JP2017535657A - 熱可塑性樹脂組成物およびこれを含む成形品 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物およびこれを含む成形品 Download PDF

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Abstract

本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(メタ)アクリル系樹脂および芳香族ビニル系樹脂を含む熱可塑性樹脂;および明細書の式1で表されるシロキサン化合物を含むことを特徴とする。前記熱可塑性樹脂組成物は、耐スクラッチ性、傷抵抗性(mar resistance)、着色性、外観特性等に優れる。

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物およびこれを含む成形品に関する。より具体的に、本発明は、耐スクラッチ性、傷抵抗性(mar resistance)、着色性、外観特性等に優れた熱可塑性樹脂組成物およびこれを含む成形品に関する。
熱可塑性樹脂組成物は、機械的強度、耐熱性、透明性等に優れ、電気/電子製品、モバイル機器、事務自動化(OA)機器等の外装材、自動車ハウジング等に広く用いられている。通常、熱可塑性樹脂組成物から形成された製品(外装材等)は、高外観、高光沢質感を素材そのものから具現することは難しい。よって、塗装、コーティング等の追加の素材および工程によって、高外観、高光沢質感等を具現している。例えば、シリコーン(silicone)およびビニル(vinyl)化合物コーティング、アクリル/メラミン透明コーティング(acrylic/melamine clear coats)等のようなコーティング方法や、スリップ(slip)添加剤、ワックス、無機フィラー、ナノ粒子(nanoparticles)等のような添加剤を添加する方法等を用いることができる。しかし、前記方法は、色差、耐衝撃性、耐熱性等の他の物性低下を誘発するおそれがある。
通常、外装材等のコーティング(塗装)工程は、素材上にプライマー、ベース、塗装等、最小で3段階の工程を経なければならない。工程数の増加は、不良率の増加、生産性の低下および価格上昇の原因となり得る。また、有機溶剤を用いる塗装工程は、代表的な有害成分である二酸化炭素等の発生量が多く、これを解決するための努力が続けられている状況である。
塗装工程時に生じる問題を解決するために、無塗装用素材が開発されている。無塗装用素材に適用するためには、素材そのものが高光沢質感等の外観特性を具現できなければならなく、優れた耐スクラッチ性、耐衝撃性等の物性を有しなければならない。しかし、現在までに開発された無塗装樹脂(素材)は、着色性(カラー具現性)、耐衝撃性、耐熱性、耐スクラッチ性等の物性すべてを満たすことはできない。また、傷抵抗性(mar resistance)が弱く、高光沢(外観)、高衝撃製品に適用されるには限界がある。
よって、耐衝撃性、耐熱性等の低下がなく、耐スクラッチ性、傷抵抗性(mar resistance)、着色性、外観特性等に優れた熱可塑性樹脂組成物の開発が必要な実情にある。
本発明の背景技術は、韓国登録特許10−0788736号等に開示されている。
本発明の目的は、耐スクラッチ性、傷抵抗性(生活傷抵抗性、mar resistance)、着色性、外観特性等に優れた熱可塑性樹脂組成物およびこれを含む成形品を提供するためのものである。
本発明の前記およびその他の目的は、下記で説明する本発明によってすべて達成できる。
本発明の一観点は、熱可塑性樹脂組成物に関する。前記熱可塑性樹脂組成物は、(メタ)アクリル系樹脂および芳香族ビニル系樹脂を含む熱可塑性樹脂;および下記式1で表されるシロキサン化合物を含む:
前記式1において、RおよびRはそれぞれ独立的に炭素数1ないし5のアルキル基で、RおよびRはそれぞれ独立的に炭素数2ないし15のアルキレン基で、AおよびAはそれぞれ独立的に、グリシドキシ基、エポキシ基、またはジアルコキシアリール基で、nの平均値は約10ないし約80である。
具体例において、前記(メタ)アクリル系樹脂は、メチル(メタ)アクリレートのホモポリマー、メチルアクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体、またはメチル(メタ)アクリレートと、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレートおよびスチレンのうち1種以上を含むコモノマーとの共重合体を含んでもよい。
具体例において、前記芳香族ビニル系樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレンゴム−スチレン共重合体樹脂(AES樹脂)、またはアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン共重合体樹脂(AAS樹脂)のうち少なくとも1種を含むゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂を含んでもよい。
具体例において、前記熱可塑性樹脂は、前記(メタ)アクリル系樹脂約10重量%ないし約90重量%および前記芳香族ビニル系樹脂約10重量%ないし約90重量%を含んでもよい。
具体例において、前記シロキサン化合物の含量は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約10重量部でもよい。
具体例において、前記式1で表されるシロキサン化合物は、AおよびAがジアルコキシアリール基で、nの平均値は約30ないし約40でもよい。
具体例において、前記シロキサン化合物は、下記式1aで表される化合物、下記式1bで表される化合物、下記式1cで表される化合物および下記式1dで表される化合物のうち1種以上を含んでもよい:
前記式1a、1b、1cおよび1dにおいて、nの平均値は約20ないし約60で、Rはそれぞれ独立的に炭素数1ないし10のアルキル基である。
具体例において、前記熱可塑性樹脂組成物は、疎水性に表面改質されたシリカをさらに含んでもよい。
