대전방지제{Antistatic Agent}
본 출원은 대전방지 효과가 있고 가공 동안 황변되지 않는, 퍼플루오로알킬술폰산의 특정 4급 암모늄 염 및 열가소성 플라스틱으로부터 제조된 성형 조성물에 관한 것이다.
먼지의 시각 효과를 발생시키는 먼지의 부착은 플라스틱 성형품에서 만연한 문제이다. 이와 관련하여 예를 들어 문헌[Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, 26th edition, Hanser Verlag, 1995, Munich, 페이지 140 이하]을 참조할 수 있다. 투명한 성형품 상에 먼지가 부착되면 특히 문제가 되며, 이러한 먼지 부착은 성형품의 기능을 제한한다. 이러한 성형품은 예를 들어 광학 데이타 저장 분야, 전기 공학, 자동차 제작, 건축 분야에서 사용되며, 액체 용기 또는 다른 광학 분야용으로 사용된다. 먼지 부착은 모든 이들 분야에서 바람직하지 않으며 기능을 손상시킬 수 있다.
플라스틱 물품 상에 먼지가 부착되는 것을 감소시키는 한 공지 방법은 대전방지제를 사용하는 것이다. 먼지 부착을 억제하는 열가소성 플라스틱용 대전방지제에 대해 문헌에 기술되어 있다(예를 들어, 문헌[Gaechter, Mueller, Plastic Additives, Hanser Verlag, Munich, 1996, 페이지 749 이하] 참조). 이들 대전방 지제는 플라스틱 성형 조성물의 전기 전도성을 개선시킴으로써 제조 및 사용 동안 발생하는 모든 표면 전하를 방산시킨다. 따라서, 먼지 입자를 덜 끌어, 결국 먼지 부착이 감소된다.
내부 대전방지제와 외부 대전방지제 사이에는 일반적으로 차이가 있다. 외부 대전방지제는 가공 후 플라스틱 성형품에 도포되고, 내부 대전방지제는 플라스틱 성형 조성물에 첨가제로서 첨가된다. 경제적인 이유로 인해, 일반적으로 내부 대전방지제를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 가공 후 대전방지제를 도포하기 위한 추가의 공정이 필요하지 않기 때문이다.
종래 문헌에서 기술된 열가소성 플라스틱용 내부 대전방지제에는 일반적으로 하기 단점 중 하나 이상의 단점이 있다.
● 열가소성 플라스틱의 분자량 감소
● 단지 고농도(> 0.5 %)에서만 유효함
● 투명 열가소성 플라스틱의 흐림
● 예를 들어 사출 성형 후 정전기 방전을 발생시켜 먼지의 부착을 방지하는 효과가 불충분함
● 변색
술폰산 염은 열가소성 플라스틱용으로 자주 기술되는 대전방지제 종류이다. 예를 들어, 일본 특허 제06228420 A(940816)호에는 폴리카르보네이트에서의 대전방지제로서의 지방족 술폰산 암모늄 염이 기술되어 있다. 그러나, 이들 화합물은 분자량 감소를 유발한다.
퍼플루오로알킬술폰산의 4급 암모늄 염 및 그의 열가소성 플라스틱에서의 용도는 예를 들어 독일 특허 제2,506,726호에서와 같이 공지되어 있다. 이 출원에는 퍼플루오로알킬술폰산의 4급 암모늄 염이 폴리카르보네이트용 금형 이형제로서 기술되어 있다. 그러나, 이 출원에 기술되어 있는 실시예는 가공 동안 폴리카르보네이트의 현저한 황변을 유발하며, 이는 특히 투명 및 백색 조성물에서 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 플라스틱의 재료 특성에 대하여 부정적인 영향을 주지 않는 대전방지제를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 놀랍게도 특정 퍼플루오로알킬술폰산 염이 사출 성형 및 압출된 성형품의 제조를 위한 대전방지제로서 특히 적합하다는 것을 발견하였다. 단지 소량의 퍼플루오로알킬술폰산 염으로도, 그 위에 먼지의 부착이 더 이상 없을 뿐만 아니라, 서두에서 언급한 통상적인 대전방지제의 단점들이 없는 성형품을 제조할 수 있다.
따라서, 본 출원은
● 열가소성 플라스틱 1종 이상, 및
● 화학식 I의 퍼플루오로알킬술폰산의 4급 암모늄 염 1종 이상
으로 이루어진 성형 조성물을 제공한다.
