KR100867846B1 - 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 - Google Patents

고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 Download PDF

Info

Publication number
KR100867846B1
KR100867846B1 KR1020070129227A KR20070129227A KR100867846B1 KR 100867846 B1 KR100867846 B1 KR 100867846B1 KR 1020070129227 A KR1020070129227 A KR 1020070129227A KR 20070129227 A KR20070129227 A KR 20070129227A KR 100867846 B1 KR100867846 B1 KR 100867846B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
clay
polypropylene
cardanol
weight
high impact
Prior art date
Application number
KR1020070129227A
Other languages
English (en)
Inventor
홍채환
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020070129227A priority Critical patent/KR100867846B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100867846B1 publication Critical patent/KR100867846B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 내충격 특성이 우수한 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지, 케슈넛(cashew nut) 쉘(shell)에서 추출한 카다놀(Cardanol)과 천연 층상 클레이(Clay)를 접촉 반응시킨 카다놀-클레이 복합체 및 무수 말레인산이 그라프트(graft)된 폴리프로필렌수지를 포함하는 고충격강도, 저가형 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 상기의 조성물들의 화학 결합을 통하여 기계적 물성 특히, 충격 특성이 강화되고 기존 유기화 처리된 층상 클레이를 사용하여 제조한 폴리프로필렌 나노복합재료와 비교할 때 원가가 대폭 절감이 가능하다. 즉, 본 발명은 자동차 부품을 포함한 다양한 산업용 부품에 폭 넓게 적용될 수 있는 내충격 특성 및 가격 경쟁력이 우수한 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌, 무수 말레인산, 그라프트, 카다놀

