KR100705907B1 - 광반사성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

광반사성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광반사성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리카보네이트 수지, 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지, 이산화티탄, 고무강화 그라프트 공중합체 및 자외선 흡수제로 이루어진 기초수지에 이종 난연제 혼합물 및 불소화 폴리올레핀계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의하면 내충격성, 광반사성, 내광성 및 난연성이 향상되고 작업성, 외관 등의 물성 밸런스 또한 증진되는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공할 수 있다.
폴리카보네이트 수지, 이산화 티탄, 불소화 폴리올레핀계 수지, 충격보강제.

Description

광반사성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{Polycarbonate Resin Composition With Good Light Reflectance and Flame retardancy}
본 발명은 광반사성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 수지, 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지, 이산화티탄, 고무강화 그라프트 공중합체 및 자외선 흡수제로 이루어진 기초수지에 이종 난연제 혼합물 및 불소화 폴리올레핀계 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 폴리카보네이트 수지는 우수한 기계적 강도, 높은 내열성, 투명성 등을 가지는 엔지니어링 플라스틱으로 사무 자동화(Office Automation) 기기, 전기/전자 부품, 건축자재 등의 다양한 분야에 사용된다. 그러나 폴리카보네이트 수지는 가공성과 노치 충격강도가 좋지 않은 단점을 갖고 있기 때문에 이를 개선하기 위하여 다른 종류의 수지와 블렌드하여 사용되는 경우가 많다.
요즘 전기전자분야에서 사용되는 LCD(Liquid Crystalline Display) 배면광 부품용 수지는 높은 광반사율, 내광성, 색고착성 등이 요구되며, 최근에는 텔레비 젼, 모니터, 노트북 등 전자제품의 슬림화와 박막화 경향으로 인해 높은 유동성도 요구된다.
폴리카보네이트 수지를 LCD의 배면광 부품으로 사용할 경우, 배면광 손실을 최소화하며 반사시키기 위하여 수지를 고백색으로 착색하여 배면광 프레임(back-light flame)으로 사용하는 경우가 많다. 이처럼 수지를 고백색으로 착색하기 위한 백색 안료로는 공기 중 굴절률이 가장 큰 이산화티탄(TiO2)이 주로 사용된다.
일본특허공고 소63-26,140호에는 폴리카보네이트 수지에 이산화티탄을 사용하여 반사율을 높이는 기술이 개시되어 있다. 그러나 이 발명에 나타난 조성물은 광차단율이 저하되어 빛이 투과됨으로 인해 휘도와 색고착성이 저하되는 단점이 있고, 유동성이 저하되어 성형시 황변현상 또는 수지 분해로 인한 성형품 표면 불량이 발생하는 문제점이 지적되고 있다.
상기 문제점을 개선한 기술로서 일본특허공보 평9-12,853호에는 폴리카보네이트, 이산화티탄, 폴리오르가노실록산, 폴리알킬아크릴레이트 복합고무, 난연제, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 구성된 난연성 수지 조성물이 개시되어 있고, 미국특허 제5,837,757호에는 폴리카보네이트, 이산화티탄, 스틸벤-비스벤조옥사졸 유도체, 인산 에스테르로 구성된 난연성 수지 조성물이 개시되어 있다. 그러나 상기 조성물들은 배면광의 손실을 최소화 할 수 있는 수준의 광반사율을 얻기 위하여 적어도 약 10% 이상, 바람직하게는 15% 이상의 이산화티탄을 폴리카보네이트 수지에 첨가하여야 하며, 이 경우 난연도 및 충격강도가 저하되는 단점이 있고, 상기의 특허의 조성물들은 LCD 배면광원과 장기간 접촉하는 경우에는 황변현상이 발생하여 광반사성이 저하되는 단점이 있다.
