KR100837091B1 - 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 고무충격보강재 및 이를 포함하는 염화비닐 수지 - Google Patents

개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 고무충격보강재 및 이를 포함하는 염화비닐 수지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 충격보강재는 (A) (A1) 아크릴계 시드(seed) 10∼30 중량부; (A2) 상기 아크릴계 시드에 알킬아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 아크릴계 고무 코어 성분 40∼75 중량부; 및 (A3) 상기 코어 성분에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 쉘 성분 15∼30 중량부15로 이루어지는 다층구조의 아크릴계 고무 성분 100 중량부; 및 (B) 콜로이드형 무기물 0.5∼7 중량부로 구성되는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따른 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물은 (A) 기초수지로서 폴리염화비닐 수지 100 중량부; 및 (B) 상기 충격보강재 5∼30 중량부로 이루어진다.
알킬 메타크릴레이트, 충격보강재, 내후성, 내충격성, 폴리염화비닐, 코어-쉘, 콜로이드형 무기물

Description

개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 고무 충격보강재 및 이를 포함하는 염화비닐 수지{Acrylic Rubber Composition with Improved Impact Resistance and Weather Resistance, and Polyvinyl Chloride Resin Composition Containing Same}
발명의 분야
본 발명은 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 고무 충격보강재에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 아크릴계 고무층에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시킨 중합조성물에 콜로이드형 무기물을 혼합하여 응고시킴으로써 분체특성, 충격보강효과 및 내후성이 우수한 아크릴계 고무 충격보강재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 충격보강재를 폴리염화비닐 수지에 함유시켜 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물에 관한 것도 포함한다.
발명의 배경
종래의 일반적인 폴리염화비닐(PVC) 수지는 폴리염화비닐을 주성분으로 하고 다른 종류의 열가소성 수지를 혼합하여 내충격성, 내후성, 가공성을 보강하고 있다. 이때 혼합되는 열가소성 수지는 일반적으로 충격보강재로 알려져 있으며, 이러한 기술은 이미 공지되어 왔다.
일반적으로 폴리염화비닐 수지의 내충격성을 향상시키기 위하여 사용되는 충격보강재 수지 조성물로는 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌계("MBS"), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계("ABS"), 할로겐화 폴리에틸렌계("CPE"), 아크릴레이트계 등이 있다.
상기 충격보강재 수지 조성물들은 폴리염화비닐과의 기계적 혼합시 충격보강효과를 높이지만, 아크릴레이트계 충격보강재를 제외하고는 일광 노출 시간이 많은 옥외용 플라스틱 제품인 경우에는 충격보강재로 사용되기 어렵다. 그 이유는 MBS 및 ABS는 그 코어고무가 부타디엔 고무인데, 부타디엔 고무에는 쉽게 열화되는 이중결합이 존재하기 때문이다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 코어고무에 이중결합이 남아 있지 않는 아크릴계 고무 코어에 폴리염화비닐 수지와 상용성이 우수한 메타크릴계 고분자를 그라프트시킨 코어-쉘 구조의 고분자를 충격보강재로 개발하게 된 것이다. 그리고 이 충격보강재를 폴리염화비닐 수지에 혼합하여 내충격성과 내후성이 동시에 요구되는 창틀과 같은 제품에 적용할 수 있다.
아크릴계 충격보강재에서 매트릭스 수지의 특성을 유지하면서 충격보강효과를 증대시키기 위해서는 충격보강재의 고무함량, 고무입자의 크기, 용매에 대한 팽 윤도 및 충격보강재 코어 고무에 대한 쉘의 그라프트 효율을 적절하게 설정하여야 한다. 아크릴계 충격보강재의 평균입자 크기는 일반적으로 100 nm 이상이어야 한다.
폴리염화비닐 수지의 내충격성 향상을 위한 아크릴계 충격보강재는 통상적으로 유화중합 방법으로 제조된다. 그 방법에는 두 가지가 있다.
첫번째 방법은 미국특허 제5,612,413호와 같이, 먼저 작은 크기의 시드를 중합하고 코어(core) 성분 단량체를 2∼4 단계로 나누어 투입하여 고무입자를 성장시킨 후 마지막으로 쉘(shell) 성분 단량체를 투입하여 코어 표면을 감싸 코어-셀 구조를 완성하는 다단계 유화중합방법이다.