R-SO3NR'R''R'''R''''
식 중,
R은 탄소 원자수가 1 내지 30, 바람직하게는 4 내지 8이고, 환형 라디칼의 경우 바람직하게는 탄소 원자수가 5 내지 7인, 퍼플루오로화 환형 또는 선형, 분지형 또는 비분지형 탄소 사슬을 의미하고,
R'은 할로겐, 히드록시, 시클로알킬 또는 알킬, 특히 C1 내지 C3-알킬 또는 C5 내지 C7-시클로알킬, 특히 바람직하게는 프로필, 1-부틸, 1-펜틸, 헥실, 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, 네오펜틸, 2-펜틸, 이소펜틸, 이소헥실, 시클로헥실, 시클로헥실메틸 및 시클로펜틸로 치환되거나 또는 치환되지 않은, 탄소 원자수가 1 내지 30, 바람직하게는 3 내지 10이고, 환형 라디칼의 경우 바람직하게는 탄소 원자수가 5 내지 7인 환형 또는 선형, 분지형 또는 비분지형 탄소 사슬을 의미하고,
R'', R''', R''''은 각각 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시클로알킬 또는 알킬, 특히 C1 내지 C3-알킬 또는 C5 내지 C7-시클로알킬, 특히 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 1-부틸, 1-펜틸, 헥실, 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, 네오펜틸, 2-펜틸, 이소펜틸, 이소헥실, 시클로헥실, 시클로헥실메틸 및 시클로펜틸로 치환되거나 또는 치환되지 않은, 탄소 원자수가 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 10이고, 환형 라디칼의 경우 바람직하게는 탄소 원자수가 5 내지 7인 환형 또는 선형, 분지형 또는 비분지형 탄소 사슬을 의미하되,
단, 라디칼 R' 내지 R'''' 중 적어도 하나는 에틸을 의미하지 않는다.
여기서,
R이 탄소 원자수가 1 내지 30, 바람직하게는 4 내지 8인, 퍼플루오로화 선형 또는 분지형 탄소 사슬을 의미하고,
R'이 탄소 원자수가 1 내지 30, 바람직하게는 3 내지 10인 할로겐화 또는 비할로겐화 선형 또는 분지형 탄소 사슬, 특히 바람직하게는 프로필, 1-부틸, 1-펜틸, 헥실, 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, 네오펜틸, 2-펜틸, 이소펜틸, 이소헥실을 의미하고,
R'', R''', R''''은 각각 서로 독립적으로 탄소 원자수가 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 10인, 할로겐화 또는 비할로겐화 선형 또는 분지형 탄소 사슬, 특히 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 1-부틸, 1-펜틸, 헥실, 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, 네오펜틸, 2-펜틸, 이소펜틸, 이소헥실을 의미하되,
단, 라디칼 R' 내지 R'''' 중 적어도 하나는 에틸을 의미하지 않는 암모늄 염을 선택하는 것이 바람직하다.
임의로는, 통상적으로 사용되는 중합체 첨가제가 본 발명에 따른 플라스틱 성형 조성물에 더 포함된다.
본 발명의 취지 내에서 바람직한 4급 암모늄 염은
- 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라프로필암모늄 염,
- 퍼플루오로부탄술폰산 테트라프로필암모늄 염,
- 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라부틸암모늄 염,
- 퍼플루오로부탄술폰산 테트라부틸암모늄 염,
- 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라펜틸암모늄 염
- 퍼플루오로부탄술폰산 테트라펜틸암모늄 염,
- 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라헥실암모늄 염
- 퍼플루오로부탄술폰산 테트라헥실암모늄 염,
- 퍼플루오로부탄술폰산 트리메틸네오펜틸암모늄 염,
- 퍼플루오로옥탄술폰산 트리메틸네오펜틸암모늄 염,
- 퍼플루오로부탄술폰산 디메틸디네오펜틸암모늄 염,
- 퍼플루오로옥탄술폰산 디메틸디네오펜틸암모늄 염,
- N-메틸트리프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- N-에틸트리프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- 테트라프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- 디메틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- N-메틸트리부틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- 시클로헥실디에틸메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- 시클로헥실트리메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트,
- N-메틸트리프로필암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트,
- N-에틸트리프로필암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트,
- 테트라프로필암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트,
- 디메틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트,
- N-메틸트리부틸암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트,
- 시클로헥실디에틸메틸암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트,
- 시클로헥실트리메틸암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트이다.
특히, 상기한 개별적인 각 염이 또한 바람직하게 적합하다.
술폰산 염의 혼합물, 특히 상기 술폰산 염의 혼합물도 또한 바람직하다.
