KR100465879B1

KR100465879B1 - 충격 강도가 향상된 난연성 열가소성 스티렌계 복합재료

Info

Publication number: KR100465879B1
Application number: KR1020010062639A
Authority: KR
Inventors: 이시춘; 정인철
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2005-01-13
Also published as: KR20030030480A

Abstract

본 발명의 스티렌계 열가소성 복합재료는 (A) 고무변성 스티렌계 그라프트 공중합체 1∼50 중량부, (B) 스티렌계 공중합체 수지 50∼95 중량부, (C) 실란계 커플링제로 처리한 유리섬유 5∼50 중량부, 및 (D) 아크릴계 난연제 5∼50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

충격 강도가 향상된 난연성 열가소성 스티렌계 복합재료 {Flameproof Thermoplastic Styrenic Resin Composition with Improved Impact Strength}

발명의 분야

본 발명은 유리 섬유 보강 스티렌계 열가소성 복합재료에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(이하 "ABS")에 유리섬유와 특정 난연제를 첨가하여 내열도 및 충격강도를 향상시켜 기계적 강도 발란스가 우수한 스티렌계 열가소성 복합재료 제조에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 열가소성 수지는 치수 안정성, 내크립성, 내열성 및 강성이 낮기 때문에 고강도 및 정밀성을 요구하는 부품의 소재로 사용하기에는 부적합한 단점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 유리섬유와 같은 무기 충진재를 보강재로 사용하는 것이 일반적인 방법으로 알려져 있다. 일반적으로 유리 섬유를 보강하게되면 기계적 강도가 대폭 향상된다. 그러나, 이러한 무기 충진재를 사용하는 경우 기계적 강도의 향상은 얻을 수 있지만, 성형품의 외관이 저하되어, 외장품에 적용하기 곤란하기 때문에, 유리섬유 보강 비닐계 공중합 열가소성 복합재료는 오디오 또는 비디오용 테이프의 릴 허브용 팬 케이크 및 에어컨용 팬류, 레이저 프린터 및 팩스, 복사기등 OA 기기의 프레임과 같은 우수한 치수 안정성 및 높은 기계적 강도와 탄성율이 요구되는 내장용 구조재로 널리 사용되고 있다.

이러한 열가소성 복합재료를 만드는데 있어서, 가장 중요한 기술중의 하나는 보강재와 수지간의 계면 결합력을 증가시키는 것이다. 수지와 보강재간의 계면 결합력이 저하되면, 열가소성 복합재료에 가해지는 응력이 수지와 보강재간의 계면에 작용하여, 계면을 중심으로 파괴가 진행되므로, 목표로 하는 강성의 증가 효과를 얻을 수 없게 된다. 따라서, 수지와 보강재간의 계면 접착력을 항상 시키기 위해 수지와 반응이 가능한 반응성기를 포함하는 물질로 보강재의 표면을 코팅하는 방법이 일반적으로 사용되어 왔는데, 이러한 예는 미국특허 제3,671,378호를 비롯하여, 미국특허 제4,405,727호 등의 기타 여러 문헌에 보고되어 왔다.

또한, PCT 특허출원 WO 86/05445에는 보강 유리 섬유를 매트릭스를 이루는 수지와 상용성을 갖고, 보강 유리 섬유와 반응할 수 있는 반응기를 함유하는 고무질 중간층을 보강재에 코팅함으로써, 수지와 보강재간의 계면 결합력을 향상시킨 예가 보고되고 있다.

그러나, 상기에 기술한 방법들은 매트릭스 수지가 반응성을 함유하는 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지인 경우에 효과가 우수한반면, 반응성이 없는 스티렌계 수지를 매트릭스로 사용한 경우에는 기계적 물성의 향상을 기대하기 어렵다. 또한, 상기 WO 86/05445에 개시된 방법은 유리 섬유를 별도의 공정을 거쳐 고무질 중합체로 코팅해야 하는 번거로움이 있다. 보강재의 표면을 별도의 공정을 거쳐 코팅하지 않고, 스티렌계 수지와 보강재간의 계면 접착력을 향상시킨 예로는 유럽특허 제485793(92.05.20)호가 있는데, 이 문헌에는 3차 알킬에스테르기를 포함하는 고무질 그라프트 공중합체를 첨가하여 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymer)계 수지를 매트릭스로 하는 복합재료에서 수지와 유리섬유간의 계면 접착력을 향상시켜 충격강도를 향상시킨 예가 보고되어 있다.

