KR100187551B1 - 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공업적으로 잇점을 갖는 유화중합법에 의해 매우 우수한 내충격성의 특성이 부여된 열가소성 수지를 제조하기 위한 것으로서, 본 발명의 수지는 평균 입자직경이 0.28∼0.38㎛인 고무라텍스 40∼60 중량부와 그라프트 단량체 혼합물 60∼40 중량부로 구성된 그라프트 공중합체를 함유하는 열가소성 수지 조성물의 제조시, 그라프트 공중합체의 아크릴로니트릴 함량과 매트릭스로 사용되는 SAN 수지의 아크릴로니트릴 함량을 불일치하게 구성하며, 2단계 제조공정을 거치는 것을 특징으로 한다.

Description

내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법

본 발명은 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그라프트 공중합체와 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(이하 SAN 수지라 칭함)에서의 아크릴로니트릴 함량 차이에 의하여 용융 혼련했을 때 뛰어난 내충격성을 갖는 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 열가소성 수지에 있어서 내충격성을 부여하는 방법으로 경질의 열가소성 수지에 고무성분을 첨가하는 방법이 널리 알려져 있으며 이러한 내충격성 열가소성 수지의 대표적인 것이 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(이하 ABS 수지라 칭함)수지이다. ABS 수지는 내충격성, 기계적강도, 성형성등 물성이 비교적 균형잡혀 있어 전기, 전자부품, 사무용기기, 자동차부품등 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 기술의 진보와 함께 수요자의 요구 또한 다양각색으로 보다 개선된 ABS의 물성을 요구하는 동시에 내충격성을 기본으로 갖고 있어야 하는 문제로 인하여 수요자의 요구를 충분히 충족시키기에는 아직 어려움이 많은 실정이다.

ABS 수지는 통상 유화중합, 괴상중합, 괴상-현탁중합등의 방법에 의해 제조되며 이중 유화중합 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 이것은 괴상중합, 괴상-현탁중합 등에 의해 제조되는 ABS 수지의 경우 중합시간 및 중합조작등의 단점이 많고 특히 고무함량이 높은 수지를 제조하는데 아직 문제점이 많아 다양한 물성을 갖는 수지를 수득하는데 용이하지 못하여 그 사용이 매우 제한되어 있기 때문이다. 유화중합법에 의해 제조되는 ABS 수지는 대체로 3단계의 공정을 거치는데 먼저 부타디엔계 고무라텍스를 중합하는 단계와 부타디엔 고무라텍스를 시드(seeded)로 하여 스티렌, 아크릴로니트릴 및 이들과 공중합 가능한 아크릴레이트 등의 단량체를 그라프트 공중합하여 얻은 라텍스를 응고, 탈수, 건조공정을 거친후 분말의 그라프트 공중합체를 제조하는 단계, 그리고 별도로 제조된 SAN 수지와 용융 혼련하는 단계로 구성된다.

이중 ABS 수지의 충격강도와 가공성, 광택도 등의 물성 발란스를 결정하는 중요한 것으로는 고무의 입자크기 및 입자분포가 있으며 아울러 고무질 중합체 라텍스의 공중합체의 제조방법 또한 매우 중요한 공정이다. 특히 그라프트 공중합체의 제조시 그라프트 단량체의 조성과 그라프트율 등은 용융혼련시 매트릭스로 사용되는 SAN 수지의 단량체 조성과 분자량 등에 의하여 수지의 전체 물성을 결정짓는 매우 중요한 요인으로 작용한다.

본 발명은 공업적으로 잇점을 갖는 유화중합법에 의해 매우 우수한 내충격성의 특성이 부여된 수지를 수득하는데 목적이 있으며, 이를 위하여 그라프트 공중합체의 제조시 그라프트 공중합체의 형태를 개선하는 동시에 고무에 그라프트된 SAN(아크릴로니트릴-스티렌공중합체)의 조성을 변화하여 매트릭스로 사용되는 SAN 수지의 단량체 조성과 적절하게 함량 차이를 부여함으로써 기존의 ABS 수지 특성 중 내충격성을 대폭 개선시킨 ABS 수지를 제조하는데 목적이 있다.

