KR100769249B1 - 투명성, 내충격성 및 유동성이 우수한 열가소성 수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 투명 ABS 수지 100 중량부 및 (B) 아세틸모노글리세라이드(Acetylated monoglycerides) 0.5∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

투명 ABS 수지, 투명성, 충격성, 유동성, 아세틸모노글리세라이드.

Description

투명성, 내충격성 및 유동성이 우수한 열가소성 수지 조성물 {Thermoplastic Resin Composition with Good Transparence, Good Impact Strength and Flow Characteristics}

발명의 분야

본 발명은 투명성, 내충격성 및 유동성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(이하, 투명 ABS 수지)에, 아세틸모노글리세라이드(Acetylated monoglycerides)가 혼합되어 충격강도 및 투명성의 저하 없이 유동성이 우수한 투명 ABS 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

ABS 수지는 스티렌의 가공성, 아크릴로니트릴의 강성 및 내약품성, 부타디엔의 내충격성 등 물성 강도와 미려한 외관 특성으로 인하여 자동차, 전기전자, 사무 기기, 가전제품, 완구류 등 다양한 용도에 널리 사용되는 장점이 있으나 불투명한 이유로 용도에 제한을 받고 있는 단점이 있다.

일반적으로 투명 수지는 유화중합, 현탁중합, 용액중합 또는 괴상중합 등의 방법으로 제조된다. ABS 수지가 불투명한 이유는 연속상인 매트릭스 수지와 분산상인 고무와의 굴절율 차이로 인하여 그 계면에서 빛이 굴절 및 산란하고 고무입자 크기에 따라 가시광선의 파장이 산란하기 때문이다. 따라서 ABS 수지에 투명성을 부여하기 위해서는 고무상의 굴절율과 연속상인 매트릭스 수지와의 굴절율을 일치시키고, 사용된 고무입자의 크기를 적절하게 조절하여 가시광선의 영역에서 빛의 산란을 최소화하여야 한다.

투명 ABS 수지를 사용하여 제품 성형시 사출 성형물의 구조가 대형화되고 복잡해졌다. 이로 인해 유동성이 우수한 투명 ABS 제품에 대한 수요가 증가하고 있다.

일반적으로 투명 ABS 수지의 유동성을 향상시키는 방법에는 연속상인 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지의 분자량을 낮추는 방법, 분산상인 고무상의 함량을 낮추는 방법, 유동성 향상제를 투입하는 방법이 있다. 그러나 연속상 수지의 분자량을 낮추는 방법과 분산상인 고무상의 함량을 낮추는 방법은 투명 ABS 수지의 충격성을 저하시키는 단점이 있다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 투명 ABS 수지에 유동성 향상제로 아세틸모노글리세라이드(Acetylated monoglycerides)를 첨가하여, 투명 ABS 수지의 충격성과 투명성을 저하시키지 않고 유동성을 향상시킬 수 있는 방 법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 투명성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 투명성과 내충격성을 유지하면서도 유동성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 투명 ABS 수지 100 중량부 및 (B) 아세틸모노글리세라이드(Acetylated monoglycerides) 0.5∼2 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 투명 ABS 수지는 디엔계 고무 8∼20 중량% 및 메틸메타아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지 80∼92 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 메틸메타아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지는 메틸메타아크릴레이트 29∼70 중량%, 스티렌 20∼70 중량% 및 아크릴로니트릴 1∼10 중량%로 이루어지고, 중량 평균 분자량이 70,000∼110,000인 것을 특징으로 한다.

상기 (B) 아세틸모노글리세라이드는 하기식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다:

[화학식 1]

이하, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.

발명의 구체적 예에 대한 상세한 설명

(A) 투명 ABS 수지

본 발명의 투명 ABS 수지는 디엔계 고무질 중합체, 메틸메타아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지를 이용하여 제조된다.

