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KR20170026838A - 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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KR20170026838A
KR20170026838A KR1020150122150A KR20150122150A KR20170026838A KR 20170026838 A KR20170026838 A KR 20170026838A KR 1020150122150 A KR1020150122150 A KR 1020150122150A KR 20150122150 A KR20150122150 A KR 20150122150A KR 20170026838 A KR20170026838 A KR 20170026838A
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thermoplastic resin
carbon atoms
aromatic
meth
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권기혜
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롯데첨단소재(주)
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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트(PC) 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 기초수지, 무기충전제, 및 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 시안화 비닐계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물의 공중합체이다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
열가소성 수지 조성물은 유리 및 금속에 비해 비중이 낮고, 성형성, 내충격성 등의 물성이 우수하여, 전기/전자 제품의 하우징, 자동차 내/외장재, 건축용 외장재 등에 유용하다. 특히, 최근 전기/전자 제품의 대형화, 경량화 추세에 따라, 열가소성 수지 조성물을 이용한 플라스틱 제품이 기존의 유리 및 금속의 영역을 빠르게 대체하고 있다.
그 중 폴리에스테르 수지와 폴리카보네이트 수지의 블렌드(blend) 조성물은 폴리에스테르 수지의 높은 기계적 강도 및 우수한 성형성과, 폴리카보네이트 수지의 뛰어난 내열성, 내충격성, 및 치수 안정성 등의 장점을 모두 보유하고 있는 것으로 알려져 있다.
특히, 자동차 내외장재, 건축용 자재 등에 사용하기 위해서는 보다 높은 치수안정성, 강성 등이 요구된다. 높은 강성을 위해 유/무기 충전제를 포함하는데, 이 경우 유동성이 저하되어 사출성형 작업성이 떨어지고, 성형품의 외관 저하를 동반한다.
이에 강성이 우수할 뿐만 아니라, 사출성형 작업성 및 유동성이 우수한 소재가 필요한 실정이다.
이와 관련한 선행 기술은 한국 공개특허 제1995-0018277호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 높은 굴곡탄성률을 가져 강성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유동성, 열안정성, 상용성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트(PC) 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 기초수지; 무기충전제; 및 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 시안화 비닐계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물의 공중합체이다.
상기 방향족 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1 종 이상 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 Ar은 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기이고, R은 수소 또는 메틸기이다.
상기 방향족 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1-1 내지 1-5 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00002
[화학식 1-2]
Figure pat00003
[화학식 1-3]
Figure pat00004
[화학식 1-4]
Figure pat00005
[화학식 1-5]
Figure pat00006
상기 화학식 1-1 내지 1-5에서 R은 수소 또는 메틸기이고, R1 내지 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, a는 0 또는 1, b는 0 내지 2의 정수, c는 0 내지 3의 정수, d는 0 내지 4의 정수, e는 0 내지 5의 정수이다.
상기 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 중량평균분자량이 30,000 내지 60,000일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00007
상기 화학식 2에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, R13은 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기이다.
상기 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복 단위를 상기 폴리에스테르 수지 중 0 내지 40 몰%로 더 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00008
상기 화학식 3에서, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, R14 및 R16은 단일결합, 탄소수 1 내지 20의 선형 알킬렌기 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형 알킬렌기이고, R15는 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기이다.
상기 폴리에스테르 수지는 o-클로로 페놀 용액(농도: 0.5 g/dl)을 사용하여 35℃에서 측정한 고유점도가 0.5 내지 1 dl/g일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체를 기초수지 100 중량부에 대하여 3 내지 15 중량부를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은, 폴리카보네이트(PC) 수지 60 내지 80 중량% 및 폴리에스테르 수지 20 내지 40 중량%를 포함하는 기초수지 100 중량부; 무기충전제 20 내지 40 중량부; 및 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체 3 내지 15 중량부;를 포함할 수 있다.
상기 무기충전제는 탈크(talc)를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 첨가제로 항균제, 열안정제, 이형제, 광안정제, 염료, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 혼화제, 활제, 정전기방지제, 안료, 조색제, 난연제, 착색제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 접착 조제 및 점착제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
상기 성형품은 두께 2 mm × 너비 5 mm인 나선형 모양의 캐비티(cavity)를 갖는 금형에 금형온도 80℃ 및 사출성형온도 270℃ 조건으로 측정한 스파이럴 플로우(spiral flow)가 35 cm 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D790 규격으로 6.4 mm 두께 시편에 대해 측정한 굴곡탄성률(flexural modulus)이 35,000 kgf/cm2 이상인 성형품.
