KR100372804B1

KR100372804B1 - 스티렌계난연성수지조성물

Info

Publication number: KR100372804B1
Application number: KR1019970077058A
Authority: KR
Inventors: 황선준; 이규철; 장복남
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2003-05-12
Also published as: KR19990057018A

Abstract

본 발명의 수지 조성물은 (A) 고무강화 폴리스티렌 수지, (B) 주난연제인 트리스(2,3-디브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물, (C) 부난연제인 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 중합체인 브롬화에폭시 화합물을 및 (D) 난연보조제인 삼산화안티몬으로 이루어지고, 상기 (A) 100중량부에 대하여 (B) 3∼15중량부, (C) 1∼10중량부 그리고 (D)는 0.5∼5중량부가 바람직하다.

본 발명의 수지 조성물은 사용목적에 따라 무기첨가제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 안료 및/또는 염료를 더 포함할 수 있다.

Description

스티렌계 난연성 수지 조성물

발명의 분야

본 발명은 스티렌계 난연성 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 고무강화 폴리스티렌 수지 공중합체, 주난연제, 부난연제 및 난연보조제로 이루어지는 스티렌계 난연성 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경 및 선행기술

일반적으로 스티렌계 수지는 가공성과 기계적 강도가 양호하여 주리 전기전자제품의 외장제로 사용되고 있다. 그러나 수지는 그 자체로 불(flame)에 대한 저항성이 없고 외부의 점화인자에 의해 불꽃이 점화되면 수지 자체가 연소를 도와주는 에너지로 작용하여 지속적으로 불을 확산시키게 된다. 이러한 점을 감안하여 미국, 유럽 등의 국가에서는 전자제품의 화재에 대한 안정성을 보장하기 위하여 난연성을 갖는 수지만을 전자제품 외장재의 성형품 제조에 사용하도록 법제화하고 있다.

이러한 스티렌계 수지에 난연성을 부여하는 방법으로는 난연제와 난연보조제를 첨가하는 첨가형 난연화법과, 중합시에 난연성 원자를 함유한 특수한 단량체를이용하여 수지를 제조하는 중합형 난연화법으로 나눌 수 있다.

이들중 중합형 난연화법은 실험(pilot scale) 단계에서 많은 연구가 진행되었으나, 높은 비용과 난연성 달성의 어려움으로 인해 상업화된 제품은 출시되지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 대부분의 상품화된 난연수지는 컴파운팅(compounding)시 비활성원소인 할로겐 또는 인등을 함유한 난연제를 첨가하는 첨가형 난연화법에 의해 제조되고 있다.

스렌계 수지에 난연성을 부여하기 위해 난연제를 첨가하는 첨가형 난연화법은 주로 할로겐 함유 유기화합물 및 안티몬함유 무기화합물 중에서 선택되는 한가지 또는 한가지 이상의 성분을 수지에 첨가시켜 제조하게 된다. 할로겐 함유 유기화합물은 주로 브롬 또는 염소화합물로서 스티렌계 수지에 첨가시 난연성은 매우 우수한 반면에, 수지자체의 충격강도, 내후안정성, 내열성, 가공성 등의 전반적인 물성에 심각한 저하를 일으키게 된다. 따라서, 난연수지를 제조하는데 있어서는 우수한 난연성을 유지하면서 물성 및 가공성 저하, 외관불량 발생, 내후안정성 저하 등의 부수적인 영향을 최소화시키는 기술이 매우 중요하다.

기존의 브롬계 화합물 중에서 고무강화 폴리스티렌에 가장 많이 적용되는 난연제는 데카브로모디페닐옥사이드(decabromodiphenyloxide : DBDPO)이며, 삼산화안티몬과 같은 난연보조제와 혼합하여 사용한다. 그러나 고무강화 폴리스티렌에 대하여 V-2 난연 물성용으로 상업화된 난연제는 많지 않으며 알려져 있는 바와 같이 헥사브로모시클로도데칸과 같은 화합물을 발생시키는 문제를 갖고 있기 때문에 무채색 제품에만 한정적으로 적용되어 생산하고 있으며 유채색 제품에 적용하기에는 다소 무리가 있는 실정이다.

