본 발명은 신규한 충격 개질제에 관한 것으로, 카보네이트 중합체 조성물에 사용할 때, 특정 유화제가 없는 충격 개질제에 의해 조성물중의 폴리카보네이트 성분에 대한 촉매 효과로부터 카보네이트 중합체 조성물이 개선된 내분해성을 가짐으로써 개선된 열 안정성을 갖도록 한다. 유화 중합에 의해 제조된 특정 충격 개질제가 폴리카보네이트의 촉매 분해를 야기한다는 것이 밝혀졌다. 예로서, 분해는 폴리카보네이트의 분자량을 감소시켜 용융 점도 및 가공성을 포함하여 물리적, 화학적 및 기계적 특성에 영향을 미친다.
유화 중합 공정에서, 통상적으로 사용된 특정 유화제는 지방산의 알칼리 금속염이다. 알칼리 금속 카보네이트, 또는 기타 염기성 물질을 또한 사용할 수 있다. 선행 기술의 이러한 유화제는 전형적으로 상기에서 언급한 바와 같다.
상기 통상적으로 사용되는 유화제를 사용하여 충격 개질제를 제조할 때, 잔량의 유화제가 충격 개질제에 남아있을 수 있음이 밝혀졌다. 잔류 유화제의 양은 충격 개질제의 회수 방법에 따라 변한다. 충격 개질제를 분무 건조하면 통상적으로 다량의 유화제가 잔류한다. 최종 충격 개질제를 얻을 때 염 응고제 또는 산 응고제를 사용하는 경우, 응고 공정에 의해 더 많은 잔류 유화제를 제거할 수 있으나, 충분량의 유화제가 아직 남아있을 수 있다.
본 출원인은 본 발명에 의거, 유화 중합 공정에 의해 충격 개질제를 제조할 때 특정 유화제가 없는 충격 개질제를 사용함으로써, 카보네이트 중합체 조성물에 사용될 때, 약간의 계면활성제가 충격 개질제에 잔류하더라도 조성물의 폴리카보네이트 성분을 촉매적으로 분해하지 않는 충격 개질제가 얻어진다는 놀라운 사실을 밝혀냈다. 본 발명의 충격 개질제를 제조하는 유화 중합 공정에 바람직한 계면활성제는 알킬 또는 알킬아릴 설포네이트, 알킬 또는 알킬아릴 설페이트, 알킬 또는 알킬아릴 포스페이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 이온 계면활성제이다. 이러한 계면활성제의 예로는 나트륨 도데실 벤젠 설포네이트, 칼륨 옥틸 벤젠 설포네이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 알킬 나프틸 설포네이트, 칼슘 데실 벤젠 설포네이트, C8-C16알킬화 디페닐에테르 나트륨 디설포네이트, 칼륨 헥실 포스페이트, 나트륨 데실포스페이트 및 이들의 혼합물 등이 포함되나, 이들로 제한되지 않는다. 알킬은 탄소수 6 내지 30을 갖는 지방족 탄화수소 기이고, 아릴 치환될 수 있는 것이 바람직하다. 아릴 기는 방향족 탄화수소에서 유래된 유기 라디칼이고, 치환된 페닐 고리를 1 내지 3개 포함할 수 있다. 바람직한 이온 계면활성제는 알킬 설포네이트이다.
본 발명의 중요한 특징은, 충격 개질제에 잔량이 잔류하는 경우 폴리카보네이트를 분해할 수 있는, 지방산의 알칼리 금속염, 알칼리 금속 카보네이트, 및 기타 염기성 가공 보조제가 충격 개질제에 없어야 한다는 것이다. 그러나, 본 발명에 기술된 계면활성제를 사용한다면, 충격 개질제에 잔류하는 잔량은 상기 충격 개질제를 카보네이트 중합체 조성물에 사용할 때 폴리카보네이트를 실질적으로 분해하지 않는다.
본 발명에 기술된 바와 같은 카보네이트 중합체 조성물을 제조할 때 유용한 폴리카보네이트는 일반적으로 방향족 폴리카보네이트이다. 전형적으로, 이들은 일반적으로 산 수용체 및 분자량 조절제 존재하에 이가 페놀을 포스겐, 할로포메이트 또는 카보네이트 에스테르와 같은 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조한다. 일반적으로 말하면, 상기 카보네이트 중합체는 하기 화학식 1의 반복 구조 단위를 보유하는 것을 특징으로 할 수 있다:
상기식에서,
A는 중합 반응에 사용된 이가 페놀의 이가 방향족 라디칼이다.