具体例において、前記疎水性に表面改質されたシリカは、シリカ表面のヒドロキシ基が炭素数1ないし8のアルキル基またはシラン化合物のうち少なくとも1種を含む疎水性基で置換されたものでもよい。
具体例において、前記疎水性に表面改質されたシリカの含量は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約5重量部でもよい。
具体例において、前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D523によって摩擦堅ろう度試験機(crockmeter)で測定した約10cm×約15cmサイズの試片の白綿布約10回摩擦前後の約60°鏡面光沢度差(△Gloss(60°))が約16以下でもよい。
具体例において、前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D256によって測定した約1/8”厚さの試片のアイゾット衝撃強度が約3kgf・cm/cmないし約15kgf・cm/cmで、ASTM D1238によって約300℃、約1.2kgf荷重条件で測定した流動指数(melt flow index:MI)が約10g/10分ないし約30g/10分で、ASTM D1525によって約5kgf荷重で測定したビカット軟化温度(Vicat Softening Temperature:VST)が約90℃ないし約110℃で、ボールタイプスクラッチプロファイルテスト(Ball Type Scratch Profile Test)によるスクラッチ幅(width)が約180μmないし約250μmでもよい。
本発明の他の観点は、前記熱可塑性樹脂組成物から形成された成形品に関する。
本発明は、特定のシロキサン化合物およびシリカを適用して、耐衝撃性、耐熱性、耐スクラッチ性、表面光沢性、傷抵抗性(mar resistance)等すべてに優れた熱可塑性樹脂組成物およびこれを含む成形品を提供する発明の効果を有する。
本発明の一実施例によって製造された式1aで表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルである。 本発明の一実施例によって製造された式2で表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルである。 本発明の一実施例によって製造された式1bで表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルである。 本発明の一実施例によって製造された式1cで表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルである。
以下、本発明を詳しく説明すると次の通りである。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、(メタ)アクリル系樹脂および芳香族ビニル系樹脂を含む熱可塑性樹脂および両末端に官能基を含むシロキサン化合物を含むことを特徴とする。
本明細書において特に言及がない限り、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および「メタクリル」のいずれも可能であることを意味する。例えば、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」と「メタクリレート」のいずれも可能であることを意味する。
本発明に用いられる(メタ)アクリル系樹脂は、熱可塑性樹脂組成物に用いられる通常の(メタ)アクリル系樹脂を用いることができる。例えば、メチル(メタ)アクリレートの重合体(メチル(メタ)アクリレートのホモポリマーおよび/またはメチルアクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体)、またはメチル(メタ)アクリレートとコモノマーとの共重合体を含んでもよい。前記共重合体で、前記メチル(メタ)アクリレートと共重合されるコモノマーとしては、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、スチレン、それらの混合物等を例示できるが、これに制限されない。
具体例において、前記(メタ)アクリル系樹脂は、通常の重合方法、例えば、塊状重合、乳化重合、懸濁重合等によって製造でき、例えば、メチル(メタ)アクリレートまたはメチル(メタ)アクリレートおよびコモノマーに重合開始剤を投入して重合する段階を含む製造方法によって製造できる。具体的に、前記重合開始剤は、ラジカル重合開始剤で、前記重合は屈折率等を考慮して懸濁重合でもよく、前記懸濁重合は、懸濁安定剤および連鎖移動剤の存在下で遂行できる。つまり、前記単量体にラジカル重合開始剤および連鎖移動剤を投入して反応混合液を製造し、製造された反応混合液を懸濁安定剤が溶解された水溶液に投入して本発明の(メタ)アクリル系樹脂を製造(懸濁重合)できる。ここで、界面活性剤、核剤、カップリング剤、可塑剤、衝撃補強剤、滑剤、抗菌剤、離型剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、相溶化剤等の添加剤をさらに添加してもよい。
具体例において、前記(メタ)アクリル系樹脂がコモノマーとの共重合体の場合、前記メチル(メタ)アクリレートの含量は、約50重量%ないし約99重量%、例えば、約60重量%ないし約90重量%でもよく、前記コモノマーの含量は、約1重量%ないし約50重量%、例えば、約10重量%ないし約40重量%でもよいが、これに制限されない。前記範囲で耐スクラッチ性、耐候性等にさらに優れ得る。
具体例において、前記(メタ)アクリル系樹脂は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)が約70,000g/molないし約125,000g/mol、例えば、約100,000g/molないし約120,000g/molでもよい。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐スクラッチ性、加工性等に優れ得る。
