KR100413355B1 - 대전방지성과표면광택성이우수한스티렌계열가소성수지조성물 - Google Patents

대전방지성과표면광택성이우수한스티렌계열가소성수지조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고무변성된 스티렌수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 1.0 내지 3.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 0.05 내지 1.0중량부, 및 징크 스테아레이트 0.01 내지 0.1중량부를 포함하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 의하여 제조된 수지를 이용하여 제조된 성형품은 표면오염이 방지되고, 표면광택성이 우수하여 외관이 미려한 장점을 갖는다.

Description

대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물
본 발명은 스티렌계 열가소성수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고무변성된 스티렌수지, 음이온 계면활성제 혼합물, 글리세릴 모노 스테아레이트 및 징크 스테아레이트를 포함하는 대전방지성 및 표면광택성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 스티렌 중합체는 경질 투명수지로 무색투명하고 착색이 용이하여 다양한 용도로 사용될 수 있는 열가소성수지인 반면에 내충격성이 낮은 결점을 갖고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고무질 탄성체의 존재하에서 스티렌을 중합하여 충격강도를 높인 내충격성 폴리스티렌(HIPS)제조하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 이렇게 제조된 고무변성된 스티렌계 수지는 식품용기 및 전기, 전자제품의 부품등으로 널리 사용되고 있다.
그러나, 내충격성이 보강된 내충격성 폴리스티렌은 성형가공하여 제품화하였을 때 제품표면에서의 대전방지성이 부족하여 성형품 표면에 먼지가 달라붙는 단점과 표면광택성이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고무변성된 스티렌 수지에 계면활성제와 글리세릴 모노스테아레이트 및 고급지방산 금속염을 첨가함으로써 최종 제품표면에서의 정전기로 인한 오염과 표면광택성의 저하를 방지할 수 있는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 고무변성된 스티렌수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 1.0 내지 3.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 0.05 내지 1.0중량부, 및 징크스테아레이트 0.01 내지 0.1중량부를 포함하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌 열가소성수지 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 고무변성된 스티렌 수지는, 모노비닐 방향족 화합물 90 내지 94중량부, 폴리부타디엔계 고무 6 내지 10중량부, 유동파라핀계 미네랄오일 4.5중량부이하, 상온에서 10 내지 1000센티스토크의 점도를 갖는 폴리디메틸실록산 또는 폴리디페닐실록산 0.01 내지 0.5중량부 및 산화방지제로 트리에틸렌글리콜-비스-3-(3-t-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트 0.05중량부를 투입하여 열 또는 개시제에 의한 괴상중합법에 의해 제조되는 것으로 중량평균분자량은 20만 내지 25만의 범위의 것이다.
이를 좀 더 자세히 살펴보면, 모노비닐 방향족 화합물로는 스티렌, α-메틸스티렌, α-에틸스티렌, p-메틸스티렌 등이 바람직하다.
폴리부타디엔계 고무는 1,4-cis 함량이 95중량% 이하이며 전체 수지 100중량부에 대하여 95중량부의 스티렌 모노머 용액에서 용액점도가 상온에서 20 내지 130 센티포이즈 정도이고, 폴리스티렌상에 분산된 고무상 물질의 평균 입자직경이 0.1 내지 0.8미크론의 분포를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 평균 입자직경이 0.1미크론 미만인 경우에는 내충격성이 떨어지고, 0.8미크론을 초과하는 경우에는 표면광택도가 저하하는 문제점이 있다. 폴리부타디엔계 고무의 사용량은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 6 내지 10중량부가 바람직한데, 6중량부 미만으로 사용되면 내충격성과 신율이 저하되고, 10중량부를 초과하면 내열성과 표면광택성이 저하되어 요구하는 물성의 수지를 제조하기에 부적합하게 된다.
유동파라핀계 미네랄오일은 4.5중량부 이하로 투입되는 것이 바람직한데, 만일 4.5중량부를 초과하여 사용하면 내열성과 강성이 저하되어 바람직하지 못하다.
폴리디메틸실록산 또는 폴리디페닐실록산은 하기 화학식 1과 같이 -(Si-O-)-로 표시되는 구조단위를 갖는 것으로, 앞서도 언급하였지만 상온에서 10 내지 1000 센티스토크의 점도를 갖고, 사용량은 0.01 내지 0.5중량부가 바람직하다. 사용량이 0.01중량부 미만인 경우에는 내충격성이 저하되며, 0.5중량부를 초과하여 사용하면 강성이 저하되어 바람직하지 못하다.
[화학식 1]
(여기서, R은 메틸기, 페닐기를 나타내며, n은 상온에서 액상을 유지하는 폴리실록산 단위를 나타내는 정수이다.)
상기와 같은 성분을 이용하여 고무변성된 스티렌수지를 제조하는 중합방법으로는 대량생산이 가능하여 제조원가가 저렴하고 균일한 물성특성을 얻을 수 있는 괴상연속중합법이 바람직한데, 괴상연속 중합방법에 사용되는 개시제로는 3급 부틸퍼옥시아세테이트, 3급 부틸퍼옥시벤조에이트, 아조-비스-이소부틸로니트릴, 벤조일퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 중합된 수지의 분자량은 중합온도, 개시제 투입량, 반응기중량 등을 조절하여 20만 내지 25만이 되도록 하는 것이 바람직한데, 중량평균분자량이 20만 미만이면 강성이 저하되고, 25만을 초과하는 경우에는 유동성이 저하되어 바람직하지 않기 때문이다.
다음으로 본 발명에서 사용되는 음이온 계면활성제 혼합물은 황염소화되고 수산화나트륨으로 비누화된 파라핀오일과 스테아린산 마그네슘염 성분으로 이루어진 것으로, 바람직한 첨가량의 범위는 1.0 내지 3.0중량부이다. 음이온계면활성제 혼합물의 함량이 1.0중량부 미만인 경우에는 대전방지성(대전압 반감기, 표면저항)이 나빠지고, 3.0중량부를 초과하는 경우에는 성형품에 박리현상이 발생되어 사용이 불가능하게 된다.