상기 방향족 카보네이트 중합체를 제공하는데 사용될 수 있는 이가 페놀은 작용기로 2개의 하이드록시 라디칼을 함유하는 일핵 또는 다핵 방향족 화합물이며, 이들은 각각 방향족 핵의 탄소 원자에 직접 결합될 수 있다. 대표적인 이가 페놀은 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판; 하이드로퀴논; 레소르시놀; 2,2-비스(4-하이드록시페닐)펜탄; 2,4'-(디하이드록시디페닐)메탄; 비스(2-하이드록시페닐)메탄; 비스(4-하이드록시페닐)메탄; 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산; 플로레논 비스페놀, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄; 3,3-비스(4-하이드록시페닐)펜탄; 2,2'-디하이드록시디페닐; 2,6-디하이드록시나프탈렌; 비스(4-하이드록시디페닐)설폰; 비스(3,5-디에틸-4-하이드록시페닐)설폰; 2,2-비스(3,5-디브로모-4-하이드록시페닐)프로판; 2,2-비스(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)프로판; 2,4'-디하이드록시디페닐 설폰; 5'-클로로-2,4'-디하이드록시디페닐 설폰; 4,4'-디하이드록시디페닐 에테르; 4,4'-디하이드록시-3,3'-디클로로디페닐 에테르, 스피로 비인단 비스 페놀 등이 있다.
이들 방향족 폴리카보네이트는 공지의 방법으로, 예컨대 전술한 바와 같이 용융 중합 공정을 포함하여 문헌에 기술된 방법에 따라, 이가 페놀을 포스겐과 같은 카보네이트 전구체와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 일반적으로, 용융 중합 공정에서, 디페닐 카보네이트를 비스페놀과 반응시킨다.
본 발명의 폴리카보네이트를 제조할 때 사용된 카보네이트 전구체는 카보닐 할로겐화물 또는 할로포메이트중 하나 일 수 있다. 본원에서 사용할 수 있는 카보닐 할로겐화물은 예를 들면 카보닐 브롬화물, 카보닐 염화물 등; 또는 이들의 혼합물이다. 본원에 사용하기 적합한 할로포메이트는 이가 페놀의 비스할로포메이트(비스페놀 A의 비스클로로포메이트, 하이드로퀴논 등) 또는 글리콜(에틸렌 글리콜의 비스할로포메이트, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등)을 포함한다. 다른 카보네이트 전구체를 당해 분야의 숙련가들이 사용할 수 있지만, 또한 포스겐으로 공지된 카보닐 염화물이 바람직하다.
상기에서 기술한 반응은 바람직하게는 이가 화합물과 포스겐과 같은 카보닐 염화물 사이의 계면 공정 또는 반응으로 공지되어 있다. 본 발명에 사용된 방향족 폴리카보네이트의 또다른 제조 방법은 방향족 디하이드록시 화합물과 디에스테르 카보네이트의 에스테르교환반응을 포함하는 에스테르교환반응 공정이다. 이 공정은 용융 중합 공정으로 공지되어 있다. 본 발명을 실행할 때, 방향족 폴리카보네이트의 제조 방법은 중요하지 않다. 본 발명의 중요한 특징은 방향족 카보네이트 중합체와 본원에서 기술한 특정 충격 개질제의 조성물이다. 본원에서 사용한 바와 같은, 방향족 카보네이트 중합체는 방향족 폴리카보네이트, 폴리에스테르 카보네이트 또는 이들의 조합물을 의미하고 이들중 어느 한 화합물을 포함할 것이다.
또한, 본 발명의 폴리카보네이트 혼합물을 제조할 때 단독중합체보다 오히려 카보네이트 공중합체 또는 인터폴리머를 사용하는 것이 바람직한 경우에, 2개 이상의 상이한 이가 페놀 또는 이가 페놀과 글리콜과의 공중합체 또는 이가 페놀과 하이드록시- 또는 산-종결된 폴리에스테르의 공중합체 또는 이가 페놀과 이염기산 또는 하이드록시산의 공중합체를 사용하는 것이 가능하다. 폴리아릴레이트 및 폴리에스테르-카보네이트 수지 또는 이들의 블렌드를 또한 사용할 수 있다. 분지된 폴리카보네이트가 또한 유용하고, 문헌에 잘 기술되어 있다. 또한, 선형 폴리카보네이트와 분지된 폴리카보네이트의 블렌드를 본원에 사용할 수 있다. 더욱더, 상기 물질중 임의의 물질의 블렌드를 본 발명을 실행할 때 사용하여 카보네이트 중합체 조성물의 방향족 폴리카보네이트 성분을 제공할 수 있다.
