体,其含有上述〔1〕~〔7〕中任一项所述的共聚物。
〔9〕根据(8〕所述的成型体,其具有2mm以上的厚度。
发明效果
本发明的共聚物及成型体由于透明性及耐燃性优良且具有高的玻璃化转变温度,因此在要求耐热性的领域中也可以使用。
具体实施方式
本发明的共聚物含有结构单元(I)、结构单元(II)及结构单元(III)。
结构单元(I)来自式(1)所示的膦酸酯系单体(以下有时称为“膦酸酯系单体(1)”)。
式(1)中的R1表示氢原子或甲基。
式(1)中的R2表示碳数1~4的亚烷基。亚烷基为二价烃基。作为亚烷基,可以列举例如:亚甲基、亚乙基(别名:二亚甲基)、三亚甲基、亚丙基(别名:丙烷-1,2-二基)、四亚甲基、丁烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基等。其中,从经济性的观点出发,优选亚甲基或亚乙基。
式(1)中的R3及R4各自独立地表示氢原子或碳数1~10的烷基。作为该烷基,可以列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、2-甲基丁基、2,2-二甲基丙基、正己基、异己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。
作为膦酸酯系单体(1)的具体例子,可以列举:甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯、1-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯、3-甲基丙烯酰氧基丙基膦酸二甲酯、2-甲基丙烯酰氧基丙基膦酸二甲酯、4-甲基丙烯酰氧基丁基膦酸二甲酯、3-甲基丙烯酰氧基丁基膦酸二甲酯、2-甲基丙烯酰氧基丁基膦酸二甲酯;丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯、2-丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯、3-丙烯酰氧基丙基膦酸二甲酯、2-丙烯酰氧基丙基膦酸二甲酯、4-丙烯酰氧基丁基膦酸二甲酯、3-丙烯酰氧基丁基膦酸二甲酯、2-丙烯酰氧基丁基膦酸二甲酯等。其中,从提高共聚物的耐燃性的观点出发,优选甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯及2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯。这些膦酸酯系单体(1)可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
就本发明的共聚物中所含的结构单元(I)的量而言,从兼顾耐燃性和耐热性的观点出发,相对于共聚物中所含的全部结构单元的摩尔数优选为3.6摩尔%以上且小于15摩尔%,更优选为4.0摩尔%以上且10摩尔%以下。结构单元(I)的含量增加时,共聚物的耐燃性有提高的倾向;结构单元(I)的含量减少时,该共聚物的玻璃化转变温度有上升的倾向。当然,在将2种以上的膦酸酯系单体(1)组合使用时,上述来自膦酸酯系单体(1)的结构单元(I)的含量为来自该2种以上的膦酸酯系单体(1)的结构单元的含量的合计。
就本发明的共聚物而言,来自膦酸酯系单体(1)的磷原子的含量相对于共聚物的质量优选为1.0质量%以上且小于2.0质量%,更优选为1.20质量%以上且1.98质量%以下。
结构单元(II)来自选自由甲基丙烯酸、丙烯酸、式(2a)所示的自由基聚合性单体(以下有时称为“自由基聚合性单体(2a)”)、及式(2b)所示的自由基聚合性单体(以下有时称为“自由基聚合性单体(2b)”)组成的组中的至少一种自由基聚合性单体(2)。
式(2a)中,R5表示多环脂肪族烃基或烷基取代单环脂肪族烃基。烷基取代单环脂肪族烃基中的烷基优选为甲基、异丙基、叔丁基等碳数1~4的烷基。
作为多环脂肪族烃基,可以列举例如:降冰片基、异冰片基、三环癸基、二环戊二烯基、金刚烷基、葑基、十氢萘基等。其中,优选降冰片基、异冰片基、三环癸基、二环戊二烯基、金刚烷基。
作为烷基取代单环脂肪族烃基,可以列举例如:4-甲基环己基、2-甲基环己基、4-异丙基环己基、2-异丙基环己基、4-叔丁基环己基、2-叔丁基环己基等。其中,优选4-叔丁基环己基。
作为自由基聚合性单体(2a)的具体例子,可以列举甲基丙烯酸4-甲基环己酯、甲基丙烯酸2-甲基环己酯、甲基丙烯酸4-异丙基环己酯、甲基丙烯酸2-异丙基环己酯、甲基丙烯酸4-叔丁基环己酯、甲基丙烯酸2-叔丁基环己酯等甲基丙烯酸烷基取代单环脂肪族烃基酯;甲基丙烯酸2-降冰片酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-降冰片酯、甲基丙烯酸2-乙基-2-降冰片酯、甲基丙烯酸2-异冰片酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-异冰片酯、甲基丙烯酸2-乙基-2-异冰片酯、甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯、甲基丙烯酸8-甲基-8-三环[5.2.1.02,6]癸酯、甲基丙烯酸8-乙基-8-三环[5.2.1.02,6]癸酯、甲基丙烯酸2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯、甲基丙烯酸2-葑基酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-葑基酯、甲基丙烯酸2-乙基-2-葑基酯、甲基丙烯酸十氢萘-1-基酯、甲基丙烯酸十氢萘-2-基酯等甲基丙烯酸多环脂肪族烃基酯等。