이에 수지의 난연도, 기계적 강도, 내충격성 등을 저하시키지 않으면서 자외선 조사 후에도 우수한 광반사성을 나타내고 황변현상이 적은 수지 조성물을 개발하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 충격보강제, 자외선 흡수제, 이종 난연제, 내광성 및 유동성 유지를 위한 물질 등을 첨가함으로써 내충격성, 광반사성, 내광성 및 난연성이 우수할 뿐만 아니라 작업성, 외관 등의 물성 밸런스 또한 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물에 의해 제조되는 광반사성, 내광성 등이 우수하고 박막화 경향에 부합하는 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 (A) 폴리카보네이트 수지 50∼95 중량부, (B) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지 5∼50 중량부, (C) 이산화티탄 1∼30 중량부, (D) 고무강화 그라프트 공중합체 1∼50 중량부 및 (E) 자외선 흡수제 0.1∼3 중량부로 이루어진 기초수지 100중량부에 (F) 이종 난연제 혼합물 1∼30 중량부 및 (G)불소화 폴리올레핀계 수지 0.05∼5 중량부를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관계한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물에 의해 제조되는 성형물에 관계한다.
이하 본 발명의 수지 조성물의 각 성분들에 대하여 상세하게 설명한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류와 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르 중 하나를 반응시킴으로서 제조될 수 있다.
Figure 112005078252890-pat00001
상기 식에서, A는 단일 결합으로서 C1-C5의 알킬렌, C2-C5의 알킬리덴, C5-C6의 시클로알킬리덴, -S-또는 -SO2-를 나타낸다.
상기 디페놀의 예로는 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스- (4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산 등이 바람직 하고, 특히 비스페놀-A 라고 불리는 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 10,000∼200,000인 것이 적합하고, 15,000∼80,000인 것이 더욱 적합하다.
상기 폴리카보네이트 수지로 분지쇄를 갖는 것이 또한 사용될 수 있으며, 바람직하게는 중합에 사용되는 디페놀 전량에 대하여 0.05 내지 2몰%의 트리- 또는 그 이상의 다관능 화합물을 첨가하여 제조된 폴카보네이트가 좋다. 상기 트리- 또는 그 이상의 다관능 화합물의 예로는 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물과 같은 것을 들 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지로는 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트가 사용될 수 있고, 코폴리카보네이트와 폴리카보네이트의 블랜드 형태로도 사용될 수 있으며, 또한 상기 폴리카보네이트 수지는 에스테르 전구체(precursor)로 일부 또는 전량 대체될 수 있다. 상기 에스테르 전구체의 예로는 2관능 카르복실산에 중합반응시켜 얻어진 방향족 폴리에스테르-카보네이트 수지와 같은 것을 들 수있다.
상기 폴리카보네이트 수지의 함량은 50∼95 중량부가 적합하다. 50 중량부 미만으로 사용하면 내충격성 및 내열도가 저하되고, 95 중량부 초과인 경우는 자외선 조사 후 광반사성 저하 및 색상변화가 발생할 수 있기 때문이다.
(B) 폴리 ( 메타 )아크릴산 알킬 에스테르 수지
본 발명에 사용되는 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지는 광반사성을 유지시키기 위한 것으로 하기 화학식 2로 표시되는 단량체, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르 또는 C1-C8 메타아크릴산 알킬 에스테르를 이미 공지된 괴상중합, 유화중합, 현탁중합, 용액중합의 방법으로 제조할 수 있다.
Figure 112005078252890-pat00002
상기 식에서 R3은 수소원자나 메틸기를 나타내고, R4는 C1-C8의 알킬기를 나타낸다.
상기의 C1-C8 메타아크릴산 알킬 에스테르 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르는 각각 메타아크릴산의 에스테르류 또는 아크릴산의 에스테르류로서 18개의 탄소원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르류이다. 이들의 예로서는 메타아크릴산 메틸 에스테르, 메타아크릴산 에틸 에스테르, 메타아크릴산 프로 필 에스테르, 아크릴산 메틸 에스테르 및 아크릴산 에틸 에스테르를 들 수 있으며, 이들 중 메타아크릴산 메틸 에스테르가 특히 바람직하다.