具体例において、前記(メタ)アクリル系樹脂の含量は、全体熱可塑性樹脂に対して、約10重量%ないし約90重量%、例えば、約20重量%ないし約80重量%、具体的に、約30重量%ないし約70重量%でもよい。前記範囲で熱可塑性樹脂組成物の耐スクラッチ性、透明性、耐候性、機械的強度、表面光沢、加工性等に優れ得る。
本発明に用いられる芳香族ビニル系樹脂は、例えば、芳香族ビニル系単量体の重合体(芳香族ビニル系重合体樹脂)、芳香族ビニル系単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体(芳香族ビニル系共重合体樹脂)、または前記芳香族ビニル系(共)重合体樹脂からなるマトリックス(連続相)中にゴム質重合体が粒子形態で分散されて存在する重合体であるゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂でもよい。
具体例において、前記ゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂は、ゴム質重合体に芳香族ビニル系単量体、および選択的に前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体を添加して重合できる。
一般的に、ゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂は、乳化重合、懸濁重合、塊状重合(bulk polymerization)等の公知の重合方法によって製造でき、通常的に、グラフト共重合体樹脂単独、またはグラフト共重合体樹脂および芳香族ビニル系共重合体樹脂を一緒に用いて、例えば、混合押出する形態で製造できる。ここで、前記グラフト共重合体樹脂および芳香族ビニル系共重合体樹脂の混合使用時に、それぞれの相溶性を考慮して配合することが好ましい。また、前記塊状重合の場合、グラフト共重合体樹脂と芳香族ビニル系共重合体樹脂を別途で製造せず、一段階の反応工程だけでゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂を製造できるが、いずれの場合にも最終ゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂成分中でのゴム(ゴム質重合体)の含量は、約5重量%ないし約50重量%であることが好ましい。また、前記ゴムの粒子の大きさは、Z平均で約0.05μmないし約6μmでもよい。前記範囲で芳香族ビニル系樹脂の耐衝撃性等の物性に優れ得る。
具体例において、前記グラフト共重合体樹脂は、ゴム質重合体に芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体とをグラフト共重合させて得ることができ、必要に応じて、加工性および耐熱性を付与する単量体をさらに含ませることができる。
前記ゴム質重合体の具体的な例としては、ポリブタジエン、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(アクリロニトリル−ブタジエン)等のジエン系ゴムおよび前記ジエン系ゴムに水素添加した飽和ゴム、イソプレンゴム、ポリブチルアクリル酸等のアクリル系ゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)等を例示できる。このうち、ジエン系またはブタジエン系ゴムが好ましい。前記ゴム質重合体の含量は、グラフト共重合体樹脂の全体重量中、約5重量%ないし約95重量%、例えば、約10重量%ないし約90重量%、具体的に、約40重量%ないし約90重量%でもよい。前記範囲で優れた衝撃強度と機械的物性の物性バランスを得ることができる。前記ゴム質重合体(ゴム粒子)の平均粒子の大きさ(Z平均)は、約0.05μmないし約6μm、例えば、約0.15μmないし約4μm、具体的に、約0.25μmないし約3.5μmでもよい。前記範囲で衝撃強度および外観に優れ得る。
前記芳香族ビニル系単量体は、前記ゴム質共重合体にグラフト共重合できるものであって、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレン、パラ−t−ブチルスチレン、エチルスチレン、ビニルクシレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン、ビニルナフタレン等を用いてもよいが、これに制限されるものではない。具体的に、スチレン等を用いることができる。前記芳香族ビニル系単量体の含量は、グラフト共重合体樹脂の全体重量中、約5重量%ないし約90重量%、例えば、約20重量%ないし約80重量%、具体的に、約30重量%ないし約60重量%でもよい。前記範囲で優れた衝撃強度と機械的物性の物性バランスを得ることができる。
前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル等のシアン化ビニル系化合物等を用いることができ、単独あるいは2種以上混合して用いることができる。前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の含量は、グラフト共重合体樹脂全体重量中、約1重量%ないし約50重量%、例えば、約5重量%ないし約45重量%、具体的に、約10重量%ないし約30重量%でもよい。前記範囲で優れた衝撃強度と機械的物性の物性バランスを得ることができる。
前記加工性および耐熱性を付与するための単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、炭素数1ないし10のアルキル(メタ)アクリレート、無水マレイン酸、N−置換マレイミド等を例示できるが、これに限定されるものではない。前記加工性および耐熱性を付与するための単量体の含量は、グラフト共重合体樹脂の全体重量中、約15重量%以下、例えば、約0.1重量%ないし約10重量%でもよい。前記範囲で他の物性の低下なく加工性および耐熱性を付与できる。