구체적으로, 본 발명에 사용되는 투명 ABS 수지는 스티렌-부타디엔 공중합체와 메틸메타아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 스티렌 모노머을 연속 중합하여 얻을 수 있다. 스티렌-부타디엔 공중합체를 스티렌계 단량체, 메틸메타아크릴레이트 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 및 에틸 벤젠에 용해한다. 상기 액체 공급 재료 조성물을 제 1반응기, 90∼120 ℃에서 1∼2 시간 동안 상전이 이전 시점까지 반응시 켜 고형분 함량 15∼35%인 제 1중합물을 생성시킨다.

상기 제 1중합물을 제 2반응기에 연속적으로 투입하여 100∼120 ℃에서 1.5∼3.0 시간 동안 중합시켜 고형분 함량이 38∼55%인 제 2중합물을 생성시킨다. 상기 제 2중합물을 제 3반응기에 연속적으로 투입하여 110∼140℃에서 2.0∼3.5 시간 동안 반응시켜 고형분 함량이 57∼80%인 제 3중합물을 생성시킨다. 상기 제 3중합물을 휘발분 제거기에 투입하여 미반응된 모노머 및 용매를 제거한다.

상기 제 1중합반응기에서는 개시제, 분자량 조절제 등의 첨가제를 사용할 수 있다. 상기 개시제로는 유기 과산화물 개시제 등을 사용할 수 있다.상기 분자량 조절제로는 n-옥틸 머캅탄, n-도데실 머캅탄, t-도데실 머컵탄 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 상기 제 3중합반응기에는 최종 제품의 열안정성을 향상시키기 위해 산화방지제가 투입될 수 있다.

위와 같이 연속 중합에 의해 제조된 최종 제품인 투명 ABS 수지는 분산상인 디엔계 고무 함량이 8∼20 중량%이고, 연속상인 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지 함량이 80∼92 중량%이다.

상기 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지는 메틸메타아크릴레이트 29∼70 중량%, 아크릴로니트릴 1∼10 중량%, 스티렌 20∼70중량%의 범위를 갖는다. 이 범위를 벗어나는 경우에는 투명도가 저하될 수 있다. 또한 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지의 중량 평균 분자량은 70,000∼110,000 범위가 바람직한데, 분자량은 반응기에 투입되는 분자량 조절제의 함량에 의해 조절될 수 있다. 중량 평균 분자량이 70,000 미만인 경우에는 충격 강도가 저하될 수 있다.

(B) 아세틸모노글리세라이드

본 발명에 사용되는 유동성 향상제는 아세틸모노글리세라이드(Acetylated monoglycerides)이다. 아세틸모노글리세라이드는 상온에서 액체 상태로 10 mmHg의 압력에서 225℃의 끓는점을 가진다. 비중은 80℃에서 0.946이며, 평균 분자량은 380이다. 화학식은 다음과 같다.

[화학식 1]

상기 아세틸모노글리세라이드는 투명 ABS 수지의 투명성을 악화시키지 않고 유동성을 향상시킬 수 있다.

상기 아세틸모노글리세라이드는 연속 중합 방식에 의해 제조된 투명 ABS 수지에 적당량 혼합하여 사용되거나, 연속 중합 방식에 의해 투명 ABS 수지를 제조할 때 반응기에 직접 투입될 수도 있다.

구체적으로, 아세틸모노글리세라이드는 0.5∼2 중량부를 사용하는 것이 좋 다. 0.5 중량부 미만으로 사용하면 유동성이 저하될 수 있고 2 중량부를 초과하여 사용하면 내열성(VST)이 저하될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌 단량체 단량체, 메틸메타아크릴레이트 단량체, 아크릴로니트릴 단량체를 이용, 상기에서 언급한 연속 중합법에 의하여 투명 ABS 수지를 제조하였다. 제조된 투명 ABS 수지는 디엔계 고무 함량이 10 중량%, 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지 함량이 90 중량%이었다. 또한 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지의 중량 평균 분자량은 95,000이었다.