지금까지 공지된 ABS 수지에서의 내충격성을 향상시키기 위한 방법에는 입자직경이 큰 고무를 단독 혹은 입자직경이 작은 고무와 혼합하여 고무의 평균입자 직경을 크게한 후 그라프트 공중합시 형성되는 그라프트 SAN 즉 그라프트 공중합체의 그라프트 율과 별도로 형성되는 비그라프트 SAN의 분자량을 높이는 방법등이 주로 행하여져 왔다.

이중 고무입자의 직경을 크게 하는 방법에 대한 연구가 주류를 이루고 있는데 이것은 익히 알려진 사실로 고무입자의 직경이 커질수록 내충격성이 향상되기 때문이다. 고무입자 직경을 크게 하는 방법으로는 중합 중 고무 입자직경을 크게 하여 중합하는 방법과 입자직경이 작은 고무라텍스를 제조한 후 응집공정을 거쳐 입자직경을 비대시키는 방법등이 있는데 전자의 경우 중합시간이 길어져 생산성이 저하되는 단점이 있는 동시에 중합중 라텍스의 기계적 안정성이 악화되어 응고물이 다량 발생할 가능성이 있으며 후자의 경우는 중합시간은 단축되나 그라프트 공중합 단계에서의 응고물의 발생량이 증가할 위험성이 있다.

따라서 응고물 발생량을 개선하기 위한 방법으로 유화제의 투입량을 증가시키는 방법이 주로 행해져 왔는데 이러한 방법에 의하여 제조된 ABS 수지는 최종성형품에서의 과량의 유화제에 의한 수지외관을 손상시킬 뿐만 아니라 사출성형시 가스등의 발생으로 상품가치가 저하된다. 또한 입자직경이 큰 고무를 사용할 경우 내충격성의 향상은 기대되나 ABS수지의 특성중 표면광택도의 저하를 감수해야 하는 단점이 있어 바람직하지 못하며 매트릭스로 사용된 SAN 수지의 분자량을 높이는 방법은 분자량에 의한 내충격성의 향상은 기대되나 유동성의 저하로 사출성형성이 악화되어 용도에 있어 많은 제약을 받게 된다.

따라서 본 발명자들은 상기의 문제점들을 해결하면서 공업적으로 유리한 열가소성 수지의 제조방법을 개선하는 동시에 내충격성등을 향상시키기 위한 간단하고 효율적인 방법에 대하여 예의 검토한 결과, 일반적으로 ABS 수지 제조시 사용되는 입자직경 및 입자분포를 갖는 고무를 사용하되 그라프트 공중합 조건으로 고무입자에 그라프트된 공중합체 라텍스의 형태(Morphology)를 코어-쉘(core-shell)구조가 되게 하는 동시에 고무에 그라프트된 SAN의 단량체 조성중 아크릴로니트릴 함량을 조절한 후 용융혼련시 매트릭스로 사용되는 SAN 수지에서의 아크릴로니트릴 함량을 다소 높게 부여하면 고무입자 직경을 키우지 않고도 내충격성 및 인장강도가 뛰어나고 수지의 표면 광택도등이 향상된 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있음을 밝혀내게 되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 그라프트 공중합체를 제조함에 있어 고무의 평균 입자 직경이 0.28∼0.38㎛와 겔 함유량 70∼90%(중량%, 이하 동일) 정도인 일반의 ABS 제조공정에 널리 사용되는 고무 라텍스를 전체수지를 100중량부로 하였을 때 40∼60 중량부(고형분 기준)를 사용하되 전체 그라프트 단량체 혼합물인 스티렌을 대표로 하는 방향족비닐 단량체와 아크릴로니트릴을 대표로 하는 불포화니트릴 단량체가 80∼65% : 20∼35% 비율로 구성시켜 최종 그라프트 공중합체의 그라프트된 SAN의 조성중 아크릴로니트릴 함량이 18∼30%가 검출되게 한다.