具体例において、前記芳香族ビニル系(共)重合体樹脂は、前記グラフト共重合体樹脂の成分中、ゴム(ゴム質重合体)を除いた単量体混合物を用いて製造でき、単量体の割合は相溶性等によって変わり得る。例えば、前記芳香族ビニル系(共)重合体樹脂は、前記芳香族ビニル系単量体を単独で重合するか、前記芳香族ビニル系単量体および前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体および/または加工性および耐熱性を付与する単量体とを共重合させて得られる。
前記芳香族ビニル系共重合体樹脂において、前記芳香族ビニル系単量体の含量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂の全体重量中、約10重量%ないし約99重量%、例えば、約20重量%ないし約95重量%、具体的に、約20重量%ないし約80重量%でもよい。前記範囲で優れた衝撃強度と機械的物性の物性バランスを得ることができる。
前記芳香族ビニル系単量体と共重合可能な単量体の含量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂の全体重量中、約1重量%ないし約90重量%、例えば、約5重量%ないし約80重量%、具体的に、約20重量%ないし約80重量%でもよい。前記範囲で優れた衝撃強度と機械的物性の物性バランスを得ることができる。
また、前記加工性および耐熱性を付与するための単量体の含量は、芳香族ビニル系共重合体樹脂の全体重量中、約80重量%以下、例えば、約0.1重量%ないし約75重量%でもよい。前記範囲で他の物性の低下なく加工性および耐熱性を付与できる。
具体例において、前記芳香族ビニル系(共)重合体樹脂は、GPCで測定した重量平均分子量が約10,000g/molないし約50,000g/molでもよいが、これに制限されない。
具体例において、前記ゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂の非限定的な例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレンゴム−スチレン共重合体樹脂(AES樹脂)、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン共重合体樹脂(AAS樹脂)等を例示できる。ここで、ABS樹脂は、前記グラフト共重合体樹脂であって、中心部ブタジエン系ゴム状重合体に芳香族ビニル系化合物であるスチレン単量体と不飽和ニトリル系化合物であるアクリロニトリル単量体とがグラフトされた共重合体(g−ABS)が前記芳香族ビニル系共重合体樹脂であり、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂(SAN樹脂)および/またはメチルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂(MSAN樹脂)等に分散されたものでもよい。
また、前記ゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂において、前記グラフト共重合体樹脂の含量は、約10重量%ないし約100重量%、例えば、約15重量%ないし約90重量%で、前記芳香族ビニル系共重合体樹脂の含量は、約0重量%ないし約90重量%、例えば、約10重量%ないし約85重量%でもよい。前記範囲で優れた衝撃強度と機械的物性の物性バランスを得ることができる。
具体例において、前記芳香族ビニル系樹脂の含量は、全体熱可塑性樹脂に対して、約10重量%ないし約90重量%、例えば、約20重量%ないし約80重量%、具体的に、約30重量%ないし約70重量%でもよい。前記範囲で、熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、耐熱性等に優れ得る。
具体例において、本発明の熱可塑性樹脂は、物性を低下させない範囲で、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の通常の熱可塑性樹脂をさらに含んでもよい。また、必要に応じて、ポリケトン(polyketone)、ポリオキシメチレンオキシド(polyoxymethylene oxide)等の通常の結晶性高分子を併せて用いてもよい。
本発明に用いられるシロキサン化合物は、熱可塑性樹脂組成物(試片)の表面摩擦係数を下げることで、傷抵抗性(mar resistance)を増加させることができるものである。例えば、下記式1で表すことができる。
前記式1において、RおよびRは、それぞれ独立的に、炭素数1ないし5のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等でもよく、具体的に、メチル基でもよい。RおよびRは、それぞれ独立的に、炭素数2ないし15のアルキレン基、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等でもよい。AおよびAは、それぞれ独立的に、グリシドキシ基、エポキシ基またはジアルコキシアリール基でもよい。nの平均値は、約10ないし約80、例えば、約20ないし約60でもよい。
具体例において、前記式1で表されるシロキサン化合物は、AおよびAがジアルコキシアリール基で、nの平均値は約30ないし約40のシロキサン化合物でもよい。また、前記シロキサン化合物は、重量平均分子量が約2,500g/molないし約4,000g/molで、多分散指数(PDI)が約1.5ないし約2.5でもよい。
具体例において、前記シロキサン化合物は、下記式2で表されるシロキサン化合物(前駆体)に下記式3で表される化合物(官能基)を反応させて製造できる。
前記式2において、R、Rおよびnの平均値は、前記式1で定義した通りである。
前記式2のシロキサン化合物は、nが0である線状シロキサンと、環状シロキサン等との反応によってnを調節することによって製造できるが、これに制限されない。
前記式3において、Aはグリシドキシ基、エポキシ基、またはジアルコキシアリール基でもよく、Rは末端が二重結合である炭素数2ないし15の炭化水素基、例えば、ビニル基(CH=CH−)、アリル基(CH=CH−CH−)等でもよい。