따라서 본 발명자들은 내후성, 내충격성 및 유동성이 우수한 난연성 스티렌계 수지를 개발하기에 이르렀다.

발명의 목적

본 발명의 목적은 주난연제로 트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물을 사용함으로써 난연성을 유지하면서 내후성이 증가된 스티렌계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부난연제로 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 중합체인 브롬화에폭시 화합물을 사용함으로써 유동성 및 난연성이 증가된 스티렌계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 난연보조제로 삼산화안티몬을 사용함으로써 내충격성 및 내후안정성이 향상된 스티렌계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명의 수지 조성물은 (A) 고무강화 폴리스티렌 수지, (B) 주난연제인 트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물, (C) 부난연제인 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 중합체인 브롬화에폭시 화합물, 및 (D) 난연보조제인 삼산화안티몬으로 이루어지고, 상기 (A) 100중량부에 대하여 (B) 3∼15중량부, (C) 1∼10중량부 그리고 (D)는 0.5∼5중량부가 바람직하다.

본 발명의 수지 조성물은 사용목적에 따라 무기첨가제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 안료 및 염료를 더 포함할 수 있다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명의 수지 조성물은 (A) 고무강화 폴리스티렌 수지, (B) 주난연제인 트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물, (C) 부난연제인 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 공중합체인 브롬화에폭시 화합물, 및 (D) 난연보조제인 삼산화안티몬으로 이루어지고, 상기 (A) 100중량부에 대하여 (B) 3∼15중량부, (C) 1∼10중량부 그리고 (D)는 0.5∼5중량부가 바람직하다.

각각의 성분들에 대한 구체적인 설명은 하기와 같다.

(A) 고무강화 폴리스티렌 수지

본 발명에 사용되는 고무강화 폴리스티렌 수지는 고무와 방향족 모노알케닐 단량체 및/또는 알킬 에스테르 단량체를 혼합하고 여기에 중합개시제를 사용하여 중합시켜 제조된다. 상기 고무는 부타디엔형 고무류, 이소프렌형 고무류, 부타디엔과 스티렌의 공중합체류 또는 알킬아크릴레이트 고무류 등에서 선택되며 3 내지 30중량부로 사용하고, 5 내지 15중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 단량체는 방향족 모노알케닐 단량체, 아크릴산 알킬에스테르 단량체 및 메타크릴산 알킬에스테르 단량체로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 또는 1종 이상의 단량체를 70 내지 97중량부 사용하며, 85 내지 95중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중합개시제는 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드 및 큐멘하이드로 퍼옥사이드로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 혹은 1종 이상을 사용한다.

상기 고무강화 폴리스티렌 수지는 괴상중합, 현탁중합, 유화중합 또는 이들의 혼합방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 이러한 중합방법들 중 괴상중합방법이 가장 바람직하다.

(B) 주난연제

본 발명에서 난연성을 유지하면서 내후성을 증진시키기 위하여 사용하는 주난연제는 트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물로서 하기의 구조식(I)으로 표시되며, 65 내지 67중량부의 브롬을 포함한다.

상기의 주난연제(B)는 고무강화 폴리스티렌 수지(A)에 대하여 3 내지 15 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 주난연제(B)를 3중량부 이하로 사용하는 경우에는 난연효과가 부족하며, 15중량부 이상을 사용하는 경우에는 기계적 강도가 저하하여 물성상의 균형을 해치게 되므로 좋지 않다.