본 발명은 높은 굴곡탄성률을 가져 강성이 우수할 뿐만 아니라, 유동성, 열안정성, 상용성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과를 갖는다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "공중합체"는 올리고머, 폴리머 또는 수지를 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 설명한다.
한 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트(PC) 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 기초수지; 무기충전제; 및 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 시안화 비닐계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물의 공중합체이다.
기초수지
폴리카보네이트(PC) 수지
본 발명에 사용되는 폴리카보네이트(PC) 수지는 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리카보네이트(PC) 수지이다. 예를 들면, 디페놀류(방향족 디올 화합물)를 포스겐, 할로겐 포르메이트, 탄산 디에스테르 등의 전구체와 반응시킴으로써 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
디페놀류로는 4,4'-비페놀, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산을 사용할 수 있고, 구체적으로, 비스페놀-A 라고 불리는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
폴리카보네이트(PC) 수지는 분지쇄가 있는 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면 중합에 사용되는 디페놀류 전체에 대하여, 0.05 내지 2 몰%의 3가 또는 그 이상의 다관능 화합물, 구체적으로, 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조할 수도 있다.
폴리카보네이트(PC) 수지는 호모 폴리카보네이트 수지, 코폴리카보네이트 수지 또는 이들의 블렌드 형태로 사용할 수 있다.
또한, 폴리카보네이트(PC) 수지는 에스테르 전구체(precursor), 예컨대 2관능 카르복실산의 존재 하에서 중합 반응시켜 얻어진 방향족 폴리에스테르-카보네이트 수지로 일부 또는 전량 대체하는 것도 가능하다.
폴리카보네이트(PC) 수지는 폴리스티렌(polystyrene)을 기준시료로 하여 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 15,000 이상, 예를 들어, 15,000 내지 100,000, 구체적으로 17,000 내지 60,000, 더욱 구체적으로 20,000 내지 40,000일 수 있다. 상기의 범위에서 열가소성 수지 조성물로 형성된 성형품은 유동성, 내열성 및 굴곡탄성률이 우수하다.
폴리카보네이트(PC) 수지는 ISO 1133에 의거하여, 250℃, 10 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 5 내지 40 g/10분일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 용융흐름지수가 다른 2종 이상의 폴리카보네이트 수지 혼합물일 수 있다.
폴리카보네이트(PC) 수지는 기초수지 중 60 내지 80 중량%, 구체적으로 60 내지 75 중량%, 더욱 구체적으로 65 내지 75 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, 열가소성 수지 조성물로 형성된 성형품은 유동성 및 굴곡탄성률이 우수하다. 　
폴리에스테르 수지
본 발명에 사용되는 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00009
상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 구체적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴렌기, 더욱 구체적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고, R13은 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기, 구체적으로 탄소수 1 내지 10의 선형 또는 탄소수 3 내지 12의 분지형의 알킬렌기, 더욱 구체적으로 탄소수 1 내지 5의 선형 또는 탄소수 3 내지 7의 분지형의 알킬렌기이다.
상기 폴리에스테르 수지는 열가소성 수지 조성물에 포함되어 조성물의 유동성을 증가시켜, 성형품의 가공성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 화학식 1로 표시되는 반복 단위는 방향족 디카르복실산을 포함하는 디카르복실산 성분 및 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기를 포함하는 디올 성분으로부터 중합될 수 있다.
상기 디카르복실산 성분은 통상의 폴리에스테르 수지에 사용되는 방향족 디카르복실산, 예를 들면 탄소수 8 내지 20의 방향족 디카르복실산을 포함할 수 있으며, 필요 시, 선형 및/또는 환형 지방족 디카르복실산을 더욱 포함할 수도 있다.
