KR100554458B1 - 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물은 (A) 폴리페닐렌 설파이드 수지 50∼90 중량부, (B) 폴리아마이드계 수지 10∼50 중량부, 및 (C) 상기 구성성분 (A)+(B)로 이루어지는 기초수지 100 중량부에 대하여 유기 실란계 상용화제 0.1∼3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 설파이드, 유기 실란계 상용화제, 강인성
Description
발명의 분야
본 발명은 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폴리머 얼로이 조성물에 유기 실란계 상용화제를 도입함으로써 수지 조성물의 강인성이 우수하면서도 다른 물성이 함께 우수한 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물에 관한 것이다.
발명의 배경
파이프 피팅(pipe fitting)은 건축, 기계, 운반설비, 가전제품 등 거의 모든 분야에 사용되는 부품으로 최근 들어 금속재료를 이용한 피팅을 고분자소재로 대체하기 위한 연구와 개발이 활발히 진행 중이다. 이는 물론 고분자재료의 고기능화에 의해 가능해 진 것으로 파이프 피팅은 일반적인 식음료용 피팅을 제외한 산업용으 로는 높은 내열도, 우수한 가수분해 저항성, 우수한 내화학성 그리고 높은 기계적 강도를 필요로 하는데 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS)는 이에 부합하는 특성을 가지고 있다.
이러한 폴리페닐렌 설파이드 수지는 결정성 수지로 부서지기 쉬운 특성으로 인해 수압으로 인한 워터 해머(water hammer)현상 발생 시에 약점으로 작용하는 단점이 있어 이를 개선하기 위해 질긴(tough) 특성의 PPS 합금 수지가 요구되고 있다.
미국특허 제6,121,353호에서는 폴리페닐렌 수지와 내화학성 및 내마모성이 우수한 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ethylene-tetrafluoroethylene) 수지를 3-아미노프로필트리에톡시실란과 같은 유기 실란계 상용화제를 이용하여 폴리머 얼로이로 만든 것에 대하여 개시하고 있다. 한편, 일본특허공개 평6-184441호에서는 자동차용 고분자판재로 도장성이 우수하며, 환경자극에도 평활성이 유지될 수 있고 치수안정성이 있는 폴리페닐렌 설파이드 수지의 폴리머 얼로이와 상용화제에 대하여 개시하고 있다. 또한, 일본특허공개 평11-158280호에서는 폴리페닐렌 설파이드 수지에 버(burr)의 발생을 줄이기 위해 알콕시 실란, 비닐 알콕시 실란, 에폭시 알콕시 실란 등을 적용한 것에 대하여 개시하고 있다.
그러나, 상기 특허에서는 본 발명에서의 상용화제인 실란계 화합물에 대하여 개시하고 있지 않다. 한편, 폴리머 얼로이 조성물에서 가장 중요한 인자는 적합한 상용화제의 선정과 효과적인 분산을 위한 제조기술이다.
이에 본 발명자들은 폴리페닐렌 설파이드 수지와 폴리아마이드계 수지의 효 과적인 분산이 가능하도록 하기 위한 상용화제의 선정을 통해 강인성(toughness)을 증대시킨 폴리머 얼로이 조성물을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 강인성(toughness)이 우수한 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 강인성이 우수하면서도 압출작업성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 충격강도, 굴곡강도와 같은 기계적 물성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물은 (A) 폴리페닐렌 설파이드 수지 50∼90 중량부, (B) 폴리아마이드계 수지 10∼50 중량부, 및 (C) 상기 구성성분 (A)+(B)로 이루어지는 기초수지 100 중량부에 대하여 유기 실란계 상용화제 0.1∼3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 폴리머 얼로이 조성물의 각 성분에 대하여 하기에 상세히 설명한다.
(A) 폴리페닐렌 설파이드 수지
본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물에 사용하는 폴리페닐렌 설파이드 수지(A)는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 반복단위를 70 몰%이상 함유한 폴리페닐렌 수지이다. 이 반복단위를 70 몰%이상 함유해야 결정성 폴리머의 특징인 결정화도가 높고, 내열성, 내약품성 및 강도가 뛰어나다.