미국특허 제5,304,591호에서는 SAN 공중합체에 스티렌-메틸 메타크릴레이트-말레이 엔하이드라이드 3중 공중합체 (styrene-methyl methacrylate-maleic anhyride terpolymer)를 함께 블렌드하여 매트릭스 수지와 유리섬유간의 계면접착력을 향상시켜 내충격성과 기계적 물성을 향상시킨 특허가 발표되었다. 한편 미국특허 제5,426,149호에서는 SAN 공중합체에 에폭시기를 도입하여 매트릭스 수지와 유리섬유간의 계면접착력을 향상시키는 특허가 보고되었다. 그리고 미국특허 제5,656,684호에서는 폴리카보네이트(polycarbonate)의 유리섬유 보강수지에서 수지와 유리섬유와의 계면 접착력 향상을 위하여 프탈이미드기를 가지는 실란 화합물(phthalimides of aminosilane)을 사용하였다. 미국특허 제5,346,945호에서는 ABS수지에 스티렌-아크릴로니트릴-메틸메타크릴레이트 공중합체를 사용하여 수지와 보강재간의 계면접착력을 향상시키는 특허를 출원하였다.

그밖에도 수지와 보강재간의 계면 접착력을 향상시켜 복합재료의 물성을 향상시키려는 연구가 진행되고 있다. 그러나 일반적으로 난연제를 포함하는 스티렌계 복합재료에서 상기와 같은 첨가제의 사용은 효과적인 방법이 되기 어렵다. 이에 본 발명자들은 스티렌계 난연성 열가소성 복합재료에서 수지와 보강재간의 계면 접착력이 향상시키면서 우수한 난연성을 가지는 난연제를 사용하여 충격강도가 향상된 열가소성 스티렌계 난연성 복합재료를 제조할 수 있음을 밝혀내어 본 발명의 스티렌계 난연성 열가소성 복합재료를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 유리섬유를 포함하는 열가소성 복합재료에서 난연성을 향상시킨 스티렌계 열가소성 복합재료를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유리섬유를 포함하는 열가소성 복합재료에서 보강재인 유리섬유와 매트릭스 수지와의 계면접착력을 향상시켜 충격강도를 향상시킨 스티렌계 열가소성 복합재료를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 요약

본 발명의 스티렌계 열가소성 복합재료는 (A) 고무변성 스티렌계 그라프트공중합체 1∼50 중량부, (B) 스티렌계 공중합체 수지 50∼95 중량부, (C) 실란계 커플링제로 처리한 유리섬유 5∼50 중량부, 및 (D) 아크릴계 난연제 5∼50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 각 성분에 대한 자세한 설명은 다음과 같다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

(A) 고무변성 스티렌계 그라프트 공중합체

본 발명의 수지조성물의 제조에 사용되는 스티렌계 그라프트 공중합체(A)는 (A-1.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬 치환 스티렌 또는 이들의 혼합물 50∼95 중량부와, (A-1.2) 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C₁-C₈메타크릴산 알킬 에스테르류, C₁-C₈아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, C₁-C₄알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5∼50 중량부로 구성된 5∼95 중량부의 단량체 혼합물(A-1)을, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원공중합체(EPDM), 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체 중 하나 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 중합체(A-2) 5∼95 중량부에 그라프트 중합하여 얻은 것이다.

상기의 C₁-C₈메타크릴산 알킬 에스테르류 또는 C₁-C₈아크릴산 알킬 에스테르류는 각각 메타크릴산 또는 아크릴산의 에스테르류로서 1∼8개의 탄소원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르류이다. 이들의 구체예로서는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르, 및 메타크릴산 프로필 에스테르를 들 수 있고, 이들 중에서 메타크릴산 메틸 에스테르가 특히 바람직하다.

스티렌계 그라프트 공중합체(A)의 바람직한 예로서는 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 또는 스티렌/부타디엔 고무에 스티렌과 아크릴로니트릴 및 선택적으로 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체를 혼합물의 형태로 그라프트 공중합한 것을 들 수 있다. 더욱 바람직한 그라프트 공중합체(A)는 ABS 그라프트 공중합체이다.