두번째 방법은 유럽공개특허공보 제0,527,605A1호와 같이 100 nm 이하의 코어-셀 구조를 가지는 라텍스를 중합하고 응집과정을 통해 원하는 크기의 입자로 성장시킨 후 마지막으로 캡슐화 쉘을 형성시킴으로써 최종적으로 코어-쉘 구조를 형성시키는 미세응집 방법이다.
충격보강재의 유화중합 과정은 코어 중합과 쉘 중합으로 나눌 수 있다. 코어 중합에는 알킬 아크릴레이트 단량체를 사용한다. 알킬 아크릴레이트는 유리전이온도가 낮아 고무 성분의 양호한 내충격성을 나타내며, 중합 후 분자내 이중 결합이 잔류하지 않아 자외선에 의한 고분자의 분해와 그에 따른 충격강도의 저하를 막을 수 있다는 장점을 가지고 있다.
알킬 아크릴레이트 이외에도 적어도 두 개의 비공액 탄소-탄소 이중결합을 갖는 화합물이 가교제로서 사용된다. 고무의 가교제는 라텍스의 안정성을 유지시킬 뿐만 아니라, 가공 과정 중 매트릭스 안에서 충격보강재 고무 구조가 그 형태를 유지할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 고무의 가교가 불충분한 경우에는 라텍스의 안정성을 확보할 수 없을 뿐만 아니라, 매트릭스 안에서의 균일한 분산이 일어나지 않아 충격강도와 내후성의 저하를 가져온다. 고무의 가교도가 지나치게 높은 경우에도 충격강도가 저하된다.
쉘 중합은 통상적으로 폴리염화비닐 수지와 상용성이 우수한 메틸 메타크릴레이트 단량체를 코어 표면에 그라프트 중합하거나 또는 여기에 두개이상의 작용기를 갖는 단량체 소량을 첨가하여 그라프트 중합함으로써 진행된다.
아크릴계 고무 충격보강재는 내충격성을 향상시키기 위하여 고무함량을 높인다. 그러나 고무함량이 높은 충격보강재는 일반적으로 파우더의 흐름성이 좋지 않은 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허공개 제2003-31683호에는 그라프트 중합체에 첨가제를 유리전이온도가 높은 고분자 중합체를 혼합한 후 응집하는 방법이 제시되었고, 대한민국 특허공고 제381928호에는 임계농도 이하에서 1차 응집을 한 후 연속적으로 2차 응집을 실시하여 균일한 입도를 가지게 하는 방법이 제시되었으나, 2 단계의 응집을 실시함으로써 응집공정을 제어하기 어렵다는 단점이 있다.
본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 아크릴계 고무 충격보강재에 콜로이드형 무기물을 혼합하여 응집하는 방법으로 충격보강효과가 뛰어나면서 분체 특성이 우수하고, 내후성, 난연성 등이 개선된 충격보강재, 및 이를 이용한 열가소성 폴리염화비닐 수지를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 아크릴계 고무층에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시킨 중합조성물에 콜로이드형 무기물을 혼합하여 응고시킴으로써 분체특성, 충격보강효과 및 내후성이 우수한 아크릴계 고무 충격보강재 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 충격보강재를 폴리염화비닐 수지에 함유시켜 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 충격보강재는 (A) (A1) 아크릴계 시드(seed) 10∼30 중량부; (A2) 상기 아크릴계 시드에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 아크릴계 고무 코어 성분 70∼85 중량부; 및 (A3) 상기 코어 성분에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 쉘 성분 15∼30 중량부로 이루어지는 다층구조의 아크릴계 고무 성 분 100 중량부; 및 (B) 콜로이드형 무기물 0.5∼7 중량부로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물은 (A) 기초수지로서 폴리염화비닐 수지 100 중량부; 및 (B) 상기 충격보강재 5∼30 중량부로 이루어진다.