(C) 부난연제

본 발명에서 유동성 및 난연성의 증진을 위하여 부난연제(B)를 첨가하는데이러한 부난연제로는 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 중합체인 하기 일반식(II)의 브롬화에폭시 화합물 또는 하기 일반식(III)의 브롬화 화합물을 사용할 수 있다. 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 중합체인 상기 브롬화에폭시 화합물은 분자량이 700 내지 3000인 것을 사용하며, 분자량이 700 내지 2500 범위인 것이 바람직하다.

상기 일반식에서 n은 0 이상의 정수이며, R₁은

이다.

상기 X는 1 내지 5의 정수이다.

상기 부난연제(C)는 고무강화 폴리스티렌 수지(A) 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

(D) 삼산화안티몬

적절한 난연성을 부여하기 위하여 첨가하는 삼산화안티몬(D)은 본 발명의 기초수지인 고무강화 폴리스티렌 수지(A) 100중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부를 사용하며, 바람직하게는 1 내지 4중량부를 사용한다. 삼산화안티몬(D)을 0.5중량부 미만으로 사용하는 경우에는 충분한 난연효과를 얻을 수 없으며 5중량부를 초과하여 과량 사용하였을 경우에는 수지 조성물의 물성상의 균형을 해치게 되어 좋지 않다.

본 발명의 수지 조성물은 고무강화 폴리스티렌 수지(A), 난연성을 유지하면서 내후성을 증진시키기 위한 주난연제(B)인 트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물, 유동성 및 난연성을 증진시키기 위한 부난연제(C)인 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 중합체인 브롬화에폭시 화합물을 사용하며 난연보조제(D)로 삼산화안티몬을 사용하여 내후안정성이 우수한 스티렌계 난연성 수지 조성물이다.

또한 본 발명의 수지 조성물은 용도에 따라 무기 첨가제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 안료 및/또는 염료를 포함할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며 하기의 실시예는 본 발명의 구체적 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1--4

(A)고무강화 폴리스티렌 수지(제일모직(주)의 HR-1360), (B)트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물, (C)브롬화에폭시 화합물 및 (D)삼산화안티몬을 하기 표 1에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가하고, 산화 방지제 0.5중량부와 스테아린산 1중량부를 첨가한 혼합물을 헨셀(henshell) 믹서로 균일하게 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물을 이축압출기로 압출하여 펠릿형태로 제조하였다. 제조된 펠릿을 사출성형하여 1/16" 두께의 물성시험용 시편을 제작하고 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

비교실시예 1-3

(B), (C), (D)의 함량을 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1-4와 동일한 방법으로 수지 조성물을 제조하고, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

표 1

표 2

물성 측정

내후성 : 내후성 측정기 Weather-O-Meter를 사용하여 ASTM D4459(indoor test)방법에 따라 300시간동안 측정하여 각 시료의 변색정도 △E를 비교하였다.

난연성 : UL-94 판정시험 방법에 따라 시험하여 판정하였다.

상기의 표 2에서 보는 바와 같이 트리스(2,3-다이브로모프로필) 아이소시아누레이트 화합물과 브롬화에폭시 화합물을 난연제로 사용하고, 삼산화안티몬을 난연보조제로 사용한 경우에 난연도를 유지하면서 충격강도, 유동성 및 내후성이 우수한 수지 조성물의 제조가 가능함을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 볼 수 있다.

Claims

(A) 고무강화 폴리스티렌 수지;

(B) 하기 구조식(I)의 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아뉴레이트 화합물;

(C) 하기 구조식(II)의 브롬화에폭시 화합물 또는 (III)의 브롬화 화합물; 및

상기식에서 n은 0 이상의 정수, R₁은
X는 1 내지 5의 정수.

(D) 삼산화안티몬;

으로 이루어지고, 상기 (A) 100중량부에 대하여 (B)는 3∼15중량부, (C)는 1∼10중량부, 그리고 (D)는 0.5∼5중량부인 것을 특징으로 하는 스티렌계 난연성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 브롬화에폭시 화합물은 분자량이 700∼3,000인 것을 특징으로 하는 스티렌계 난연성 수지 조성물.