어떤 경우에도, 본 발명을 실행할 때 사용하기 바람직한 방향족 폴리카보네이트는 단독중합체, 예를 들면, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(비스페놀-A)과 포스겐에서 유래된 단독중합체이며, 이것은 제네랄 일렉트릭 캄파니(General Electric Company)에서 등록 상표명 렉산(LEXAN)으로 시판한다.
폴리카보네이트는 25℃에서 클로로포름중에서 측정할 때 약 0.3 내지 약 1.5 데시리터/그람(dl/gm), 바람직하게는 약 0.45 내지 약 1.0 dl/gm의 고유 점도를 갖는 고 분자량 방향족 폴리카보네이트가 바람직하다. 이들 폴리카보네이트는 분지되거나 비분지될 수 있고, 겔 투과 크로마토그라피로 측정할 때 약 10,000 내지 약 200,000, 바람직하게는 약 20,000 내지 약 100,000의 중량 평균 분자량을 갖는 것이 일반적이다.
중합시 분지화제를 첨가함으로써 분지된 폴리카보네이트를 제조할 수 있다. 이들 분지화제는 잘 알려져 있으며, 하이드록실, 카복실, 카복실산 무수물, 할로포밀 및 이들의 혼합물일 수 있는 3개 이상의 작용기를 함유하는 다작용성 유기 화합물을 포함할 수 있다. 특정 예로는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 삼염화물, 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄, 이사틴-비스-페놀, 트리스-페놀 TC(1,3,5-트리스((p-하이드록시페닐)이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA(4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸)알파,알파-디메틸벤질)페놀), 4-클로로포르밀 프탈산 무수물, 트리메스산 및 벤조페논 테트라카복실산이 포함된다. 분지화제는 약 0.05 내지 2.0 중량%의 양으로 가할 수 있다.
카보네이트 중합체 조성물의 폴리카보네이트 성분과 관련하여 모든 유형의 폴리카보네이트 말단기가 본 발명의 범위내에 있는 것으로 고려한다.
본 발명을 실행할 때 및 본원에서 사용할 때, 카보네이트 중합체 조성물은 폴리카보네이트 및 폴리카보네이트 중합체와 폴리알킬렌 프탈레이트와 같은 폴리에스테르와의 블렌드를 포함한다. 바람직한 블렌드는 방향족 폴리카보네이트와 폴리알킬릴렌프탈레이트(폴리에스테르), 바람직하게는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT)와 같은 폴리알킬렌테레프탈레이트의 조성물이며, 이중에서, PBT가 가장 바람직하다.
폴리에스테르는 하기 화학식 2의 구조식 단위를 포함하는 화합물이다:
상기식에서,
R1은 각각 독립적으로, 이가 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소 또는 폴리옥시알킬렌 라디칼, 또는 이들의 혼합물이고, A1은 각각 독립적으로 이가 지방족, 지환족 또는 방향족 라디칼, 또는 이들의 혼합물이다. 상기 화학식의 구조를 함유하는 적합한 폴리에스테르의 예로는 폴리(알킬렌 디카복실레이트), 액정 폴리에스테르 및 폴리에스테르 공중합체가 있다. 예를 들면, 3개 이상의 하이드록실 기를 갖는 글리콜 또는 삼작용성 또는 다작용성 카복실산과 같은 분지화제가 함유된 분지된 폴리에스테르를 사용하는 것도 가능하다. 더욱더, 조성물의 최종 용도에 따라 폴리에스테르상의 산 및 하이드록실 말단 기의 농도를 다양하게 하는 것이 때때로 바람직할 수 있다.
