[发明专利]乳液聚合聚丙烯酸酯橡胶、由此获得的冲击性改善剂和掺合物及制法

说明书

发明背景

本发明涉及制备乳液聚合交联聚丙烯酸酯橡胶的方法，其是在α-烷基苯乙烯单体诸如α-甲基苯乙烯二聚体(AMSD)的存在下合成的。更尤其是，本发明涉及该交联聚丙烯酸酯橡胶的接枝物，并涉及在各种热塑性树脂中的该冲击性改善剂的掺合物。

丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)树脂通常被认为是耐候的高抗冲热塑性塑料。人们已经发现接枝丙烯酸酯衍生橡胶至苯乙烯-丙烯腈母体可改进该树脂的冲击强度。人们已经发现丙烯酸酯衍生橡胶的饱和性阻止了热塑性塑料随时间的脆变。该冲击性改善的树脂用于许多需要良好耐候性的应用(包括汽车、建筑和建筑应用)中，并用于制品诸如园用器具、船、标牌、电接口设备或通讯接口设备的外壳等。

交联丙烯酸酯衍生橡胶的合成可以丙烯酸烷基酯(诸如丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸二环戊烯基氧乙酯)的乳液聚合期间产生丙烯酸烷基酯粒子来进行。在双峰(bimodal)交联丙烯酸酯衍生橡胶中，清晰的丙烯酸烷基酯粒径的范围为约50纳米到150纳米，甚至高达约200纳米到约2000纳米。这些交联丙烯酸酯衍生橡胶可分别用丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝。接枝交联丙烯酸烷基酯结构作为冲击性改善剂易于与硬组分(诸如苯乙烯和/或甲基苯乙烯与丙烯腈的共聚物)混合。

一般认为乳液聚合交联聚丙烯酸酯橡胶的凝胶含量或溶胀指数与该交联聚丙烯酸酯橡胶的接枝物(在热塑性物质中作为冲击性改善剂)的性能之间有直接关系。人们也认为残余橡胶的不饱和度与接枝效率之间有直接关系。

在交联聚丙烯酸酯橡胶体系中改进接枝效率的各种试验一直基于美国专利第3,830,878号和第4,341,883号中所示的具有优选多层结构的橡胶组合物的开发。其它方法(如美国专利第4,753,988号所述)描述了双态粒径分布的不同粒径的交联单体浓度的优选变化。

因此有利于获得一种单独控制交联聚丙烯酸酯橡胶的溶胀指数、凝胶含量和接枝的方法，而无需借助于多层结构这一技术获得这种控制。也希望获得的这种控制用于单独影响单聚合步骤中的交联聚丙烯酸酯橡胶的溶胀指数、凝胶含量和接枝。更有利于改进含有这种交联聚丙烯酸酯橡胶的接枝物形式的冲击性改善剂的热塑性组合物。

发明简述

本发明基于以下发现：在α-烷基苯乙烯化合物(诸如α-甲基苯乙烯二聚体(AMSD))的存在下的交联聚丙烯酸酯橡胶的合成导致了对最终的交联聚丙烯酸酯橡胶的溶胀指数(用于测量交联密度)的显著控制，不会改变橡胶的凝胶含量。交联聚丙烯酸酯橡胶可为单峰型或双峰型，α-烷基苯乙烯化合物以两种形式之一或两种形式存在。

发明说明

本发明提供了一种控制平均粒径在约50纳米到约2微米范围内的乳液聚合交联聚丙烯酸酯橡胶的溶胀指数和凝胶含量的方法，其方法包括在含有丙烯酸酯的可聚合丙烯酸酯混合物(a)和足以产生交联聚丙烯酸酯橡胶的多官能交联单体的乳液聚合条件下进行反应，其中(a)的聚合是在有效量的α-烷基苯乙烯化合物的存在下完成的。

本发明另一方面提供了一种包括(b)和(c)之间进行反应的制备交联聚丙烯酸酯橡胶接枝共聚物的方法，其中(b)为约30％到约70％(重量)的具有重量比率为约90∶10到50∶50的苯乙烯和丙烯腈的单体混合物，(c)为约70％到约30％(重量)的交联聚丙烯酸酯橡胶(其在约0.01％到约5.0％(基于丙烯酸橡胶单体重量)的α-烷基苯乙烯化合物的存在下乳液聚合而成)。

本发明另一方面提供了一种具有改进耐候性的热塑性组合物，其包括热塑性聚合物和5％到75％(热塑性组合物重量)的以交联聚丙烯酸酯橡胶的接枝物形式的冲击性改善剂的掺合物，其中交联聚丙烯酸酯橡胶在有效量的α-烷基苯乙烯化合物的存在下乳液聚合而成。

本发明再又一方面提供了一种由热塑性组合物制备的制品，该热塑性组合物包括热塑性聚合物和5％到75％(热塑性组合物重量)的以交联聚丙烯酸酯橡胶的接枝物形式的冲击性改善剂的掺合物，其中交联聚丙烯酸酯橡胶在有效量的α-烷基苯乙烯化合物的存在下乳液聚合而成。发明详述

在本发明方法的实施中，最初在乳液聚合条件下形成的交联聚丙烯酸酯胶乳可在α-烷基苯乙烯化合物的存在下以间歇式、半间歇式或半连续式进行。可采用的温度范围为5℃到95℃。Mittnacht等在美国专利第3,691,260号和Swoboda等在美国专利第4,224,419号描述了典型的乳液聚合条件和乳化剂，结合上述专利作为本文的参考。