상기 고무(A.2)의 입경은 충격강도 및 성형물의 표면 특성을 향상시키기 위하여 0.05∼4 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기의 그라프트 공중합체를 제조하는 방법은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이미 잘 알려져 있는 것으로서, 유화중합, 현탁중합, 용액중합, 또는 괴상중합법 중 어느 것이나 사용될 수 있고, 바람직한 제조방법으로는 고무질 중합체의 존재 하에 전술한 방향족 비닐계 단량체를 투입하여 중합 개시제를 사용하여 유화 중합 또는 괴상중합시키는 것이다.

(B) 스티렌계 공중합체

본 발명의 수지조성물의 제조에 사용되는 스티렌계 공중합체(B)로는 (B-1) 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬 치환 스티렌 또는 이들의 혼합물 50∼95중량부와 (B-2) 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C₁-C₈메타크릴산 알킬 에스테르류, C₁-C₈아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, C₁-C₄알킬 또는 페닐 핵치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5∼50 중량부를 공중합하여 얻은 스티렌계 공중합체 또는 이들 공중합체의 혼합물을 들 수 있다. 특히 (B-2) 성분의 함량이 30∼50 중량부를 유지하는 것이 바람직하다.

상기의 C₁-C₈메타크릴산 알킬에스테르류 또는 C₁-C₈아크릴산 알킬 에스테르류는 각각 메타크릴산 또는 아크릴산의 에스테르류로서 1∼8 개의 탄소원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르류이다. 이들의 구체예로서는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르, 및 메타크릴산 프로필 에스테르를 들 수 있고, 이들 중에서 메타크릴산 메틸 에스테르가 특히 바람직하다.

바람직한 스티렌계 공중합체(B)로서는 스티렌과 아크릴로니트릴 그리고 선택적으로 메타크릴산 메틸에스테르의 단량체 혼합물, α-메틸스티렌과 아크릴로니트릴 그리고 선택적으로 메타크릴산 메틸에스테르의 단량체 혼합물 또는 스티렌, α-메틸스티렌과 아크릴로니트릴 그리고 선택적으로 메타크릴산 메틸에스테르의 단량체 혼합물로부터 제조된 것을 들 수 있다. 구성성분(B)인 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체는 유화중합, 현탁중합, 용액중합, 또는 괴상중합법으로 제조될 수 있으며, 중량 평균 분자량이 15,000∼200,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 스티렌계 공중합체(B)는 스티렌과 무수말레인산의 공중합체로서, 연속괴상중합법 및 용액중합법을 이용하여 제조할 수 있다. 두 단량체 성분의 조성비는 넓은 범위에서 변화될 수 있으며, 바람직하기로는 무수말레인산의 함량이 5∼25 중량%인 것이 바람직하다. 스티렌/무수말레인산 공중합체의 분자량 역시 넓은 범위의 것이 사용될 수 있으나, 중량평균 분자량 20,000∼200,000 및 고유점도 0.3∼0.9 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수지조성물의 제조에 사용되는 비닐계 공중합체(B)의 제조에 사용되는 스티렌 단량체는 p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 2,4-디메틸스티렌 및 α-메틸스티렌과 같은 다른 치환된 스티렌계 단량체로 대체하여 사용할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 수지조성물의 제조에 사용되는 스티렌계 공중합체(B)는 단독 또는 이들의 2 종 이상의 혼합물 형태로도 사용된다.

(C) 유리섬유

본 발명에서 사용되는 유리섬유(glass fiber)는 상업적으로 사용되는 종류이다. 예를 들어 3∼6 mm 정도의 길이를 가지는 촙(chopped) 유리 섬유를 말한다. 사출제품에 사용되는 유리 섬유는 E-glass이고 일반적으로 사용되는 유리섬유의 직경은 8-20 μm이다. 유리섬유 처리제(sizing compositions)는 일반적으로 섬유 제조시나 후공정에서 처리하는 것이 일반적이다. 유리섬유 처리제로는 윤활제(lubricant), 커플링제, 계면활성제 등이 사용된다. 활제는 유리섬유 제조시 양호한 스트랜드를 형성하기 위해 적합한 첨가제를 사용한다. 커플링제는 유리섬유와 수지와의 양호한 접착을 부여하는 역할을 한다. 다양한 유리섬유 처리제가 개발되어 사용하는 수지와 유리섬유와의 종류에 따라 적절하게 선정하여 사용되면 유리섬유 보강재료에 양호한 물성을 부여하게 된다.