상기 방향족 디카르복실산으로는 테레프탈산(terephthalic acid, TPA), 이소프탈산(isophthalic acid, IPA), 프탈산(phthalic acid), 1,2-나프탈렌 디카르복실산, 1,4-나프탈렌 디카르복실산, 1,5-나프탈렌 디카르복실산, 1,6-나프탈렌 디카르복실산, 1,7-나프탈렌 디카르복실산, 1,8-나프탈렌 디카르복실산, 2,3-나프탈렌 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 2,7-나프탈렌 디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산; 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMT), 디메틸 이소프탈레이트(dimethyl isophthalate), 디메틸-1,2-나프탈레이트, 디메틸-1,5-나프탈레이트, 디메틸-1,7-나프탈레이트, 디메틸-1,7-나프탈레이트, 디메틸-1,8-나프탈레이트, 디메틸-2,3-나프탈레이트, 디메틸-2,6-나프탈레이트, 디메틸-2,7-나프탈레이트 등의 방향족 디카르복실레이트;를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 테레프탈산이 사용될 수 있다.
상기 디올 성분은 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기를 포함하는 디올을 포함하는 것으로써, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 내열성, 기계적 강도, 유동성 등이 우수하다.
예를 들면, 상기 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형 알킬렌기를 포함하는 디올은 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판-디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 3-메틸펜탄-2,4-디올, 2-메틸펜탄-1,4-디올, 2,2,4-트리메틸펜탄-1,3-디올, 2-에틸헥산-1,3-디올, 2,2-디에틸프로판-1,3-디올 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 상기 폴리에스테르 수지 중 0 내지 40 몰%, 구체적으로 0 내지 30 몰%, 더욱 구체적으로 0 내지 20 몰% 더 포함할 수 있다.
상기의 범위에서, 조성물 성분간의 상용성이 향상되어, 열가소성 수지 조성물로 형성된 성형품의 내충격성, 유동성, 치수 안정성, 외관 특성 등이 우수하다.
[화학식 2]
Figure pat00010
상기 화학식 2에서, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, 구체적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴렌기, 더욱 구체적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고, R14 및 R16은 단일결합, 탄소수 1 내지 20의 선형의 알킬렌기 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기, 구체적으로 단일결합, 탄소수 1 내지 10의 선형의 알킬렌기 또는 탄소수 3 내지 12의 분지형의 알킬렌기, 더욱 구체적으로 단일결합, 탄소수 1 내지 5의 선형의 알킬렌기 또는 탄소수 3 내지 7의 분지형의 알킬렌기이고, R15는 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기, 구체적으로 탄소수 3 내지 15의 환형의 알킬렌기, 더욱 구체적으로 탄소수 3 내지 10의 환형의 알킬렌기이다.
구체적으로, 화학식 2로 표시되는 반복 단위는 방향족 디카르복실산을 포함하는 디카르복실산 성분 및 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기를 포함하는 디올 성분으로부터 중합될 수 있다.
상기 방향족 디카르복실산 성분은 화학식 1에서 사용되는 디카르복실산 성분과 실질적으로 동일하다.
상기 디올 성분은 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기;를 포함하는 디올을 포함하는 것으로써, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 조성물 성분간의 상용성이 향상되어, 열가소성 수지 조성물로 형성된 성형품의 내충격성, 유동성, 치수 안정성, 외관 특성 등이 우수하다.