본 발명에 사용되는 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르의 중량평균분자량이 10,000∼500,000 인 것이 적합하며, 15,000∼350,000 인 것이 더욱 적합하다.
본 발명의 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지(B)는 5∼50 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 5 중량부 미만에서는 UV 조사 후 광반사성을 유지시켜 주지 못하며, 50 중량부 초과 사용시에는 내충격성 및 내열도가 저하되는 문제점이 발생될 수 있기 때문이다.
(C) 이산화티탄
본 발명에 따른 이산화티탄은 일반적인 이산화티탄을 사용할 수도 있으며, 제조방법 또는 입경이 제한되는 것은 아니다. 상기 이산화티탄은 무기표면처리제 또는 유기표면처리제로 표면처리된 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 무기표면처리제로는 산화알루미늄(알루미나, Al2O3), 이산화규소(실리카, SiO2), 이산화지르콘(지르코니아, ZrO2), 규산나트륨, 알루민산나트륨, 규산나트륨알루미늄, 산화아연, 운모 등이 있고, 이 중 산화알루미늄이 더욱 적합하며, 그 함량은 이산화티탄 100 중량부에 대해서 2 중량부 이하가 바람직하다.
상기 유기표면처리제로는 폴리디메틸실록산, 트리메틸프로판(TMP), 펜타에리트리톨 등이 있으며, 그 함량은 이산화티탄 100 중량부에 대해서 0.3 중량% 이하가 바람직하다.
또한 상기 산화알루미늄로 코팅된 이산화티탄은 이산화규소, 이산화지르콘, 규산나트륨, 알루민산나트륨, 규산나트륨알루미늄, 운모 등의 무기표면처리제나 폴리디메틸실록산, 트리메틸프로판(TMP), 펜타에리트리톨와 같은 유기표면처리제로 더 개질하여 사용할 수 있다.
본 발명의 이산화티탄은 1∼30 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만에서는 광반사성이 저하되며, 30 중량부 초과에서는 내충격성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있기 때문이다.
(D) 고무강화 그라프트 공중합체
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 고무강화 그라프트 공중합체(D)는 (d1)단량체 혼합물 5∼95 중량부를 (d2)고무상 중합체 5∼95 중량부에 그라프트 중합하여 제조된 것으로 충격보강제의 역할을 한다.
상기 단량체 혼합물(d1)은 (d1.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬치환 스티렌, C1-C8 메타아크릴 알킬 에스테르류, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르류 또는 이들의 혼합물 50∼95 중량부와, (d1.2) 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8 메타아크릴 알킬 에스테르류, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, C1-C4 알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5∼50 중량부로 이루어진다.
상기 단량체 혼합물(d1) 중 C1∼C8 메타아크릴 알킬 에스테르류(d1.1, d1.2) 또는 C1∼C8 아크릴산 알킬 에스테르류(d1.1, d1.2)는 각각 메타아크릴 또는 아크릴산의 에스테르류로서 18개의 탄소원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르류이다. 이들의 구체적인 예로서는 메타아크릴 메틸 에스테르, 메타아크릴 에틸 에스테르, 메타아크릴 프로필 에스테르, 아크릴산 메틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르 등을 들 수 있고, 이들 중 메타아크릴 메틸 에스테르가 특히 바람직하다.
상기 고무상 중합체(d2)는 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체와 이들의 혼합물 등이 적합하며, 그 입경은 충격강도 및 성형물의 표면 특성을 향상시키기 위하여 0.05∼4㎛ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 고무강화 그라프트 공중합체를 제조하는 방법은 이미 알려진 괴상중합, 유화중합, 현탁중합, 용액중합의 방법을 사용하여 제조할 수 있고, 이들 중 고무상 중합체에 상기 단량체 혼합물을 투입하여 중합개시제를 사용하여 유화중합 또는 괴상중합시키는 것이 바람직하다.