ここで、前記式3で表される化合物としては、AおよびRがそれぞれ異なる2種以上の化合物を用いてもよく、反応後、AおよびRはそれぞれ前記式1のシロキサン化合物のAおよびAとRおよびRを表すことができる。
具体例において、前記反応は触媒存在下で遂行できる。前記触媒としては、白金を含む触媒を用いてもよい。例えば、前記触媒は、白金元素そのものまたは白金を含む化合物でもよく、具体的には、HPtCl、Pt{[(CH=CH)MeSi]O}、Rh[(cod)]BF、Rh(PPhCl、Pt/C等を単独または混合して用いることができるが、これに制限されるものではない。より具体的には、Pt/C、例えば、10%Pt/Cを用いることができる。前記触媒の使用量は、反応物全体に対して、例えば、約10ppmないし約500ppm、例えば、約50ppmないし約150ppmでもよい。
前記反応は、有機溶媒で遂行でき、前記有機溶媒としては、1,2−ジクロロエタン、トルエン、キシレン、ジクロロベンゼン、これらの混合溶媒等を例示できるが、これに制限されるものではない。例えば、トルエンで遂行されてもよい。
また、前記反応は、反応物(式2と式3)の反応性によって反応温度と反応時間を調節できる。例えば、前記反応は、反応温度約60℃ないし約140℃、具体的に、約110℃ないし約120℃で、約2時間ないし約12時間、例えば、約3時間ないし約5時間遂行できるが、これに制限されない。
具体例において、前記シロキサン化合物は、下記式1aないし1dで表すことができるが、これに制限されない。
前記式1a、1b、1cおよび1dにおいて、nの平均値は約10ないし約80、例えば、約20ないし約60、具体的に、約30ないし約40で、Rはそれぞれ独立的に炭素数1ないし10のアルキル基である。
具体例において、前記シロキサン化合物の含量は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約10重量部、例えば、約0.2重量部ないし約3重量部、具体的に、約0.3重量部ないし約2重量部でもよい。前記範囲で、耐衝撃性、耐熱性、耐スクラッチ性、傷抵抗性(mar resistance)、着色性、外観特性(表面光沢性等)、これらの物性バランス等に優れた熱可塑性樹脂組成物を得られる。
具体例において、本発明の熱可塑性樹脂は、疎水性に表面改質されたシリカをさらに含んでもよい。前記疎水性に表面改質されたシリカは、熱可塑性樹脂組成物の屈折率を調節して色差(表面光沢性)を改善できるものであって、相溶化された通常の疎水性表面改質されたシリカを制限なく用いることができる。例えば、シリカ表面のヒドロキシ基の少なくとも一つ以上が炭素数1ないし8のアルキル基、PDMS(polydimethylsiloxane)等のシラン化合物(カップリング剤)等の疎水性基で置換されたものを用いることができる。
具体例において、前記疎水性に表面改質されたシリカの平均粒子の大きさは、約40nm以下、例えば、約10nmないし約20nmでもよく、BET比表面積(BET surface area)が約90m/gないし約290m/g、例えば、約100m/gないし約200m/gでもよいが、これに制限されない。
具体例において、前記疎水性に表面改質されたシリカの含量は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約5重量部、例えば、約0.2重量部ないし約3重量部、具体的に、約0.3重量部ないし約2重量部でもよい。前記範囲で色差(表面光沢性)等にさらに優れた熱可塑性樹脂組成物を得られる。
具体例において、前記シロキサン化合物の使用時に、前記シロキサン化合物および前記疎水性に表面改質されたシリカの重量比(シロキサン化合物:シリカ)は、約1:約0.5ないし約1:約1.5、例えば、約1:約0.7ないし約1:約1.3でもよい。前記範囲で、熱可塑性樹脂組成物の耐スクラッチ性、外観特性(表面光沢性、着色特性等)、傷抵抗性(mar resistance)等にさらに優れ得る。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、難燃剤、難燃補助剤、滑剤、可塑剤、熱安定剤、滴下防止剤、酸化防止剤、光安定剤、顔料、染料等の通常的な添加剤をさらに含んでもよい。これらは単独または2種以上混合して用いてもよい。例えば、前記添加剤は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約10重量部で含んでもよいが、これに制限されない。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、前記構成成分を混合して通常の二軸押出機を用いて約200℃ないし約280℃、例えば、約250℃ないし約260℃で溶融押出したペレット形態でもよい。
前記ペレットは、射出成形、押出成形、真空成形、キャスティング成形等の多様な成形方法によって多様な成形品に製造することができる。このような成形方法は、本発明の属する分野の通常の知識を有する者によってよく知られている。
具体例において、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D523によって摩擦堅ろう度試験機(crockmeter)で測定した約10cm×約15cmサイズの試片の規定された白綿布で約10回、約50回および約100回摩擦前後の約60°鏡面光沢度差(ΔGloss(60°))がそれぞれ約16以下(約10回)、約35以下(約50回)および約45以下(約100回)、例えば、約1ないし約10(約10回)、約3ないし約30(約50回)および約5ないし約45(約100回)でもよい。前記光沢度差が小さいほど傷抵抗性(mar resistance)に優れたものである。
前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D256によって測定した約1/8”厚さ試片のアイゾット衝撃強度が約3kgf・cm/cmないし約15kgf・cm/cm、例えば、約5kgf・cm/cmないし約10kgf・cm/cmでもよい。