퍼플루오로옥탄술폰산 테트라프로필암모늄 염, 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라부틸암모늄 염, 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라펜틸암모늄 염, 퍼플루오로옥탄술폰산 테트라헥실암모늄 염, N-메틸 트리프로필암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트, 디메틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트, N-메틸트리부틸암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트, 시클로헥실디에틸-메틸암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트 및 시클로헥실트리메틸암모늄 퍼플루오로옥틸 술포네이트 뿐만 아니라 상응하는 퍼플루오로부탄술폰산 염이 특히 바람직하다.
퍼플루오로알킬술폰산 염은 공지되어 있거나 또는 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 술폰산의 염은 동몰량의 유리 술폰산과 상응하는 양이온의 히드록시 형태를 실온에서 물 중에서 배합한 후, 용액을 농축시킴으로써 제조할 수 있다. 다른 제조법은 예를 들어 독일 특허 제1,966,931호 및 네덜란드 특허 제7,802,830호에 기술되어 있다.
퍼플루오로알킬술폰산 암모늄 염을 0.001 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%의 양으로 플라스틱에 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 취지 내에서 적합한 열가소성 플라스틱은 특히 투명한 열가소성 플라스틱, 바람직하게는 에틸렌계 불포화 단량체의 중합체 및(또는) 2관능성 반응성 화합물의 중축합 생성물이다.
특히 적합한 플라스틱은 디페놀 기재 폴리카르보네이트 또는 코폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트 또는 코폴리아크릴레이트, 및 폴리메타크릴레이트 또는 코폴리메타크릴레이트, 예를 들면 바람직하게는 폴리메틸 메타크릴레이트, 스티렌의 중합체 또는 공중합체, 예를 들면 바람직하게는 투명한 폴리스티렌 또는 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 투명한 열가소성 폴리우레탄, 및 폴리올레핀, 예를 들면 바람직하게는 투명한 폴리프로필렌 종류 또는 환형 올레핀 기재 폴리올레핀(예를 들면, 토파스(TOPAS, 등록상표), 훽스트(Hoechst)), 테레프탈산의 중축합 생성물 또는 공중축합 생성물, 예를 들면 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 코폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET 또는 CoPET) 또는 글리콜 개질 PET(PETG)이다.
폴리카르보네이트 또는 코폴리카르보네이트, 특히 분자량 Mw가 500 내지 100,000, 바람직하게는 10,000 내지 50,000, 특히 바람직하게는 15,000 내지 40,000인 비할로겐화 폴리카르보네이트 및(또는) 코폴리카르보네이트가 특히 바람직하다.
본 발명의 취지 내에서의 열가소성 방향족 폴리카르보네이트는 호모폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트를 모두 포함하며, 폴리카르보네이트는 공지된 형태의 선형 또는 분지형일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트는 전부 또는 일부 브롬화된 형태로 존재할 수 있다.
이들 폴리카르보네이트는 디페놀, 탄산 유도체, 임의로는 사슬 종결제 및 임의로는 분지화제로부터 공지된 방식으로 제조된다.
폴리카르보네이트의 제조에 대한 상세한 설명은 지난 약 40년 동안 많은 특허에 기술되었다. 단지 예로서 슈넬(Schnell)의 문헌["Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964], 및 프라이타크(D. Freitag), 그리고(U. Grigo), 뭘러(P.R. Mueller), 노우벨트네(H. Nouvertne'), 바이엘 아게(Bayer AG)의 문헌[ "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science & Engineering, Vol. 11, second edition, 1988, 페이지 648 내지 718] 및 마지막으로 그리고(Dr. U. Grigo), 키르크너(Dr. K. Kirchner) 및 뭘러(Dr. P.R. Mueller)의 문헌["Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Vol. 3/1, Polycarbonates, Polyacetals, Polyesters, Cellulose esters, Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, 1992, 페이지 117 내지 299]을 참조할 수 있다.
폴리카르보네이트의 제조용으로 바람직한 디페놀은 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐) 프로판, 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐) 프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 메탄, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 술폰, 2,4-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐) 프로판 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이다.
특히 바람직한 디페놀은 2,2-비스(4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐) 프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이다.
바람직한 분지화제는 트리페놀, 트리메스산(트리클로라이드), 시아누르산 트리클로라이드 및 3,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌이다.