상기의 고무강화 그라프트 공중합체의 바람직한 예로는 단량체 혼합물(d1)로서 스티렌(d1.1)과 아크릴로니트릴(d1.2), 선택적으로 (메타)아크릴산 알킬 에스테르류 단량체(d1.1, d1.2) 또는 이들의 혼합물을 아크릴 고무의 일종인 부틸아크릴레이트 고무(d2)에 그라프트 공중합한 것을 들 수 있고,
또 다른 바람직한 예로는 단량체 혼합물(d1)로서 메타아크릴산 메틸 에스테르 단량체(d1.1, d1.2), 선택적으로 아크릴산 메틸 에스테르 단량체(d1.1, d1.2), 아크릴산 에틸 에스테르 단량체(d1.1, d1.2) 또는 이들의 혼합물을 아크릴 고무 또는 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체(d2)에 그라프트 공중합한 것을 들 수 있다.
상기 고무강화 그라프트 공중합체(D)는 1∼50 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만에서는 내충격성이 떨어지며, 50 중량부 초과에서는 내열도 및 광반사성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
(E) 자외선 흡수제
본 발명에 사용되는 자외선 흡수제로는 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 트리아진계 등이 바람직하며, 이 중 트리아진계 자외선 흡수제가 더욱 바람직하다.
상기 자외선 흡수제의 함량은 0.1∼3 중량부의 범위가 바람직하다. 이는 0.1 중량부 미만에서는 UV 조사후의 색상변화 및 광반사성 저하가 심하며, 3 중량부 초과에서는 내충격성 및 내열도가 저하되는 문제점이 발생될 수 있기 때문이다.
이하, 벤조트리아졸계, 벤조페논계 및 트리아진계 자외선 흡수제를 차례로 설명한다.
(E1)벤조트리아졸계
본 발명에 사용되는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
Figure 112005078252890-pat00003
상기 식에서 R5은 C1-C10의 알킬기 또는 알킬치환 페닐기를 나타내며, l은 1 또는 2이다.
상기 벤조트리아졸계 자외선 흡수제로는 2-(2-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-3',5'-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-아밀)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌-비스[4-(1,1,3,3,-테트라메틸부틸)-6-(2N-벤조트리아졸-2-일)페놀] 등이 있다.
(E2) 벤조페논계
본 발명에 사용되는 벤조페논계 자외선 흡수제는 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
Figure 112005078252890-pat00004
상기 식에서 R6은 수소원자, C1-C15의 알킬기 또는 알킬치환 페닐기를 나타낸다.
상기 벤조페논계 자외선 흡수제로는 2,4-히드록시벤조페논, 2,4-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,4-히드록시-4-메톡시벤조페논-5-술폰산, 2,4-히드록시-4-n-옥틸록시벤조페논, 2,4-히드록시-4-n-도데실록시벤조페논, 비스(5-벤조일'-4-히드록시-2-메톡시페닐)메탄, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논 등이 있다.
(E3) 트리아진계
본 발명에 사용되는 트리아진계 자외선 흡수제는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
Figure 112005078252890-pat00005
상기 식에서 R7은 수소원자 또는 C1-C18의 알킬 그룹, C2-C6의 할로겐 원자로 치환된 알킬 그룹, C1-C12의 알콕시 그룹 또는 벤질 그룹을 나타내며, R8는 수소원자나 메틸 그룹을 나타낸다.
상기 트리아진계 자외선 흡수제로는 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-에톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-프로폭시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-부톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-헥실록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-펜톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-옥틸록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-도데실록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-벤질록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디페닐-6-(2-히드록시-4-(2-부톡시에톡시)페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-프로폭시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-부톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-헥실록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-펜톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-옥틸록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-벤질록시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-디-p-톨일-6-(2-히드록시-4-(2-헥실록시에톡시)페닐)-1,3,5-트리아진 등이 있다.