일반적으로 유리 섬유에 처리하는 커플링제는 실란계 커플링제로 하기와 같은 구조식을 갖는다:

YRSiX₃

상기식에서 Y는 매트릭스 수지와 반응할 수 있는 유기 관능기로서, 일반적으로 비닐기, 에폭시기, 머케탄기, 아민기 또는 아크릴기이고, X는 에톡시기, 메톡시기 또는 할로겐기이고, R은 알킬기이다.

상기식에서 에톡시기, 메톡시기 또는 할로겐기로 구성되는 X는 공기중 또는 무기 재료중의 수분과 결합하여 가수분해 실란올을 형성한다. 이 실란올은 무기 충진재와 결합하게 된다. 그러므로 실란계 커플링제는 수지상과 무기 충진재와 반응하여 결합할 수 있는 구조를 갖는다.

유리섬유에 실란계 커플링제의 처리는 특별한 제한 없이 일반적인 방법으로 행해진다. 실란계 커플링제의 사용 방법은 무기 충진재에 직접 처리하는 방법과 유기 매트릭스에 첨가하는 방법 등이 있다. 실란계 커플링제의 성능을 십분 발휘하기 위해서는 무기 충진재와 유기 매트릭스에 적합한 커플링제의 선택 및 함량 등이 중요하다. 본 발명의 실험에 사용된 유리섬유는 아민계, 아크릴계, 에폭시계인 γ-아미노 프로필트리에톡시 실란(γ-amino propyltriethoxy silane), γ-아미노 프로필트리메톡시 실란(γ-amino propyltrimethoxy silane), N-(베타-아미노에틸) γ-아미노 프로필트리에톡시 실란(N-(β-amino ethyl) γ-amino propyltriethoxy silane), γ-메타록시 프로필트리에톡시 실란(γ-methacryloxy propyltriethoxy silane), γ-메타록시 프로필트리메톡시 실란(γ-methacryloxy propyltrimethoxy silane), γ-글로시독시 프로필트리메톡시 실란(γ-glycidoxy propyltriethoxy silane), 베타(3,4-에폭시에틸) γ-아미노 프로필트리메톡시 실란(β(3,4-epoxyethyl) γ-amino propyltriethoxy silane) 등의 커플링제로 처리되었다. 이중에서 양호한 것은 아크릴계 커플링제인 γ-메타록시 프로필트리에톡시 실란 커플링제로 처리된 유리섬유가 양호하다.

(D) 아크릴계 난연제

수지와 무기 충진재와 같이 성질이 다른 재료를 조합은 우수한 특성을 가지는 복합 재료를 개발할 수 있으므로 널리 응용되고 있다. 그러나 복합재료와 같이 성질이 완전히 다른 재료의 혼합은 계면에서의 접착력이 불량하여 목표로 하는 양호한 물성을 얻을 수 없다. 이와 같은 경우에 복합재료의 계면 조절제로서 커플링제(coupling agent)가 사용된다. 현재 실란 (silane)계 커플링제가 많이 사용된다. 그러나 이러한 커플링제가 일반 제품에서는 우수한 계면접착을 부여하지만 난연성 복합재료에서는 특별한 효과를 볼 수 없다.

본 발명에서 난연성 및 계면접착력을 향상시키기 위하여 사용하는 난연제로는 다음의 구조식 아크릴레이트기를 가지며 브롬계 화합물인 사용하는 것이 좋다:

상기식에서 n은 1 이상의 정수이며 m은 1 이상 5 이하의 정수이다.

본 발명의 난연성 열가소성 복합재료 수지조성물은 상기의 구성성분 외에도 각각의 용도에 따라 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 보강재, 무기물 첨가제 안료 또는 염료 등의 일반적인 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명의 수지조성물은 수지조성물을 제조하는 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다. 또한 상기 구성성분 (A), (B) 및 (D)를 믹서로 혼합하고 압출기를 사용하여 용융시킨 상태에서 구성성분 (C)를 압출기의 중간 부분에 투입하여 펠렛으로 제조할 수도 있다.