R1 라디칼은 예를 들면 C2-C10 알킬렌 라디칼, C6-C20 지환족 라디칼, C6-C20 방향족 라디칼 또는 폴리옥시알킬렌 라디칼일 수 있으며, 여기서, 알킬렌 기는 약 2 내지 6개, 바람직하게는 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다. 상기 화학식에서 A1 라디칼은 가장 흔히는 p- 또는 m-페닐렌, 나프탈렌, 지환족 또는 이들의 혼합물이다. 바람직한 폴리에스테르의 종류로는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)가 포함된다.
디카복실화 잔기 A1으로 나타낸 방향족 디카복실산의 예로는 이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-디(p-카복시페닐)에탄, 4,4'-디카복시디페닐 에테르, 4,4'-비스벤조산 및 이들의 혼합물이 있다. 1,4-, 1,5- 또는 2,6-나프탈렌디카복실산에서와 같이 축합된 고리를 함유하는 산이 또한 존재할 수 있다. 바람직한 디카복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카복실산, 사이클로헥산 디카복실산 또는 이들의 혼합물이다.
가장 바람직한 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)("PET"), 및 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)("PBT"), 폴리(에틸렌 나프타노에이트)("PEN"), 폴리(부틸렌 나프타노에이트)("PBN") 및 (폴리프로필렌 테레프탈레이트)("PPT"), 폴리사이클로헥산디메탄올 테레프탈레이트(PCT) 및 이들의 혼합물이다.
또한, 본원에서는 코폴리에스테르를 제조하기 위해 지방족 산 및/또는 지방족 폴리올로부터 유래된 단위를 소량, 예를 들면 약 0.5 내지 약 10 중량% 갖는 폴리에스테르를 고려한다.
방향족 폴리카보네이트와 폴리에스테르의 블렌드는 방향족 폴리카보네이트 약 10 내지 약 90 중량%와 이에 상응하게 폴리알킬렌프탈레이트 약 90 내지 약 10 중량%의 블렌드를 포함한다. 바람직하게는, 블렌드 조성물은 방향족 폴리카보네이트 약 30 내지 약 70 중량%와 이에 상응하게 폴리에스테르 약 70 내지 약 30 중량%를 포함한다. 중량%는 폴리카보네이트와 폴리알킬렌프탈레이트의 전체 중량을 기준으로 한다. 폴리알킬렌프탈레이트는, 바람직하게는 폴리알킬렌테레프탈레이트, 더욱 특히는 폴리부틸렌테레프탈레이트이다.
폴리카보네이트와 블렌드될 수 있는 고무상 충격 개질제는 (a) 고무 개질된 모노비닐리덴 방향족 그라프트 공중합체 및/또는 (b) 그라프트되지 않은 공중합체를 포함하고, 하나 이상의 고무상 중합체 기질 존재하에 모노비닐리덴 단량체 및 하나 이상의 공단량체의 혼합물을 유화 그라프트 중합시켜 일반적으로 제조되는, 비닐 방향족, 알킬아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 비닐니트릴 수지일 수 있다. 존재하는 고무의 양에 따라, 그라프트되지 않은 경질 (공)중합체의 별도의 매트릭스 또는 연속상을 고무 개질된 모노비닐리덴 그라프트 중합체와 함께 동시에 얻을 수 있다. 전형적으로, 고무 개질된 수지는 고무 개질된 그라프트 공중합체를 수지의 전체 중량을 기준으로 40 내지 95 중량%의 양, 바람직하게는 50 내지 85 중량%의 양, 더욱 특별하게는 75 내지 85 중량%의 양으로 포함한다. 상용화 그라프트 중합체는 수지의 전체 중량을 기준으로 60 내지 5 중량%의 양으로, 바람직하게는 15 내지 50 중량%의 양으로, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 중량%의 양으로 존재한다.
사용할 수 있는 모노비닐리덴 방향족 단량체는 스티렌, α-메틸 스티렌, 할로스티렌, 예컨대 디브로모스티렌; 모노비닐리덴 방향족 단량체의 핵 고리상의 모노 또는 디 알킬, 알콕시 또는 하이드록시 치환된 기, 예컨대 비닐톨루엔, 비닐크실렌, 부틸스티렌, 파라-하이드록시스티렌 또는 메톡시스티렌, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 사용된 모노비닐리덴방향족 단량체는 일반적으로 하기 화학식 3으로 나타내진다:
상기식에서,
X는 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬 기, 사이클로알킬, 아릴, 알크아릴, 아르알킬, 알콕시, 아릴록시 및 할로겐으로 구성된 군에서 선택되고, R은 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬 기, 및 브롬 및 염소와 같은 할로겐으로 구성된 군에서 선택된다. 치환된 비닐방향족 화합물의 예로는 스티렌, 4-메틸스티렌, 3,5-디에틸스티렌, 4-n-프로필스티렌, α-메틸스티렌, α-메틸 비닐톨루엔, α-클로로스티렌, α-브로모스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 테트라클로로스티렌, 이들의 혼합물 등이 포함된다. 사용된 바람직한 모노비닐리덴 방향족 단량체는 스티렌 및/또는 α-메틸스티렌이다.