(F) 이종 난연제 혼합물
본 발명에 따른 이종 난연제 혼합물은 (f1) 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물과 (f2) 레조시놀으로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물로 이루어진 이종 올리고머형 인산 에스테르계 난연제 혼합물을 말한다. 상기 혼합물(F)의 함량은 상기 기초수지 100 중량부에 대하여 1∼30 중량부가 적합하다.
(f1) 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물
본 발명에 따른 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다. 그 함량은 상기 이종 난연제 혼합물(F) 100 중량부에 대하여 5∼99 중량부가 적합하다.
Figure 112005078252890-pat00006
상기 식에서 R1은 C6-C20 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, m은 반복단위의 수를 나타내는 1 내지 5의 정수이며, 상기 식의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물에서 m의 평균값은 1에서 3이다.
(f2) 레조시놀으로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물
본 발명에 따른 레조시놀으로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다. 그 함량은 상기 이종 난연제 혼합물(F) 100 중량부에 대하여 1∼95 중량부가 적합하다.
Figure 112005078252890-pat00007
상기 식에서 R2는 C6-C20 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, n은 반복단위의 수를 나타내는 1 내지 5의 정수이며, 상기 식의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물에서 n의 평균값은 1에서 3이다.
(G) 불소화 폴리올레핀계 수지
본 발명에 사용되는 불소화 폴리올레핀계 수지는 본 발명의 다른 구성성분 수지와 함께 혼합하여 압출시킬 때, 수지 내에서 섬유상 망상(fibrillar network)을 형성하여 연소시에 수지의 흐름점도를 저하시키고 수축율을 증가시켜 수지의 적하 현상을 방지한다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지는 공지의 중합방법을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면 7∼71 kg/cm2의 압력과 0∼200℃의 온도, 바람직하기로는 20∼100℃의 온도 조건에서 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 퍼옥시디설페이트 등의 자유 라디칼 형성 촉매가 들어있는 수성 매질 내에서 제조될 수 있다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지의 예로는 종래의 이용가능한 수지로서 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌/비닐리덴플루오로라이드 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중합체 및 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 서로 독립적으로 사용될 수도 있고, 서로 다른 2종 이상이 병용될 수도 있다. 그 중 폴리테트라플루오로에틸렌이 더욱 적합하다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지의 입자크기는 0.05∼1,000μm이 적합하고, 그 비중은 1.2∼2.3g/cm3 이 적합하며, 그 함량은 상기 기초수지 100 중량부에 대하여 0.05∼5 중량부가 적합하다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지는 에멀젼(emulsion) 상태 또는 분말(powder) 상태로 사용될 수 있다. 에멀전 상태의 불소화 폴리올레핀계 수지를 사용할 경우 전체 수지 조성물내에서의 분산성이 양호하나, 제조공정이 복잡해지는 단점이 있다. 이에 분말상태라 하더라도 전체 수지 조성물내에 적절히 분산되어 섬유상 망상을 형성할 수 있는 경우라면 분말상태로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광반사성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물은 상기의 구성성분 외에도 각각의 용도에 따라 산화방지제, 열안정제, 형광증백제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 보강재, 무기물 첨가제, 안료 또는 염료 등의 일반적인 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 기초수지 100 중량부에 대하여 0∼60 중 량부, 바람직하게는 1∼40 중량부의 범위 내에서 사용될 수 있다.