其中,优选甲基丙烯酸2-降冰片酯、甲基丙烯酸2-异冰片酯、甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯、甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸-3,8-二烯基酯、甲基丙烯酸2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯、甲基丙烯酸4-叔丁基环己酯,从得到的容易性的观点出发,更优选甲基丙烯酸2-异冰片酯或甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯。
式(2b)中,R9表示-CH2CHR10R11、-CHR10-CHR11R12或-CR10R11R13,R10、R11及R13各自独立地表示碳数1~3的烷基,R12表示氢原子或碳数1~3的烷基。作为该烷基,可以列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基。
作为自由基聚合性单体(2b)的具体例子,可以列举:甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸1-甲基丁酯、甲基丙烯酸2-甲基丁酯、甲基丙烯酸1,1-二甲基丙酯、甲基丙烯酸1,3-二甲基丁酯、甲基丙烯酸2-乙基丁酯、甲基丙烯酸2-甲基戊酯等。其中,从得到的容易性、耐热性高的观点出发,优选甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯,更优选甲基丙烯酸叔丁酯。
这些自由基聚合性单体(2)可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
自由基聚合性单体(2a)或(2b)优选为燃烧时酯键容易分解而转变为甲基丙烯酸或丙烯酸的单体。甲基丙烯酸或丙烯酸虽然具有使共聚物的吸水性稍稍恶化的倾向,但具有提高共聚物的耐热性的倾向。自由基聚合性单体(2a)具有降低共聚物的吸水性的倾向。另外,自由基聚合性单体(2a)具有提高共聚物的玻璃化转变温度的倾向,自由基聚合性单体(2b)具有不使共聚物的玻璃化转变温度降低的倾向。在将甲基丙烯酸或丙烯酸和自由基聚合性单体(2a)组合使用时,具有所得到的共聚物兼具低的吸水性和高的耐热性的倾向,因此是优选的。
就本发明的共聚物中所含的结构单元(II)而言,其下限量相对于共聚物的质量优选为1质量%,更优选为5质量%,进一步优选为10质量%,特别优选为15质量%;其上限量相对于共聚物的质量优选为50质量%,更优选为40质量%,进一步优选为30质量%。提高结构单元(II)的含量时,具有共聚物的玻璃化转变温度提高的倾向。当然,将2种以上自由基聚合性单体(2)组合使用时,结构单元(II)的含量为来自该2种以上的自由基聚合性单体(2)的结构单元的含量的合计。
就本发明的优选的一个实施方式的共聚物而言,结构单元(II)至少含有来自甲基丙烯酸或丙烯酸的结构单元。该共聚物中,来自甲基丙烯酸或丙烯酸的结构单元的合计含量相对于共聚物的质量优选为1~12质量%,更优选为2~8质量%。
就本发明的优选的另一实施方式的共聚物而言,结构单元(II)至少含有来自式(2a)所示的自由基聚合性单体的结构单元。该共聚物中,式(2a)中的R5优选为降冰片基、异冰片基、三环癸基、二环戊二烯基、金刚烷基、或4-叔丁基环己基。
本发明的共聚物中所含的结构单元(III)来自甲基丙烯酸甲酯。
就本发明的共聚物中所含的结构单元(III)而言,从透明性的观点出发,其下限量相对于共聚物的质量优选为50质量%,更优选为55质量%,进一步优选为58质量%,最优选为60质量%;从耐燃性的观点出发,其上限量相对于共聚物的质量优选为80质量%,更优选为75质量%,进一步优选为72质量%,最优选为70质量%。
就本发明的共聚物而言,还可以进一步具有来自除膦酸酯系单体(1)、自由基聚合性单体(2)、甲基丙烯酸甲酯以外的自由基聚合性单体(以下称为“自由基聚合性单体(4)”)的结构单元(IV)。作为自由基聚合性单体(4),可以列举:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯等乙烯基芳香族烃;乙烯基环己烷、乙烯基环戊烷、乙烯基环己烯、乙烯基环庚烷、乙烯基环庚烯、乙烯基降冰片烯等乙烯基脂环式烃;马来酸酐、马来酸、衣康酸等烯属不饱和二羧酸;乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-辛烯等烯烃;丁二烯、异戊二烯、月桂烯等共轭二烯;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯基酮、氯乙烯、偏氯乙烯、偏氟乙烯;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯十二烷基酯等丙烯酸烷基酯;丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸烯丙酯;甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯十二烷基酯等甲基丙烯酸C2以上烷基酯;甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸烯丙酯;(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环庚酯等(甲基)丙烯酸无取代单环脂肪族烃基酯;
甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸苯酯等(甲基)丙烯酸芳基酯;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等(甲基)丙烯酸芳烷基酯;2-乙烯基呋喃、2-异丙烯基呋喃、2-乙烯基苯并呋喃、2-异丙烯基苯并呋喃、2-乙烯基二苯并呋喃、2-乙烯基噻吩、2-异丙烯基噻吩、2-乙烯基二苯并噻吩、2-乙烯基吡咯、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基咔唑、2-乙烯基唑、2-异丙烯基唑、2-乙烯基苯并唑、3-乙烯基异唑、3-异丙烯基异唑、2-乙烯基噻唑、2-乙烯基咪唑、4(5)-乙烯基咪唑、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基咪唑啉、2-乙烯基苯并咪唑、5(6)-乙烯基苯并咪唑、5-异丙烯基吡唑、2-异丙烯基1,3,4-二唑、乙烯基四唑、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-异丙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、3-异丙烯基吡啶、2-乙烯基喹啉、2-异丙烯基喹啉、4-乙烯基喹啉、4-乙烯基嘧啶、2,4-二甲基-6-乙烯基-S-三嗪、3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮、4-甲基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮、4-癸基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮等烯属不饱和杂环式化合物;甲基丙烯酰氧基甲基磷酸二甲酯、2-甲基丙烯酰氧基-1-甲基乙基磷酸酯等具有烯属不饱和基团的磷酸酯;5-甲基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮、4,5-二甲基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮、5,5-二甲基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮、5-乙基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮、5-癸基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮等。其中,优选甲基丙烯酸烷基酯及丙烯酸烷基酯,更优选甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸甲酯。
这些自由基聚合性单体(4)可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。需要说明的是,“(甲基)丙烯酸”意味着“甲基丙烯酸或丙烯酸”。
就本发明的共聚物中所含的结构单元(IV)的量而言,从耐热性和耐燃性的平衡出发,相对于共聚物的质量优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。当然,在将2种以上的自由基聚合性单体(4)组合使用时,结构单元(IV)的含量为来自该2种以上的自由基聚合性单体(4)的结构单元的含量的合计。
就本发明的共聚物而言,结构单元(IV)可以含有来自多官能聚合性单体的结构单元(IV-1)。作为多官能聚合性单体,可以列举:(甲基)丙烯酸烯丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯;间二乙烯基苯、对二乙烯基苯、1,2-二异丙烯基苯、1,3-二异丙烯基苯、1,4-二异丙烯基苯、1,3-二乙烯基萘、1,8-二乙烯基萘、1,4-二乙烯基萘、1,5-二乙烯基萘、2,3-二乙烯基萘、2,7-二乙烯基萘、2,6-二乙烯基萘、4,4’-二乙烯基联苯、4,3’-二乙烯基联苯、4,2’-二乙烯基联苯、3,2’-二乙烯基联苯、3,3’-二乙烯基联苯、2,2’-二乙烯基联苯、2,4-二乙烯基联苯、1,2-二乙烯基-3,4-二甲基苯、1,3-二乙烯基-4,5,8-三丁基萘、2,2’-二乙烯基-4-乙基-4’-丙基联苯、1,2,4-三乙烯基苯、1,3,5-三乙烯基苯、1,2,4-三异丙烯基苯、1,3,5-三异丙烯基苯、1,3,5-三乙烯基萘、3,5,4’-三乙烯基联苯等多官能乙烯基芳香族化合物等。其中,优选乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。这些多官能聚合性单体可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。需要说明的是,“(甲基)丙烯酸酯”意味着“甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯”。
就本发明的共聚物中所含的结构单元(IV-1)的量而言,从耐热性和耐燃性的平衡出发,相对于共聚物的质量优选为0.001质量%以上且10质量%以下,更优选为0.01质量%以上且5质量%以下,进一步优选为0.1质量%以上且1质量%以下。当然,在将2种以上的多官能聚合性单体组合使用时,结构单元(IV-1)的含量为来自该2种以上的多官能聚合性单体的结构单元的含量的合计。