상기 단량체 혼합물 60 - 40 중량부 중 10∼40%를 먼저 투입하여 그라프트 단량체들이 대부분 고무 내부로 확산될 수 있도록 교반시킨 다음 온도 상승후 중합을 개시시켜 1차 그라프트 공중합체 라텍스를 제조함으로써 우선 충격강도등에 유리한 고무입자 내부의 SAN (occlusion SAN)을 다량 형성시킨 다음 적정 중합전환율에 이르러 잔량의 그라프트 단량체 혼합물을 투입하여 2차 그라프트 반응을 진행한다. 이 때 잔량의 그라프트 단량체 혼합물 90∼60%는 중합개시제, 분자량조절제 등과 일정한 비율로 투입되어 균일한 반응이 유지되도록 연속 투입하는 방법으로 투입한다. 본 발명에 의해 제조되는 그라프트 공중합체 라텍스는 1차 그라프트 반응에서 우선 고무입자 내부로 확산된 단량체들이 대부분 고무입자 내부에서 중합되어 충격강도등에 유리한 SAN을 형성하고 2차 반응에서의 연속투입되는 그라프트 단량체들이 고무표면에 균일하게 둘러 쌓이게 되어 코어-쉘(core-shell)그라프트 구조를 갖는 특성이 있으며 또한 비그라프트 SAN(free SAN)과 안정된 물성 발란스를 갖는 그라프트 공중합체 제조반응을 완결시킴으로써 균일한 중합반응에 의한 반응도중 발생되는 응고물의 발생량을 최소화하는 동시에 그라프트 및 비그라프트 SAN에서의 그라프트 단량체 조성이 균일한 그라프트 공중합체 라텍스를 수득한 후 이것을 황산수용액 0.5∼1.5%로 응고시켜 세척한 다음 건조하여 매트릭스로 사용되는 SAN수지와 적정량 혼합 가공시 그라프트 공중합체의 아크릴로니트릴 함량과 SAN수지의 아크릴로니트릴 함량이 어느 정도 차이가 날때 매우 우수한 충격강도를 갖는 수지를 얻을 수 있으며 특히 그라프트 공중합체의 아크릴로니트릴 함량보다 매트릭스 SAN 수지의 아크릴로니트릴 함량이 6∼14% 높을때 내충격성이 뛰어난 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다. 이때 매트릭스로 사용되는 SAN 수지는 익히 알려진 현탁중합 및 괴상중합 방법에 의해 제조된 수지를 사용한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 그라프트 공중합체 제조시 사용 가능한 고무질 중합체로는 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 부타디엔-아크릴산, 메타아크릴산등의 아크릴계화합물 공중합체 등 부타디엔을 70중량% 이상 함유하는 부타디엔과 다른 공중합성 단량체 공중합체 라텍스를 사용할 수 있다. 이들 고무질 중합체의 평균 입자직경은 0.20∼0.40㎛ 정도가 좋으며 더욱 바람직하게는 0.28∼0.38㎛ 범위의 입자크기를 갖는 고무 라텍스가 좋다.

상기 물성을 만족하는 고무질 중합체 라텍스의 존재하에 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법은 다음과 같다.

1) 그라프트 공중합체의 제조

(1) 1차 그라프트라텍스의 제조

겔함량 70∼90중량%, 평균입자직경 0.28∼0.38㎛의 부타디엔계 고무질 중합체 라텍스 40∼60 중량부(이하 부라 칭함)의 존재하에 스티렌 65∼80%, 아크릴로니트릴 35∼20%의 비율로 혼합된 단량체 혼합물 60 - 40중량부 중 10∼40%와 중합개시제, 분자량조절제 및 이온교환수를 투입한 후 교반하면서 반응기온도를 상승시켜 반응기 온도가 50∼65℃에 이르면 유화제를 투입하고 10∼30분간 더욱 교반한 다음 산화환원제 조성물을 투입하여 50∼75℃ 범위에서 1차 투입된 그라프트 단량체 대부분이 그라프트 중합에 참여하여 중합전환율이 90%이상 진행된 1차 그라프트 라텍스를 제조한다.

(2) 2차 그라프트라텍스의 제조

상기 1차 그라프트 중합체 라텍스의 존재하에 잔량의 그라프트 단량체 혼합물과 분자량조절제, 중합개시제를 1.5시간에서 4시간에 걸쳐 연속투입하되 이때 반응온도는 60∼80℃ 범위로 유지하여 2차 그라프트 공중합체 라텍스를 제조하는 것으로 최종 그라프트 라텍스의 중합전환율이 94∼98%, 고형분은 38∼45중량%인 2단계 반응으로 구성된 조성물을 제조하는 방법이다.

