KR0171619B1 - 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 50 - 90 중량%, (B) 스티렌계 공중합물 5 - 25 중량%, (C) 고무-스티렌 그라프트 공중합물 5-25 중량%로 구성된 수지 100 중량부에 대하여 인계 난연제 5 - 20 중량부와 불소 화합물 0.01 - 0.5 중량부 및 이미드계 화합물 1 - 50 중량부가 함유된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 조성물은 난연제의 독성문제를 해결함과 아울러, 내열성이 우수하다.

Description

내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지조성물

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 상세하게로는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지조성물에 관한 것이다.

플라스틱이 철(steel), 기타 금속 및 세라믹을 대체해가는 시점에서 플라스틱의 난연화는 필수적인 문제가 되고 있다. 이러한 난연화 기술에는 크게 두가지 타입으로 분류할 수 있는데 그 중 하나는 고분자의 체인에 브롬, 염소 등을 치환하는 중합형 난연 방법이며, 다른 하나는 난연성을 가진 물질을 첨가하는 첨가형 난연 방법이다.

중합형 난연은 첨가형 난연에 비교하여 연구개발에 있어서 막대한 투자와 인력이 소요되는 관계로 특수한 목적 외에는 실용화되어 있지 않다. 반면에 첨가형 난연은 비교적 짧은 시간에 우리가 얻고자 하는 난연화를 손쉽게 이룰 수 있다는 장점 때문에 전세계적으로 광범위하게 사용되어 지고 있다.

그러나 이러한 첨가형 난연제의 주종을 이루고 있는 브롬 타입의 난연제는 그 독성문제로 인하여 그 사용에 제한을 받게될 전망이다. 예를 들어 PBDE (폴리 브로모네이티드 디이페닐이쓰) 타입의 난연제는 다이옥신, 다이벤조퓨란 등의 발생으로 인하여 유럽을 선두로 하여 각국에서는 규제의 움직임이 구체화되고 있다.

이러한 할로겐계 난연제의 사용 규제 움직임에 대하여 세계 각국의 여러 업체에서는 인계를 이용한 난연수지 조성물의 개발품을 선보이고 있으며, 그 예로 EP-A-0206058, EP-A-103230, EP-A-174493 등을 들 수 있다.

그러나, 인계 난연제로서 대표적으로 사용되고 있는 트리페닐포스페이트, 또는 트리아릴포스페이트를 이용하여 첨가형 난연 수지조성물을 만들 경우 내열성이 부족하여 현재 브롬계 난연제를 사용한 수지조성물과 비교할 때 그 적용에 있어서 많은 문제점이 있다. 즉, 상기 인계 난연제를 사용할 경우 내열성이 부족하므로 고내열성을 요구하는 부품에는 적용이 어려운 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난연제의 독성문제를 해결하면서 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 인계 난연제를 사용하되 플루오르 화합물과, 적절한 첨가제를 병용하게 되면 종래의 브롬계 난연제를 첨가한 조성물과 동등 또는 그 이상의 난연 특성을 보임을 밝혀 내게 되었다.

즉, 본 발명의 조성물은 폴리카보네이트와 스티렌계 공중합물 및 고무-스티렌그라프트 공중합물로 구성되는 수지 100 중량부에 대하여 인계 난연제 5-20 중량부, 불소를 포함한 중합물 0.01 - 0.5 중량부 및 이미드계 화합물 1-50 중량부가 함유됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상술한다.

본 발명에 사용되는 수지의 조성은 다음과 같다.

(A) 폴리카보네이트 : 50 - 90 중량%

(B) 스티렌계 공중합물 : 5 - 25 중량%

(C) 고무-스티렌 그라프트 공중합물 : 5-25 중량%

먼저 본 발명에 사용되는 폴리카보네이트는 아래와 같은 구조식을 가진 통상의 폴리카보네이트로서, 비스페놀 A 타입이다.

상기에서, 사용되는 폴리카보네이트는 분자량 (중량평균분자량)이 15,000~30,000으로서, 중합도 n은 58 - 116이다.

이하의 실시예에서는 폴리카보네이트 (PC)라 명명한다.

다음으로, 스티렌을 포함한 공중합물은 스티렌, 알파메틸스티렌 또는 유기화합물로 치환된 스티렌과 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴의 공중합물질로서, 공중합체의 조성비는 아크릴로니트릴의 함량이 20~35 중량%인 스티렌을 포함한 공중합물이다.

이하의 실시예에서는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합물(SAN)이라 명명한다.

또한 스티렌을 포함한 그래프트 중합물은 고무상에 스티렌을 포함한 공중합물을 그래프트시킨 중합물을 나타낸다. 적당한 고무상으로는 폴리부타디엔, 부타디엔-스티렌 공중합물질이며 EPDM 고무 등도 사용될 수 있다.

본 발명에 사용된 그래프트 중합물은 고무의 함량이 40-70 중량%인 것으로 보다 상세하게는 45-50 중량%이며 이하에서는 g-ABS로 표기한다.