예를 들면, 상기 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기;를 포함하는 디올은 1,4-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올(CHDM), 1,4-사이클로헥산디에탄올, 1,4-사이클로헥산디프로판올, 1,4-사이클로헥산디부탄올, 1,4-사이클로헥산올메탄올, 1,4-사이클로헥산올에탄올, 1,4-사이클로헥산올프로판올, 1,4-사이클로헥산올부탄올, 1,4-사이클로헥산메탄올에탄올, 1,4-사이클로헥산메탄올프로판올, 1,4-사이클로헥산메탄올부탄올, 1,4-사이클로헥산에탄올프로판올, 1,4-사이클로헥산에탄올부탄올, 1,4-사이클로헥산프로판올부탄올, 1,3-사이클로헥산디올, 1,3-사이클로헥산디메탄올(CHDM), 1,3-사이클로헥산디에탄올, 1,3-사이클로헥산디프로판올, 1,3-사이클로헥산디부탄올, 1,3-사이클로헥산올메탄올, 1,3-사이클로헥산올에탄올, 1,3-사이클로헥산올프로판올, 1,3-사이클로헥산올부탄올, 1,3-사이클로헥산메탄올에탄올, 1,3-사이클로헥산메탄올프로판올, 1,3-사이클로헥산메탄올부탄올, 1,3-사이클로헥산에탄올프로판올, 1,3-사이클로헥산에탄올부탄올, 1,3-사이클로헥산프로판올부탄올, 1,2-사이클로헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올(CHDM), 1,2-사이클로헥산디에탄올, 1,2-사이클로헥산디프로판올, 1,2-사이클로헥산디부탄올, 1,2-사이클로헥산올메탄올, 1,2-사이클로헥산올에탄올, 1,2-사이클로헥산올프로판올, 1,2-사이클로헥산올부탄올, 1,2-사이클로헥산메탄올에탄올, 1,2-사이클로헥산메탄올프로판올, 1,2-사이클로헥산메탄올부탄올, 1,2-사이클로헥산에탄올프로판올, 1,2-사이클로헥산에탄올부탄올 및 1,2-사이클로헥산프로판올부탄올 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분과 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기를 포함하는 디올 및 선택적으로 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기;를 포함하는 디올을 포함하는 디올 성분을 중축합하여 제조할 수 있다. 상기 범위에서 상술한 효과를 얻을 수 있다.
폴리에스테르 수지는 o-클로로 페놀 용액(농도: 0.5 g/dl)을 사용하여 35℃에서 측정한 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g, 예를 들면 0.6 내지 0.9 dl/g일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물 성분 간의 상용성이 향상되고, 열가소성 수지 조성물로 형성된 성형품의 내충격성, 유동성, 치수 안정성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
폴리에스테르 수지는 기초수지 중 20 내지 40 중량%, 구체적으로 25 내지 40 중량%, 더욱 구체적으로 25 내지 35 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, 열가소성 수지 조성물로 형성된 성형품의 내열성과 유동성의 물성 밸런스가 우수하다.
무기충전제
본 발명에 사용되는 무기충전제는 열가소성 수지 조성물의 강성 등의 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 것으로써, 공지된 무기충전제를 제한 없이 사용할 수 있다.
무기충전제의 형태는 입자형, 섬유형, 로드형, 침상형, 플레이크형, 무정형 등을 사용할 수 있다. 또한, 무기충전제는 원형, 타원형, 직사각형 등의 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 무기충전제로써, 탈크(talc), 유리비드, 카본블랙, 마이카, 티타늄계의 휘스커(whisker), 월러스토나이트(wollastonite), 벤토나이트(bentonite), 몬모릴로나이트(monmorillonite), 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 점토(clay), 유리섬유, 탄소섬유, 세라믹섬유 및 금속섬유 중 하나 이상을 포함하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 기계적 물성 측면에서 무기충전제는 탈크(talc)를 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 무기충전제로 탈크(talc)를 사용하는 경우, 열가소성 수지 조성물에 포함된 폴리에스테르 수지의 결정화 속도가 더욱 빨라져 사출성형 시 고화시간이 빨라져 사출성형 생산성이 향상되고, 굴곡탄성률 등의 기계적 강도가 향상될 수 있다.
무기충전제는 평균입경이 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛, 구체적으로 0.5 ㎛ 내지 1 ㎛일 수 있다. 상기의 범위에서 열가소성 수지 조성물의 굴곡탄성률 및 상용성의 우수한 물성 밸런스를 확보할 수 있다.
무기충전제는 폴리카보네이트(PC) 수지 및 폴리에스테르 수지와의 상용성 및 열가소성 수지 조성물 내에서의 분산성을 향상시키기 위해 유기물질로 표면처리된 것을 사용할 수도 있다.
구체예에서 무기충전제는 기초수지 100 중량부에 대하여 20 내지 40 중량부, 구체적으로 20 내지 35 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 굴곡탄성률 및 상용성이 우수한 장점이 있다.
방향족 ( 메트 ) 아크릴레이트계 중합체
본 발명에서 "방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체"는 시안화 비닐계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물의 공중합체를 의미한다.
본 발명에서 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 열가소성 수지 조성물에 포함되어, 열가소성 수지 조성물의 유동성, 열안정성 및 상용성을 증가시킨다.