본 발명에 사용 가능한 단량체로는 전체 부타디엔계 고무질 중합체 라텍스 40∼60 중량부(전체 부타디엔계 고무라텍스와 단량체 혼합물의 고형분 함량이 100 중량부이다)와 공중합 가능한 스티렌, 알파메틸스티렌, 알파클로로스티렌, 디비닐벤젠등 방향족 비닐 단량체와 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴등의 불포화니트릴 단량체가 좋다. 이중 바람직하기로는 스티렌, 아크릴로니트릴 단량체 혼합물 60∼40 중량부(스티렌과 아크릴로니트릴 단량체 조성비가 65∼80% : 35∼20%이다)가 좋다.

더 상세하게 설명하면 고무라텍스의 평균 입자직경이 0.28∼0.38㎛인 고무 40∼60 중량부의 존재하에 스티렌, 아크릴로니트릴 단량체 혼합물을 전체 단량체 혼합물 100에 대하여 10∼40%를 투입하여 1차 그라프트 반응시키며, 상기 제조된 1차 그라프트 라텍스의 존재하에 잔량의 스티렌, 아크릴로니트릴 단량체 혼합물 90∼60%를 연속투입하는 방법으로 그라프트 공중합시키는 것이 좋다.

이중 전체 고무질 중합체 라텍스의 함량이 상기 범위보다 소량이면 그라프트 단량체량의 증가로 인하여 반응속도가 증가되고 이것은 중합도중 발생되는 응고물량을 증가시킬 가능성이 있어 바람직하지 못하며 또한 수지의 충격 저항력이 저하되어 본 발명의 목적에 부합되기 어렵다. 또한 과량 사용하면 그라프트 중합체의 그라프트율을 충분히 증가시키기 어려울 뿐만 아니라 그라프트 공중합체 라텍스의 형태를 코어-쉘 구조로 수득하기 어렵고 이로 인하여 그라프트 되지 못한 고무의 표면이 다량 존재되어 응고 및 건조시 고무의 표면끼리 서로 엉기게 되어 미세 분말로 회수하기가 어렵고 이것은 수지의 물성과 외관을 저하시킨다.

상기 그라프트 반응에 사용되는 단량체중 1차 그라프트 반응에 사용되는 단량체는 고무라텍스 입자를 팽윤시켜 고무 내부에서 보다 많은 단량체들이 중합되게 하는 것으로 이것은 충격강도등의 물성에 영향을 미치게 되며 연속투입되는 그라프트 단량체는 고무입자 표면에서 균일하게 그라프트 반응이 진행되어 반응 종료후 고무구조가 그라프트 단량체들에 의해 고무입자 내부와 바깥부분과의 평형상태를 유지하게 하는 코어-쉘 구조의 그라프트 공중합체를 제조함으로써 목적하는 수지의 물성을 얻을 수 있다.

그라프트 단량체 혼합물의 투입비 조절이 상기 범위를 벗어나게 되면 고무 내부 및 외부에 그라프트 단량체의 조성 및 양이 적절하지 못하게 되는데 특히 1차 그라프트 반응에 투입되는 그라프트 단량체 혼합물의 함량이 상기 범위보다 소량이면 충격강도등에 유리한 고무입자 내부의 SAN을 다량 형성할 수 없어 내충격성이 저하되며 과량 사용시 고무입자 내부의 SAN은 다량 형성되나 반응속도의 증가로 라텍스 안정성을 악화시키며 또한 고무 내부 및 표면에 그라프트 단량체가 불균일하게 형성됨으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

또한 그라프트 중합시 반응온도도 조절되어야 하는데 1,2차 그라프트 반응시 중합 온도가 상기 범위보다 낮으면 중합속도가 늦어져 생산성 저하등 바람직하지 못하며, 높게 되면 그라프트 중합계의 안정성이 악화되어 중합중에 응고물이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.

그리고 유화제, 분자량조절제, 중합개시제의 종류와 양 및 그 부가 속도도 매우 중요하다.

본 발명에 사용 가능한 유화제로는 통상의 유화중합법에 사용되는 것이 사용될 수 있으며 그 예로는 소듐라우릴레이트, 소듐올레이트, 포타슘올레이트등과 같은 지방산 금속, 소듐라우릴설페이트, 소듐나프탈렌술폰네이트, 소듐이소프로필나프탈렌 술폰네이트등과 같은 알릴술폰산의 알카리메타술폰네이트와 로진산칼륨등을 들수 있다. 이중 바람직하기로는 포타슘올레이트, 소듐라우릴설페이트, 로진산칼륨 중에서 선택한 1종 또는 2종이상의 혼합 유화제가 좋다.