[화학식 1]
본 발명의 폴리페닐렌 설파이드 수지(A)는 그 제조방법에 따라 선형으로 분기 또는 가교구조를 갖지 않는 분자구조 또는 분기나 가교를 갖는 분자구조로 알려져 있지만 본 발명에서는 어느 것이나 무방하다. 가교형 폴리페닐렌 설파이드 수지의 대표적인 제조방법은 일본특허공개 소45-3368호에, 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지의 대표적인 제조방법은 일본특허공개 소52-12240호에 개시되어 있다.
본 발명의 폴리페닐렌 설파이드 수지(A)는 하기 화학식 2 내지 9의 구조를 갖는 공중합 구성 단위를 50 몰% 미만, 바람직하게는 30 몰% 미만을 포함하고 있어도 좋다.
[화학식 2] [화학식 3]
[화학식 4] [화학식 5]
[화학식 6] [화학식 7]
[화학식 8] [화학식 9]
본 발명에 따른 폴리머 얼로이 조성물에서는 조성물의 열안정성이나 작업성을 고려하여 폴리페닐렌 설파이드 수지(A)의 용융지수(MI)가 316 ℃, 2.16 kg의 하중에서 10∼30 g/10분의 값을 가지는 것이 바람직하다. 용융지수가 300 g/10분을 초과하는 경우에는 강도저하의 문제가 발생하고, 10 g/10분 미만일 경우에는 혼련성 및 사출 공정시 작업성 저하의 문제가 발생한다.
(B) 폴리아마이드계 수지
본 발명에 따른 폴리머 얼로이 조성물에 사용되는 폴리아마이드계 수지(B)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 PA6, PA66을 포함하여 고기능성 수지인 PA46 또는 방향족 고리를 가지고 있는 PA6T, PA9T를 포함한다. 이들은 공통적으로 주쇄에 하기 화학식 10과 같은 화학결합을 가지고 있는 화합물인 폴리아마이드계 수지이다.
[화학식 10]
본 발명에 따른 얼로이 조성물에서는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지(A) 50∼90 중량부 및 폴리아마이드계 수지(B) 10∼50 중량부로 이루어지는 기초수지 100 중량부를 기준으로 다른 성분을 혼합한다.
(C) 유기 실란계 상용화제
본 발명에 따른 폴리머 얼로이 조성물에 사용되는 유기 실란계 상용화제(C) 는 하기 화학식 11 및 12의 구조를 가지며, 에폭시기 또는 아미노기와 메톡시기 또는 에톡시기로 구성되어 있는 실란 화합물이다.
[화학식 11] [화학식 12]
상기 화학식 11 및 12에서 A는 (1) 메틸, 에틸기 등과 같은 포화올레핀계 화합물, (2) 비닐기 등과 같은 불포화올레핀계 화합물, (3) 에폭시 또는 아미노기, (4) 상기 포화올레핀계 화합물과 에폭시 또는 아미노기의 화학 결합체인 아미노프로필기 또는 글라이시독시프로필기, 또는 (5) 메톡시기 또는 에톡시기이다.
본 발명에서 사용되는 유기 실란계 상용화제(C)의 함량은 상기 구성성분 (A)+(B)로 이루어지는 기초수지 100 중량부에 대하여 0.1∼3 중량부이다.
본 발명에 따른 폴리머 얼로이 조성물은 상기 구성성분 이외에도 각각의 용도에 따라 산화방지제, 이형제, 난연제, 윤활제, 안료나 염료 등의 착색제, 소량의 다종 폴리머 등을 적절히 첨가하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 폴리머 얼로이 조성물은 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 얼로이 조성물은 여러 가지 제품의 성형에 사용될 수 있으 며, 특히 우수한 기계적 강도, 내열성, 내화학성, 가공성 및 치수안정성을 유지하면서 강인성이 있는 폴리페닐렌 설파이드 수지를 제조할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용한 각 구성성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리페닐렌 설파이드 수지
용융지수(MI)가 316 ℃, 2.16 kg의 하중에서 50∼100 g/10분의 값을 가지는 일본 DIC사의 PPS를 사용하였다.