모노비닐리덴 방향족 단량체와 함께 사용할 수 있는 공단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1 내지 C8 알킬 또는 아릴 치환된 아크릴레이트, C1 내지 C8 알킬, 아릴 또는 할로아릴 치환된 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 아크릴아미드, N-치환된 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드, 말레산 무수물, 말레이미드, N-알킬, 아릴 또는 할로아릴 치환된 말레이미드, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 하이드록시 알킬(메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 아크릴로니트릴, 치환된 아크릴로니트릴 또는 아크릴산 에스테르는 일반적으로 하기 화학식 4로 나타내진다:
상기식에서,
R은 상기에서 정의한 바와 같고, Y는 시아노 및 카브알콕시 기로 구성된 군에서 선택되고, 이때, 카브알콕시의 알콕시 기는 1 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유한다. 이러한 단량체의 예로는 아크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, α-브로모아크릴로니트릴, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트 및 이들의 혼합물이 포함된다. 바람직한 단량체는 아크릴로니트릴이고, 바람직한 아크릴산 에스테르는 에틸 아크릴레이트 및 메틸 메타크릴레이트이다.
고무 개질된 그라프트 공중합체는 (i) 고무 기질, 및 (ii) 고무 기질에 그라프트된 경질 중합체성 가지(superstrate) 부위를 포함하는 것이 바람직하다. 고무 기질은 그라프트 공중합체의 전체 중량을 기준으로 그라프트 공중합체내에, 바람직하게는 40 내지 95 중량%의 양으로, 더욱 바람직하게는 50 내지 85 중량%의 양으로, 가장 바람직하게는 75 내지 85 중량%의 양으로 존재한다.
기질용 고무 중합체의 예로는 공액 디엔, 디엔과 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 또는 50 중량% 이상(바람직하게는 65 중량% 이상)의 공액 디엔, 폴리이소프렌 또는 이들의 혼합물을 함유하는 C1 내지 C12 알킬 아크릴레이트의 공중합체; 올레핀 고무, 예컨대 에틸렌 프로필렌 공중합체(EPR) 또는 에틸렌 프로필렌 비공액 디엔 공중합체(EPDM); 실리콘 고무; 또는 C1 내지 C8 알킬 아크릴레이트 단독중합체 또는 부타디엔 및/또는 스티렌과의 공중합체가 포함된다. 아크릴성 중합체는 또한 알킬렌디올 디(메트)아크릴레이트, 알킬렌트리올 트리(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르 디(메트)아크릴레이트, 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 부타디엔, 이소프렌과 같은 하나 이상의 다작용성 가교결합제 5% 이하, 및 임의로 그라프트가능한 단량체, 예를 들면 트리알릴 시아누레이트, 트리알릴 이소시아누레이트, 알릴 (메트)아크릴레이트, 디알릴 말리에이트, 디알릴 푸마레이트, 디알릴 아디페이트, 시트르산의 트리알릴 에스테르 또는 이들의 혼합물을 함유할 수 있다.
디엔 고무는 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 수성 라디칼 유화 중합에 의해 제조되는 부타디엔의 공중합체인 것이 바람직할 수 있다. 아크릴레이트 고무는 임의로 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 부타디엔, 비닐 메틸 에테르 또는 아크릴로니트릴과 같은 공단량체 15 중량% 이하, 및 임의로 예를 들면, 디비닐-벤젠, 글리콜-비스-아크릴레이트, 비스아크릴아미드, 인산 트리알릴에스테르, 시트르산 트리알릴-에스테르, 알릴에스테르, 아크릴산 또는 메타크릴산, 트리알릴시아누레이트 또는 트리알릴이소시아누레이트와 같은 다작용성 가교결합 단량체 5 중량% 이하와의 혼합물 형태로 실질적으로 C1 내지 C8 알킬아크릴레이트, 특히 C4 내지 C6 알킬아크릴레이트의 가교결합된, 미립자 유화 공중합체일 수 있다. 또한, 디엔- 및 알킬아크릴레이트 고무, 및 이른바 코어/쉘 구조, 예를 들면 디엔 또는 아크릴레이트 코어, 및 아크릴레이트 또는 스티렌 아크릴로니트릴 쉘을 갖는 고무의 혼합물이 적합하다.