또한, 본 발명에서 사용되는 글리세릴 모노 스테아레이트는 55 내지 70℃ 융점범위를 갖고 벌크덴시티가 0.890 내지 0.896로, 사용량은 0.05 내지 1.0중량부이고, 아울러 고급 지방산의 금속염인 징크 스테아레이트 0.01 내지 0.1중량부가 함께 사용된다. 글리세릴 모노 스테아레이트의 사용량이 0.05중량부 미만이면 대전방지성이 나빠지고, 0.1중량부를 초과하는 경우에는 성형물 표면에 가스흔적이 발생하여 바람직하지 않다. 또한, 징크 스테아레이트가 0.01중량부 미만인 경우에는 대전방지성이 급격히 저하하고, 0.1중량부를 초과하더라도 대전방지성이 더 이상 향상되지 않으므로 경제적인 면에서 효과적이지 못하다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 자세히 설명하고자 하나 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
스티렌 90중량부, 폴리부타디엔계 고무 10중량부, 상온에서 10 내지 1000센티스토크의 점도를 갖는 폴리디메틸실록산 0.01중량부 및 산화방지제인 트리에틸렌글리콜-비스-3-(3-t-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트 0.05중량부, 개시제로는 3중 부틸퍼옥시아세테이트 0.06중량부를 투입하여 괴상연속중합법에 의해 중량평균분자량 22만의 고무변성된 스티렌 수지를 수득하였다. 이때 폴리부타디엔 고무는 1,4-cis 함량이 95중량% 이하이며, 전체 수지조성물 100중량부에 대해 95중량%의 스티렌모노머 용액에서 용액점도가 상온에서 35센티포이즈 수준이고 폴리스티렌상에 분산된 각 고무상 물질의 평균입자 직경은 0.1미크론의 분포를 나타내었다.
상기와 같이 제조된 고무변성된 스티렌 수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 1.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 1.0중량부, 징크 스테아레이트 0.05중량부를 첨가하여 헨셀믹서에서 10분간 블랜드한 후 190 내지 230℃, 스크류 210rpm 조건하에서 이축 혼련 압출기를 이용하여 펠렛화하여 사출성형기로 테스트시편을 제작한 후 물성과 대전방지성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
스티렌 92.5중량부, 폴리부타디엔계 고무 7.5중량부, 유동 파라핀계 미네랄 오일 2.5중량부, 상온에서 10 내지 1000센티스토크의 점도를 갖는 폴리디메틸실록산 0.05중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고무 변성된 스티렌 수지를 제조하였다. 이때, 고무상 물질의 평균입자직경은 0.8미크론, 중량평균분자량은 21만이었다.
상기와 같이 제조된 고무변성된 스티렌 수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 3.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 0.05중량부, 징크 스테아레이트 0.01중량부를 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 후 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
스티렌 94.0중량부, 폴리부타디엔계 고무 6.0중량부, 유동 파라핀계 미네랄 오일 1.2중량부, 상온에서 10 내지 1000센티스토크의 점도를 갖는 폴리디메틸실록산 0.5중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 고무상 물질의 평균 입자직경은 0.4미크론, 중량평균분자량은 25만이었다.
상기와 같이 제조된 고무 변성된 스티렌수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 2.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 0.5중량부, 징크 스테아레이트 0.1중량부를 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
스티렌 94.0중량부, 폴리부타디엔계 고무 6.0중량부, 상온에서 10 내지 1000 센티스토크의 점도를 갖는 폴리디메틸실록산 0.02중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 제조하였다. 결과, 고무상물질의 평균입자 직경은 1.2미크론, 중량평균분자량은 18만이었다.
상기와 같이 제조된 고무변성된 스티렌수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 2.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 0.2중량부를 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 후 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 2
스티렌 93.0중량부, 폴리부타디엔계 고무 7.0중량부, 유동파라핀계의 미네랄 오일 3.5중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 이때, 고무상물질의 평균입자직경은 0.8미크론, 중량평균분자량은 26만이었다.
상기와 같이 제조된 고무변성된 스티렌 수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 0.8중량부, 징크스테아레이트 0.2중량부를 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 3
스티렌 92.0중량부, 폴리부타디엔계 고무 8.0중량부, 유동파라핀계의 미네랄 오일 2.0중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이때, 고무상물질의 평균입자직경은 2.0미크론, 중량평균분자량은 19만이었다.
상기와 같이 제조된 고무변성된 스티렌수지 100중량부, 음이온 계면활성제혼합물 0.5중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 1.0중량부, 징크 스테아레이트 0.02중량부를 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 후 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
물성측정방법
*1 대전방지성 :
**대전압반감기: 온도 23℃, 상대습도 50%, 인가전압 8Kv, 인가시간 60초
**표면저항: 온도 23℃, 상대습도 50%, 인가전압 500Kv, 측정시간 30초
*2 아이조드 충격강도 : ASTM D256,' 시편두께: 1/8인치(노치)
*3 표면광택도: ASTM D526, 반사각 : 60도
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 계면활성제와 글리세릴 모노 스테아레이트 및 고급지방산 금속염을 포함하는 스티렌계 수지 조성물은 높은 표면광택성을 요구하는 사출성형물을 제조하기에 적합하고, 대전방지성이 우수하여 제조된 최종 성형품의 표면에 먼지가 잘 달라붙지 않는 장점을 갖는다.