(B) 폴리아마이드계 수지
듀폰(Dupont)사의 PA66의 일반 그레이드인 상품명 Zytel 101F를 사용하였다.
(C) 유기 실란계 상용화제
γ-글리시독시프로필트리메톡실란(γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane)인 GE사의 상품명 Silquest A-187을 액상으로 사용하였다.
(D) 에폭시 화합물
에폭시기가 2 개인 미국 유니온 카바이드(Union Carbide)사의 상품명 ERL-4221을 사용하였다.
실시예 1∼5
상기 구성성분을 하기 표 1의 조성에 따라 각 성분을 혼합한 후, 산화방지제, 열안정제를 첨가하여 혼합기에서 혼합한 다음, L/D=36, Φ=45 ㎜인 이축 압출기에 투입하였다. 상기 혼합물을 압출기를 통하여 펠렛 형태의 수지 조성물로 제조하고 사출 온도 320 ℃에서 ASTM규격 시편을 10 oz 사출기를 이용하여 제조하였다.
물성 시편은 23 ℃, 상대습도 50 %에서 48 시간 방치한 후 ASTM 규격에 따라 물성을 측정하였다.
압출 작업성은 압출기 다이(Die)를 통해 방출되는 수지의 스트랜드(Strand) 안정성을 기준으로 육안 평가 하였다. 스트랜드 안정성이란 다이에서 방출되는 수지가 감겨 회오리 친다거나 끊어지는 등의 현상이 발생하지 않아 냉각 공정이 가능하도록 수지가 잘 방출되는 것을 의미한다. 본 실시예에서는 스트랜드가 안정하여 압출가공성에 아무런 문제가 없는 수지의 압출작업성을 "우수"로, 스트랜드가 불안정하여 방출 후 냉각 공정에서 자주 끊어지는 현상이 발생하는 수지의 압출작업성을 "불량"으로, 방출되는 스트랜드가 매우 불안정하여 냉각공정이 불가능한 수지의 압출작업성을 "실패"라고 정의하였다.
성형된 시편에 대하여 ASTM D256에 따라 언노치 아이조드(un-notched IZOD) 충격강도(1/8")와 ASTM D790에 따라 굴곡강도 및 굴곡탄성율을 인장시험기 크로스헤드(cross head)속도 2.8 ㎜/min으로 측정하였다. 측정결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교실시예 1∼4
하기 표 1의 조성에 따라 각 성분을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1∼4와 동일한 조건하에서 펠렛을 제조하여 물성을 측정하였다. 측정결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
상기 표 1의 결과로부터, 폴리페닐렌 설파이드 수지와 폴리아마이드계 수지로 구성된 기초수지에 유기 실란계 상용화제가 첨가된 수지조성물의 경우 비교예에 제시된 수지조성물 보다 압출 작업성이 우수할 뿐만 아니라 기계적 강도, 굴곡강도 특히 충격강도가 획기적으로 개선됨을 확인할 수 있었다.
본 발명은 강인성(toughness)이 우수하면서도 압출작업성이 뛰어나고, 충격강도, 굴곡강도와 같은 기계적 물성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (5)
- (A) 폴리페닐렌 설파이드 수지 50∼90 중량부;(B) 폴리아마이드계 수지 10∼50 중량부; 및(C) 상기 구성성분 (A)+(B)로 이루어지는 기초수지 100 중량부에 대하여 유기 실란계 상용화제 0.1∼3 중량부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 선형 또는 가교형인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리아마이드계 수지는 PA6, PA66, PA46, PA6T, 및 PA9T로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유기 실란계 상용화제는 하기 화학식 11 또는 12의 구 조를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 폴리머 얼로이 조성물:[화학식 11];
[화학식 12]
상기 화학식 11 및 12에서 A는 (1) 메틸, 에틸기 등과 같은 포화올레핀계 화합물, (2) 비닐기 등과 같은 불포화올레핀계 화합물, (3) 에폭시 또는 아미노기, (4) 상기 포화올레핀계 화합물과 에폭시 또는 아미노기의 화학 결합체인 아미노프로필기 또는 글라이시독시프로필기, 또는 (5) 메톡시기 또는 에톡시기임. - 삭제
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