前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D1238によって約300℃、約1.2kgf荷重条件で測定した流動指数(melt flow index:MI)が約10g/10分ないし約30g/10分、例えば、約14g/10分ないし約27g/10分でもよい。
前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D1525によって約5kgf荷重で測定したビカット軟化温度(Vicat Softening Temperature:VST)が約90℃ないし約110℃、例えば、約95℃ないし約105℃でもよい。
前記熱可塑性樹脂組成物は、ボールタイプスクラッチプロファイルテスト(Ball Type Scratch Profile Test)によるスクラッチ幅(width)が約180μmないし約250μm、例えば、約200μmないし約245μmでもよい。
また、前記熱可塑性樹脂組成物は、色差計を用いて約10cm×約15cmサイズの試片に対して測定した正反射を含む反射率(SCI)値(L*測定)が約25ないし約30、例えば、約26ないし約28でもよく、正反射除去反射率(SCE)値(L*測定)が約3ないし約12、例えば、約3.2ないし約7でもよい。
本発明の成形品は、前記熱可塑性樹脂組成物から多様な成形方法によって形成され、耐衝撃性、耐熱性、耐スクラッチ性、傷抵抗性(mar resistance)、着色性、外観特性等すべてに優れるため、電気電子製品の内/外装材、自動車用内/外装材等に有用である。
以下、本発明の好ましい実施例を通じて本発明の構成および作用をより詳しく説明する。但し、下記実施例は、本発明の理解を助けるためのもので、本発明の範囲が下記実施例に限定されはしない。ここに記載されない内容は、本技術分野で熟練された者であれば十分に技術的に類推できるもののため、その説明を省略する。
実施例
以下、実施例および比較例で用いられた各成分の仕様は次の通りである。
(A)熱可塑性樹脂
(A1)(メタ)アクリル系樹脂:ポリメチルメタアクリレート(PMMA、製造社:サムスンSDI、製品名:PM−7200、重量平均分子量:115,000g/mol)を用いた。
(A2)芳香族ビニル系樹脂:下記グラフト共重合体樹脂(g−ABS)16.7重量%と下記SAN樹脂83.3重量%を混練して製造したゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂(ABS樹脂)を用いた。
(A3)芳香族ビニル系樹脂:下記グラフト共重合体樹脂(g−ABS)20.6重量%と下記SAN樹脂79.4重量%を混錬して製造したゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂(ABS樹脂)を用いた。
(A4)芳香族ビニル系樹脂:下記グラフト共重合体樹脂(g−ABS)20重量%と下記SAN樹脂60重量%およびMSAN樹脂20重量%を混練して製造したゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂を用いた。
*グラフト共重合体樹脂(g−ABS):48重量%のZ平均が310nmのポリブタジエンゴム(PBR)に52重量%のスチレンモノマーおよびアクリロニトリル(重量比(SM/AN):73/27)がグラフト共重合されたg−ABSを用いた。
*SAN樹脂:スチレン−アクリロニトリル共重合体(SM/AN重量比:76/24、重量平均分子量:150,000g/mol)を用いた。
*MSAN樹脂:メチルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体(MMA/SM/AN重量比:74/21/5、重量平均分子量:150,000g/mol)を用いた。
(B)シロキサン化合物
(B1)フラスコに、テトラメチルジシロキサン(tetramethyldisiloxane:HMM)とオクタメチルシクロテトラシロキサン(octamethylcyclotetrasiloxane)を1:4のモル比で入れ、0℃でトリフルオロメタンスルホン酸(trifluoromethanesulfonic acid)を添加した後、20℃ないし30℃で24時間反応させて下記式2のシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=20)を製造し、製造した式2のシロキサン化合物とアリルグリシジルエーテル(allyl glycidyl ether)を1:2.5のモル比でトルエン(式2のシロキサン化合物とアリルグリシジルエーテル(反応物)100重量部に対して、100重量部)に入れて、白金触媒50ppm(反応物重量基準)を添加した後、90℃で7時間反応させて製造した下記式1aで表されるシロキサン化合物(nの平均値=20)を用いた。製造された式1aで表されるシロキサン化合物および式2で表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルを図1および図2に表した。
(B2)フラスコに、テトラメチルジシロキサン(tetramethyldisiloxane:HMM)とオクタメチルシクロテトラシロキサン(octamethylcyclotetrasiloxane)を1:10のモル比で入れ、0℃でトリフルオロメタンスルホン酸(trifluoromethanesulfonic acid)を添加した後、20℃ないし30℃で24時間反応させて前記式2のシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=50)を製造し、製造した式2のシロキサン化合物(nの平均値=50)とアリルグリシジルエーテル(allyl glycidyl ether)を1:2.5のモル比でトルエン(式2のシロキサン化合物とアリルグリシジルエーテル(反応物)100重量部に対して、100重量部)に入れて、白金触媒50ppm(反応物重量基準)を添加した後、90℃で7時間反応させて製造した前記式1aで表されるシロキサン化合物(nの平均値=50)を用いた。