개선된 플라스틱 조성물을 수득하기 위하여, 본 발명의 취지 내에서 열가소성 중합체, 바람직하게는 폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트 중에 통상적으로 존재하는 추가의 첨가제 1종 이상, 예를 들면 안정화제(예를 들면, 유럽 특허 제0,839,623A1호 또는 유럽 특허 제0,500,496A1호에 기술되어 있는 안정화제), 특히 열 안정화제, 구체적으로 유기 포스파이트 또는 포스핀, 예를 들면 바람직하게는 트리페닐포스핀, 금형 이형제, 예를 들면 바람직하게는 글리세린의 지방산 에스테르 또는 테트라메탄올메탄(여기서 불포화 지방산은 전부 또는 일부 에폭시화될 수 있음), 특히 글리세린 모노스테아레이트 또는 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트(PETS), 난연제, UV 흡수제, 예를 들면 바람직하게는 히드록시벤조트리아졸 및 히드록시트리아진, 충전제, 발포제, 염료, 안료, 광학 표백제, 에스테르 교환 촉매 및 기핵제 등을 각각 바람직하게는 전체 혼합물에 대해 5 중량% 이하, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 플라스틱의 정량에 대해 0.01 중량% 내지 1 중량%의 양으로 추가 혼입하는 것이 가능하다
퍼플루오로알킬술폰산 염 및 임의로의 첨가제 또는 첨가제의 혼합물은 통상적인 방식으로 예를 들어 중합 전에 또는 중합 동안 또는 중합 후에 플라스틱과 혼합함으로써 일반적으로 혼입된다.
이러한 방식으로 수득된 플라스틱 조성물(성형 조성물)은 일반적으로 용액, 분산액, 유화액, 미분 고상물, 분말, 과립, 작은 판 또는 플레이크의 형태로 존재하며, 성형 물품(성형품)의 제조에 사용된다.
성형 물품은 예를 들어 바람직하게는 예를 들어 고온 가압, 방사, 압출, 또는 사출 성형과 같은 전형적인 방법으로 제조된 차량용 산광기와 같은 반투명 물품, 예를 들어 안경 유리와 같은 렌즈, 필름, 테이프, 시트, 다중벽 시트, 다중표면 시트, 용기, 관 또는 다른 형재(profile)이다. 또한, 중합체 조성물을 가공하여 캐스트 필름을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 플라스틱 조성물의 가능한 용도는
1. 건물, 차량 및 항공기, 및 헬멧 보호유리의 다양한 용도에서 공지된 요건인 파편방지 창유리,
2. 디스플레이 또는 전자 모니터, 및 스키 호일(ski foil)용 압출 및 용액-캐스트 필름의 제조,
3. 취입 성형품의 제조(예를 들어, 미국 특허 제2,964,794호 참조),
4. 예를 들어 철도역, 비닐하우스 및 조명 시설과 같은 지붕 구조물용 반투명 시트, 특히 2중벽 시트의 제조,
5. 교통 신호등 외장 또는 도로 표지판의 제조,
6. 발포체 재료의 제조(예를 들어, 독일 특허 출원 제1,031,507호 참조),
7. 실 및 와이어의 제조(예를 들어, 독일 특허 출원 제1,137,167호 및 독일 특허 출원 제1,785,137호 참조),
8. 조명 공학적 목적을 위한 유리 섬유 내용물이 있는 반투명 플라스틱(예를 들어, 독일 특허 출원 제1,554,020호 참조),
9. 예를 들어 렌즈 마운트(mount)와 같은 정밀 사출 성형 부품의 제조(이 목적을 위하여, 임의로는 전체 중량에 대하여 약 1 내지 10 중량%의 MoS2를 부가적으로 포함하는, 유리 섬유 내용물이 있는 폴리카르보네이트를 사용함),
10. 광학 메모리(CDs, DVDs), 보호용 안경 또는 사진 및 영화 촬영용 카메라용 렌즈와 같은 광학 용도(예를 들어, 독일 특허 출원 제2,701,173호 참조),
11. 광 투과 캐리어(carrier), 특히 섬유-광파 유도 케이블(예를 들어, 유럽 특허 제0,089,801호 참조),
12. 전도체 및 플러그 외장용 절연 물질, 및 핀 및 소켓 연결자,
13. 유기 광전도체용 캐리어 재료,
14. 광원, 예를 들어 헤드라이트로 불리는 써치라이트 램프, 또는 산광기 또는 램프 커버의 제조,
15. 의료 용도, 예를 들어 산소공급기, 투석기,
16. 예를 들어 병, 식탁용 식기류 및 쵸콜렛 금형과 같은 식료품 용도,
17. 연료 및 윤활유와 접촉할 수 있는 자동차 분야 용도,
18. 예를 들어 스키 회전활강용 폴(slalom pole)과 같은 스포츠 물품,
19. 예를 들어 부엌 싱크대 및 우편함 외장과 같은 가정용 물품,
20. 예를 들어 배전기, 전기 기구, 가정용 기구와 같은 외장,
21. 가정용 물품, 전기 및 전자 장비의 부품,
22. 모터싸이클 헬멧 및 보호용 헬멧의 제조,
23. 창유리, 계기판, 차체부 및 완충기와 같은 자동차 부품,
24. 예를 들어 마구간 급식용 문, 또는 동물 우리와 같은 다른 용도이다.