이들의 사용량은 0.2∼1.5 중량부가 바람직하며 사용량이 상기 범위보다 소량이면 라텍스내 응고물이 다량 발생하여 바람직하지 못하며, 과량이면 비그라프트 SAN의 과다발생으로 그라프트 중합체의 그라프트율등 물성조절에 어려움이 있으며 또한 사출 성형시 성형품 외관에 가스발생등으로 물성 저하를 초래할 수 있다.

본 발명에 사용 가능한 분자량조절제로는 탄소수 8∼18개의 메르캅탄 또는 유기할로겐 화합물등의 분자량조절제를 사용하는 것이 바람직하며 이들 사용량은 1차 그라프트 반응에 0.05∼0.30 중량부, 2차 그라프트 반응에 0.05∼0.30 중량부가 바람직하며 투입방법에 있어서 2차 그라프트 중합시 투입되는 분자량 조절제의 경우 그라프트 단량체와 혼합하여 연속투입하는 것이 바람직하다.

한편 중합개시제로는 큐멘하이드로퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드등과 같은 지용성 개시제와 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트, 포타슘카본네이트 등의 수용성 개시제를 사용할 수 있으나 바람직하기로는 큐멘하이드로퍼옥사이드가 좋으며 특히 큐멘하이드로퍼옥사이드 중합개시제는 황산제일철, 테트라소듐피로포스페이트, 덱스트로우스 등으로 구성된 산화환원 촉매를 투입하여 레독스 시스템을 구성하게 함으로써 낮은 온도에서의 중합개시로 그라프트 공중합체 제조시 라텍스의 안정성을 확보하게 하는 동시에 그라프트율 등의 물성조절을 유리하게 하여 본 발명이 목적으로 하는 그라프트 공중합체의 라텍스 형태를 코어-쉘 구조로 형성하는데 바람직하다.

이들 중합개시제의 사용량은 1차 그라프트 반응에서 0.10∼0.25 중량부, 2차 그라프트 반응에 0.10∼0.45 중량부가 좋으며, 2차 그라프트 반응에 사용되는 분자량조절제와 중합개시제는 균일한 그라프트 중합과 분자량 및 분자량 분포를 균일하게 유도하기 위해 1.5시간에 4시간에 걸쳐 연속 투입하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 사용되는 산화환원촉매는 전체 그라프트 공중합체 조성물 100 중량부에 대하여 각각 0.001 - 0.35 중량부의 양으로 사용한다.

상기 제조된 그라프트 공중합체 라텍스의 중합중 안정성의 여부를 판단하기 위하여 200메쉬(Mesh)에 그라프트 공중합체 라텍스를 여과한 후 메쉬를 통과하지 못한 응고물을 건조하여 다음의 식에 의하여 응고물량을 측정한다.

상기 응고물이 1.5%이상일 경우 라텍스의 안정성이 극히 저하되며 다량의 응고물로 인해 본 발명의 목적에 부합되는 그라프트 공중합체를 수득하기가 어렵다. 또한 상기 그라프트 중합방법으로 얻은 그라프트 라텍스의 그라프트율은 그라프트 공중합체 라텍스를 이소프로필 알코올로 응고시켜, 탈수, 건조하여 백색분말을 얻은 다음 아세톤을 용해시켜 원심분리한 후 불용분을 건조시켜 평량하여 그라프트율을 측정하며 다음의 식에 의한다.

본 발명의 목적에 부합되기 위해서는 그라프트율이 50∼85%가 되어야 한다. 그라프트율이 이보다 낮으면 그라프트 공중합체의 그라프트된 고무의 구조가 본 발명의 목적에 부합되기 어려우며 응고, 건조시 입경분포가 균일한 분말을 회수하기가 어렵다. 또한 압 사출시 성형품 표면에 미가소화 입자가 나타나 표면광택도를 저하시키며, 상기 범위보다 높게 되면 오히려 내충격성등의 물성 저하를 초래할 수 있다.