Description

고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지{Manufacturing method of polypropylene-clay nanocomposites having high impact proof-strength manufacturing price}
본 발명은 내충격 특성이 우수한 저가형 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지, 케슈넛 쉘(shell)에서 추출한 카다놀과 천연 층상 클레이를 접촉 반응시킨 카다놀-클레이 복합체 및 무수 말레인산을 그라프트 시킨 폴리프로필렌수지를 포함하는 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 상기의 조성물들의 화학 결합을 통하여 기계적 물성 특히, 충격 특성이 강화되고 기존 유기화 처리된 층상 클레이를 사용하여 제조한 폴리프로필렌 나노복합재료와 비교할 때 원가가 대폭 절감이 가능하다. 즉, 본 발명은 자동차 부품을 포함한 다양한 산업용 부품에 폭 넓게 적용될 수 있는 내충격성 등의 기계적 물성 및 가격경쟁력이 우수한 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 우수한 가공특성, 내약품성, 내후성, 기계적 강도로 인해 가정용 전기제품, 건축자재, 내부 장식재, 자동차 부품 등의 분야에서 폭넓게 사용되고 있으나, 강성증대 및 굴곡탄성율 등을 향상시키기 위하여 무기 필러(filer) 예를 들면, 탈크를 충전재 등의 복합재료를 사용한다.
그러나 이러한 복합재료는 비중이 증가하는 단점이 있고 굴곡강성증대 향상의 한계가 있는데, 이런 비중증가 및 강성증대 향상의 한계를 개선하기 위하여 층상구조를 가지며 종횡비가 큰 클레이를 층상구조가 박리된 나노스케일로 분산시켜 사용하고 있다.
이러한 클레이 박리 나노복합재료는 인장강도 및 굴곡탄성율, 치수안정성이 증가하는 장점이 있으나, 현재 기술로는 나노복합재료를 제조하기 위해서는 유기화 처리된 층상 클레이를 사용하여야 하는 단점이 있다. 이러한 유기화 처리제는 4차 암모늄염(NH4 +)을 기본으로 하는 구조에 긴 알킨 체인들이 붙어 있는 구조이다.
상기 유기화 처리된 층상 클레이를 제조하는 업체들(미국 Nanocor 사 등)은 그 화학구조 및 제조기술을 공개하지 않고 있으며, 이러한 유기화 처리된 클레이는 천연 클레이에 비하여 약 50배의 고가로 판매가 되어 이를 사용하여 제조하는 최종 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지의 단가 또한 상승시키는 단점이 있다.
따라서, 폴리프로필렌 클레이 나노복합재료를 사용하는 산업계에서는 기존의 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지와 동등 또는 그 이상의 기계적 물성을 가지면서 도 가격이 저렴한 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지의 개발 등에 대한 요구가 증대되고 있다.
상기 문제점들과 산업계의 요구를 해결하기 위하여 본 발명자의 부단한 연구개발 및 노력한 결과, 캐슈넛 쉘(shell)에서 얻은 카다놀을 천연 층상 클레이와 접촉시키는 경우 클레이의 유기화 처리가 가능함을 발견하였으며, 이러한 카다놀-클레이 복합체와 무수말레인산을 그라프트 시킨 폴리프로필렌을 상용화제로서 폴리프로필렌 수지에 적용시킬 경우, 폴리프로필렌 수지에 층상 클레이를 나노 스케일 수준으로 분산이 가능하며, 이와 동시에 화학적으로 무수 말레인산이 그라프트(graft)된 폴리프로필렌과 결합이 이루어지게 됨을 연구 끝에 알게 되어 본 발명인 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물을 완성하게 된 것이다.
본 발명은 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것으로서,
폴리프로필렌 수지 70 ~ 85 중량%, 캐슈넛 쉘(shell)에서 추출된 카다놀과 천연 층상 클레이를 반응시켜 얻은 카다놀-클레이 복합체 5 ~ 15 중량% 및 무수 말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지 10 ~ 20 중량%를 포함하고 있는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명은 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 관한 것으로서, 인장강도 및 굴곡탄성율, 치수안정성 및 내충격 등의 기계적 물성이 우수하며, 기존의 유기화 처리된 클레이를 사용한 폴리프로필렌 클레이 나노 복합재료에 비하여 제조단가가 혁신적으로 절감되는 효과가 있다.
자동차의 카울탑 카바, 범퍼, 도어트림 등의 제조에 사용되는 폴리프로필렌 수지는 기계적 물성이 높아야 하며, 그 이용 특성상 특히 높은 내충격성, 강성 등이 요구되는데, 기존의 폴리프로필렌 수지는 충전제 등의 복합재료를 첨가하여 제조하였으나, 이를 사용하며 완제품의 무게증가 및 강성증대 향상의 한계를 극복해야 하는 문제가 있었다. 이에 유기화 처리된 클레이를 사용한 폴리프로필렌 클레이 복합재료를 사용하여 무게증가 및 강성이 향상된 폴리프로필렌 수지를 제공할 수 있었으나, 상기 유기화 처리된 클레이의 제조방법 및 그 구성을 제조회사에서 노하우로 갖고 있으면서 고가에 판매를 하여 이를 필연적으로 사용할 수 밖에 없는 산업계에서는 이로 인하여 제조단가가 높게 책정되는 악순환이 반복되고 있었다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 하기와 같이 기존에 고가로 판매되고 있는 유기화 처리된 클레이를 대체시킬 수 있는 클레이를 안출하게 되었고, 또한 이를 이용하여 저가에 제조할 수 있는 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물을 발명하게 된 것이다.