(B3)前記アリルグリシジルエーテル(allyl glycidyl ether)の代わりに、1,2−ジメトキシ−4−ビニルベンゼン(1,2−dimethoxy−4−vinylbenzene)を用いたことを除いては、前記(B1)と同様の方法で製造した下記式1bで表されるシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=20)を用いた。製造された式1bで表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルを図3に表した。
(B4)前記アリルグリシジルエーテル(allyl glycidyl ether)の代わりに、1,2−ジメトキシ−4−ビニルベンゼン(1,2−dimethoxy−4−vinylbenzene)を用いたことを除いては、前記(B2)と同様の方法で製造した前記式1bで表されるシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=50)を用いた。
(B5)フラスコに、テトラメチルジシロキサン(tetramethyldisiloxane:HMM)とオクタメチルシクロテトラシロキサン(octamethylcyclotetrasiloxane)を1:7のモル比で入れ、0℃でトリフルオロメタンスルホン酸(trifluoromethanesulfonic acid)を添加した後、20℃ないし30℃で24時間反応させ、前記式2のシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=40)を製造し、製造した式2のシロキサン化合物(nの平均値=40)と1,3−ジメトキシ−5−ビニルベンゼン(1,3−dimethoxy−5−vinylbenzene)を1:2.5のモル比でトルエン(式2のシロキサン化合物とアリルグリシジルエーテル(反応物)100重量部に対して、100重量部)を入れ、白金触媒50ppm(反応物重量基準)を添加した後、90℃で7時間反応させて製造した下記式1cで表されるシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=40)を用いた。製造された式1cで表されるシロキサン化合物のH−NMRスペクトルを図4に表した。
(B6)フラスコに、テトラメチルジシロキサン(tetramethyldisiloxane:HMM)とオクタメチルシクロテトラシロキサン(octamethylcyclotetrasiloxane)を1:6のモル比で入れ、0℃でトリフルオロメタンスルホン酸(trifluoromethanesulfonic acid)を添加した後、20℃ないし30℃で24時間反応させて前記式2のシロキサン化合物(R=メチル基、nの平均値=35)を製造し、製造した式2のシロキサン化合物(nの平均値=35)と1,2−ジメトキシ−4−ビニルベンゼン(1,2−dimethoxy−4−vinylbenzene)を1:2.5のモル比でトルエン(式2のシロキサン化合物と、1,2−ジメトキシ−4−ビニルベンゼン(反応物)100重量部に対して、100重量部)に入れ、白金触媒50ppm(反応物重量基準)を添加した後、90℃で7時間反応させて製造した前記式1bで表されるシロキサン化合物(nの平均値=35)を用いた。
(B7)ポリエステルで改質されたポリシロキサン(製造社:エボニック、製品名:Tegomer H−Si 6440)を用いた。
(C)疎水性に表面改質されたシリカ:メチル基で表面改質(置換)されたシリカ(製造社:エボニック、製品名:aerosil R 972)を用いた。
実施例1ないし実施例15および比較例1ないし比較例3
前記各構成成分を下記表1、表2および表3に記載されている通りの含量で添加した後、200℃ないし280℃で押出してペレットを製造した。このとき、押出は、L/D=36、直径45mmの二軸押出機を用いており、製造されたペレットは、80℃ないし100℃で4時間以上乾燥した後、射出機(成形温度290℃、金型温度:90℃)で射出して試片を製造した。製造された試片に対して下記の方法で物性を評価し、その結果を下記表1、表2および表3に表した。
物性測定方法
(1)耐衝撃性評価:ASTM D256に規定されている評価方法によって厚さ1/8”のアイゾット試片にノッチ(Notch)を作り、アイゾット(Izod)衝撃強度(単位:kgf・cm/cm)を測定した。
(2)流動性(加工性)評価:ASTM D1238によって300℃、1.2kgf荷重条件で測定した流動指数(melt flow index:MI)を測定した(単位:g/10分)。
(3)耐熱性評価:ASTM D1525によって5kgf荷重で測定したビカット軟化温度(Vicat Softening Temperature:VST)を測定した(単位:℃)。
(4)耐スクラッチ性評価:ボールタイプスクラッチプロファイルテスト(Ball Type Scratch Profile Test)によって評価した。90mm×50mm×2.5mmサイズの試片表面に0.7mm直径の球状の金属チップを用いて、1kg荷重、スクラッチ速度75mm/minで10mmないし20mmの長さのスクラッチを加えた。加えられたスクラッチのプロファイルをアンビオス社の接触式表面プロファイル分析器(XP−1)を用いて直径2μmの金属スタイラスチップで表面スキャンして耐スクラッチ性の尺度となるスクラッチ幅(scratch width、単位:μm)を測定した。
(5)色差測定:色差計(製造社:ミノルタ、装置名:CM−3600d)を用いて10cm×15cmサイズの試片の正反射を含む反射率(SCI)値(L*測定)および正反射除去反射率(SCE)値(L*測定)を測定した。
(6)傷抵抗性(mar resistance) 評価:ASTM D523によって摩擦堅ろう度試験機(crockmeter)で10cm×15cmサイズの試片の摩擦前の60°鏡面光沢度と、規定された白綿布で10回、50回および100回摩擦させた後の60°鏡面光沢度を測定し、摩擦前後の60°鏡面光沢度差(ΔGloss(60°))を算出した。