상기 제조된 그라프트 공중합체의 고무에 그라프트된 SAN의 조성중 아크릴로니트릴 함량은 메틸렌 클로라이드에 그라프트 공중합체를 충분히 팽윤시킨후 드라이아이스/아세톤(dryice/acetone) 냉매를 이용하여 -60℃의 온도를 유지한 다음 저온이 유지되면 오존 발생기에서 발생하는 오존을 용액에 주입하면서 반응을 진행시킨다. 반응이 종결되면 용액의 색깔이 푸른색을 띠게 되고, 이 때 메틸렌설파이드 용액을 몇 방울 떨어뜨린 후 반응물을 후드에서 24시간 동안 휘발시킨 다음 SAN 부분을 추출하여 원소분석기를 이용 그라프트된 아크릴로니트릴 함량을 구한다.

상기 제조된 그라프트 라텍스를 0.5∼1.5% 황산 수용액으로 응고한 후 탈수, 건조하여 백색분말을 얻는다.

2) SAN 수지

본 발명에 사용되는 SAN 수지는 일반적으로 사용되는 SAN 수지의 제조방법, 즉 괴상 또는 현탁 중합방법에 의하여 제조된 SAN을 사용하며 [표 1]에 나타난 바와 같이 매트릭스로 사용되는 SAN 수지의 단량체 조성중 아크릴로니트릴 함량이 서로 다른 SAN 수지를 사용하며 또한 유사한 아크릴로니트릴 함량을 갖는 SAN의 분자량을 변화시킨다.

3) 혼합가공 공정

1)에서 제조된 그라프트 공중합체와 2)의 SAN 수지를 용융 혼련함에 있어 안정제 및 활제등을 첨가하여 190℃∼220℃에서 트윈 압출기를 사용하여 압출한 후 사출공정을 거쳐 물성시편을 제작한 다음 제반물성을 측정한다. 이때 그라프트 공중합체 분말의 투입량은 20∼55%이며 SAN 수지는 80∼45%, 안정제와 활제는 각각에 대하여 0.01∼4.0 중량부가 바람직하다. 그라프트 공중합체 분말의 투입량이 상기 범위보다 낮을 경우 수지의 충격저항력이 감소되어 내충격성의 향상을 기대하기 어려우며 상기 범위보다 과량 투입시 내충격성은 향상되나 수지의 광택도 및 유동성의 저하로 바람직하지 못하다.

본 발명의 실시예는 아래와 같다.

[실시예 1]

1) 제1차 그라프트 공중합체 라텍스의 제조

교반기, 가열장치, 냉각장치, 응축기, 단량체 및 중합개시제의 연속 투입장치가 부착된 30L 반응기에 평균입경 0.31㎛, 겔 함유량 80중량% 인 부타디엔 고무질 라텍스 50부(이하 부는 중량부임), 이온교환수 140부, 테트라소듐파로포스페이트 0.3부를 반응기내에 투입한 후 교반하면서 아크릴로니트릴 2.0부, 스티렌 8.0부, 터셔리 도데실 메르캅탄 0.13부, 큐멘하이드로퍼옥사이드 0.10부를 투입한후 60℃로 승온시켰다. 혼합물의 온도가 60℃에 도달하면 로진산칼륨 0.4부를 투입하고 20분간 계속 교반한 후 황산 제1철 0.05부 덱스트로우스 0.30부를 첨가, 반응을 개시하여 70℃가 되게 하고 70℃에 도달하면 15분간 중합을 지속시켜 중합 전환율이 93% 이상 도달하게 한 후 반응을 종결하여 1차 그라프트 라텍스를 제조하였다.

2) 제2차 그라프트 공중합체 라텍스의 제조

상기 제조된 1차 그라프트 라텍스의 존재하에 스티렌 32.0부, 아크릴로니트릴 8.0부, 터셔리도데실메르캅탄 0.15부를 교반가능한 용기에 넣고 10분간 교반한 다음 3시간 동안 연속 투입하는 동시에 큐멘하이드로퍼옥사이드 0.20부를 3시간에 걸쳐 연속적으로 투입하여 2차 그라프트 반응을 진행시켰다. 단량체 및 중합개시제 투입이 완료되면 40분간 반응을 지속시킨 후 강제 냉각시켜 반응기 온도가 60℃가 되면 산화방지제를 투입한 후 반응을 종결하였다.

이때 반응온도는 70℃에서 2차 그라프트 반응을 시작하여 70℃±1로 반응온도가 유지되도록 조절하였으며 전체 중합 종료후의 중합전환율은 98%이고, 얻어진 라텍스의 고형분은 41.2%였다.