이하에서 본 발명인 고 내충격성, 저가형 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물에 대하여 자세하게 설명하겠다.
본 발명은
(A)폴리프로필렌 수지 70 ~ 85 중량%, 캐슈넛 쉘(shell)에서 추출된 카다놀과 천연 층상 클레이(clay)를 반응시켜 얻은 (B)카다놀-클레이 복합체 5 ~ 15 중량% 및 (C)무수 말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지 10 ~ 20 중량%를 포함하고 있는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명은 폴리프로필렌 수지, 일정량의 케슈넛 쉘(shell)에서 추출되는 카다놀과 천연 층상 클레이를 접촉 반응시켜 얻어지는 카다놀-클레이 복합체 및 무수 말레인산으로 그라프트된 폴리프로필렌수지를 포함함으로써, 층상 클레이가 폴리프로필렌에 나노사이즈(nano-size)의 입자로 균일하게 분산되어 기계적 물성 특히, 내충격 특성이 강화되며 제조원가 측면에서 혁신적인 절감이 가능하여 자동차 부품을 포함한 다양한 산업용 부품에 적용될 수 있는 효과를 얻을 수 있는 내충격 특성이 우수한 폴리프로필렌 클레이 복합수지 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명에서 사용되는 용어를 다음과 같이 정의한다. 먼저, '나노 클레이'는 클레이의 층간 간격이 합성 수지나 화학 물질이 들어갈 수 있는 공간인 나노크기(10-9 m)를 가지는 클레이를 통상 칭하는 말이다. '유기화'는 무기물인 층상 실리케이트의 극성을 감소시키기 위해 유기화제인 알킬 암모늄 등으로 처리하는 것을 말한다. '나노복합수지'는 매트릭스 화합물에 충진제가 나노크기(10-9 m)로 충전된 복합수지를 말한다.
상기 (A)폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체(monomer), 랜덤 공중합체(random copolymer) 혹은 블록 공중합체(block copolymer)를 사용할 수 있다. 그리고 상기 (A)폴리프로필렌 수지는 용융지수(MI) 0.5 ~ 30 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)의 특성을 가지는 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 용융지수가 0.5 g/10분 미만이면 압출(extrusion) 가공시 과도한 가공 부하가 걸리는 문제가 발생하고, 30 g/10분 초과하면 과도한 용융 흐름성으로 인한 최종 제품의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.
이러한 특성을 가지는 본 발명의 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물 중 70 ~ 85 중량%, 더욱 바람직하게는 75 ~ 80 중량%를 사용할 수 있다. 이때, 상기 (A)폴리프로필렌 수지 사용량은 상기 (B)카다놀-클레이 복합체 및 (C)무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지의 함량과의 조화를 위하여 한정되는데, 상기 (A)폴리프로필렌 수지의 사용량이 70 중량% 미만이면 카다놀-클레이 복합체의 사용량이 증가되어 폴리프로필렌의 분산이 충분이 이루어지지 않으며, 85 중량%를 초과하면 기계적 강도의 향상을 기대할 수 없기 때문이다.
상기 (C)무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지는 상기 (B)카다놀-클레이 복합체가 상기 (A)폴리프로필렌 수지 내에 나노 사이즈 입자로 분산시켜 주는 역할을 하는 수지로서, 상기 무수말레인산 단위가 0.1 ~ 2 중량 %, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량% 그라프트 되어 있는 것을 사용할 수 있는데 여기서, 0.1 중량% 미만시 너무 낮은 극성기 함량으로 인한 클레이 나노분산이 용이하게 되지 않는 문제가 발생하고 2 중량% 초과시 과도한 극성기 함량으로 인한 최종 제품의 기계적 물성저 하 현상이 발생하는 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 상기 (C)무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지는 평균분자량(Mw)이 200,000 ~ 250,000 g/mol인 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것이 바람직한데 여기서, 200,000 g/mol 미만이면 최종 클레이 나노복합재료의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생하고 250,000g/mol 초과시에는 용융 점도의 증가로 인한 층상 클레이 사이로 고분자 사슬의 이동이 원할하지 못하여 클레이 나노분산이 원할하게 이루어지지 않는 하는 문제가 발생하기 때문이다. 