Claims (6)

  1. 모노비닐 방향족 화합물 90 내지 94중량부, 폴리부타디엔계 고무 6 내지 10중량부, 유동파라핀계 미네랄오일 4.5중량부이하, 폴리디메틸실록산 또는 폴리디페닐실록산 0.01 내지 0.5중량부 및 산화방지제 0.05중량부를 투입하여 괴상중합법에 의해 제조되고 중량평균분자량이 20만 내지 25만인 고무변성된 스티렌수지 100중량부, 음이온 계면활성제 혼합물 1.0 내지 3.0중량부, 글리세릴 모노 스테아레이트 0.05 내지 1.0중량부 및 징크 스테아레이트 0.01 내지 0.1중량부를 포함하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리부타디엔계 고무는 1,4-cis 함량이 95중량% 이하이고, 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 95중량부의 스티렌 모노머 용액에서 용액점도가 상온에서 20 내지 130 센티포이즈인 것을 특징으로 하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산 또는 폴리디페닐실록산은 상온에서 10 내지 1000센티스토크의 점도를 갖고, 하기의 화학식 1로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 열가소성수지 조성물.
    화학식 1
    R은 메틸기, 페닐기를 나타내며, n은 상온에서 액상을 유지하는 폴리실록산 단위를 나타내는 정수이다.
  4. 제 1항에 있어서, 스티렌계 열가소성수지상에 분산된 고무상의 평균입자 직경이 0.1 내지 0.8미크론인 것을 특징으로 하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제 혼합물은 황염소화되고 수산화나트륨으로 비누화된 파라핀오일 및 스테아린산 마그네슘염으로 구성되는 것을 특징으로 하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 글리세릴 모노 스테아레이트는 융점이 55 내지 70℃이고, 벌크덴시티가 0.890 내지 0.896인 것을 특징으로 하는 대전방지성과 표면광택성이 우수한 스티렌계 열가소성수지 조성물.
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