本发明的共聚物中所含的各结构单元的量可以通过1H-NMR测定来进行定量。另外,由于1H-NMR测定中峰发生重叠等而难以定量时,还可以使用热解气相色谱测定来进行定量。
作为共聚物的具体例子,可以列举:甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-异冰片酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酸/2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯/丙烯酸甲酯共聚物等。
就本发明的共聚物而言,玻璃化转变温度优选为110~180℃,更优选为120~165℃。玻璃化转变温度过低时,共聚物的耐热性不足;玻璃化转变温度过高时,共聚物变脆。需要说明的是,玻璃化转变温度为基于JIS K7121测定的值。即,将本发明的共聚物先升温至230℃,接着冷却至室温,然后以10℃/分钟从室温升温至230℃,在该条件下利用差示扫描量热测定法测定DSC曲线,将由第二次升温时测定的DSC曲线求出的中间点玻璃化转变温度作为本发明的玻璃化转变温度。
就本发明的共聚物而言,重均分子量的下限优选为10万,更优选为15万,进一步优选为30万。对重均分子量的上限没有特别限定,从成型性的观点出发,优选为500万,更优选为300万。重均分子量在该范围时,共聚物的耐冲击性、韧性等良好。
就本发明的共聚物而言,重均分子量/数均分子量之比(以下有时将该比值称为“分子量分布”)优选为1.1~10.0,更优选为1.5~5.0、特别优选为1.6~3.0。分子量分布在该范围时,共聚物的成型性、由该共聚物得到的成型体的耐冲击性、韧性等良好。
需要说明的是,重均分子量和分子量分布为用GPC(凝胶渗透色谱法)测定的以标准聚苯乙烯换算的值。
该重均分子量和分子量分布可以通过调节聚合引发剂及链转移剂的种类、量等来进行控制。
本发明的共聚物通过使与上述结构单元的含量对应的比例的膦酸酯系单体(1)、自由基聚合性单体(2)和甲基丙烯酸甲酯、以及根据需要使用的自由基聚合性单体(4)共聚而得到。对共聚方法没有特别限定,可以列举例如:乳液聚合法、悬浮聚合法、本体聚合法或溶液聚合法等。另外,槽模浇铸聚合法(セルキヤスト重合法)等反应成型法可以减少成型时施加于共聚物的热,可以得到黄色指数小的成型体,因此优选。共聚可以在聚合引发剂的存在下在规定温度下开始。另外,可以根据需要使用链转移剂对所得到的共聚物的重均分子量等进行调节。
作为用于得到本发明的共聚物的原料的膦酸酯系单体(1)、自由基聚合性单体(2)和甲基丙烯酸甲酯、以及根据需要使用的自由基聚合性单体(4)在光程长度为3.2mm时的黄色指数优选为2以下,更优选为1以下。该黄色指数小时,可以抑制所得到的共聚物的着色,例如,还可以使所得到的共聚物的厚度3.2mm的试验片的黄色指数为2.0以下。
需要说明的是,上述黄色指数为以基于JIS Z8722测定的值为基础基于JIS K7373计算出的黄色度的值。
制造本发明的共聚物时使用的聚合引发剂只要是产生反应性自由基的聚合引发剂,则没有特别限定。可以列举例如:过氧化异丙基单碳酸叔己酯、过氧化2-乙基己酸叔己酯、过氧化2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔己酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔己酯、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、1,1-双(叔己基过氧化)环己烷、过氧化苯甲酰、3,5,5-三甲基己酰过氧化物、过氧化月桂酰等有机过氧化物;2,2’-偶氮二(2-甲基丙腈)、2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、2,2’-偶氮二(2-甲基丙酸)二甲酯等偶氮化合物;过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等过硫酸盐。其中,优选偶氮化合物。这些聚合引发剂可以单独使用1种或将2种以上组合使用。另外,聚合引发剂的添加量、添加方法等根据目的适当设定即可,没有特别限定。例如,聚合引发剂的量相对于全部单体100质量份优选为0.0001~0.2质量份的范围,更优选为0.001~0.1质量份的范围。当然,在将两种以上的聚合引发剂组合使用的情况下,上述聚合引发剂的量为该两种以上聚合引发剂的合计。
作为制造本发明的共聚物时使用的链转移剂,可以列举:正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、1,4-丁二硫醇、1,6-己二硫醇、乙二醇二巯基丙酸酯、丁二醇二巯基乙醇酸酯、丁二醇二巯基丙酸酯、己二醇二巯基乙醇酸酯、己二醇二巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(β-巯基丙酸酯)、季戊四醇四巯基丙酸酯等烷基硫醇类;α-甲基苯乙烯二聚物;萜品油烯等。其中,优选正辛基硫醇、正十二烷基硫醇等单官能烷基硫醇。这些链转移剂可以单独使用1种或将2种以上组合使用。链转移剂的使用量相对于全部单体100质量份优选为0.01~1质量份,更优选为0.02~0.8质量份,进一步优选为0.03~0.6质量份。当然,在将两种以上的链转移剂组合使用的情况下,上述链转移剂的使用量为该两种以上的链转移剂的合计。