상기 그라프트 라텍스를 황산수용액 1.0%로 응고하여 세척한 다음 건조하여 백색 분말을 얻었다.

[실시예 2-7]

표 2는 여러 그라프트 공중합체를 제조하는 방법과 측정된 물성을 나타낸 것으로 실시예 1과 동일한 중합조건을 적용하였으며 단지 중합중 투입되는 아크릴로니트릴 함량과 1,2차 그라프트 반응에 사용된 단량체 혼합물의 투입비만을 변화시킨 것으로 그외 조건은 실시예 1과 동일하다.

[비교예 1-4]

표 2에 도시한 것과 같이 그라프트 공중합체의 제조시 고무질 중합체의 평균입자 직경을 변화시키고 1차 그라프트 반응에 스티렌 7.0부, 아크릴로니트릴 3.0부를 투입하고 2차 그라프트 반응에 스티렌 28.0부, 아크릴로니트릴 12.0부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

상기 실시예 1-7, 비교예 1-4의 그라프트 공중합체와 표 1의 SAN 수지를 선택으로 혼합하여 동일 조건에서 압출 및 사출성형하여 측정한 물성결과는 표 3에 나타내었다.

Claims (9)

1. 평균 입자직경이 0.28∼0.38㎛인 고무라텍스 40∼60 중량부와 그라프트 단량체 혼합물 60∼40 중량부로 구성된 그라프트 공중합체를 함유하는 열가소성 수지 조성물의 제조시, 그라프트 공중합체의 아크릴로니트릴 함량과 매트릭스로 사용되는 SAN 수지의 아크릴로니트릴 함량을 불일치하게 구성하며, 아래의 2단계 제조공정을 거치는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법; 1) 1차 그라프트 공중합체 라텍스의 제조; 상기 그라프트 공중합체 제조시 평균 입자직경이 0.28∼0.38㎛인 고무라텍스 40∼60 중량부에 이온교환수, 분자량조절제, 중합개시제, 전체 스티렌과 아크릴로니트릴 단량체 혼합물중 일부를 첨가하여 50∼65℃로 승온시킨 후 혼합물의 온도가 상기의 온도가 되면 유화제를 투입하여 10∼30 분간 더욱 교반하여 단량체 대부분이 고무입자내부로 팽윤되게 하고 이어 산화환원제 조성물을 투입하여 1차 그라프트 공중합체 라텍스를 제조하는 1단계 반응과, 2) 상기 1차 그라프트 공중합체 라텍스의 존재하에 잔량의 그라프트 단량체 혼합물과 분자량조절제, 중합개시제를 1.5∼4시간에 걸쳐 연속 투입하여 2차 그라프트 공중합체 라텍스를 제조하는 2단계 반응.
2. 제1항에 있어서, 1, 2차 그라프트 공중합체 라텍스 제조시 단량체 혼합물의 투입비가 1차 10∼40중량%, 2차 90∼60중량%로 하여 중합시키는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 단량체 혼합물의 투입비중 스티렌 단량체 65∼80중량%, 아크릴로니트릴 단량체 35∼20중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 그라프트 공중합체의 그라프트된 SAN에서의 그라프트 단량체 조성중 아크릴로니트릴 함량이 18∼30중량%가 되게 중합시키는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 그라프트 공중합체와 매트릭스로 사용되는 SAN수지를 혼합 가공함에 있어 그라프트 공중합체 보다 SAN 수지의 아크릴로니트릴 함량이 6∼14중량% 높게 구성된 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 2차 그라프트 공중합체 라텍스의 제조시 그라프트 단량체 혼합물과 분자량조절제, 중합개시제를 1.5시간에서 4시간에 걸쳐 연속투입하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 그라프트 공중합체의 그라프트율이 50∼85%가 되게 하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 그라프트 공중합체 라텍스의 제조시 중합온도가 1차 50∼75℃, 2차 60∼80℃가 되게 하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 1차 그라프트 라텍스 제조시 유화제의 투입은 혼합물의 온도 50∼65℃가 될때 투입하고 10∼30분간 더욱 교반하여 단량체 대부분이 고무입자 내부로 팽윤되게 한 후 산화환원제 조성물을 투입하여 반응을 개시하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 제조방법.