KR100444760B1 - 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동화제로 유기 암모늄이 삽입된 점토와 티타늄 다이옥사이드 및 난연제로 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트와 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머를 적정량 사용함으로써, 종래에 비해 흐름성이 우수할 뿐만 아니라 난연성, 내충격성, 내열특성 등 제반 물성이 우수하게 개선된 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{A polycarbonate resin composition with improved flow and flame retardant}
본 발명은 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동화제로 유기 암모늄이 삽입된 점토와 티타늄 다이옥사이드 및 난연제로 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트와 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머를 적정량 사용함으로써, 종래에 비해 흐름성이 우수할 뿐만 아니라 난연성, 내충격성, 내열특성 등 제반 물성이 우수하게 개선된 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 내열성과 강도 특히 충격 강도 및 투명도가 우수한 특성을 가지고 있으므로 전기부품, 기계부품 및 산업용 수지로 광범위하게 쓰이고 있다. 특히, 폴리카보네이트를 전자부품으로 사용시에는 박막성형이 요구됨에 따라 난연성 및 내열특성과 함께 흐름성을 요구하는 경우가 많다.
폴리카보네이트 수지에 흐름성과 난연성을 부여하는 기술은 현재까지 많은 연구가 진행되어 왔으며 그 중에서 가장 통상적으로 이용되는 기술은 미국 특허 제5,278,212, 제 5,122,556호에 개시되어 있으며 여기에서는 폴리카보네이트 수지에 하이드록시 페닐기를 가지는 유기화된 인계 화합물 등을 사용하는 방법이 개시되었다. 그러나, 상기 조성물에서 사용하는 유기화된 인계 화합물은 흐름성과 난연성을 개선시키나 수지 가공 중에 상기 화합물이 기화되면서 대기오염 유발은 물론 표면으로 마이그레이션(migration)되어 끈적거리는 쥬싱 현상을 일으키는 경우가 많고, 수지의 내열 특성을 약화시키며 내충격성을 떨어뜨리는 단점을 가지고 있다.
이와 같이 종래의 흐름성과 난연성을 가진 폴리카보네이트 수지는 인계 화합물의 사용으로 인해 가스 발생 및 내충격성과 내열특성 등의 물성 저하의 문제를 가지고 있어서, 이러한 문제 해결을 위해 난연성 및 흐름성이 우수할 뿐만 아니라 내충격성과 내열특성이 우수한 폴리카보네이트 수지의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제를 개선하기 위하여 폴리카보네이트 수지에 유동화제로 유기 암모늄이 삽입된 점토와 티타늄 다이옥사이드를 사용하고 난연제로 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트와 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머를 적정량 사용함으로써, 종래에 비해 흐름성이 우수하며 난연성, 내열특성 및 내충격성 등 제반 물성이 우수하게 개선된 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지와 유동화제 및 난연제를 포함하는 성분으로 이루어지는 폴리카보네이트 수지에 있어서, 상기 유동화제로 유기 암모늄이 삽입된 점토 0.3 ∼ 3.0중량%와 티타늄 다이옥사이드 5 ∼ 15중량%, 난연제로 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트 0.1 ∼ 1.0중량%와 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머 0.1 ∼ 1.0중량%를 함유하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
유동화제로 사용하는 유기 암모늄이 삽입된 점토의 예로는 디메틸 하이드로게네이티드 톨로우(2-에틸헥실)암모늄, 디메틸 디하이드로게네이티드 톨로우 암모늄 또는 디메틸 벤질 하이드로게네이티드-톨로우 암모늄 등을 사용할 수 있다.
일반적으로 점토는 무기 충진재로 사용되며 판상의 다층으로 구성되어 있으며 층간 거리가 2 ∼ 10Å 정도를 유지하며 마이크로(10-6m) 단위 크기의 경우 수천 겹의 판상으로 존재하며 기계적인 분쇄에 의해서는 더 이상 박리가 되지 않는다. 종래의 무기물 특히 유리섬유, 탄소 섬유 및 일반적인 점토인 탈크 등의 무기 충진재는 입자가 마이크로(10-6m) 크기로 이를 사용시 제품의 비중 증가 및 충격강도의 저하, 흐름성 저하 등의 문제를 초래하나 이러한 마이크로(10-6m) 크기의 점토를 유기화 처리하여 층간의 간격을 늘이고, 고분자 수지와 반응하여 층간 박리를 유도함으로써 점토를 나노(10-9m) 크기의 분자 레벨로 분산시키면 수지의 물성을 향상 시킬 수 있을 뿐 아니라 소량의 첨가에 의해 상기 문제를 해결할 수 있다.
유기암모늄이 삽입된 점토는 입자 크기가 2 ∼ 13μm인 것을 전체 수지 조성물 중에 0.3 ∼ 3.0중량% 함유하는 것이 바람직하며, 만일 그 함유량이 0.3중량% 미만이면 유동화 효과가 떨어지며, 3.0중량% 초과하면 점토의 분산성 문제로 인하여 충격강도가 저하된다.