여기서,
1. 건물, 차량 및 항공기, 및 헬멧 보호유리의 다양한 용도에서 공지된 요건인 파편방지 창유리,
2. 예를 들어 철도역, 비닐하우스 및 조명 시설과 같은 지붕 구조물용 반투명 시트, 특히 2중벽 시트의 제조,
3. 광학 메모리(CDs, DVDs), 보호용 안경 또는 사진 및 영화 촬영용 카메라용 렌즈와 같은 광학 용도(예를 들어, 독일 특허 출원 제2,701,173호 참조),
4. 예를 들어 배전기, 전기 기구, 가정용 기구와 같은 외장,
5. 광원, 예를 들어 헤드라이트로 불리는 써치라이트 램프, 또는 산광기 또는 램프 커버의 제조,
6. 모터싸이클 헬멧 및 보호용 헬멧의 제조를 위한 본 발명에 따른 플라스틱 조성물의 용도가 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 플라스틱 조성물을 사용하여 다층 계를 제조할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명에 따른 플라스틱 조성물을 대전방지성이 없는 플라스틱의 성형 물품 상에 얇은 층으로 도포한다. 본 발명에 따른 플라스틱 조성물은 성형과 동시에 또는 성형품이 성형된 직후에 예를 들어 공압출 또는 다성분 사출 성형에 의해 도포될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 플라스틱 조성물은 또한 성형 후 완성된 기재에 예를 들어 필름으로 적층하거나 또는 용액으로 코팅함으로써 도포될 수 있다.
퍼플루오로알킬술폰산 암모늄 염을 포함하는 플라스틱 조성물을 바람직하게는 자동차용 산광기의 제조에 사용한다.
또한, 특히 시트, 2중벽 시트, 공압출 시트 및 필름을 제조하기 위하여 퍼플루오로알킬술폰산 염을 포함하는 플라스틱 조성물을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 퍼플루오로알킬술폰산 염은 난연성 열가소성 성형 조성물에도 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 대전방지제가 제공된 플라스틱 성형품의 이점은 예를 들어 제조 동안, 통상적으로 사용되는 보호 필름의 박리 동안, 또는 이송 및 저장 동안 더 이상 정전기로 대전되지 않는다는 점이다.
본 발명에 따른 퍼플루오로알킬술폰산 암모늄 염은 열가소성 플라스틱의 투명 조성물에 특히 적합하나, 불투명 조성물에도 이들 첨가제를 이용하여 대전방지성을 부여할 수 있다.
본 발명에 따른 플라스틱 조성물은 또한 목적하는 첨가제 조성물이 이미 예 비혼합된 소위 마스터배치에 의하여 수득할 수 있다. 이러한 경우, 플라스틱의 목적하는 조성에 따라, 단지 상응하는 양의 상기 마스터배치를 예를 들어 배합 동안 또는 사출 성형 전에 폴리카르보네이트에 첨가할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 예시한다. 본 발명은 실시예에 제한되지 않는다. 하기의 백분율은 중량 백분율이다.
<먼지 시험>
실험실 시험으로 먼지 부착을 시험하기 위하여, 사출 성형된 시트를 부유하는 먼지가 있는 환경에 노출시켰다. 이를 위하여, 삼각형 단면의 길이 80 mm 자석 교반 막대가 있는 2 ℓ비이커에 먼지(석탄 먼지/활성탄 20 g, 리델-데 헨(Riedel-de Haen), 독일 셀체, 제품 번호 18003)를 약 1 cm의 높이로 충전하였다. 자석 교반기를 사용하여 먼지를 부유시켰다. 교반기를 멈춘 후, 시험 성형품을 7초 동안 이러한 먼지 분위기에 노출시켰다. 사용되는 시험 성형품에 따라, 보다 많거나 또는 보다 적은 양의 먼지가 시험 성형품 상에 부착되었다.