이하 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명에 따른 아크릴계 충격보강재는 (A) 다층구조의 아크릴계 고무 성분 100 중량부에 (B) 콜로이드형 무기물 0.5∼7 중량부가 포함되는 조성물이다.
본 발명의 다층구조의 아크릴계 고무 성분(A)은 (A1) 아크릴계 시드(seed),(A2) 상기 아크릴계 시드를 감싸는 아크릴계 고무 코어 성분 및 (A3) 상기 아크릴계 고무 코어 성분을 감싸며 최외곽을 형성하는 쉘 성분으로 이루어진다.
상기 아크릴계 고무 코어 성분(A2)은 상기 아크릴계 시드(A1)에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되며, 상기 쉘 성분(A3)은 상기 코어 성분에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성된다.
상기 아크릴계 시드(A1), 아크릴계 고무 코어 성분(A2) 및 쉘 성분(A3)은 각각 10∼30 중량부, 40∼75 중량부, 및 15∼30 중량부로 이루어진다.
본 발명의 하나의 구체예에서는 다층구조의 아크릴계 고무 성분(A)은(A1) 아크릴계 시드(seed) 10∼30 중량부, (A2) 상기 아크릴계 시드에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 아크릴계 고무 코어 성분 40∼75 중량부, 및 (A3) 상기 코어 성분에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 쉘 성분 15∼30 중량부로 이루어진다.
상기 다층구조의 아크릴계 고무 성분은 다음과 같은 방법으로 제조된다.
아크릴계 시드(A 1 )의 제조
상기 아크릴계 시드는 알킬 아크릴레이트 단량체를 가교제, 유화제 및 수용성 개시제 존재 하에 중합하여 제조된다.
본 발명의 하나의 구체예에서는 상기 알킬 아크릴레이트 단량체를 반응기에 주입한 후 30∼80 ℃로 유지시키고, 수용성 개시제를 첨가하여 유화중합을 실시한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서는 상기 아크릴계 시드는 알킬 아크릴레이트 단량체 10∼30 중량부, 가교제 0.1∼0.3 중량부, 유화제 0.5∼3 중량부, 및 소량의 수용성 개시제를 첨가하여 유화중합하여 제조된다.
본 발명에서 사용되는 상기 알킬 아크릴레이트 단량체로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 이중에 서도 부틸아크릴레이트가 바람직하다.
상기 수용성 개시제로는 과산화수소 등의 과산화물, 포타슘 퍼설페이트, 소디움 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트 등의 설페이트류 등이 있다. 수용성 개시제를 첨가할 때 공지의 환원제, 산화제 등을 함께 첨가할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 유화제로는 스테아릴산염, 로진산염, 올레인산염, 지방산염, 고분자량 알킬-, 알칼리 설페이트- 및 설포네이트의 알칼리금속염 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 스테아릴산 칼륨, 올레인산염, 로진산 나트륨 또는 지방산 칼륨 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 가교제로는 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 트리알킬이소시아누레이트가 사용될 수 있고, 또한 알릴메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜디메타크릴레이트 등 1분자 중에 2 개 이상의 중합성 2중 결합이 있는 메타크릴레이트계 단량체가 사용될 수 있다.
본 발명에서는 필요에 따라 환원제, 산화제, 전해질 등의 일반적인 첨가제가 포함될 수 있으며, 이러한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
아크릴계 고무 코어 성분(A 2 )의 형성
본 발명의 아크릴계 고무 코어 성분(A2)은 아크릴계 시드에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 형성된다. 상기 중합은 유화중합이 바람직하게 실 시될 수 있으며, 상기 알킬 아크릴레이트 단량체와 함께 가교제가 투입될 수 있다.
본 발명의 하나의 구체예에서는 상기에서 제조된 아크릴계 시드에 유화제의 추가투입 없이 알킬 아크릴레이트 단량체 80∼90 중량부와 가교제 0.1∼1.5 중량부을 적가한 후, 적가가 끝난 후 계속 교반하여 유화중합 반응을 완료시킨다.
상기 알킬 아크릴레이트 단량체와 가교제는 시드 중합시 사용된 것과 동일한 것이 사용될 수 있다.