이러한 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지는 10 ~ 20 중량% 사용하는데, 바람직하기로는 카다놀-클레이 복합체 함량대비 카다놀-클레이 복합체 : 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지 = 1 : 1 ~ 4 중량비, 더욱 바람직하게는 1 : 2 ~ 3.5 중량비 정도로 제한하여 사용하는 것이 좋다. 여기서, 1 : 1 중량비 이하에서는 적절한 클레이의 분산이 이루어지지 않으며, 1 : 5 중량비를 초과할 경우 매트릭스 폴리프로필렌 수지와의 극성이 다른 (A)폴리프로필렌 수지의 함량이 증가하는 효과로 인하여 최종 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물의 기계적 물성이 나빠지기 때문에 상기 중량비가 적합하다.
상기 (B)카다놀-클레이 복합체에 있어서 클레이는 층상 구조를 가지는 실리케이트 광물로서 몬모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 버미큘라이트(vermiculite) 및 사포나이트(saponite) 등 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 케슈넛 쉘에서 추출되는 카다놀과 천연 층상 클레이를 접촉 반응시켜 얻어지는 카다놀-클레이 복합체로서 카다놀의 세부 화학구조 는 하기 화학식 1과 같다.
Figure 112007089441029-pat00001
여기서, 상기 R은 불포화 알킬기로서, 탄소수는 13 ~ 17, 더욱 바람직하게는 14 ~ 16이며, 이중결합을 1 ~ 5개 포함하고 있다.
상기 카다놀과 클레이의 혼합 반응에 의하여 카다놀 화학구조 내 존재하는 수산화기에 의해 천연 층상 클레이 화합물 내에 존재하는 양이온과 반응할 수 있으며 이를 통한 양이온 교환 반응이 가능하며, 또한 카다놀 내 존재하는 긴 알킬 체인에 의하여 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 버미큘라이트 및 사포나이트 등이 소위 말하는 유기화 처리가 되어 비극성 고분자와의 용융 혼화성이 높아지게 된다.
본 발명의 카다놀-클레이 복합체의 기본 구조는 층상구조이며, 실리카 테트라헤드랄 시트(silica tetrahedral sheet)와 알루미나 옥타헤드랄 시트(alumina octahedral sheet)의 층상조합으로 이루어져 있는데, 그 층간에는 Na+, Li+ 등의 이온으로 채워져 있다. 또한 시트의 말단에는 -OH기가 존재하기 때문에 매우 극성인 친수성 구조이고, 친유성 수지인 폴리프로필렌 수지와의 극성차이가 심하여 클레이 자체만으로는 분산박리되어 수지 안으로 분산될 수 없다. 따라서, 클레이의 분산 박리를 위해서는 극성을 감소시킨 클레이를 사용하여야 하는데, 이를 위 해서 본 발명에서는 케슈넛 쉘에서 추출되는 카다놀과 천연 층상 클레이를 반응시켜 유기화 처리한 층상 실리케이트(OLS : Organically modified Layered Silicate)를 사용할 수 있다.
상기 (B)카다놀-클레이 복합체는 본 발명의 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물 전체 중량에 대하여 5 ~ 15 중량%, 더욱 바람직하게는 5 ~ 10 중량%를 사용할 수 있는데, 여기서 5 중량%로 미만이면 분산된 클레이에 의한 기계적 강도 기여부분이 미비하고, 15 중량%를 초과하면 미분산된 입자들에 의해 응력 집중점의 발생이 증가하여 충격강도가 나빠지는 문제가 발생한다.
또한, 상기 (B)카다놀-클레이 복합체는 카다놀과 클레이의 중량비가 카다놀 : 클레이 = 2 ~ 3.5 : 1 , 더욱 바람직하게는 2.5 ~ 3 : 1인 것을 사용할 수 있는데, 여기서, 중량비가 카다놀 : 클레이 = 2 : 1 미만이면, 카다놀의 클레이 층간 침투(penetration)가 충분하지 않아 최종 복합재료의 클레이 나노분산이 충분하지 하는 문제가 발생하고, 카다놀 : 클레이 = 3.5 : 1 초과시 과도한 클레이 함량으로 인한 최종 제품의 물성은 상승하지 않으나 단가가 상승하는 문제가 발생한다.
상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물은 상기 유기화 층상 클레이의 층간에 폴리프로필렌 수지가 분산박리되고 무수 말레인산 그라프트 폴리프로필렌과 화학적으로 결합되는 구조를 가지면서 복합수지화 되는 것이다.
본 발명에서는 상기 유기화된 층상 실리케이트와 폴리프로필렌 수지 혼합물이 상기 분산박리를 통해 복합수지 구조가 형성되었음을 X-레이 회절에 의하여 확 인할 수 있다. X-레이 회절에 의해 층상 실리케이트의 층간 거리의 변화를 측정하여 확인하는 것이다.
본 발명인 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물 필요에 따라서 상기 조성물 외에 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 유기안료, 무기안료 및 염료 등에서 선택된 1 종 이상의 첨가제를 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물의 제조방법에 대해서 설명을 하겠다.