그라프트 또는 코어 쉘 중합체의 고무 기질을 제조하는데 통상적으로 사용되는 특정 공액 디엔 단량체는 하기 화학식 5로 일반적으로 나타내진다:
상기식에서, X는 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬 기, 염소 및 브롬으로 구성된 군에서 선택된다. 사용할 수 있는 디엔의 예로는 부타디엔, 이소프렌, 1,3-헵타디엔, 메틸-1,3-펜타디엔, 2,3-디메틸부타디엔, 2-에틸-1,3-펜타디엔, 1,3- 및 2,4-헥사디엔, 클로로 및 브로모 치환된 부타디엔(예: 디클로로부타디엔, 브로모부타디엔, 디브로모부타디엔), 이들의 혼합물 등이 있다. 바람직한 공액 디엔은 1,3-부타디엔이다.
언급한 바와 같은 기질 중합체는 폴리부타디엔, 폴리이소프렌과 같은 공액 디엔 중합체, 또는 부타디엔-스티렌, 부타디엔-아크릴로니트릴과 같은 공중합체, 또는 이들과 유사한 것이 바람직하다. 고무상 중합체 기질 부위는 약 0℃ 이하의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.
모노비닐리덴 방향족 그라프트 중합체를 제조하기 위해 앞서 기술한 하나 이상의 고무상 중합체의 혼합물, 또는 본원에 기술한 하나 이상의 고무 개질된 모노비닐리덴 방향족 그라프트 중합체의 혼합물을 또한 사용할 수 있다. 더욱더, 고무는 블록 또는 랜덤 공중합체중 하나를 포함할 수 있다. 고무 입자 크기는 본 발명에 중요하지 않으나 단순 광 투과 방법 또는 모세관 유체역학적 크로마토그라피(CHDF)로 측정할 수 있으며, 유화 중합된 고무 격자의 경우 0.05 내지 1.2μ, 바람직하게는 0.2 내지 0.8μ의 중량 평균 입자 크기를 가질 수 있거나, 또는 그라프트된 단량체 폐색물을 또한 갖는 괴상 중합된 고무 기질의 경우 0.5 내지 10μ, 바람직하게는 0.6 내지 1.5μ의 중량 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 고무 기질은 미립자의, 중간 가교결합된 디엔 또는 알킬 아크릴레이트 고무인 것이 바람직하고, 70%보다 큰 겔 함량을 갖는 것이 바람직하다.
바람직한 그라프트 가지는 스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체, α-메틸스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체, 메틸메타크릴레이트 중합체 또는 공중합체를 포함한다. 모노비닐리덴 방향족 그라프트 공중합체의 구체적인 예로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌-부틸 아크릴레이트(ASA), 메틸메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(MABS), 아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-비공액 디엔-스티렌(AES)이 포함되나, 이들로 제한되지 않는다. 가장 바람직한 것은 그라프트 공중합체 또는 쉘-코어 구조를 갖는 것과 같이 메타크릴레이트 부타디엔 스티렌(MBS) 및 메타크릴레이트 부틸 아크릴레이트(아크릴산 고무)이다.
그라프트되지 않은 중합체(고무가 없는 것이 전형적임)는 스티렌, α-메틸스티렌, 파라-메틸스티렌과 같이 핵이 치환된 스티렌, 메틸 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드, 비닐 아세테이트 또는 이들의 혼합물의 수지성, 열가소성 중합체이다. 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, α-메틸스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 메틸메타크릴레이트/아크릴로니트릴 공중합체, 폴리알킬아크릴레이트, 폴리아크릴레이트 또는 이들의 공중합체가 바람직하다.
그라프트되지 않은 경질 공중합체는 공지되어 있고, 라디칼 중합, 특히 유화, 현탁, 용액 또는 벌크 중합에 의해 제조될 수 있다. 이들은 수 평균 분자량 20,000 내지 200,000을 갖는 것이 바람직하다.