먼지 부착(먼지의 시각 효과) 평가는 시각적으로 실시하였다. 먼지의 시각 효과가 나타나는 시트는 (-)로 평가하고, 먼지의 시각 효과가 실질적으로 없는 시트는 (+)로 평가하였다.
<실시예 1>
네오펜틸아민 6.25 g, 트리부틸아민 28 g 및 DMF 22 g을 500 ㎖ 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 메틸 요오드 40.8 g를 DMF 14 ㎖와 함께 적가하고, 실 온에서 12 시간 동안 교반하였다. 에틸 아세테이트로 용액을 침전시키고 건조시켰다. 무색 결정 2.4 g을 수득하였다. 네오펜틸아민은 팔츠 앤드 바우어(Pfaltz & Bauer, 미국 코넥티커트주 워터베리)로부터 입수가능하다.
<실시예 2>
실시예 1로부터의 화합물 9.6 g을 물 96 ㎖에 용해시키고, 260 g의 레바팃(Lewatit) M 500이 히드록시 형태로 충전된 칼럼에 통과시켰다. 수득된 용액을 퍼플루오로옥탄술폰산(플루카(Fluka))으로 중화시키고, 농축하여 건조시켰다. 퍼플루오로부탄술폰산 트리메틸네오펜틸암모늄 염을 수득하였다.
<실시예 3>
퍼플루오로부탄술폰산 및 트리메틸페닐암모늄 히드록사이드를 수용액 중에서 중화시켜 퍼플루오로부탄술폰산 트리메틸페닐암모늄 염을 제조하였다. 진한 황산을 술폰산의 포타슘 염에 작용시켜 퍼플루오로부탄술폰산을 발생시키고, 증류로 단리할 수 있었다. 포타슘 염은 알드리치(Aldrich)로부터 입수가능하였다. 트리메틸페닐암모늄 히드록사이드는 음이온 교환 수지 레바팃(등록상표) 500(바이엘 아게(Bayer AG))을 사용한 이온교환에 의하여 트리메틸페닐암모늄 클로라이드(알드리치)로부터 제조할 수 있었다.
<실시예 4>
퍼플루오로부탄술폰산 및 벤질트리메틸암모늄 히드록사이드를 수용액 중에서 중화시켜 퍼플루오로부탄술폰산 벤질트리메틸암모늄 염을 제조하였다. 벤질트리메틸암모늄 히드록사이드는 알드리치로부터 입수가능하였다.
<실시예 5>
퍼플루오로부탄술폰산 및 테트라메틸암모늄 히드록사이드를 수용액 중에서 중화시켜 퍼플루오로부탄술폰산 테트라메틸암모늄 염을 제조하였다. 테트라메틸암모늄 히드록사이드는 알드리치로부터 입수가능하였다.
<실시예 6>
퍼플루오로부탄술폰산 및 테트라프로필암모늄 히드록사이드를 수용액 중에서 중화시켜 퍼플루오로부탄술폰산 테트라프로필암모늄 염을 제조하였다. 테트라프로필암모늄 히드록사이드는 알드리치로부터 입수가능하였다.
<실시예 7>
퍼플루오로부탄술폰산 및 테트라헥실암모늄 히드록사이드를 수용액 중에서 중화시켜 퍼플루오로부탄술폰산 테트라헥실암모늄 염을 제조하였다. 테트라헥실암모늄 히드록사이드는 플루카로부터 입수가능하였다.
<실시예 8>
시험 성형품의 제조
시험 성형품을 제조하기 위하여, 평균 분자량이 약 30,000(GPC로 측정한 Mw)이고, 290 내지 300 ℃에서 용액 점도 η가 1.293인 첨가제 무함유 비안정화 폴리카르보네이트(마크롤론(Makrolon, 등록상표) 2808, 바이엘 아게, 독일 레버쿠젠)를 표 1에 나타낸 (실시예 2 내지 7에 따른) 술폰산 염 정량 및 나타낸 다른 첨가제와 2축 압출기에서 배합한 후, 과립화시켰다.
그 후에, 이 과립 재료로부터 재료 온도 300 또는 320 ℃에서 직사각형 시트(155 mm ×75 mm ×2 mm)를 사출 성형하였다. 그 후에, 직사각형 시트의 색상을 동시에 제조한, 본 발명의 술포늄 염이 없는 직사각형 시트(실시예 8.1)와 육안으로 비교하였다. 마지막으로, 직사각형 시트에 대하여 먼지 시험을 실시하였다. 결과값을 표 2에 나타내었다.