여기까지의 공정을 완료하면, 아크릴계 시드(seed)(A1) 위에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 아크릴계 고무 코어 성분(A2)이 생성된다. 이때 아크릴계 시드(seed)(A1)는 10∼30 중량부 범위이고, 아크릴계 고무 코어 성분(A2)은 40∼75 중량부의 범위가 바람직하다. (A1) 성분과 (A2) 성분의 합은 60∼90 중량부의 범위가 바람직하며, 더 바람직하게는 70-85 중량부이다. (A1) 성분과 (A2) 성분의 합이 60 중량부 미만으로 사용할 경우 충격보강효과가 저하될 수 있으며, 90 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 라텍스의 응고, 탈수, 건조 공정에서 탈수 및 건조불량이 야기될 수 있다.
상기 제조된 아크릴계 고무 코어는 평균 입자경이 0.15 ㎛∼0.25 ㎛의 평균 입자크기를 갖는 것이 바람직하다.
쉘 성분(A 3 )의 형성
본 발명의 쉘 성분은 상기에서 제조된 고무코어 성분에 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 형성된다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 메타크릴산 알킬에스테르 단독 또는 메타크릴산 알킬에스테르와 알킬 아크릴레이트 단량체의 혼합물로 적용하는 것이 염화비닐계 수지와 상용성을 위하여 바람직하다.
본 발명의 하나의 구체예에서는 상기 제조된 고무 코어 성분(A2) 위에 메타크릴산 알킬에스테르 10∼40 중량부, 알킬 아크릴레이트 단량체 0.3∼3 중량부, 및 가교제 0.1∼1.0 중량부를 첨가하여 그라프트 중합을 한다. 그럼으로써 상기 코어 성분(A2)에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체가 그라프트 중합된 쉘 성분(A3)이 생성된다.
상기 메타크릴산 알킬에스테르는 탄소수가 1∼6인 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트가 바람직하다.
상기 알킬아크릴레이트 단량체로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트를 사용할 수 있고 바람직하게는 메틸아크릴레이트를 사용될 수 있다.
상기 가교제로는 1 개의 이중결합과 1 개 이상의 반응기를 갖는 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 트리알킬이소시아누레이트가 바람직하다.
상기 방법에 따라 제조된 아크릴계 고무 성분은 코어-쉘의 다층구조를 갖는 아크릴계 고무이다. 이 다층구조의 아크릴계 고무 성분(그라프트 중합체) 100 중량 부에 콜로이드형 무기물(B) 0.5∼7 중량부를 혼합하여 응고시킴으로써 분체특성, 충격보강효과 및 내후성이 우수한 본 발명의 아크릴계 고무 충격보강재를 제조한다.
상기에서 제조된 아크릴계 고무 성분(그라프트 중합체)에 층상형 또는 콜로이드형 무기물을 혼합하고 응고시킨 후 분말을 제조한다. 응고시킨 후에는 세척 및 건조공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 콜로이드형 무기물로는 10 ㎛ 미만의 입자크기를 갖는 것으로, 실리카, 제올라이트, 탄산칼슘, 수산화 알루미나, 수산화 마그네슘, 클레이 즉, 몬트모릴로나이트, 벤토나이트 등의 층상 실리케이트 등이 있다. 이 중에서 10 ㎛ 미만의 입자크기를 갖는 층상 실리케이트, 실리카, 또는 탄산칼슘이 바람직하다. 상기 무기물의 크기는 1∼10㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
상기 무기물은 아크릴계 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.5∼7 중량부를 첨가하는 것이 바람직하고, 1∼5 중량부를 첨가하는 것이 더 바람직하다. 무기물의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 분체 특성의 개선효율이 저하될 수 있고, 7 중량부를 초과하면 무기물과 고분자 라텍스와의 상용성이 저하되어 낮은 충격보강효과를 보일 수 있다.
본 발명에 따른 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물은 (A) 기초수지로서 폴리염화비닐 수지 100 중량부; 및 (B) 상기 충격보강재 5∼30 중량부로 이루어진다.
본 발명에서의 상기 충격보강재가 사용될 수 있는 폴리염화비닐계 수지로는 폴리염화비닐, 염화비닐을 70% 이상 함유하는 염화비닐 혼합물, 에틸렌계 불포화 단량체와의 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 있다.