膦酸酯系单体(1)、自由基聚合性单体(2)和甲基丙烯酸甲酯以及作为任选成分的自由基聚合性单体(4)的共聚中,可以将共聚物的制造所需要的物质全部混合后供于反应器中,也可以将共聚物的制造所需要的物质分别供于反应器中,但优选将共聚物的制造所需要的物质全部混合后供于反应器中。该混合优选在氮气等不活泼气体气氛中进行。
进行共聚时的温度优选为0~200℃,更优选为20~180℃。另外,进行共聚的时间依赖于反应规模,但从经济性的观点出发,优选为0.1~20小时,更优选为0.5~10小时。另外,共聚优选在氮气等不活泼气体气氛中进行。
共聚结束后,可以按照公知的方法将未反应的单体和溶剂除去。另外,为了使共聚物容易成型,可以通过公知的方法进行粉粒化、颗粒化等。
本发明中,可以根据需要在共聚物中添加各种添加剂。作为添加剂,可以列举:抗氧化剂、抗热劣化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂、高分子加工助剂、耐冲击性改性剂、有机色素、光漫射剂、消光剂、荧光体、抗静电剂、阻燃剂、增塑剂、无机填充剂、纤维等。这样的各种添加剂的配合量可以在不损害本发明效果的范围内适当确定。各添加剂的配合量相对于共聚物和根据需要添加的其它聚合物的合计量100质量份各自优选为0.001~5质量份,更优选为0.01~1质量份。
抗氧化剂在氧存在下单独即对防止树脂的氧化劣化有效。可以列举例如:磷系抗氧化剂、受阻酚系抗氧化剂、硫醚系抗氧化剂等。这些抗氧化剂可以单独使用1种或将2种以上组合使用。其中,从防止由着色引起的光学特性劣化的效果的观点出发,优选磷系抗氧化剂、受阻酚系抗氧化剂,更优选磷系抗氧化剂与受阻酚系抗氧化剂的组合使用。
在将磷系抗氧化剂和受阻酚系抗氧化剂组合使用的情况下,对其比例没有特别限定,以磷系抗氧化剂/受阻酚系抗氧化剂的质量比计优选为1/5~2/1,更优选为1/2~1/1。
作为磷系抗氧化剂,可以列举:2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯(ADEKA公司制造;商品名:ADK STAB HP-10)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(BASF公司制造;商品名:IRUGAFOS168)、3,9-双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷(ADEKA公司制;商品名:ADK STAB PEP-36)等。
作为受阻酚系抗氧化剂,可以列举:季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](BASF公司制造;商品名IRGANOX1010)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯(BASF公司制造;商品名IRGANOX1076)等。
抗热劣化剂是能够通过捕获在实质上无氧的状态下暴露于高热时产生的聚合物自由基来防止共聚物的热劣化的物质。
作为该抗热劣化剂,可以列举:2-叔丁基-6-(3’-叔丁基-5’-甲基羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯(住友化学公司制造;商品名Sumilizer GM)、2,4-二叔戊基-6-(3’,5’-二叔戊基-2’-羟基-α-甲基苄基)苯基丙烯酸酯(住友化学公司制造;商品名Sumilizer GS)等。
紫外线吸收剂是具有紫外线吸收能力的化合物,是据称主要具有将光能变换为热能的功能的化合物。
作为紫外线吸收剂,可以列举:二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、苯甲酸酯类、水杨酸酯类、氰基丙烯酸酯类、草酰苯胺类、丙二酸酯类、甲脒类等。其中,优选苯并三唑类、三嗪类、或在波长380~450nm处的摩尔吸光系数的最大值εmax为100dm3·mol-1cm-1以下的紫外线吸收剂。
苯并三唑类抑制由紫外线照射引起的着色等光学特性降低的效果高,因此,优选作为将本发明的膜用于光学用途时使用的紫外线吸收剂。作为苯并三唑类,优选2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚(BASF公司制;商品名TINUVIN329)、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚(BASF公司制;商品名TINUVIN234)、2,2’-亚甲基双[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚](ADEKA公司制;LA-31)等。
另外,在波长380~450nm处的摩尔吸光系数的最大值εmax为1200dm3·mol-1cm-1以下的紫外线吸收剂能够抑制所得到的膜的变色。作为这样的紫外线吸收剂,可以列举:2-乙基-2’-乙氧基-草酰苯胺(科莱恩日本公司制;商品名Sandeyuboa VSU)等。
这些紫外线吸收剂中,从能够抑制由紫外线照射引起的树脂劣化的观点出发,优选使用苯并三唑类。
另外,在想要有效地吸收波长380nm附近的波长的情况下,优选使用三嗪类的紫外线吸收剂。作为这样的紫外线吸收剂,可以列举:2,4,6-三(2-羟基-4-己氧基-3-甲基苯基)-1,3,5-三嗪(ADEKA公司制;LA-F70)等。