구체적으로, 높은 치수 안정성 및 굴곡탄성률을 위해 무기충전제가 고함량으로 포함된 열가소성 수지 조성물을 적용하는 경우가 있으나, 이는 유동성, 열안정성이 저하되는 단점이 있다. 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 무기충전제를 고함량으로 포함함에도 불구하고, 수지 조성물의 유동성을 증가시켜 열안정성 및 상용성을 향상시킨다.
시안화 비닐계 단량체
본 발명의 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체에 사용되는 시안화 비닐계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴 및 푸마로니트릴 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
방향족 비닐계 단량체
본 발명의 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체에 사용되는 방향족 비닐계 화합물로는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐크실렌, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌 및 비닐나프탈렌 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로는 스티렌, α-메틸스티렌, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
방향족 ( 메트 ) 아크릴레이트
본 발명에 사용되는 방향족 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00011
상기 화학식 1에서 Ar은 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기이고, R은 수소 또는 메틸기이다.
상기 방향족 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1-1 내지 1-5 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
[화학식 1-1]
Figure pat00012
[화학식 1-2]
Figure pat00013
[화학식 1-3]
Figure pat00014
[화학식 1-4]
Figure pat00015
[화학식 1-5]
Figure pat00016
상기 화학식 1-1 내지 1-5에서 R은 수소 또는 메틸기이고, R1 내지 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, a는 0 또는 1, b는 0 내지 2의 정수, c는 0 내지 3의 정수, d는 0 내지 4의 정수, e는 0 내지 5의 정수이다.
구체예에서, 방향족 (메트)아크릴레이트는 유동성 면에서, 페닐 메타크릴레이트를 사용할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체예에서, 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 시안화 비닐계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물을 중합 개시제와 함께 통상적인 중합과정을 통해 제조할 수 있다. 상기 개시제로 라디칼 중합 개시제를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 과산화물, 과황산염, 시아노화 아조 화합물, 레독스계 개시제 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
방향족 (메트)아크릴레이트는 상기 단량체 혼합물 중 20 내지 60 중량%, 구체적으로 25 내지 55 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서 열가소성 수지 조성물은 유동성 및 열안정성이 우수하다.
방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 중량평균분자량이 30,000 내지 60,000, 구체적으로 35,000 내지 60,000, 더욱 구체적으로, 40,000 내지 60,000이 될 수 있다. 상기의 범위에서 열가소성 수지 조성물은 열안정성의 저하 없이, 유동성이 우수하다.
방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 기초수지 100중량부에 대하여 3 내지 15 중량부, 구체적으로 3 내지 13 중량부로 포함할 수 있다. 상기의 범위에서 열가소성 수지 조성물의 유동성, 열안정성 및 상용성이 우수하다.
구체예에서 무기충전제와 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체의 중량비는 1 : 1 내지 15 : 1, 구체적으로 1 : 1 내지 10 : 1, 더욱 구체적으로 2 : 1 내지 7 : 1가 될 수 있다. 상기의 범위에서 열가소성 수지 조성물의 굴곡탄성률, 유동성, 열안정성 및 상용성 등의 물성 밸런스가 우수하다.
첨가제
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 각 용도에 따라 항균제, 열안정제, 이형제, 광안정제, 염료, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 혼화제, 활제, 정전기방지제, 안료, 조색제, 난연제, 착색제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 접착 조제 및 점착제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 열가소성 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 용도에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있다.
한 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 각각의 구성성분과 첨가제를 헨셀믹서, V 블렌더, 텀블러 블렌더, 리본 블렌더 등으로 혼합하고, 이를 일축 압출기 또는 이축 압출기를 이용하여 200 내지 350℃ 온도에서 용융 압출하여 펠렛상으로 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 이축 압출기를 이용하여 250 내지 310℃ 온도의 조건 하에서 용융 압출하여 펠렛상으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 예를 들면, 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여, 사출성형, 블로우성형, 압출성형, 캐스팅성형 등의 공지된 성형 방법으로 성형품을 제조할 수 있다.