상기 형광증백제로는 스틸벤-비스벤조옥사졸 유도체(stilbene-bisbenzoxazole derivative)가 사용될 수 있으며, 일반적으로 폴리카보네이트 수지 조성물의 광반사율을 향상시키는 역할을 한다. 상기 스틸벤-비스벤조옥사졸 유도체의 예로는 4-(벤조옥사졸-2-일)-4'-(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤[4-(benzoxazole-2-yl)-4'-(5-methylbenzoxazol-2-yl)stilbene] 또는 4,4'-비스(벤조옥사졸-2-일)스틸벤[4,4'-bis(benzoxazole-2-yl)stilbene] 등이 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 특허청구범위에 의하여 한정되는 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
하기의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 폴리카보네이트 수지, 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지, 이산화 티탄, 고무강화 그라프트 공중합체 및 자외선 흡수제로 이루어진 기초수지, 이종 난연제 혼합물 및 불소화 폴리올레핀계 수지의 제조 및 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 25,000g/mol인 비스페놀-A형의 폴리카보네이트로서 일본 테이진 (Teijin)사의 PANLITE L-1250WP를 사용하였다.
(B) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지는 대한민국 LG MMA사의 폴리메틸메타크릴레이트 IF-850을 사용하였다.
(C) 이산화티탄
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 이산화티탄은 미국 밀레니엄(Millennium)사의 TIONA RL-91을 사용하였다.
(D) 고무강화 그라프트 중합체
(D-1) 본 발명의 실시예에서 충격 보강제로서 사용된 고무강화 그라프트 중합체는 폴리디메틸실록산 고무 혼합체로 구성된 고무상 중합체에 메타아크릴 메틸에스테르 단량체를 그라프트 중합하여 제조된 일본 MRC사의 Metablen S2001을 사용하였다.
(D-2) 본 발명의 실시예에서 충격 보강제로서 사용된 고무강화 그라프트 중합체는 폴리 부틸아크릴레이트 고무에 메타아크릴 메틸에스테르 단량체를 그라프트 중합하여 제조된 대한민국 LG화학의 EM-100을 사용하였다.
(D-3) 본 발명의 비교실시예에서 충격 보강제로서 사용된 고무강화 그라프트 중합체는 폴리부타디엔 고무에 메타아크릴 메틸에스테르 단량체가 그라프트 중합된 공중합체로서 미국 롬앤하스(Rohm & Haas)사의 Paraloid EXL-2602 수지를 사용하였다.
(E) 자외선 흡수제
본 발명의 실시예에서 사용된 자외선 흡수제로는
2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-헥실옥시-페놀로 스위스 시바(Ciba)사의 Tinuvin 1577FF를 사용하였다.
(F) 이종 난연제 혼합물
(F-1) 본 발명의 실시예에서 사용된 난연제로는 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르계 난연제로서 일본 다이하치사의 CR-741을 사용하였다.
(F-2) 본 발명의 실시예에서 사용된 난연제로는 레조시놀 유도 올리고머형 인산 에스테르계 난연제로서 일본 다이하치사의 PX-200을 사용하였다.
(F-3) 본 발명의 비교실시예에서 사용된 난연제로는 퍼플루오로알칸술폰산금속염계 난연제로서 미국 3M사의 퍼플루오로부탄술폰산칼륨염 FR-2025를 사용하였다.
(F-4) 본 발명의 비교실시예에서 사용된 난연제로는 할로겐치환 폴리카보네이트 올리고머계 난연제로서 미국 Great Lakes사의 테트라브로모비스페놀-A 폴리카보네이트 올리고머인 BC-58 을 사용하였다.
(G) 불소화 폴리올레핀계 수지
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 불소화 폴리올레핀계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌으로서 미국 듀폰(Dupont)사의 800J를 사용하였다.
[ 실시예 1∼4]
상기 각 구성성분을 하기 표 1에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후 산화 방지제와 열안정제를 첨가하여 통상의 혼합기에서 혼합하고 L/D=35, φ=45mm 인 이축 압출기를 이용하여 압출하여 펠렛 형태로 제조한 후, 사출온도 250℃ 에서 물성, 난연도 측정 및 광반사율 평가를 위한 시편을 10 oz 사출기를 이용하여 제조하였다. 이들 시편은 23℃, 상대습도 50%에서 48시간 방치한 후 ASTM 규격에 따라 물성을 측정하였다.