이들 고무 개질된 모노비닐리덴 그라프트 중합체는 괴상, 유화, 현탁, 용액 또는 벌크-현탁, 유화-벌크, 벌크-용액과 같은 조합된 공정중 하나로 중합될 수 있거나, 또는 연속식, 반회분식 또는 회분식 공정중 하나와 같은 다른 기법으로 생산될 수 있고, 지방산의 알칼리 금속염, 알칼리 금속 카보네이트 및 기타 염기성 물질이 없다.
본 발명은 방향족 카보네이트 중합체와 충격 개질제를 포함하는 카보네이트 중합체 조성물에 관한 것이고, 이때, 충격 개질제에는 C6-C30 지방산의 알칼리 금속염, 알칼리 금속 카보네이트, 및 상기에서 기술한 바와 같은 아민 또는 암모늄 염과 같은 기타 염기성 물질과 같은 염기성 물질이 없다. 충격 개질제는 고무상 코어와 열가소성 쉘을 갖는 쉘-코어 구조 또는 그라프트 고무 공중합체일 수 있다. 고무상 코어는 전술한 바와 같은 알킬 또는 알킬아릴 설포네이트, 알킬 또는 알킬아릴 설페이트, 알킬 또는 알킬아릴 포스페이트, 치환된 실리케이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 계면활성제를 사용하는 유화 중합 공정으로 제조된다. 바람직한 계면활성제는 C6-C16의 알킬 기 및 바람직하게는 C8 내지 C12의 알킬 기를 갖는 알킬 설포네이트이다.
본 발명을 실행할 때, 지방산의 알칼리 금속염, 알칼리 금속 카보네이트 및 기타 염기성 물질이 없다면 모든 충격 개질제를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 충격 개질제는 코어가 0℃ 이하의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 고무상 물질인 쉘-코어 구조를 포함하고, 부틸 고무 아크릴레이트, 폴리올레핀, 실록산, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 스티렌 부타디엔 고무, 이들의 혼합물 등과 같은 고무상 물질을 포함한다. 쉘은 폴리카보네이트로 쉽게 적셔지는 열가소성 중합체이다. 쉘은 코어를 단순히 물리적으로 에워싸거나 또는 쉘이 코어에 부분적으로 또는 본질적으로 완전히 그라프트될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 쉘은 비닐방향족 화합물 및/또는 비닐시아나이드 산 또는 알킬(메트)아크릴레이트를 포함한다.
올레핀 아크릴레이트 및 올레핀 디엔 삼원공중합체와 같은 올레핀 함유 공중합체를 추가로 본 발명의 조성물에서 충격 개질제로 사용할 수 있다. 올레핀 아크릴레이트 공중합체 충격 개질제의 예로는 유니온 카바이드(Union Carbide)에서 DPD-6169로 입수할 수 있는 에틸렌 에틸아크릴레이트 공중합체가 있다. 기타 고급 올레핀 단량체를 알킬 아크릴레이트, 예컨대 프로필렌 또는 n-부틸 아크릴레이트와 의 공중합체로 사용할 수 있다. 올레핀 디엔 삼원공중합체는 당해 분야에 널리 알려져 있고, 일반적으로 삼원공중합체의 EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔) 부류에 속한다. 또한, 폴리에틸렌, 알파 올레핀과의 폴리에틸렌 공중합체와 같은 폴리올레핀을 본 발명의 조성물에 사용한다.
추가로, 스티렌 함유 중합체를 충격 개질제로 사용할 수 있다. 이러한 중합체의 예로는 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS), 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌(SEBS) 및 기타 고 충격 스티렌 함유 중합체(HIPS)가 있다.
본 발명의 충격 개질제를 제조하기 위한 유화 중합 공정은 중요하지 않으며, 롬 앤 하스(Rohm & Haas) 및 제네랄 일렉트릭 캄파니와 같은 회사의 다양한 특허 및 문헌에 기술되고 개시되어 있다. 그러나, 본 발명의 중요한 특징은 충격 개질제에 상기에서 언급한 유화제가 없어야 한다는 것이다.