需要说明的是,紫外线吸收剂的摩尔吸光系数的最大值εmax如下测定。在环己烷1L中添加紫外线吸收剂10.00mg,按照目视观察时不存在未溶解物的方式使其溶解。将该溶液注入1cm×1cm×3cm的石英玻璃池中,使用日立制作所公司制造的U-3410型分光光度计,测定波长380~450nm、光程长度1cm下的吸光度。由紫外线吸收剂的分子量(MUV)和所测定的吸光度的最大值(Amax)利用下式进行计算,算出摩尔吸光系数的最大值εmax。
εmax=[Amax/(10×10-3)]×MUV
光稳定剂为据称主要具有捕获因光所引起的氧化而生成的自由基的功能的化合物。作为优选的光稳定剂,可以列举:具有2,2,6,6-四烷基哌啶骨架的化合物等受阻胺类。
作为润滑剂,可以列举例如:硬脂酸、山嵛酸、硬脂酰胺酸、亚甲基双硬脂酰胺、羟基硬脂酸甘油三酯、石蜡、酮蜡、辛醇、氢化油等。
脱模剂为具有使成型体容易从模具脱模的功能的化合物。作为脱模剂,可以列举:鲸蜡醇、硬脂醇等高级醇类;单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯等甘油高级脂肪酸酯等。本发明中,作为脱模剂,优选将高级醇类与甘油脂肪酸单酯组合使用。在将高级醇类与甘油脂肪酸单酯组合使用的情况下,对其比例没有特别限定,高级醇类/甘油脂肪酸单酯的质量比优选为2.5/1~3.5/1,更优选为2.8/1~3.2/1。
高分子加工助剂是在将共聚物成型时对厚度精度和薄膜化发挥效果的化合物。高分子加工助剂通常为可以通过乳液聚合法来制造的、具有0.05~0.5μm的粒径的聚合物粒子。
该聚合物粒子可以为由单一组成比和单一特性粘度的聚合物构成的单层粒子,另外也可以为由组成比或特性粘度不同的两种以上的聚合物构成的多层粒子。其中,可以列举如下粒子作为优选的粒子,该粒子具有两层结构,在内层具有特性粘度低于5dl/g的聚合物层,在外层具有特性粘度为5d1/g以上的聚合物层。高分子加工助剂以其整体计优选特性粘度为3~6d1/g。
作为耐冲击性改性剂,可以列举:含有丙烯酸系橡胶或二烯系橡胶作为核层成分的核壳型改性剂;含有多个橡胶粒子的改性剂等。
作为有机色素,优选使用具有将被认为对共聚物有害的紫外线转换为可见光线的功能的化合物。
作为光漫射剂、消光剂,可以列举:玻璃微粒、聚硅氧烷系交联微粒、交联聚合物微粒、滑石、碳酸钙、硫酸钡等。
作为荧光体,可以列举:荧光颜料、荧光染料、荧光白色染料、荧光增白剂、荧光漂白剂等。
作为抗静电剂,可以列举例如:硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟基乙基硝酸铵等。
作为阻燃剂,可以列举例如:四溴双酚A、十溴二苯基氧化物、溴化聚碳酸酯等有机卤素系阻燃剂;氧化锑、氢氧化铝、硼酸锌、磷酸、正磷酸酐、磷酸三甲苯酯、羟甲基二乙基磷酸酯、以4,4’-双(二苯基磷酰基)-1,1’-联苯作为主要成分的联苯-4,4’-二醇/苯酚/磷酰基=三氯化物的反应产物(例如ADEKA公司制造的FP800)等非卤素系阻燃剂等。
作为增塑剂,可以列举例如:磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙基苯酯、二苯基甲苯基磷酸酯、单苯基二甲苯基磷酸酯、二苯基单(二甲苯基)磷酸酯、单苯基二(二甲苯基)磷酸酯、磷酸三丁酯、磷酸三乙酯等磷酸三酯系增塑剂;邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸十八烷基酯、邻苯二甲酸丁基苄酯等邻苯二甲酸酯系增塑剂;油酸丁酯、甘油单油酸酯等脂肪酸一元酸酯系增塑剂;二元醇酯系增塑剂;含氧酸酯系增塑剂等。
另外,作为增塑剂,可以列举:角鲨烷(别名:2,6,10,15,19,23-六甲基二十四烷,C30H62,Mw=422.8)、液体石蜡(白油,JIS-K-2231规定的ISO VG10、ISO VG15、ISO VG32、ISO VG68、ISO VG100、ISO VG8和ISO VG21等)、聚异丁烯、氢化聚丁二烯、氢化聚异戊二烯等。其中,优选角鲨烷、液体石蜡和聚异丁烯。
作为无机填充剂,可以列举例如:碳酸钙、滑石、炭黑、氧化钛、二氧化硅、粘土、硫酸钡、碳酸镁等。
作为纤维,可以列举:玻璃纤维、碳纤维等。
本发明的成型体含有本发明的共聚物,优选含有70质量%以上的本发明的共聚物。本发明的成型体不在制法上受到特别限定,例如可以通过T模头法(层压法、共挤出法等)、吹胀法(共挤出法等)、压缩成型法、吹塑成型法、压延成型法、真空成型法、注塑成型法(嵌件法、二色法、加压法、退芯法、夹心法等)等熔融成型法以及溶液浇铸法等进行成型而得到本发明的共聚物。另外,本发明的成型体可以通过槽模浇铸聚合法等之类的反应成型法得到,即通过同时进行单体混合物的聚合反应和成型而得到。这些成型方法中,从生产率高、成本等观点出发,优选T模头法、吹胀法、注塑成型法、槽模浇铸聚合法。另外,对本发明的成型体的厚度没有限定,通过上述方法可以得到厚度为例如2mm以上的成型体。
另外,在得到本发明的成型体时,可以进行多次成型。例如,可以将本发明的共聚物成型而得到颗粒状的成型体,然后,将该颗粒状的成型体进一步成型而制成期望形状的成型体。