상기 성형품은 두께 2 mm × 너비 5 mm인 나선형 모양의 캐비티(cavity)를 갖는 금형에 금형온도 80℃ 및 사출성형온도 270℃에서 측정한 스파이럴 플로우(spiral flow)가 35 cm 이상, 구체적으로 37 cm 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D790 규격으로 6.4 mm 두께 시편에 대해 측정한 굴곡탄성률(flexural modulus)이 35,000 kgf/cm2 이상, 예를 들어 35,000 내지 60,000 kgf/cm2, 구체적으로 37,000 내지 60,000 kgf/cm2, 더욱 구체적으로 37,000 내지 50,000 kgf/cm2일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
(a1) 중량평균 분자량이 27,000인 삼성SDI社의 Infino 제품을 사용하였다.
(a2) 중량평균 분자량이 24,000인 삼성SDI社의 Infino 제품을 사용하였다.
(a3) 중량평균 분자량이 17,000인 삼성SDI社의 Infino 제품을 사용하였다.
(B) 폴리에스테르 수지
(b1) o-클로로 페놀 용액(농도: 0.5 g/dl)을 사용하여 35℃에서 측정한 고유점도가 0.8 dl/g인 SK케미칼社의 Skypet BB-8055 제품을 사용하였다.
(b2) o-클로로 페놀 용액(농도: 0.5 g/dl)을 사용하여 35℃에서 측정한 고유점도가 0.8 dl/g인 SK케미칼社의 Skypet BR-8040 제품을 사용하였다.
(C) 무기충전제: Imerys社의 Jetfine 3CA 제품(평균입경: 5㎛)을 사용하였다.
(D) 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체: 중량평균분자량이 50,000인 페닐메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(PhMA-SAN)인 Mitsubishi Rayon社의 Metablen TP003 제품을 사용하였다.
(D'-1) 중량평균분자량이 120,000이고 메틸메타크릴레이트(MMA) 함량이 75 중량%인 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(MSAN)를 사용하였다.
(D'-2) DuPont社의 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체인 Elvaloy AC1330 제품을 사용하였다.
실시예 1
표 1과 같이 기초수지로 (a1) 폴리카보네이트 수지 70 중량%, (b1) 폴리에스테르 수지 30 중량% 및 상기 기초수지 100 중량부에 대하여 무기충전제 (C) 30 중량부, 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체 (D) 7 중량부를 혼합한 후, L/D=29, Φ=36mm인 이축 압출기에서 260℃의 온도에서 용융 압출하여 펠렛 형태의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 6
표 1과 같은 함량을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 형태의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6
(A) (a1) 70 60 75 55 70 70 60 75 70 - 60
(a2) - 10 - 10 - - 10 - - - 10
(a3) - - - - - - - - - 70 -
(B) (b1) 30 30 25 35 - 30 30 25 30 30 30
(b2) - - - - 30 - - - - - -
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
(C)(중량부) 30 25 25 20 30 30 25 25 30 20 20
(D)(중량부) 7 5 11 3 7 - - - - - -
(D'-1)(중량부) - - - - - - - - 7 - -
(D'-2)(중량부) - - - - - - - - - - 7
실시예 및 비교예의 열가소성 수지 조성물에 대해 하기와 같이 시편을 제조하고, 물성을 평가하여 표 2에 나타내었다.
물성평가 방법
시편의 제조: 펠렛 형태의 열가소성 수지 조성물을 100℃ 오븐에서 3 시간 이상 건조 후, 10 oz의 사출 성형기를 사용하여, 성형온도 250　내지 270℃, 금형온도 60　내지 80℃의 조건으로 사출성형하여 하기 각각의 물성 측정 규격에 따른 물성평가용 시편을 제조하였다.
(1) 강성(굴곡탄성률(flexural modulus), kgf/cm2): 상기 시편 제조 방법에 따라, 6.4 mm × 12.7 mm × 125 mm의 시편을 제조한 후, ASTM D790 규격으로 측정한 굴곡탄성률(flexural modulus)을 측정하였다.
(2) 유동성(스파이럴 플로우(spiral flow), cm): 두께 2 mm × 너비 5 mm인 나선형 모양의 캐비티(cavity)를 갖는 금형에 금형온도 80℃ 및 사출성형 온도 270℃ 조건으로 측정한 유동장(遊動長, 스파이럴 플로우)을 측정하였다. 측정값이 높을수록 유동성이 우수하다.
