KR100695337B1 - 굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 폴리프로필렌 수지조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 수지와 베타-핵형성제 마스터배치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지, 베타-핵형성제 마스터배치

Description

굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITIONS WITH EXCELLENT FLEXURAL MODULUS AND IMPACT STRENGTH}
본 발명은 굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 수지와 베타-핵형성제 마스터배치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 다른 폴리올레핀계 수지에 비하여 강성, 내약품성, 성형성이 뛰어나 공업적 이용범위가 매우 넓은 소재이다. 폴리프로필렌의 용융물은 알파(단사정계 구조), 베타(육방정계 구조) 또는 감마(사방정계 구조)중 하나의 형태로 결정화될 수 있다. 폴리프로필렌은 일반적으로 알파결정을 갖는 반-결정성 구조로 결정화된다.
일반적으로 베타 형태의 결정 구조를 가진 폴리프로필렌은 알파 형태의 결정구조를 가진 폴리프로필렌보다 강성이 증가하는 것으로 알려져 있다.
본 발명은 베타-핵형성제를 마스터배치 형태로 적용하여 굴곡탄성율 및 충격 강도가 증가한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 베타-핵형성제 마스터배치 5~10중량부 및 칼슘스테아레이트 0.03~0.1중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지로는 데칸 용융물이 10~15중량%이고, 융용지수가 10~15g/10분인 임팩트 공중합체인 프로필렌-에틸렌 공중합체가 바람직하다.
상기 폴리프로필렌 수지의 용융지수가 10g/10분 미만이면 폴리프로필렌 수지로 제조시 최종 용융지수의 향상에 한계가 생겨 바람직하지 않고, 15g/10분을 초과하면 전반적인 물성 저하가 심각하게 일어나기 때문에 바람직하지 않다.
상기 베타-핵형성제 마스터배치는 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 베타-핵형성제가 0.05~0.1중량부 배합된 것으로, 베타-핵형성제 마스터배치에 사용된 상기 폴리프로필렌 수지는 핵자기공명법으로 측정되는 입체 규칙도 지수가 펜타아드법 기준으로 98% 이상인, 고입체 규칙성 폴리프로필렌 단독중합체로서, 용융 지수는 10~30g/10분인 것이 바람직하다.
상기 베타-핵형성제 마스터배치에 포함되는 상기 폴리프로필렌 단독중합체의 용융 지수가 10g/10분 미만이면 중합체의 굴곡탄성율이 떨어져서 바람직하지 않고, 30g/10분을 초과하면 충격강도가 떨어져서 바람직하지 않다.
상기 마스터배치에 사용된 베타-핵형성제는 일반적으로 폴리프로필렌 부분에 서 베타 결정의 형성을 일으킬 수 있는 것으로서, 유용한 베타-핵형성제로서는, 예를 들면, 감마-퀴나크리돈, 퀴니자린 술폰산의 알루미늄염, 디히드로퀴노아크리딘-디온 및 퀴나크리딘-테트론, 트리페네놀 디트리아진, 탄산 칼슘, 스테아르산 칼슘, 칼슘실리케이트, 주기율표의 IIA족 금속의 디카르복실산염, 델타-퀴나크리돈, 피멜산과 같은 유기산, 아디프산 또는 수베르산의 디아미드, 수베르산 또는 피멜산의 칼슘염, 각종 인디고졸 및 시반틴 유기 안료, 퀴나크리돈 퀴논 및 안트라퀴논 적색 안료 및 비스-아조 황색 안료 등을 들 수 있으며, 바람직한 베타-핵형성제로서는 감마-퀴나크리돈, 수베르산의 칼슘염, 피멜산의 칼슘염 및 폴리카르복실산의 칼슘염 및 바륨염 등을 들 수 있다.
특히 바람직한 베타-핵형성제는 피멜산으로서, 분자식은 HO2C(CH2)5CO2H이고, 분자량은 160.17이며, 사용량은 상기 마스터배치의 폴리프로필렌 단독중합체 100중량부에 대하여 0.05~0.1중량부인 것이 바람직한데, 0.05중량부 미만이면 베타 결정의 생성이 부족하여 바람직하지 않고, 0.1중량부를 초과하면 더 이상의 베타 결정이 생성되지 않아 바람직하지 않다.
상기 베타-핵형성제 마스터배치의 사용량은 상기 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 5~10중량부인 것이 바람직한데, 5중량부 미만이면 베타 결정의 생성이 부족하여 바람직하지 않고, 10중량부를 초과하면 더 이상의 베타 결정이 생성되지 않아 바람직하지 않다.
상기 베타-핵형성제 마스터배치는 폴리프로필렌을 용융시킨 다음 냉각시킬 때 베타-핵형성제를 부가함으로써 제조될 수 있다.
상기 베타-핵형성제는 칼슘스테아레이트와 함께 작용했을 때 베타-핵형성제로서 기능을 할 수 있는데, 칼슘스테아레이트는 폴리프로필렌 수지 조성물을 만들 때 기본적으로 처방해야 하며, 중화제로서의 기능을 가지고 있다.