이 투명 ABS 기초 수지 100 중량부와 아세틸모노글리세라이드 0.5 중량부를 헨셀 믹서에서 10 분간 블랜드하였다. 그 다음 200∼220℃, 150 rpm 조건 하의 이축혼련 압출기를 사용하여 펠렛을 만들고, 사출성형기로 테스트 시편을 제조하여 물성을 평가하였다. 물성 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.

물성 평가 방법은 다음과 같다.

(1) Haze(%) : ASTM D1003에 의해 측정하였다. 사용된 시편의 두께는 3.2 mm이고, SUGA Test Instruments사의 Model HZ-1를 사용하여 측정하였다.

(2) 유동성(g/10 min, 10 kg, 220℃): ASTM D1238에 의해 측정하였다.

(3) Izod 충격강도(kg·cm/cm): ASTM D-256에 의해 측정하였다.

(4) 내열성: ASTM D1525에 의해 측정하였다.

실시예 2

아세틸모노글리세라이드를 1 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

실시예 3

아세틸모노글리세라이드를 2 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예

비교실시예 1

아세틸모노글리세라이드를 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 2

디엔계 고무 함량을 7 중량%, 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지 함량이 93 중량%로 하고, 아세틸모노글리세라이드를 투입하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 3

메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지의 중량 평균 분자량을 60,000으로 하고, 아세틸모노글리세라이드를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 4

아세틸모노글리세라이드를 3 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 5

아세틸모노글리세라이드 대신 칼슘 스테아레이트를 1 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 6

아세틸모노글리세라이드 대신 마그네슘 스테아레이트를 1 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

상기 표 1의 실시예 1∼3에 나타난 바와 같이, 투명 ABS 수지에 유동성 향상제로서 아세틸모노글리세라이드를 0.5∼2 중량부 투입한 결과 투명성(Haze), 충격강도의 저하 없이 투명 ABS 수지의 유동성(MI)을 향상시킬 수 있었다.

그러나 아세틸모노글리세라이드를 사용하지 않은 비교실시예 1의 경우, 유동성이 저하됨을 알 수 있다. 비교실시예 2의 경우처럼, 투명 ABS 수지의 유동성을 향상시키기 위해 디엔계 고무함량을 줄이면 유동성은 증가하였으나 충격강도가 저하됨을 알 수 있다. 또한, 비교실시예 3과 같이 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 수지의 중량 평균 분자량을 낮춘 경우 유동성은 증가하였으나 충격강도가 저하되었다. 비교실시예 4와 같이 아세틸모노글리세라이드를 초과 사용한 경우, 유동성은 증가하나 내열성(VST)이 급격히 저하되어 원하는 제품을 얻을 수 없었다. 또한 비교실시예 5, 6와 같이 아세틸모노글리세라이드 대신 일반적인 유동성 향상제인 칼슘 스테아레이트 및 마그네슘 스테아레이트를 사용한 경우, 유동성은 증가하나 투명성(Haze)이 저하되어 본 발명에서 요구하는 투명한 제품을 얻을 수 없었다.

본 발명은 투명 ABS 수지에 아세틸모노글리세라이드를 사용하여 투명성과 내충격성을 유지하면서도 유동성이 우수한 열가소성 수지 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)

1. (A) 투명 ABS 수지 100 중량부; 및

   (B) 아세틸모노글리세라이드(Acetylated monoglycerides) 0.5 내지 2 중량부;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 투명 ABS 수지는 디엔계 고무 8∼20 중량% 및 메틸메타아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지 80∼92 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 메틸메타아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지는 메틸메타아크릴레이트 29∼70 중량%, 스티렌 20∼70 중량% 및 아크릴로니트릴 1∼10 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 메틸메타아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지의 중량 평균 분자량이 70,000∼110,000인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 (B) 아세틸모노글리세라이드는 하기식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.

   [화학식 1]