[ 비교실시예 1, 4]
본 발명에 따른 수지 조성물과 비교하기 위하여, 조성비가 실시예 1과 같은 조성물에서 비교실시예 1은 성분 (F-1)과 (F-2)의 혼합물 대신 성분 (F-1)을 단독으로 사용하였고, 비교실시예 4는 그 대신 성분 (F-1)과 (F-3)의 혼합물을 사용하였으며 나머지는 상기 실시예와 동일하게 하였다.
[ 비교실시예 2, 3, 5]
본 발명에 따른 수지 조성물과 비교하기 위하여, 조성비가 실시예 2와 같은 조성물에서 비교실시예 2는 성분(F-1)과 (F-2)의 혼합물 대신 성분 (F-2)을 단독으로 사용하였고, 비교실시예 3은 성분 (D-1)대신에 성분 (D-3)을 사용하였으며, 비교실시예 5는 성분(F-1)과 (F-2)의 혼합물 대신 성분 (F-4)을 단독으로 사용하였으나 나머지는 실시예와 동일하게 하였다.
실시예 1∼4 및 비교실시예 1∼5에서 제조된 수지의 조성 및 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112005078252890-pat00008
* 물성평가
(1) 광반사율과 황색도(yellow index): ASTM G53 규격의 UV Condensation machine을 이용하여 자외선 조사 전후에 대하여 Minolta 3600D CIE Lab. 색차계를 이용하여 측정하였다.
(2) IZOD 충격강도 (kgf·cm/cm): ASTM D256 방법으로 측정하였다.
(3) 용융흐름지수: ASTM D1238에 준하여, 250℃에서 10kgf 하중으로 평가하였다.
(4) 난연도: UL-94 규정에 따라 1.5mm 두께의 시편을 이용하여 평가하였으며, 총 연소시간은 시편 5개를 평가하였을 때 1, 2차 연소시간을 모두 더한 것이다.
상기 표 1의 결과로부터 충격강도는 실시예와 비교실시예간에 큰 차이없이 높게 유지되나 실시예 1∼4의 경우, 비교실시예 1∼5에 비하여 자외선 전후의 광반사율이 높게 유지되고 황색도 역시 비교적 작은 차이만을 보이며, 난연성에 있어서 V-0로 뛰어다. 용융흐름지수 역시 최소 33이상으로 비교적 좋은 편이다.
이에 반하여, 비교실시예 1, 2는 난연도가 V-1으로 저하되고, 비교실시예 3의 경우는 자외선을 24시간 조사한 후의 광반사율이 94에서 80으로 크게 감소하고, 황색도는 3.3에서 10.7로 크게 증가함을 알 수 있다. 비교실시예 4의 경우 유동성 및 난연도 저하가 현저하고, 비교실시예 5는 유동성이 급격히 저하되고, 자외선을 24시간 조사한 후의 광반사율이 91에서 74로 크게 감소하며, 황색도는 2.9에서 18.2로 크게 증가됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 난연도, IZOD 충격강도 및 용융흐름지수의 저하없이 자외선 조사 후의 광반사성 저하 및 색상변화를 작게 함으로써 전기전자 부품의 사출물을 제조하는데 있어 유용한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그 성형품을 제공한다.
본 발명은 상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 구성요소, 특히 충격보강제 및 이종의 올리고머형 인산 에스테르계 난연제 혼합물을 본 발명이 예정한 종류와 적정한 범위로 첨가함으로써, 상기 수지 조성물로 하여금 탁월한 광반사성 유지 특성, 내광성, 내충격성, 난연성 및 그에 따른 우수한 작업성, 외관 등의 물성 밸런스를 갖게 하여 LCD배면광 부품과 같은 전기전자 부품의 사출물을 제조하는데 유용한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그 성형품을 제공하는 효과를 낳는다.