상기 칼슘스테아레이트의 분자식은 [CH3(CH2)16COO]2Ca이고, 분자량은 607.02이며, 사용량은 상기 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 0.03~0.1중량부인 것이 바람직한데, 0.03중량부 미만이면 수지의 촉매 잔사 중 염소를 잡아주지 못하여 바람직하지 않고, 0.1중량부를 초과하여 지나친 과량을 넣어주는 것은 바람직하지 않다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에는, 산화방지제, 내열안정제, 슬립제, 중화제와 같은 통상의 폴리프로필렌 수지 조성물에 첨가되는 각종 첨가제를 본 발명의 특징에 어긋나지 않는 범위 내에서 첨가할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고, 당업자에게 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법을 이용할 수 있다. 즉, 폴리프로필렌, 핵제 및 각 첨가제 성분들을 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여 니더(kneader), 롤(Roll), 밤바리 믹서 등의 혼련기와 탠덤 압출기, 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 혼련함으로써 본 발명의 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기 의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
각 실시예 및 비교예에 있어서의 제반 물성의 측정법은 다음과 같다.
용융지수( Melt flow Index ) 측정
ASTM D1238에 따라서 230℃, 2.16kg에서 측정하였다.
굴곡탄성율
ASTM D790에 따라서 측정하였다.
충격강도
ASTM D256에 따라서 측정하였다.
실시예 비교예
하기 표 1에 나타낸 조성대로 각 성분들을 2축 압출기를 이용하여 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 굴곡탄성률과 충격강도를 측정하기 위하여, 제조된 각 수지 조성물을 사출기를 이용하여 ASTM 패밀리 4호 시편을 만들었다. 이때 사용된 사출기는 삼성 클뢰크너 FM110TON이며, 사출조건은 호퍼로부터의 온도분포를 30, 180, 200, 200, 200(노즐의 온도), 60℃(금형온도)로 고정하고, 사출압력은 70~120바의 범위에서 실시하였다. 물성 측정 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
표 1
(단위 : 중량부)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
폴리프로필렌 수지 1 100 100 100 100 100 100
베타-핵형성제 마스터배치 1 - - - - 10 -
베타-핵형성제 마스터배치 2 - - 10 - - -
베타-핵형성제 마스터배치 3 5 10 - - - 2
칼슘스테아레이트 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
굴곡탄성율(kgf/㎠) 15000 14500 14000 13500 13500 13500
충격강도(kgf/㎠) 7.0 7.0 6.5 6.0 6.5 7.5
(주) 폴리프로필렌 수지 1:용융지수가 10g/10분이고, 데칸용융물이 15중량%인 프로필렌-에틸렌 임팩트 공중합체
· 베타-핵형성제 마스터배치 1 :
용융지수가 2g/10분인 폴리프로필렌 단독중합체:피멜산=100:0.05(중량비)
· 베타-핵형성제 마스터배치 2 :
용융지수가 10g/10분인 폴리프로필렌 단독중합체:피멜산=100:0.07(중량비)
· 베타-핵형성제 마스터배치 3 :
용융지수가 30g/10분인 폴리프로필렌 단독중합체:피멜산=100:0.1(중량비)
실시예 1과 비교예 1에서 알 수 있듯이, 베타-핵형성제 마스터배치를 사용한 실시예 1이 이를 사용하지 않은 비교예 1에 비해 굴곡탄성율 및 충격강도가 모두 우수하고, 또한 실시예 2, 3 및 비교예 2에서 알 수 있듯이, 마스터배치에 사용되는 폴리프로필렌 단독중합체의 용융지수가 높을수록 굴곡탄성율과 충격강도가 높아지는 경향을 나타낸다. 또한, 실시예 1, 2 및 비교예 3에서 알 수 있듯이, 베타-핵 형성제 마스터배치의 사용량이 적으면, 굴곡탄성율이 저하한다.
본 발명에 의하면 굴곡탄성율 및 충격강도가 우수한 베타-핵결정성 폴리프로필렌 수지 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 우수한 굴곡탄성율을 가지므로 사출물의 성형시 사용되는 수지의 양을 줄일 수 있어 다양한 사출물의 소재로 사용하기에 적합하다.
또한 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 베타 결정의 녹는 온도가 낮기 때문에 가공 온도를 조정함으로써 수지 조성물의 용융 장력이 크게 향상되어, 발포공정, 진공성형 공정, 중공성형 공정 등 기존의 불가능한 공정에 적용이 가능하며, 가교를 시키는 방법이 아니므로 열가소성 수지의 성질을 그대로 유지할 수 있으며, 재활용이 가능하다는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 베타-핵형성제 마스터배치 5~10중량부 및 칼슘스테아레이트 0.03~0.1중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수가 10~15g/10분인 프로필렌-에틸렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 베타-핵형성제 마스터배치는 핵자기공명법으로 측정되는 입체 규칙도 지수가 펜타아드법 기준으로 98% 이상이며, 용융지수가 10~30g/10분인 폴리프로필렌 단독중합체 100중량부에 대하여, 베타-핵형성제 0.05~0.1중량부가 배합된 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 베타-핵형성제는 피멜산인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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