본 발명의 충격보강용 열가소성 수지는 상기 염화비닐계 수지 100 중량부에 대해 5∼30 중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 사용되는 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 충격보강효과가 미미할 수 있고, 30 중량부를 초과하면 본래의 염화비닐수지의 특성이 저하될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
교반기와 온도계, 질소 투입구, 콘덴서를 장착한 5구 플라스크의 반응기를 준비하고 이온수 100 중량부, 로진산나트륨 1 중량부, 스테아린산 칼륨염(potassium sterate) 0.5 중량부, 및 포타슘퍼설페이트(potassium persulfate) 0.2 중량부를 투입하였다. 여기에 부틸아크릴레이트 10 중량부와 트리알킬이소시아누레이트 0.1 중량부를 투입한 후 반응기 온도를 70℃로 유지하였다.
제조된 라텍스의 중합 전환율은 95 %이고, 입자직경은 75 nm이고 톨루엔 불용분은 90 중량%이었다. 상기 톨루엔 불용분은 라텍스를 메탄올을 사용하여 응집시킨 후 건조시킨 분말을 실온에서 톨루엔에 24 시간 동안 팽윤시킨 후 이를 17000 rpm에서 45 분간 원심 분리시켜 톨루엔 불용분을 건조시켜서 불용분에 대한 중량% 값을 얻었다.
상기 고무 중합이 완료된 후 70℃에서 포타슘퍼설페이트 0.4 중량부, 스테아린산 칼륨염 0.1 중량부를 주입하고 부틸아크릴레이트 90 중량부, 트리알킬이소시아누레이트 0.7 중량부를 혼합한 후 150 분간 투입하고 이후 120 분간 교반한다. 제조된 라텍스의 중합 전환율은 99.6 %이고, 입자직경은 210 nm, 톨루엔 불용분은 93.4 중량%이었다.
상기 라텍스 180 중량부(고체상 75중량부)를 반응기에 투입하고 스테아린산 칼륨염 0.1 중량부, 포타슘퍼설페이트 0.4 중량부를 투입한 후 반응기 온도를 70℃로 조절한다. 여기에 메틸메타크릴레이트 24 중량부, 메틸아크릴레이트 1 중량부, 및 알릴메타크릴레이트 0.3 중량부를 120분간 투입한다. 투입이 완료된 후 120분간 교반한 후 반응을 종료시킨다.
상기 제조된 충격보강재 라텍스 100 중량부를 황산 용액(0.5 중량% 농도의 희석용액) 200 중량부에 60℃에서 투입하여 중합체 입자들을 부분 응집시켰다. 상기 부분 응집 슬러리와 고체함량 50 중량%로 유화제와 함께 분산된 5 ㎛ 크기의 탄산칼슘 3 중량부를 100 중량부의 황산용액 (1.5 중량% 농도의 희석용액)에 75℃에서 주입하고 85℃까지 승온시키고 20 분간 숙성시킨 후 냉각시켰다. 이를 이온 교환수로 3회 세척하고 여과기를 사용하여 탈수시킨 다음 유동층 건조기에서 80℃에서 1 시간 동안 건조시켜 분말상태의 충격보강재 분말을 얻었다.
실시예 2∼6
표 1에 기재된 바와 같이 응집과정에서의 무기물의 종류와 조성을 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교실시예 1
실시예 1의 응집공정에서 부분응집 슬러리와 동시에 투입되는 탄산칼슘 용액을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 충격보강재 파우더를 제조하였다.
비교실시예 2∼3
표 1에 기재된 바와 같이 응집과정에서의 무기물의 종류와 조성을 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
Figure 112006097124115-pat00001
상기와 같이 제조된 충격보강재 분말에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하였으며, 측정결과는 표 2에 나타내었다.