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 (11)

  1. (A) 폴리카보네이트 수지 50∼95 중량부;
    (B) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지 5∼50 중량부;
    (C) 이산화티탄 1∼30 중량부;
    (D) 고무강화 그라프트 공중합체 1∼50 중량부; 및
    (E) 자외선 흡수제 0.1∼3 중량부로 이루어진 기초수지 100 중량부에
    (F) 이종 난연제 혼합물 1∼30 중량부; 및
    (G) 불소화 폴리올레핀계 수지 0.05∼5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지(B)는 폴리메틸메타크릴레이트 수지인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 이산화티탄(C)은 무기표면처리제 또는 유기표면처리제 중에서 선택되는 1종 이상의 처리제로 표면처리되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고무강화 그라프트 공중합체(D)는 (D-1) 단량체 혼합물 5∼95 중량부와 (D-2) 고무상 중합체 5∼95 중량부를 그라프트 중합하여 얻은 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 단량체 혼합물(D-1)은 (D-1.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬치환 스티렌, C1-C8 메타아크릴 알킬 에스테르류, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르류 또는 이들의 혼합물 50∼95 중량부와
    (D-1.2) 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8 메타아크릴 알킬 에스테르류, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, C1-C4 알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5∼50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 고무상 중합체(D-2)는 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체와 이들의 2 이상 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 C1-C8 메타아크릴 알킬 에스테르류는 메타아크릴 메틸 에스테르, 메타아크릴 에틸 에스테르 및 메타아크릴 프로필 에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택되어지고,
    상기 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르는 아크릴산 메틸 에스테르 및 아크릴산 에틸 에스테르인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 자외선 흡수제(E)는 하기 화학식 3으로 표시되는 벤조트리아졸계, 화학식 4로 표시되는 벤조페논계 및 화학식 5로 표시되는 트리아진계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
    [화학식 3]
    Figure 112005078252890-pat00009
    상기 식에서 R5은 C1-C10의 알킬기 또는 알킬치환 페닐기를 나타내며, l은 1 또는 2이다.
    [화학식 4]
    Figure 112005078252890-pat00010
    상기 식에서 R6은 수소원자, C1-C15의 알킬기 또는 알킬치환 페닐기를 나타낸다.
    [화학식 5]
    Figure 112005078252890-pat00011
    상기 식에서 R7은 수소원자 또는 C1-C18의 알킬 그룹, C2-C6의 할로겐 원자로 치환된 알킬 그룹, C1-C12의 알콕시 그룹 또는 벤질 그룹을 나타내며, R8는 수소원자나 메틸 그룹을 나타낸다.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이종 난연제의 혼합물(F)은
    (F-1) 하기의 화학식 6으로 표시될 수 있는 비스페놀-A로부터 유도된 올리고 머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물 5∼99 중량부와
    (F-2) 하기의 화학식 7로 표시될 수 있는 레조시놀로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물 1∼95 중량부로 이루어진 두 가지 상이한 올리고머형 인산 에스테르계 난연제의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
    [화학식 6]
    Figure 112005078252890-pat00012
    상기 식에서 R1은 C6-C20 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, m은 반복단위의 수를 나타내는 1 내지 5의 정수이며, 상기 식의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물에서 m의 평균값은 1에서 3이다.
    [화학식 7]
    Figure 112005078252890-pat00013
    상기 식에서 R2는 C6-C20 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, n은 반복단위의 수를 나타내는 1 내지 5의 정수이며, 상기 식의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물에서 n의 평균값은 1에서 3이다.
  10. 제1항에 있어서, 산화방지제, 열안정제, 형광증백제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 보강재, 무기물 첨가제, 안료, 염료 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되어지는 것을 추가로 첨가하여 조성되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  11. 상기 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물에 의해 제조되는 성형물.
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JP2006249289A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Teijin Chem Ltd 光高反射性芳香族ポリカーボネート樹脂組成物

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