(A)폴리프로필렌 수지, (B)카다놀-클레이 복합체 및 (C)무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지 또는 첨가제를 교반-혼합장치에서 교반하여 혼합시키고, 160 ~ 190℃ 온도에서 믹서를 사용하여 용융 및 혼련시켜 제조할 수 있다.
이러한 본 발명의 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물은 기계적 물성 특히 내충격 특성이 향상되어 다양한 산업분야, 특히 자동차 부품 분야에 적용될 수 있으며, 기존의 4차 암모늄 염(NH4 +)을 기본으로 한 긴 알킬 체인을 함유하는 유기화제를 사용하는 제조방법에 비하여 혁신적인 원가절감이 가능하다.
이하에서 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠다. 그러나 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리프로필렌 랜덤 공중합수지 750g, 카다놀 67 중량% 및 클레이 33 중량%를 함유하는 카다놀-클레이 복합체 100g 및 무수말레인산 0.5 중량%가 그라프트된 폴리프로필렌 수지 150g을 교반기에 넣은 후, 이를 180 ℃, 1000 rpm 의 조건 하에서 교반 및 혼합하여 폴리프로필렌 클레이 복합수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 본 실시예의 조성물질 및 그 조성비율을 나타내었다.
실시예 2 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 것과 같은 조성물질 및 조성비율을 갖도록 실시예 2 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7을 실시하였다. 여기서, 실시예 4는 카다놀-클레이 복합체 : 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지 = 1 : 4 중량비가 되도록 실시하였고, 비교에 6은 카다놀-클레이 복합체 : 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌 수지 = 1 : 5 중량비가 되도록 실시하였다.
구 분 (중량%) A B C
B-1 B-2 B-3
실시예 1 75 15 - - 10
실시예 2 75 20 - - 15
실시예 3 80 10 - - 10
실시예 4 76 5 - - 20
비교예 1 75 - 10 - 15
비교예 2 75 - 5 - 20
비교예 3 75 - - 10 20
비교예 4 75 - - 5 20
비교예 5 90 5 - - 5
비교예 6 70 5 - - 25
비교예 7 72 18 - - 10
상기 A, B, C의 하기의 조성물질들을 나타낸 것이다. A : 폴리프로필렌 랜덤 공중합 수지, (한국LG Caltex㈜사, 상품명 R724J). B-1 : 카다놀 67 중량% 및 클레이 33 중량%를 함유하는 카다놀-클레이 복합체. B-2 : 천연 층상 클레이(미국 Southern Clay Products Inc., 상품명 Na+MMT) B-3 : 유기화 클레이(미국 Southern Clay Products Inc. 상품명 Cloisite○R 20A). C : 무수말레인산 0.5 중량%가 그라프트된 폴리프로필렌 수지이며, 평균분자량 은 200,000 g/mol 이다.
실험예
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 7에서 제조한 폴리프로필렌 클레이 복합수지 조성물의 기계적 물성을 측정하기 위하여 사출성형을 통하여 각각 하기의 물성측정방법에 따라 시편을 성형한 후,각 측정법에서 제시하는 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
여기서, 인장물성 측정시편은 덤벨형 모양의 시편이며, 충격강도 측정시편은 시편에 노치(notch)가 형성된 시편의 모양을 사용한다.
물성측정방법
인장특성 측정
ASTM D 638(Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics)에 의거하여 측정용 시편을 만들어 만능시험기를 사용, 인장강도(Tensile Strength) 및 신율(Elongation@Break) 값을 측정하였다. (인장강도 [Pa] = 최대 load [N] / 초기 시료의 단면적 [m2], 신율 [%] = 파단점까지의 늘어난 길이 / 초기 길이)
충격강도 측정방법
ASTM D 256(Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics)에 의거하여 측정용 시편을 만들어 아이조드 충격기를 사용, 충경강도(Impact Strength) 값을 측정하였다.
굴곡탄성율 측정방법
ASTM D 790(Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics)에 의거하여 측정용 시편을 만들어 만능시험기를 사용, 굴곡탄성율 (flexural modulus)을 측정하였다.
물성
인장강도(kgf/cm2) 굴곡탄성율(kgf/cm2) 충격강도(kgf-cm/cm)
실시예 1 344 18550 9.3
실시예 2 350 18400 9.3
실시예 3 339 18500 9.4
실시예 4 342 18700 9.0
비교예 1 312 18300 4.5
비교예 2 332 18100 4.3
비교예 3 331 18200 9.2
비교예 4 326 18300 8.8