본 발명에서는 상기의 폴리카보네이트, 스티렌계 공중합물 및 고무-스티렌 그라프트 공중합물로 구성되는 수지 100 중량부에 대하여 인계 난연제 5-20 중량부, 불소를 포함한 중합물 0.01 - 0.5 중량부 및 이미드계 화합물 1-50 중량부를 첨가하는데, 만일 인계 난연제가 5 중량부 미만으로 사용되면 요구하는 수준의 난연성을 얻을 수 없으므로 좋지 않고, 20 중량부를 초과하여 사용하면 난연성은 우수하나 내열성, 기계적 강도 등이 저하되므로 좋지 않으며, 불소를 포함한 중합물을 0.01 중량부 미만으로 사용하면 적하방지(안티드립 : Anti-Drip) 효과가 없으며, 0.5 중량부를 초과하여 사용하면 최종 제품의 표면이 나빠지며, 흐름성이 저하하므로 좋지 않다. 또한 이미드계 화합물을 1 중량부 미만으로 사용하면 내열성의 향상이 미미하여 원하는 효과를 기대할 수 없으므로 좋지 않고, 50 중량부를 초과하여 사용하면 기계적 강도의 급격한 저하를 유발하여 본 수지 조성물의 적용 용도에 적합하지 않으므로 좋지 않다.

상기의 인계 난연제는 다음의 구조를 가진다.

상기의 R₁, R₂, R₃는 크레실, 페닐 또는 자이렌 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합이며, 이 중 가장 바람직한 것으로는 페닐이다.

상기 물질을 이하에서는 트리페닐포스페이트(TPP)라 칭한다.

또한 본 발명에서는 난연성을 향상시키기 위하여 불소 화합물을 사용하는데 테트라 플루오로 화합물이 가장 효과적으로 사용되며, 이하에서는 테프론(Teflon)이라 명명한다.

한편 본 발명에 사용되는 이미드계 공중합물은 스티렌 및 말레이이미드, 말레익언하이드라이드의 공중합물로서, 다음과 같은 구조를 가지고 있으며, ABS수지와 혼화성을 가지고 있으며, 내열성 향상의 목적으로 사용되고 있다.

상기 구조식에서, m, n, ℓ은 이미드계 공중합물의 조성이 스티렌 45 - 55 중량부, 말레이이미드 43 - 53 중량부, 말레익언하이드라이드는 2 - 12 중량부로 구성되어 지고, 중량평균 분자량이 130,000 - 170,000인 것을 만족시키는 자연수로서, m은 321 - 517, n은 557 - 890, ℓ은 26 - 208이다.

이하의 실시예에서는 PI로 표기한다.

이밖에 본 발명에는 통상적으로 사용되고 있는 통상의 포스파이트, 티오이쓰 페놀계통의 산화방지제 또는 열안정제 등이 사용될 수 있으며, 또한 UV 안정성을 향상하기 위해서 벤조트리아졸, 벤조퀴논, 아민계통의 광안정제가 사용될 수 있다. 그 사용량은 통상적으로 0.1~1.0 PHR 정도가 적합하다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 설명하면 다음과 같다.

실시예 1-5 및 비교예 1-2(아래의 표 1)과 같은 조성으로 배합하여 헨셀믹서로 혼합 후, 트윈 스크류 압출기로 용융 혼합하여 시편을 제작하여 그 물성을 테스트하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 나타난 것과 같이 불소 계통의 중합물을 사용하지 않으면 충분한 난연도(V-O)를 얻을 수 없음을 알 수 있다.

그러나 불소 계통의 중합체를 사용하게 되면 충분한 난연도는 얻을 수 있으나, Br계 난연제에 비하여 내열특성이 급격히 저하하는 문제점이 발생하며, 이와 같은 문제점은 이미드계 중합물을 첨가하므로서 해결된다.

이미드계 중합물(P1)을 적량 사용한 실시예 5와 통상의 브롬계 난연제를 사용한 비교예 2의 기계적 물성을 비교한 결과는 아래의 표 2와 같다.

Claims (6)

1. (A) 폴리카보네이트 50 - 90 중량%, (B) 스티렌계 공중합물 5 - 25 중량%, (C) 고무-스티렌 그라프트 공중합물 5-25 중량%로 구성된 수지 100 중량부에 대하여 하기 구조식(Ⅰ)의 구조를 가지는 인계 난연제 5 - 20 중량부와 불소를 포함한 중합물 0.01 - 0.5 중량부 및 하기 구조식(Ⅱ)의 구조를 가지는 이미드계 화합물 1 - 50 중량부가 함유된 것임을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지 조성물.

   (상기의 R₁, R₂, R₃는 크레실, 페닐 또는 자이렌 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합이다.)

   (상기 구조식에서, m, n, ℓ은 이미드계 공중합물의 조성이 스티렌 45 - 55 중량부, 말레이이미드 43 - 53 중량부, 말레익언하이드라이드는 2 - 12 중량부로 구성되어 지고, 중량평균 분자량이 130,000 - 170,000인 것을 만족시키는 자연수로서, m은 321 - 517, n은 557 - 890, ℓ은 26 - 208이다.)
2. 제1항에 있어서, 폴리카보네이트수지가 비스페놀 A 타입인 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 스티렌계 공중합물의 아크릴로니트릴 함량이 20 - 35 중량%인 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지 조성물.
4. 제1항에 있어서, 고무-스티렌 공중합물의 고무 함량이 40 - 70 중량%인 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지 조성물.
5. 제1항에 있어서, 인계 난연제로서 트리페닐포스페이트를 사용함을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지 조성물.
6. 제1항에 있어서, 불소를 포함한 중합물로는 테트라 플루오르 화합물을 사용함을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리카보네이트계 수지 조성물.