(1) 아이조드 충격강도
상기 제조된 충격보강재의 충격보강효과를 평가하기 위해 다음과 같이 시편을 제조하였다. 폴리염화비닐수지(중합도 1000) 100 중량부에 상기 실시예 1∼6 및 비교실시예 1∼3 에서 제조된 충격보강재 6 중량부, 다이부틸말레이드 3.0 중량부, 스테아린산부틸 1.0 중량부를 첨가하여 160℃에서 4 분간 롤로 혼합한 후 190℃에서 프레스 성형하고, 1/8" 아이조드 충격시편을 제조하였다. 10℃와 23℃에서 ASTM D256 방법에 의해 충격강도를 측정하였고, 제작된 동일 시편에 대하여 20℃와 60℃에서 각각 1 시간씩 유지하는 방법으로 5회 반복한 후 수지의 주변온도 변화에 따른 충격강도를 측정하였다.
(2) 케이크 함량
충격보강재 분말을 25 메쉬에 통과시킨 후, 통과한 분말을 원형관에 넣고 10 킬로그램의 하중을 40℃에서 30 분간 가하여 케이크를 제조하였다. 상기 케이크를 25 메쉬의 시이브(sieve) 위에 놓고 30 초간 진동을 준 후 시이브 위에 남은 케이크의 무게를 측정하였다.
(3) 흐름성
충격보강재 분말을 18 메쉬에 통과시키고, 통과된 분말 50 g을 일본표준규격 JIS K6721에 의한 겉보기 밀도 측정기기에 넣은 후 흘러내리는 시간을 측정하였다.
Figure 112006097124115-pat00002
상기 표 2의 결과로부터, 나노 크기의 무기물을 본 발명에 따라 0.5∼7 중량부 첨가한 실시예 1∼6의 경우, 나노 크기의 무기물을 추가하지 않거나 많은 양을 추가한 비교실시예 1∼3에 비하여 아이조드 충격강도와 피쉬아이 수, 흐름성, 내블록킹 특성에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
본 발명은 아크릴계 고무층에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시킨 중합조성물에 나노 입자크기의 무기물을 혼합하여 응고시킴으로써 분체특성, 충격보강효과 및 내후성이 우수한 아크릴계 고무 충격보강재 조성물을 제공하고, 이 충격보강재를 폴리염화비닐 수지에 함유시켜 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. (A) (A1) 아크릴계 시드(seed) 10∼30 중량부; (A2) 상기 아크릴계 시드에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 아크릴계 고무 코어 성분 40∼75 중량부; 및 (A3) 상기 코어 성분에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 생성되는 쉘 성분 15∼30 중량부로 이루어지는 다층구조의 아크릴계 고무 성분 100 중량부; 및
    (B) 1∼10㎛의 입자크기를 갖는 콜로이드형 무기물 0.5∼7 중량부;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 충격보강재 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알킬 아크릴레이트 단량체로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 및 2-에틸헥실 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 충격보강재 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콜로이드형 무기물은 실리카, 제올라이트, 탄산칼슘, 수산화 알루미나, 수산화 마그네슘, 클레이 즉, 몬트모릴로나이트, 및 벤토나이트 층상 실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 개선된 내충격성과 내후성을 갖는 아크릴계 충격보강재 조성물.
  4. 알킬 아크릴레이트 단량체를 가교제, 유화제 및 수용성 개시제 존재 하에 중합하여 아크릴계 시드를 제조하고;
    상기 아크릴계 시드에 알킬 아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 아크릴계 시드를 감싸는 아크릴계 고무 코어를 형성하고;
    상기 아크릴계 고무 코어에 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체를 그라프트 중합시켜 아크릴계 고무 코어를 감싸는 쉘이 형성된 다층구조의 아크릴계 고무 성분을 제조하고;
    상기 다층구조의 아크릴계 고무 성분에 콜로이드형 무기물을 투입하여 응고시키는;
    단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크릴계 충격보강재의 제조방법.
  5. (A) 기초수지로서 폴리염화비닐계 수지 100 중량부; 및
    (B) 상기 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 따른 개선된 내충격성과 내후성 을 갖는 아크릴계 충격보강재 조성물 5∼30 중량부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리염화비닐계 수지가 폴리염화비닐, 염화비닐을 70% 이상 함유하는 염화비닐 혼합물, 에틸렌계 불포화 단량체와의 공중합체, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 충격보강효과 및 내후성이 우수한 폴리염화비닐 수지 조성물.
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