비교예 5 332 18050 6.1
비교예 6 350 18000 5.7
비교예 7 363 18700 6.8
상기 실험예의 결과인 표 2의 결과 데이타를 검토해보면, 본 발명에 대한 실험 결과인 실험예 1 ~ 4의 기계적 물성이 매우 우수함을 알 수 있는데, 이는 기존의 선행발명의 결과 데이터인 비교실험예 1 ~ 4와 비교하였을 때, 인장강도, 굴곡탄성율 특히 충격강도가 대폭 상승되었음을 확인할 수 있다. 기존의 매우 고가인 유기화 클레이를 사용한 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지와 비교하였을 때, 충격강도가 동등하거나 오히려 더 높으며, 전체적인 기계적 물성이 더 좋은 결과를 보이고 있음을 확인할 수 있었다. (A)폴리프로필렌 수지 85중량% 초과하여 제조한 비교예 5의 실험결과인 비교실험예 5의 경우, 그리고 (B)카다놀-클레이 복합체 : (C)무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지 = 1 : 4 초과하여 제조한 비교예 6의 실험결과인 비교실험예 6의 경우, 오히려 전체적인 기계적 물성이 나빠지는 것을 확인할 수 있으며, 또한, 카다놀-클레이 복합체가 15 중량% 초과시 인장강도와 굴곡탄성율은 좋아지지만 충격강도가 저하됨을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조성물은 앞서 설명한 조성비를 갖는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 목적을 이루기 위한 최적의 배합비율임을 확인할 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. (A)폴리프로필렌 수지 70 ~ 85 중량%, 캐슈넛 쉘(shell)에서 추출된 카다놀과 천연 층상 클레이(clay)를 반응시켜 얻은 (B)카다놀-클레이 복합체 5 ~ 15 중량% 및 (C)무수 말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지 10 ~ 20 중량%를 포함하고 있는 것을 그 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (A)폴리프로필렌 수지는 프로필렌을 단량체로 하는 단독 중합체(monomer), 랜덤 공중합체(random copolymer) 및 블록 공중합체(block copolymer) 중에서 선택된 1 종을 포함하는 것을 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (B)카다놀-클레이 복합체는 캐슈넛 셀에서 추출한 하기 화학식 1의 구조를 갖는 카다놀을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112007089441029-pat00002
    여기서, 상기 R은 불포화 알킬기로서, 탄소수는 13 ~ 17이며, 이중결합 1 ~ 5개를 포함하고 있다.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 (B)카다놀-클레이 복합체는 실리케이트 광물인 몬모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 버미큘라이트(vermiculite) 및 사포나이트(saponite) 중에서 선택된 1 종 이상을 함유한 클레이를 포함하고 있으며, 상기 클레이는 층상구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 (B)카다놀-클레이 복합체는 카다놀과 클레이의 중량비가 카다놀 : 클레이 = 2.5 ~ 3 : 1 인 것을 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 (B)카다놀-클레이 복합체와 (C)무수 말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 (B)카다놀-클레이 복합체 : (C)무수 말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지 = 2 ~ 3.5 중량비로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서, (C)무수 말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 무수말레인산 0.1 ~ 2 중량 %가 평균분자량 200,000 ~ 250,000 g/mol인 폴리프로필렌에 그라프트 되어 있는 것을 특징으로 하는 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 조성물.
KR1020070129227A 2007-12-12 2007-12-12 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지 KR100867846B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070129227A KR100867846B1 (ko) 2007-12-12 2007-12-12 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070129227A KR100867846B1 (ko) 2007-12-12 2007-12-12 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100867846B1 true KR100867846B1 (ko) 2008-11-10