본 발명의 조성물은 여러 가지 제품의 성형에 사용될 수 있으며, 특히 고온에서 사출되면서 난연성 및 높은 내충격성이 요구되는 컴퓨터 하우징과 같은 전기, 전자 제품의 하우징의 제조에 적합하다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

(A) 고무변성 스티렌계 그라프트 공중합체

본 발명의 실시예에서 사용된 고무변성 스티렌게 그라프트 공중합체는 제일모직(주)의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) CH-T를 사용하였다. CH-T는 고무함량이 58 %, 스티렌 함량이 32 %, 아크릴로니트릴 함량이 10 % 정도이다.

(B) 스티렌계 공중합체

본 발명의 실시예에서 사용된 비닐계 공중합체는 제일모직(주)의 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체인 HR-5330을 사용하였다. HR-5330은 아크릴로니트릴 함량 28 %, 중량평균분자량 120,000이다.

(C) 유리 섬유

본 발명의 비교예 및 실시예에서 사용한 무기질 보강재는 한국 오웬스 코닝(Owens Corning)사의 지름 13 micron, 촙(chop) 길이 3 mm이며, 아미노 실란 및 메타록시 실란 등의 커플제와 활제, 집속제로 처리된 유리섬유(glass fiber)를사용하였다.

(D) 난연제

본 발명에 사용된 난연제는 Dead Sea사의 (Dead Sea Bromine Group) 브롬계 난연제인 FR-1025를 사용하였다.

(E) 삼산화 안티몬

적정한 난연성을 부여하기 위하여 첨가하는 삼산화안티몬(E)은 본 발명의 기본 수지 (A+B) 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 7 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서 삼산화안티몬(E)를 1 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 충분한 난연효과를 얻을 수 없으며 10 중량부를 초과하여 과량 사용하였을 경우에는 수지 조성물의 물성상의 균형을 해치게 되어 좋지 않다.

비교실시예 1-2

비교실시예 1-2은 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 복합재료의 성분인 (A), (B) 및 (C)와 일반적으로 스티렌계의 수지의 난연제로 널리 사용되는 난연성 에폭시 수지인 국도화학사의 KB-560을 첨가하여 복합재료를 제조한 것이다. 물론 여기에 산화방지제 또는 활제가 첨가될 수 있다. 비교실시예 1∼2에서는 유리섬유(C)의 절단을 줄이기 위해서 먼저 구성성분 (A)와 (B), 난연성 에폭시 수지 및 (E)를 믹서로 혼합하고, L/D=34, φ=40 mm인 이축 압출기를 사용하여 압출온도 220∼280 ℃, 스크류 회전수 200 rpm에서 용융시킨 상태에서 구성 성분(C)을 압출기의 중간 부분에 투입하여 펠렛으로 제조하였다. 펠렛은 80 ℃에서 3 시간 건조후 10 Oz 사출기에서 성형온도 220∼280 ℃, 금형온도 40∼80 ℃ 조건으로 사출하여 물성시편을 제조하였다.

비교실시예 1-2에서 성형된 시편에 대하여 ASTM D256에 따라 아이조드 노치 충격강도, ASTM D790에 따라 굴곡 탄성율을 측정하였다. 충격강도는 아이조드 충격강도를 측정하였다. 이에 대한 측정결과가 표 1에 나타나 있다.

	측정방법	조건	단위	비교실시예 1	비교실시예 2
고무변성 그라프트공중합체(A)	중량부(phr)	24	24
스티렌계 공중합체(B)	중량부(phr)	50	53
무기물 보강(C)	중량부(phr)	25	25
난연제(난연성 에폭시)	중량부(phr)	21	12
난연보조제(E)	중량부(phr)	3.7	3.7
충격강도	ASTM D256	1/4"	㎏㎝/㎝	5	5.2
충격강도	ASTM D256	1/8"	㎏㎝/㎝	5.8	6.5
굴곡강도	ASTM D790	2.8㎜/min	㎏/㎠	1250	1141
굴곡탄성율	ASTM D790	2.8㎜/min	㎏/㎠	51,310	52,200
열변형 온도	ASTM D648	1/4"	℃	95	97
난연도	UL 94	1/16"		V-0	V-1