本发明的成型体的制造中,可以在不损害本发明效果的范围内在本发明的共聚物中混合其它聚合物并进行成型。作为该其它聚合物,可以列举:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯-1、聚-4-甲基-戊烯-1、聚降冰片烯等聚烯烃树脂;乙烯系离聚物;聚苯乙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物、高冲击强度聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂、AES树脂、AAS树脂、ACS树脂、MBS树脂等苯乙烯系树脂;甲基丙烯酸甲酯系聚合物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯树脂;尼龙6、尼龙66、聚酰胺弹性体等聚酰胺;聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚缩醛、聚偏氟乙烯、聚氨酯、改性聚苯醚、聚苯硫醚、有机硅改性树脂;丙烯酸类橡胶、硅橡胶;SEPS、SEBS、SIS等苯乙烯系热塑性弹性体;IR、EPR、EPDM等烯烃系橡胶等。
另外,本发明的成型体的制造中,可以在不损害本发明效果的范围内根据需要添加各种添加剂。
本发明的成型体可以用于制造层叠体。层叠体可以仅由本发明的成型体层叠而成,也可以由本发明的成型体与其它素材层叠而成。
对层叠体的制作方法没有特别限定。可以列举例如:将两种以上的聚合物同时进行挤出成型的方法(共挤出法);将两个以上的成型体利用热、超声波、高频等进行熔接的方法(熔接法);将两个以上的成型体利用紫外线固化性胶粘剂、热固化性胶粘剂、放射线固化性胶粘剂等进行粘接的方法(粘接法);将片、膜等设置在模具内并向其中注入熔融的聚合物而进行成型的方法(嵌件成型法);利用化学蒸镀或物理蒸镀淀积其它基材的方法(蒸镀法);涂布含有其它基材的涂料而形成膜的方法(涂布法)等。另外,在熔接法或粘接法中,可以将要进行熔接的面或要进行粘接的面在熔接或粘接之前使用公知的底涂剂进行表面处理,也可以进行电晕放电处理、等离子体处理等。
与本发明的成型体层叠的其它素材没有特别限定,可以根据层叠体的用途适当选择。在将层叠体作为光学部件的情况下的其它素材没有特别限定,可以列举例如:硬涂材料、防反射材料、液晶、环状烯烃系开环聚合物或其氢化物、环状烯烃系加聚物、脂肪族系烯烃树脂、丙烯酸系聚合物、聚碳酸酯系树脂、液晶聚合物、钠钙玻璃、石英玻璃等。
本发明的成型体或含有该成型体的层叠体中,可以对其表面实施印刷,或者通过切削加工、压花加工等对表面进行赋形。如果在印刷、赋形后利用嵌件成型法等与其它素材层叠,则通过印刷、赋形而形成的文字、图案、凹凸等被封入本发明的成型体与其它素材之间。本发明的成型体的透明性优良,因此,可以清晰地观察到被封入的文字、图案、凹凸等。
本发明的成型体优选为膜或片。通常,膜是指厚度为0.005mm以上且0.25mm以下的平面状成型体,片是指厚度超过0.25mm的平面状成型体。
就本发明的成型体而言,其厚度优选为0.1mm以上且小于100mm,更优选为0.5mm以上且小于50mm,进一步优选为0.8mm以上且小于30mm,最优选为1mm以上且小于10mm。
本发明的共聚物和成型体的透明性、耐燃性、耐热性优良,因此,可以在光学领域、食品领域、医疗领域、汽车领域、电气电子领域等多方面的领域中加以利用,例如,对于光学仪器(显微镜、双筒望远镜、照相机等)用的各种光学构件(取景器、滤光片、棱镜、菲涅耳透镜等)、显示设备(电视机、触控面板、个人计算机、便携终端等)用的各种光学构件(光导膜/片、相位差膜/片、偏振膜/片、偏振片保护膜/片、光漫射膜/片、棱镜膜/片、反射膜/片、防反射膜/片、视角放大膜/片、防眩膜/片、增亮膜/片、前面板等)、光开关、光连接器等光学构件;照明罩等照明构件等有用。另外,对于房屋用部件(屋顶、窗、雨水槽、墙壁等)、回射膜/片、农业用膜/片、招牌(加油站招牌、显示板、店铺招牌等)、装饰构件、隔音壁等在室外使用的用途中有用。此外,在车站内以及楼房、住宅等的室内招牌、建材中有用。
以下,示出实施例和比较例对本发明更具体地进行说明。需要说明的是,本发明不受以下实施例的限定。另外,本发明包括将以上所述的表示特性值、形态、制法、用途等技术特征的事项任意组合而成的所有方式。
共聚物及成型体的物性值等通过以下的方法来测定。
[共聚物的构成单元组成分析]
装置:核磁共振装置(Bruker公司制ULTRA SHIELD 400 PLUS)
溶剂:氘代氯仿
测定核种:1H
测定温度:室温
累计次数:64次
[重均分子量、分子量分布]
基于利用凝胶渗透色谱(GPC)进行的测定,以聚苯乙烯换算值来确定共聚物的重均分子量及分子量分布。这里,使用东曹株式会社制的HLC-8320(型号)作为GPC装置,将2根东曹株式会社制的TSKgel SuperMultipore HZM-M与1根SuperHZ4000串联连接后作为柱来使用。
洗脱剂:四氢呋喃
洗脱剂流量:0.35ml/分钟
柱温:40℃
标准曲线:使用标准聚苯乙烯10个点来制作
[总透光率]
将树脂颗粒在230℃下热压成型,得到厚度3.2mm的片状的成型体。基于JIS K7361-1,使用村上色彩研究所制、HR-100(型号)测定在光程长度3.2mm下的总透光率。
[雾度]
使用厚度3.2mm的试验片,基于JISK7136,使用雾度计(村上色彩研究所制、HM-150)测定光程长度3.2mm下的雾度(H)。
[黄色指数]
使用厚度3.2mm的试验片,用日本电色工业株式会社制的测色色差计ZE-2000基于JIS Z8722在光程长度3.2mm下进行测定,将根据JIS K7373基于测得的值算出的黄色度的值作为黄色指数(YI)。
[玻璃化转变温度]
基于JIS K7121,将树脂颗粒先升温到230℃,然后冷却到室温,然后以10℃/分钟由室温升温到230℃,在该条件下通过差示扫描量热测定法测定DSC曲线。采用由第2次升温时测定的DSC曲线求出的中间点玻璃化转变温度作为本发明中的玻璃化转变温度。这里,测定装置使用的是岛津制作所制DSC-50(型号)。