플라스틱 조성물
실시예 |
조성물 |
사출 성형을 위한 재료 온도 |
8.1 |
트리페닐포스핀 0.025 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
300 |
8.2 |
퍼플루오로옥탄술폰산 테트라메틸암모늄 염 0.3 % + 트리페닐포스핀 0.025 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
320 |
8.3 |
퍼플루오로옥탄술폰산 테트라에틸암모늄 염(바이오벳(Bayowet) 248(등록상표), 바이엘 아게, 독일 레버쿠젠) 0.4 % + 트리페닐포스핀 0.025 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸(티누빈(Tinuvin, 등록상표) 350, 시바 스페치알리테텐케미(Ciba Spezialitaetenchemie), 스위스 바젤) 0.3 % |
300 |
8.4 |
퍼플루오로부탄술폰산 테트라프로필암모늄 염 0.3 % + 트리페닐포스핀 0.04 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
300 |
8.5 |
퍼플루오로부탄술폰산 테트라부틸암모늄 염(플루카) 0.3 % + 트리페닐포스핀 0.04 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
300 |
8.6 |
퍼플루오로부탄술폰산 테트라헥실암모늄 염 0.4 % + 트리페닐포스핀 0.04 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
320 |
8.7 |
퍼플루오로부탄술폰산 트리메틸네오펜틸암모늄 염 1 % + 트리페닐포스핀 0.025 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
300 |
8.8 |
퍼플루오로부탄술폰산 벤질트리메틸암모늄 염 0.3 % + 트리페닐포스핀 0.025 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
300 |
8.9 |
퍼플루오로부탄술폰산 트리메틸페닐암모늄 염 1 % + 트리페닐포스핀 0.025 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % |
300 |
먼지 시험 및 광학적 검사의 결과값
실시예 |
먼지 시험의 결과값 |
실시예 8.1에 비교한 변색 |
8.1 |
- |
- |
8.2 |
- |
변화 없음, 약간 흐림 |
8.3 |
+ |
보다 황색 |
8.4 |
+ |
변화 없음 |
8.5 |
+ |
변화 없음 |
8.6 |
+ |
변화 없음 |
8.7 |
+ |
변화 없음 |
8.8 |
+ |
보다 황색 |
8.9 |
+ |
보다 황색 |
표 2의 결과값은 통상적인 술포늄 염에 비하여 오로지 본 발명에 따른 술포늄 염이 사출 성형 후 먼지의 부착이 없다는 취지 내에서 대전방지 효과가 있는 동시에, 또한 가공 동안 부가적인 황변을 나타내지 않는다는 것을 나타낸다.
<실시예 9>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 70 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, 트리프로필아민 14.3 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 환류 하에 3 시간 동안 가열한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: N-메틸트리프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 32.6 g.
<실시예 10>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 70 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디에틸디에톡시실란 8.8 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, 트리프로필아민 14.3 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 환류 하에 3 시간 동안 가열한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: N-에틸트리프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 8 g.
<실시예 11>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 70 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 메틸트리프로폭시실란 7.3 g(0.033 몰, 알드리치)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, 트리프로필아민 14.3 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 8 시간 동안 교반한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 테트라프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 19.3 g.
<실시예 12>
건조 시클로헥산(알드리치) 100 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, N,N-디이소프로필메틸아민 11.52 g(0.1 몰, 플루카)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 7 시간 동안 교반한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 헥산 및 t-부틸메틸에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 디메틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 14.4 g.
<실시예 13>
건조 시클로헥산(알드리치) 100 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, 트리부틸아민 18.4 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 4 시간 동안 교반하고, 환류 하에 1 시간 동안 가열한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: N-메틸트리부틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 6.5 g.
<실시예 14>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 70 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, N,N-디에틸시클로헥실아민 15.5 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 1 시간 동안 교반하고, 환류 하에 3 시간 동안 가열한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 시클로헥실디에틸메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 40 g.
<실시예 15>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 70 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, N,N-디메틸시클로헥실아민 12.7 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 8 시간 동안 교반한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 시클로헥실트리메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 39 g.
<실시예 16>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 100 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, N,N-디메틸이소프로필아민 8.7 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 8 시간 동안 교반한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 이소프로필트리메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 33 g.
<실시예 17>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 100 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 30.2 g(0.1 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 6.0 g(0.05 몰, 플루카)을 250 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, N,N-메틸디시클로헥실아민 19.5 g(0.1 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 8 시간 동안 교반한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 디시클로헥실디메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 38 g.