유동화제 및 백색안료로 사용하는 티타늄 다이옥사이드는 루타일 타입의 평균입자크기 0.15 ∼ 0.30μm인 것을 전체 수지 조성물 중에 5.0 ∼ 15.0중량% 함유하는 것이 바람직하다. 만일 함유량이 5.0중량% 미만이면 유동화 특성을 가질 수 없고, 15.0중량% 초과하면 폴리카보네이트 수지의 분해 현상을 초래하여 내충격성이 저하된다.
난연제로는 유기화된 인계 난연제를 사용하였을 경우 발생하는 충격강도 저하 및 쥬싱현상에 따른 표면에 마이그레이션 현상을 방지하기 위해 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트와 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머를 사용한다. 특히, 제 1 난연제로 사용하는 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트는 전체 수지 조성물 중에 0.1 ∼ 1.0중량% 함유하는 것이 바람직하며, 만일 함유량이 0.1중량% 미만이면 난연성이 부족하게 되고, 1.0중량% 초과하면 비경제적인 문제가 있다. 제 2 난연제로 사용하는 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머는 전체 수지 조성물 중에 0.1 ∼ 1.0중량% 함유하는 것이 바람직하며, 만일 함유량이 0.1중량%미만이면 난연성이 부족하게 되고, 1.0중량% 초과하면 할로겐 가스 발생의 증가로 인한 문제가 발생한다.
본 발명에서 주성분으로 사용하는 폴리카보네이트 수지는 점도 평균 분자량이 15,000 ∼ 30,000의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 전체 수지 조성물 중에 80.0 ∼ 94.5중량% 함유하는 것이 바람직하다. 만일 분자량이 15,000 미만이면 충격강도와 인장강도가 저하되며, 분자량이 30,000을 초과하면 용융점도의 상승으로 수지의 가공에 문제가 있다.
또한, 본 발명의 수지 조성물은 적하방지제를 추가로 첨가할 수 있다.
상기 적하방지제로는 불소화 폴리 올레핀계 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리 비닐리덴플루오라이드, 폴리 테트라플루오로에틸렌 및 이들의 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택된 1 종 이상의 것을 사용하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 폴리 테트라플루오로에틸렌이 좋다. 상기 불소화 폴리 올레핀계 수지는 전체 조성물 중에 0.01 ∼ 0.50중량% 함유하는 것이 바람직하다. 그리고, 불소화 폴리올레핀계 수지는 난연조제로서 수지내 섬유상 그물구조를 형성하여 연소시에 수지의 흐름저하 및 수축률을 증가시켜 적하현상(Dripping)을 방지하는 역할을 한다.
상기와 같은 조성 성분을 이용하여 제조한 수지 조성물은 유동성이 우수하여 박막성형이 가능하며, 폴리카보네이트의 우수한 내충격성 및 내열특성을 유지할 뿐만 아니라 난연성을 가짐으로써 여러 전기전자 부품용으로 유용하게 사용될 수 있다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 5
다음 표 1에 나타낸 조성 성분과 함유량을 가지고 250 ∼ 270℃의 온도에서 이축용융혼련 압출기로 혼련압출하여 성형용 펠렛을 제조하고 120℃에서 6시간 열풍건조한 후 280 ∼ 300℃의 온도로 사출성형하여 시편을 성형하고 항온항습기(25℃, 상대습도 40%)에서 24시간 방치하였다. 이렇게 제조된 폴리카보네이트 수지 조성물의 물성을 흐름성은 ASTM D-1238, 열변형온도는 ASTM D-648, 충격강도는 ASTM D-256, 난연성은 UL-94에 의거하여 평가하였다. 이렇게 측정한 물성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 4는 비교예 1 ∼ 5에 비해 흐름성과 난연성이 우수할 뿐만 아니라 내열특성 및 충격강도가 우수함을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 유동화제로서 유기 암모늄이 삽입된 점토와 난연제로 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트와 브로미 네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머를 적정량 사용함으로써 종래에 비해 흐름성과 난연성이 우수할 뿐만 아니라 내충격성, 내열특성 등 제반 물성이 우수하고, 환경오염 예방 차원에서도 유리하며 각종 전자재료 특히, 박막과 내열특성이 요구되는 LCD부품의 배면광 프레임 등에 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴리카보네이트 수지, 유동화제 및 난연제를 포함하는 성분으로 이루어지는 폴리카보네이트 수지에 있어서, 상기 유동화제로 유기 암모늄이 삽입된 점토 0.3 ∼ 3.0중량%와 티타늄 다이옥사이드 5 ∼ 15중량%, 난연제로 포타슘 다이페닐설폰 설포네이트 0.1 ∼ 1.0중량%와 브로미네이티드 아로마틱 카보네이트 올리고머 0.1 ∼ 1.0중량%가 함유된 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유기 암모늄이 삽입된 점토는 디메틸 하이드로게네이티드 톨로우(2-에틸헥실)암모늄, 디메틸 디하이드로게네이티드 톨로우 암모늄 및 디메틸 벤질 하이드로게네이티드-톨로우 암모늄 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 유기 암모늄이 삽입된 점토는 입자크기가 2 ∼ 13μm인 것을 특징으로 하는 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 점도 평균 분자량이 15,000 ∼ 30,000 인 것을 특징으로 하는 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 조성물은 불소화 폴리올레핀계 수지가 추가로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 흐름성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
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