前記の結果から、本発明の熱可塑性樹脂組成物(実施例)は、耐衝撃性、耐スクラッチ性、流動性(加工性)、傷抵抗性(mar resistance)、これらのバランス等すべてに優れることが分かる。
一方で、本発明のシロキサン化合物を含まない比較例の場合、実施例に比べて傷抵抗性(mar resistance)、耐スクラッチ性等が低下したことが分かる。
本発明の単純な変形ないし変更は、本分野の通常の知識を有する者によって容易に実施でき、このような変形や変更はすべて本発明の領域に含まれるものと見做される。

Claims (13)

  1. (メタ)アクリル系樹脂および芳香族ビニル系樹脂を含む熱可塑性樹脂;および下記式1で表されるシロキサン化合物を含むことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物:
    前記式1において、RおよびRはそれぞれ独立的に炭素数1ないし5のアルキル基で、RおよびRはそれぞれ独立的に炭素数2ないし15のアルキレン基で、AおよびAはそれぞれ独立的に、グリシドキシ基、エポキシ基、またはジアルコキシアリール基で、nの平均値は約10ないし約80である。
  2. 前記(メタ)アクリル系樹脂は、メチル(メタ)アクリレートのホモポリマー、メチルアクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体、またはメチル(メタ)アクリレートと、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレートおよびスチレンのうち1種以上を含むコモノマーとの共重合体を含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記芳香族ビニル系樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレンゴム−スチレン共重合体樹脂(AES樹脂)、またはアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン共重合体樹脂(AAS樹脂)のうち少なくとも1種を含むゴム変性芳香族ビニル系共重合体樹脂を含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記熱可塑性樹脂は、前記(メタ)アクリル系樹脂約10重量%ないし約90重量%および前記芳香族ビニル系樹脂約10重量%ないし約90重量%を含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記シロキサン化合物の含量は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約10重量部であることを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 前記式1で表されるシロキサン化合物は、AおよびAがジアルコキシアリール基で、nの平均値は約30ないし約40であることを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記シロキサン化合物は、下記式1aで表される化合物、下記式1bで表される化合物、下記式1cで表される化合物および下記式1dで表される化合物のうち1種以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物:
    前記式1a、1b、1cおよび1dにおいて、nの平均値は約20ないし約60で、Rはそれぞれ独立的に炭素数1ないし10のアルキル基である。
  8. 前記熱可塑性樹脂組成物は、疎水性に表面改質されたシリカをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  9. 前記疎水性に表面改質されたシリカは、シリカ表面のヒドロキシ基が炭素数1ないし8のアルキル基、またはシラン化合物のうち少なくとも1種を含む疎水性基で置換されたことを特徴とする、請求項8に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  10. 前記疎水性に表面改質されたシリカの含量は、前記熱可塑性樹脂約100重量部に対して、約0.1重量部ないし約5重量部であることを特徴とする、請求項8に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  11. 前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D523によって摩擦堅ろう度試験機(crockmeter)で測定した約10cm×約15cmサイズの試片の白綿布約10回摩擦前後の約60°鏡面光沢度差(ΔGloss(60°))が、約16以下であることを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  12. 前記熱可塑性樹脂組成物は、ASTM D256によって測定した約1/8”厚さ試片のアイゾット衝撃強度が約3kgf・cm/cmないし約15kgf・cm/cmで、ASTM D1238によって約300℃、約1.2kgf荷重条件で測定した流動指数(melt flow index:MI)が約10g/10分ないし約30g/10分で、ASTM D1525によって約5kgf荷重で測定したビカット軟化温度(Vicat Softening Temperature:VST)が約90℃ないし約110℃で、ボールタイプスクラッチプロファイルテスト(Ball Type Scratch Profile Test)によるスクラッチ幅(width)が約180μmないし約250μmであることを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  13. 請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物から形成されることを特徴とする成形品。
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