실시예 1-2

실시예 1-2는 본 발명의 열가소성 복합재료의 성분 (A), (B), (C) 및 (D)중에서 하나 이상의 성분을 변화시키면서 제조한 경우이다. 이때 압출, 사출 및 물성 측정방법은 비교실시예 1-2와 같고, 물론 여기에 산화방지제 또는 활제가 첨가될수 있다. 이에 대한 측정결과는 표 2에 나타나 있다.

표 2의 결과에서 난연제(D)에 사용되면 충격강도가 상승하며 내열도도 크게 증가하는 것을 볼 수 있다.

	측정방법	조건	단위	실시예 1	실시예 2
고무변성 그라프트공중합체(A)	중량부(phr)	24	24
스티렌계 공중합체( B)	중량부(phr)	50	53
무기물 보강(C)	중량부(phr)	25	25
난연제(D)	중량부(phr)	18	11
난연보조제(E)	중량부(phr)	3.7	3.7
충격강도	ASTM D256	1/4"	㎏㎝/㎝	5.7	6.0
충격강도	ASTM D256	1/8"	㎏㎝/㎝	6.9	7.5
굴곡강도	ASTM D790	2.8㎜/min	㎏/㎠	1270	1160
굴곡탄성율	ASTM D790	2.8㎜/min	㎏/㎠	51,050	52,500
열변형 온도	ASTM D648	1/4"	℃	104	106
난연도	UL 94	1/16"		V-0	V-1

본 발명은 유리섬유를 포함하는 열가소성 복합재료에서 난연성을 향상시키고, 보강재인 유리섬유와 매트릭스 수지와의 계면접착력을 향상시켜 충격강도를 향상시킨 스티렌계 열가소성 복합재료를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

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

Claims

(A) (A-1) (A-1.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬 치환 스티렌 또는 이들의 혼합물 50∼95 중량부와 (A-1.2) 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C₁-C₈메타크릴산 알킬 에스테르류, C₁-C₈아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, C₁-C₄알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5∼50 중량부로 구성된 5∼95 중량부의 단량체 혼합물을

(A-2) 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무,아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원공중합체(EPDM), 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체 중 하나 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 중합체 5∼95 중량부에 그라프트 중합하여 얻은 1∼50 중량부의 스티렌계 그라프트 공중합체;

(B) (B-1) 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬 치환 스티렌 또는 이들의 혼합물 50∼95 중량부와

(B-2) 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C₁-C₈메타크릴산 알킬 에스테르류, C₁-C₈아크릴산 메틸 에스테르류, 무수말레인산, C₁-C₄알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5∼50 중량부를 공중합하여 얻은 50∼95 중량부의 스티렌계 공중합체 또는 이들의 혼합물;

(C) 5에서 50 중량부의 실란계 커플링제로 처리한 유리 섬유; 및

(D) 2 내지 30 중량부의 아크릴계 난연제;

를 용융 혼련하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 스티렌계 열가소성 복합 재료.
제1항에 있어서, 상기 유리섬유에 처리된 실란계 커플링제는 하기 구조식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 난연성 스티렌계 열가소성 복합 재료:

YRSiX₃

상기식에서 Y는 매트릭스 수지와 반응할 수 있는 유기 관능기로서, 비닐기, 에폭시기, 머케탄기, 아민기 또는 아크릴기이고, X는 에톡시기, 메톡시기 또는 할로겐기이고, R은 알킬기임.
제1항에 있어서, 상기 아크릴계 난연제는 하기와 같은 구조식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 난연성 스티렌계 열가소성 복합 재료:

상기식에서 n은 1 이상의 정수이며 m은 1 이상 5 이하의 정수임.
제1항의 구성성분 (A), (B) 및 (D)를 믹서로 혼합하고 압출기를 사용하여 용융시킨 상태에서 구성성분 (C)를 압출기의 중간 부분에 투입하여 펠렛으로 제조하는 것을 특징으로 하는 스티렌계 열가소성 복합재료의 제조방법.