(3) 열안정성(사출체류 열안정성): 사출성형온도 280℃에서 사출성형기 실린더 내에 열가소성 수지 조성물을 5분 동안 체류시킨 후, 핀 게이트(pin gate) 금형으로 2 mm × 50 mm × 200 mm의 시편을 사출성형하였다. 시편의 표면을 육안으로 관찰하여, 가스 실버(gas silver streak)가 발생하지 않거나 3개 미만으로 발생한 경우 ○로 표시하고, 3개 이상 6개 미만으로 발생한 경우 △, 6개 이상 발생한 경우 ×로 표시하였다.
(4) 상용성(박리 평가): 열안정성 평가 시편을 육안으로 관찰하여, 표면층의 박리 발생 여부를 확인하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6
굴곡탄성률
(kgf/cm2)		 41,000 38,000 38,000 35,000 37,000 37,000 35,000 35,000 38,000 36,000 33,000
스파이럴 플로우
(270℃, cm)		 38 37 40 37 41 32 33 33 34 33 38
사출체류 열안정성
(280℃)		 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ △ ○
박리 평가 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 심함
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위에 해당하는 실시예는 높은 굴곡탄성률을 가져 강성이 우수할 뿐만 아니라, 유동성, 열안정성, 상용성이 우수한 것을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위가 아닌 비교예는 그렇지 못하다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (14)

  1. 폴리카보네이트(PC) 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 기초수지;
    무기충전제; 및
    방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체;
    를 포함하고,
    상기 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 시안화 비닐계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물의 공중합체인 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방향족 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1 종 이상 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00017

    상기 화학식 1에서 Ar은 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기이고, R은 수소 또는 메틸기이다.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방향족 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1-1 내지 1-5 중 하나 이상을 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00018

    [화학식 1-2]
    Figure pat00019

    [화학식 1-3]
    Figure pat00020

    [화학식 1-4]
    Figure pat00021

    [화학식 1-5]
    Figure pat00022

    상기 화학식 1-1 내지 1-5에서 R은 수소 또는 메틸기이고, R1 내지 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, a는 0 또는 1, b는 0 내지 2의 정수, c는 0 내지 3의 정수, d는 0 내지 4의 정수, e는 0 내지 5의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체는 중량평균분자량이 30,000 내지 60,000인 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 2]
    Figure pat00023

    상기 화학식 2에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, R13은 탄소수 1 내지 20의 선형 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형의 알킬렌기이다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복 단위를 상기 폴리에스테르 수지 중 0 내지 40 몰%로 더 포함하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure pat00024

    상기 화학식 3에서, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, R14 및 R16은 단일결합, 탄소수 1 내지 20의 선형 알킬렌기 또는 탄소수 3 내지 20의 분지형 알킬렌기이고, R15는 탄소수 3 내지 20의 환형의 알킬렌기이다.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 o-클로로 페놀 용액(농도: 0.5 g/dl)을 사용하여 35℃에서 측정한 고유점도가 0.5 내지 1 dl/g인 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체를 기초수지 100 중량부에 대하여 3 내지 15 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은,
    폴리카보네이트(PC) 수지 60 내지 80 중량% 및 폴리에스테르 수지 20 내지 40 중량%를 포함하는 기초수지 100 중량부;
    무기충전제 20 내지 40 중량부; 및
    방향족 (메트)아크릴레이트계 중합체 3 내지 15 중량부;
    를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 무기충전제는 탈크(talc)를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 첨가제로 항균제, 열안정제, 이형제, 광안정제, 염료, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 혼화제, 활제, 정전기방지제, 안료, 조색제, 난연제, 착색제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 접착 조제 및 점착제 중 하나 이상을 더 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 성형품은 두께 2 mm × 너비 5 mm인 나선형 모양의 캐비티(cavity)를 갖는 금형에 금형온도 80℃ 및 사출성형온도 270℃ 조건으로 측정한 스파이럴 플로우(spiral flow)가 35 cm 이상인 성형품.
  14. 제12항에 있어서, 상기 성형품은 ASTM D790 규격으로 6.4 mm 두께 시편으로 측정한 굴곡탄성률(flexural modulus)이 35,000 kgf/cm2 이상인 성형품.

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