[吸水率]
将长度50mm×宽度50mm×厚度3.2mm的试验片在50℃、667Pa(5mmHg)的环境下干燥3天,得到绝对干燥试验片。测定绝对干燥试验片的质量W0。然后,将绝对干燥试验片浸渍在温度23℃的水中并放置2个月。从水中取出后,测定试验片的质量W1。通过下式算出饱和吸水率(%)。
饱和吸水率={(W1-W0)/W0}×100
[耐燃性]
根据JIS K6911(1995)5.24耐燃性A法进行耐燃性的评价。将树脂颗粒成型为长度约127mm、宽度及厚度分别为12.7±0.5mm,从而准备试验片。在距离试验片一端(自由端)25mm及100mm的位置画上标记线。将燃烧器置于倾角30度的支承台上,使其保持相对于铅直线倾斜30度的状态。在感觉不到空气流动的室内,按照试验片的长度方向沿着水平方向、宽度方向与水平方向呈45°的角度、试验片的下端与燃烧器蓝色火焰的前端高度一致的方式,将一端保持在具备夹具的实验台上。使试验片的自由端的下端与燃烧器蓝色火焰的前端在保持30度的角度的状态下接触30秒,在移去火焰的同时启动计时器。使火焰距离试验片450mm以上,在试验片的火焰熄灭时,停止计时器,以秒为单位读取该时间,作为燃烧时间。此时,将试验片的火焰在180秒以上也不熄灭的情况作为“可燃性”。熄灭后,从下端测定试验片的燃烧掉的长度,以毫米(mm)为单位测定燃烧距离。将燃烧距离为25mm以下的情况作为“不燃性”、将超过25mm且100mm以下的情况作为“自熄性”。
准备甲基丙烯酰氧基甲基膦酸二乙酯(参照式(A),以下记作“DEMMPO”)、及2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸二乙酯(参照式(B),以下记作“DEMEPO”)作为膦酸酯系单体(1)。DEMMPO通过非专利文献1中记载的方法来合成。DEMEPO通过非专利文献3中记载的方法来合成。
准备甲基丙烯酸(以下记作“MAA”)、甲基丙烯酸叔丁酯(以下记作“tBMA”)、甲基丙烯酸8-三环[5.2.1.02,6]癸酯(参照式(C),以下记作“TCDMA”)、及甲基丙烯酸2-异冰片酯(参照式(D),以下记作“IBMA”)作为自由基聚合性单体(2)。
准备甲基丙烯酸甲酯(以下记作“MMA”)作为自由基聚合性单体(3)。
准备丙烯酸甲酯(以下记作“MA”)、苯乙烯(以下记作“St”)、及5-甲基-3-亚甲基二氢呋喃-2(3H)-酮(参照式(E),以下记作“MMBL”)作为自由基聚合性单体(4)。MMBL通过非专利文献5中记载的方法来合成。
实施例1
将15质量份的DEMMPO、15质量份的TCDMA、6质量份的MAA、62质量份的MMA和2质量份的MA混合,得到单体混合物。在该单体混合物中添加0.1质量份的聚合引发剂(2,2’-偶氮二(2-甲基丙腈)、夺氢能力:1%、1小时半衰期温度:83℃),使其溶解而得到原料液。
将该原料液注入到由两张进行了斥水处理的玻璃板(厚度10mm、30cm见方)和氯乙烯树脂制垫片构成的玻璃池中,以10mmHg进行3分钟脱气。将该玻璃池在70℃保持2小时、接着在120℃保持2小时,使单体混合物聚合。接着,去除玻璃板,得到厚度3.2mm的片状成型体。从所得到的片状成型体切下长度127mm×宽度13mm×厚度3.2mm的试验片,进行耐燃性、透明性和吸水性的评价。
所得到的片状成型体由分子量非常高的聚合物构成,因此不溶于溶剂而仅发生溶胀。因此,无法进行利用GPC的分子量测定。推定重均分子量为100万g/摩尔以上。来自作为膦酸酯系单体(1)的DEMMPO的结构单元(摩尔%)和磷原子的含量(质量%)通过在溶胀状态下进行1H-NMR测定来算出。将结果示于表1。
实施例2、5~11及比较例1~6
除了变更为表1或2所示的配方以外,通过与实施例1相同的方法得到厚度3.2mm的片状的成型体。通过与实施例1相同的方法来实施这些试验片的评价。将结果示于表1或表2。
实施例3
将10质量份的DEMMPO、15质量份的TCDMA、6质量份的MAA、及69质量份的MMA混合,得到单体混合物。在该单体混合物中添加0.1质量份的聚合引发剂(2,2’-偶氮二(2-甲基丙腈)、夺氢能力:1%、1小时半衰期温度:83℃)及0.1质量份的链转移剂(正辛基硫醇),使其溶解而得到原料液。
将100质量份的离子交换水、0.03质量份的硫酸钠及0.46质量份的悬浮分散剂混合,得到混合液。
在耐压聚合槽中添加420质量份的上述混合液和210质量份的上述原料液,一边在氮气气氛下搅拌一边使温度达到70℃,开始聚合反应。在聚合反应开始后经过3小时时,将温度升高到90℃,继续搅拌1小时,得到分散有珠粒状的微粒的分散液。
将得到的分散液过滤,将微粒用离子交换水洗涤后,在80℃、100Pa下减压干燥4小时,得到珠粒状的共聚物。
将得到的共聚物供给到控制在230℃的双螺杆挤出机中,将未反应单体等挥发成分分离、除去,然后对树脂成分进行挤出成型,形成股线。将该股线用造粒机切割,制成颗粒状的成型体。
测定所得到的颗粒状的成型体的玻璃化转变温度。另外,将该颗粒状的成型体在230℃下热压成型,得到厚度3.2mm的片状的成型体。从所得到的片状的成型体切出长度127mm×宽度13mm×厚度3.2mm的试验片,评价耐燃性、透明性及吸水性。将结果示于表1。
实施例4
除了变更为表1所示的配方以外,通过与实施例3相同的方法得到颗粒状的成型体。通过与实施例1相同的方法实施这些颗粒状的成型体的各种物性测定及试验片的评价。将结果示于表1。
[表1]
表1
[表2]
表2
如上所述,本发明的共聚物具有优良的透明性和耐燃性、以及高的玻璃化转变温度。