Family

ID=40283951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070129227A KR100867846B1 (ko) 2007-12-12 2007-12-12 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100867846B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115537960A (zh) * 2022-11-09 2022-12-30 福建师范大学泉港石化研究院 一种改性电气石聚丙烯熔喷料及其制备方法和应用
CN116836399A (zh) * 2023-06-28 2023-10-03 浙江大学 基于腰果酚和蒙脱土的有机无机杂化嵌段聚合物制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5910523A (en) * 1997-12-01 1999-06-08 Hudson; Steven David Polyolefin nanocomposites
JP2000072954A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Mitsui Chemicals Inc 木質様樹脂組成物およびそれを用いた成形物
KR100612406B1 (ko) 2004-05-24 2006-08-16 엘에스전선 주식회사 클레이를 이용하여 기계적 물성 및 난연성이 향상된폴리프로필렌계 수지 조성물 및 이를 이용한 전선
KR20070034853A (ko) * 2005-09-26 2007-03-29 현대자동차주식회사 폴리프로필렌/클레이 나노복합재의 제조방법
KR100745144B1 (ko) 2004-05-24 2007-08-02 엘에스전선 주식회사 기계적 물성 및 난연성이 향상된 폴리프로필렌계 수지조성물 및 이를 이용한 전선

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5910523A (en) * 1997-12-01 1999-06-08 Hudson; Steven David Polyolefin nanocomposites
JP2000072954A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Mitsui Chemicals Inc 木質様樹脂組成物およびそれを用いた成形物
KR100612406B1 (ko) 2004-05-24 2006-08-16 엘에스전선 주식회사 클레이를 이용하여 기계적 물성 및 난연성이 향상된폴리프로필렌계 수지 조성물 및 이를 이용한 전선
KR100745144B1 (ko) 2004-05-24 2007-08-02 엘에스전선 주식회사 기계적 물성 및 난연성이 향상된 폴리프로필렌계 수지조성물 및 이를 이용한 전선
KR20070034853A (ko) * 2005-09-26 2007-03-29 현대자동차주식회사 폴리프로필렌/클레이 나노복합재의 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115537960A (zh) * 2022-11-09 2022-12-30 福建师范大学泉港石化研究院 一种改性电气石聚丙烯熔喷料及其制备方法和应用
CN115537960B (zh) * 2022-11-09 2023-09-15 福建师范大学泉港石化研究院 一种改性电气石聚丙烯熔喷料及其制备方法和应用
CN116836399A (zh) * 2023-06-28 2023-10-03 浙江大学 基于腰果酚和蒙脱土的有机无机杂化嵌段聚合物制备方法
CN116836399B (zh) * 2023-06-28 2024-04-02 浙江大学 基于腰果酚和蒙脱土的有机无机杂化嵌段聚合物制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Goettler et al. Layered silicate reinforced polymer nanocomposites: development and applications
Dong et al. Effects of clay type, clay/compatibiliser content and matrix viscosity on the mechanical properties of polypropylene/organoclay nanocomposites
US7897681B2 (en) Hybrid PVC/wood-reinforcement nanocomposites and method of manufacture
Hong et al. Preparation and mechanical properties of polypropylene/clay nanocomposites for automotive parts application
US20070167552A1 (en) Polyamide moulding materials for the production of moulded articles having reduced surface carbonization
EP0598836A1 (en) FORMATION OF POLYMERIC NANOCOMPOSITES FROM LEAFED LAYER MATERIAL BY A MELTING PROCESS.
JP2024028594A (ja) 強化ポリオレフィン複合材料
US20110245387A1 (en) Method for preparing rubber/nanoclay masterbatches, and method for preparing high strength, high impact-resistant polypropylene/nanoclay/rubber composites using same
Ghanta et al. Review on nano‐and microfiller‐based polyamide 6 hybrid composite: effect on mechanical properties and morphology
US20070004842A1 (en) Polymer nanocomposite blends
Hasegawa et al. Preparation and properties of ethylene propylene rubber (EPR)–clay nanocomposites based on maleic anhydride‐modified EPR and organophilic clay
KR100706422B1 (ko) 칫수안정성이 우수한 폴리프로필렌 나노복합 수지
KR100867846B1 (ko) 고 내충격성 폴리프로필렌 클레이 나노복합수지
KR101098430B1 (ko) 기계적 특성 및 내열 특성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법
KR100529365B1 (ko) 폴리프로필렌-층상구조점토 나노복합체 조성물 및 그의제조방법
Sánchez-Valdes et al. Effect of PEgMA/amine silane compatibilizer on clay dispersion of polyethylene-clay nanocomposites
EP2074156B1 (en) Compatibilizers for producing nanocomposites, microcomposites and polymer blends and process for obtaining them.
KR101504940B1 (ko) 내열성과 내구성이 우수한 자동차 라디에이터호스고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물
George et al. Studies on nano kaolin clay reinforced PS-HDPE nanocomposites
JP2004536160A (ja) ポリアミドをベースとした熱可塑性重合体組成物
KR100705794B1 (ko) 화학적으로 표면처리된 나노클레이를 포함하는 타이어용고무조성물
JP2004521980A (ja) ポリアミドをベースとした熱可塑性重合体組成物
KR20020007588A (ko) 난연성이 우수한 폴리프로필렌-유기점토 복합체 및 이의제조방법
KR20020036258A (ko) 복합강화 폴리아미드 수지 조성물
KR100436491B1 (ko) 나노크레이 복합강화 폴리아미드 수지 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121031

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131031

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141030

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151030

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171030

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181030

Year of fee payment: 11