<실시예 18>
건조 t-부틸메틸에테르(알드리치) 490 ㎖ 중의 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 212.5 g(0.7 몰, 알드리치) 및 디메틸디메톡시실란 42.2 g(0.35 몰, 플루 카)을 1000 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, N,N-디이소프로필에틸아민 91 g(0.7 몰, 알드리치)을 실온에서 질소 하에 천천히 첨가하였다. 그 후에, 반응 용액을 실온에서 8 시간 동안 교반한 후, 침전된 생성물을 여과 분리하고, 에테르로 수세하고, 건조시켰다. 수율: 메틸에틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트의 백색 고상물 159 g.
<실시예 19>
실시예 8과 유사한 방식으로 표 3에 따라 배합 후 사출 성형하여 직사각형 시트를 제조하고, 먼지 시험을 실시하였다. 결과값을 표 4에 나타내었다.
플라스틱 조성물
실시예 |
조성물 |
사출 성형을 위한 재료 온도 |
19.1 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸(티누빈(등록상표) 350, 시바 스페치알리테텐케미, 스위스 바젤) 0.3 % + 옥타데실-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐) 프로피오네이트(이르가녹스(Irganox) 1076, 시바 스페치알리테텐케미, 스위스 바젤) 0.05 % + N-메틸트리프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 9) 0.3 % |
320 |
19.2 |
트리페닐포스핀 0.04 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + N-에틸트리프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 10) 0.4 % |
300 |
19.3 |
트리페닐포스핀 0.05% + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 디메틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 12) 0.1 % |
310 |
19.4 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + N-메틸트리부틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 13) 0.2 % |
320 |
19.5 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 시클로헥실디에틸메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 14) 0.2 % |
300 |
19.6 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 시클로헥실트리메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 15) 0.3 % |
320 |
19.7 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 옥타데실-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐) 프로피오네이트 0.05 % + 테트라부틸암모늄 트리플루오로메탄 술포네이트(알드리치) 0.5 % |
300 |
19.8 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 이소프로필트리메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 16) 0.3 % |
320 |
19.9 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 디시클로헥실디메틸암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 17) 0.3 % |
320 |
19.10 |
트리페닐포스핀 0.05 % + 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 % + 메틸에틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 18) 0.2 % |
320 |
먼지 시험 및 광학적 검사의 결과값
실시예 |
먼지 시험의 결과값 |
실시예 8.1에 비교한 변색 |
19.1 |
+ |
변화 없음 |
19.2 |
+ |
약간 보다 황색 |
19.3 |
+ |
변화 없음 |
19.4 |
+ |
변화 없음 |
19.5 |
+ |
변화 없음 |
19.6 |
+ |
변화 없음 |
19.7 |
+ |
약간 보다 황색 |
19.8 |
+ |
변화 없음 |
19.9 |
+ |
변화 없음 |
19.10 |
+ |
변화 없음 |
표 4의 결과값은 통상적인 술포늄 염에 비하여 본 발명에 따른 술포늄 염이 사출 성형 후 먼지의 부착이 없다는 취지 내에서 대전방지 효과가 있는 동시에, 또한 가공 동안 부가적인 황변을 나타내지 않는다는 것을 나타낸다.
<실시예 20>
마크롤론 2808을 트리페닐포스핀 0.05 %, 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(t-부틸)페닐) 벤조트리아졸 0.3 %, 옥타데실-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐) 프로피오네이트 0.1 % 및 디메틸디이소프로필암모늄 퍼플루오로부틸 술포네이트(실시예 12) 1.5 %를 실시예 8에서 기술한 바와 같이 배합하였다.
<실시예 21>
실시예 20으로부터의 과립을 표 5에 따라 바이엘 아게의 폴리카르보네이트 제품 마크롤론 A12647의 과립과 진탕하여 혼합하고, 실시예 8과 유사한 방식으로 사출 성형하여 직사각형 시트를 형성하여 먼지 시험을 실시하였다.
직사각형 시트의 조성, 및 먼지 시험 결과값
실시예 |
과립 실시예 20 |
마크롤론 A12647 |
사출 성형을 위한 재료 온도 |
먼지 시험의 결과값 |
21.1 |
0 % |
100 % |
320 |
- |
21.2 |
6.7 % |
93.3 % |
320 |
+ |
21.3 |
10 % |
90 % |
320 |
+ |
21.4 |
13.3 % |
86.7 % |
320 |
+ |
표 5는 본 발명에 따른 성형 조성물을 대전방지성 농축액(예비 혼합, 마스터배치)을 사용하여 제조할 수도 있음을 나타낸다.