카보네이트 중합체 조성물은 혼합물 형태의 카보네이트 중합체와 충격 개질제를 포함한다. 카보네이트 중합체는 폴리카보네이트 또는 폴리카보네이트와 전술한 폴리에스테르의 블렌드일 수 있다. 조성물은 카보네이트 중합체 약 60 내지 약 99 중량% 및 이에 상응하게 충격 개질제 약 40 내지 약 1 중량%를 포함한다. 조성물은 바람직하게는 카보네이트 중합체 약 75 내지 약 95 중량%, 더욱 특별히 약 85 중량% 내지 약 95 중량%, 및 이에 상응하게 충격 개질제 약 25 내지 약 5 중량%, 더욱 특별히 약 15 내지 약 5 중량%를 포함한다. 이 때, 중량%는 카보네이트 중합체와 충격 개질제의 전체 중량을 기준으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에서 언급한 유화제가 없는 충격 개질제에 관한 것이다. 충격 개질제는 pH 약 3 내지 약 8, 바람직하게는 4 내지 7을 갖는다.
실시예
본 발명을 하기 실시예에 의해 더욱 상세히 기술하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 결코 제한되는 것이 아니다. 양을 퍼센트로 나타냈다면, 이들은 달리 언급되지 않으면 중량%이다.
실시예 1
약 20℃에서 메틸렌 클로라이드중에서 측정할 때 약 0.43 dl/g(데시리터/그람)의 고유 점도를 갖는 폴리카보네이트 수지를 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 첨가제와 함께 130 mm W-P 이축 압출기를 사용하여 압출시켰다. 압출물을 펠렛화하고 약 120℃에서 약 2 시간동안 건조시켰다. 건조시킨 펠릿을 이어서 시험 견본으로 사출성형하고, 이때 사출 성형기의 바렐 온도를 약 285℃에서 약 300℃로 변화시켰다. 배합물 A는 대조 배합물이고, 배합물 1은 본 발명의 배합물이다. 수득한 시험 결과를 하기 표 1에 나타낸다:
상기 결과는 바렐에서 체류 시간을 6 분에서 18 분으로 증가시킬 때 용융물 체적 지수 변이(melt volume index(MVI) shift)의 감소로 입증된 바와 같이, 더 우수한 용융 안정성(배합물 1을 배합물 A와 비교할 때)을 분명히 나타낸다. 용융물 체적 지수 변이가 충격 개질제 2의 경우 13%임에 비해 충격 개질제 1의 경우 28%로서 약 50% 감소의 차이가 난다.
실시예 2
하기 표 2에 나타낸 바와 같은 배합물을 실시예 2에서 사용함을 제외하고, 실시예 1을 반복했다. 배합물 B 및 C는 비교 실시예이고, 배합물 2 및 3은 본 발명의 배합물이다.
실시예 3
폴리카보네이트가 약 0.46 dl/g을 갖고, 30 mm 이축 압출기를 본 실시예에서 사용함을 제외하고, 실시예 1을 반복했다. 배합물 D, E, F, G 및 H(표 3)는 비교 배합물이고, 배합물 4 내지 8(표 4)은 본 발명의 배합물이다.
표 3과 4의 결과를 비교할 때, 비-지방산 유화제, 즉 알킬 설포네이트로 제조한 충격 개질제(충격 개질제 2)를 갖는 폴리카보네이트 조성물이 체류 시간을 6 분에서 18 분으로 증가시킬 때 더 낮은 용융물 체적 지수(%) 변이로 입증된 바와 같이, 유의성있게 더 우수한 용융 안정성을 가짐이 분명히 나타났다(표 4). 또한, 지방산의 알칼리 금속염을 함유하는 선행 기술의 충격 개질제(표 3)는 폴리카보네이트 수지와 상당히 상호작용하여 MVI 변이로 나타난 바와 같이 불량한 성능을 나타냈다.
실시예 4
30 mm 이축 진공 배기 압출기를 사용하여 조성물을 압출하여 60/40 페놀 테트라클로로에탄 용액중에서 IV 약 0.55 dl/gr(실시예 1에서 측정)을 갖는 폴리카보네이트 및 IV 약 1.20 dl/gm을 갖는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)로 구성된 카보네이트 중합체 블렌드 조성물을 제조했다. 압출물을 펠릿화하고, 펠릿의 색을 관측했다. 비교 배합물 I 및 본 발명의 배합물 9의 결과는 하기 표 5에서와 같다:
선행 명세서에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변화가 가능하지만, 이들은 첨부한 특허청구범위의 범위내에 속하는 것으로 해석되어야 한다.