KR100926166B1 - 가스 발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지조성물 - Google Patents

가스 발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 제조된 가스발생량이 감소된 무기충진재는 히드록시기를 표면에 갖는 무기입자와 상기 히드록시기와 화학 결합이 가능한 작용기를 최소한 하나 이상을 갖는 유기실리콘계 화합물을 반응시켜 상기 무기입자의 표면에 유기실리콘계 화합물이 화학적으로 결합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하고, 본 발명은 상기 무기충진재와 수지를 혼합하여 제조된 가스발생량이 감소된 수지 조성물을 포함한다.
무기입자, 히드록시기, 유기 실리콘, 무기충진재.

Description

가스 발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지 조성물 {Inorganic Fillers and Resin Compositions Using the Same with Reduced Gas Production}
제1도는 본 발명의 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지 조성물의 등온 TGA(Isothermal Thermogravimetric Analysis) 곡선을 나타내었다.
제2도는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 2에 따른 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지 조성물의 등온 TGA(Isothermal Thermogravimetric Analysis) 곡선을 나타내었다.
제3도는 본 발명의 실시예 4, 5 및 비교예 3에 따른 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지 조성물의 등온 TGA(Isothermal Thermogravimetric Analysis) 곡선을 나타내었다.
제4도는 본 발명의 실시예 6 및 비교예 4에 따른 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 이용한 수지 조성물의 등온 TGA(Isothermal Thermogravimetric Analysis) 곡선을 나타내었다.
발명의 분야
본 발명은 가스 발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 적용한 수지에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 무기입자의 표면에 유기실리콘계 화합물을 효과적으로 처리함으로써 입자 자체의 가스발생이 감소된 무기충진재 및 이를 적용하여 가스발생이 감소된 수지에 관한 것이다.
발명의 배경
최근 들어, 각종 전기·전자 기기 부품, 자동차 기기 부품 또는 화학 기기 부품 등의 재료로서 높은 내후성 및 내약품성을 갖는 열가소성 수지가 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 고무 또는 플라스틱 등의 고분자를 실용화하는데 있어서 노화방지, 보강, 또는 증량의 목적으로 충진재가 사용되며, 특히 무기충진재가 널리 사용된다.
무기충진재로서 금속, 금속산화물 또는 금속수산화물이 널리 이용되어 왔다. 이들은 대개의 경우 구조적으로 표면, 내부 또는 골격에 물 또는 이산화탄소(CO2), 질소(N2), 산소(O2) 등을 함유하므로, 가공을 하는 경우 상기 가스들을 방출하여 외관 불량 및 물성 저하 등의 문제를 발생시킨다. 또한 충진재 입자 표면의 활성 때 문에 가공을 하는 경우 촉매로 작용하여 고분자를 분해시켜 물성을 저하시키거나 분해 산물에 의한 가스발생으로 인해 외관 불량을 일으키기도 한다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 유기물로 표면처리된 무기충진재를 사용할 수 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 무기충진재는 분산성 확보 목적으로 사용되는 결과 대부분 스테아르산 또는 그 염, 그리고 이와 유사한 형태의 화합물 등 열안정성이 낮은 분산제로 처리되어 있어서 내열성 측면에서 취약하다. 특히 고온에서 장시간 방치하면 이러한 표면처리 성분이 분해되어 그 자체로도 성형물의 물성 및 외관에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 표면처리 성분의 분해로 노출된 무기충진재 표면에 의해 고분자의 분해가 촉진된다. 결국 이러한 결과는 성형물의 물성의 급격한 저하 뿐만 아니라 고분자 분해 산물에 의한 가스 발생을 촉진하여 외관 불량을 야기할 가능성이 있다.
특히 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 범용플라스틱보다 가공온도가 높은 폴리카보네이트(PC) 등의 엔지니어링 플라스틱의 경우에는 이러한 원인에 의해 더욱 심각한 문제가 야기될 수도 있다.
이러한 이유들로 인해 기존 충진재로 인한 문제점을 보완하면서 이들에 첨가된 수지의 안정된 물성 유지 및 외관 불량을 야기하지 않는 효과적인 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이었다.
이에 본 발명자들은 무기 입자의 표면을 유기실리콘계 화합물로 표면처리함으로써, 가스발생량이 감소된 특성을 갖는 무기충진재 및 이를 적용한 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 적용한 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열안정성이 높은 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 적용하여 가스발생량이 감소된 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가스발생 및 물성저하를 방지하는 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 적용한 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 외관을 가진 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 적용한 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 가스발생량이 감소된 무기충진재는 표면에 히드록시기를 갖는 무기입자 및 상기 히드록시기와 화학 결합이 가능한 작용기를 최소한 하나 이상을 갖는 유기실리콘계 화합물을 반응시켜 무기입자의 표면에 상기 유기실리콘계 화합물이 화학적으로 결합된 구조를 갖는다. 본 발명은 상기로부터 제조된 무기충진재와 수지를 혼합하여 가스발생량이 감소된 수지 조성물을 포함한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명에 따른 가스발생량이 감소된 특성을 갖는 무기충진재는 (A) 표면에 히드록시기를 갖는 무기입자와 (B) 상기 히드록시기와 화학적 결합이 가능한 작용기를 적어도 하나 이상 갖는 유기실리콘계 화합물을 반응시켜 무기입자의 표면에 상기 유기실리콘계 화합물이 화학적으로 결합된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 무기충진재는 유기실리콘계 화합물이 표면에 화학적으로 결합되어 있어서 기존 분산제 처리된 입자와 대비할 때 열안정성이 높고, 표면이 유기물로 처리되어 소수성을 띄게 되어 물리흡착된 물의 양이 감소된다. 또한 열이 가해졌을 때 물의 형태로 가스 발생이 가능한 히드록시기를 줄여줌으로써 압사출 등의 공정을 거치면서 열이 가해질 때 발생될 수 있는 수증기에 의한 가스 발생을 줄여 주고, 표면처리에 의해 표면 활성이 억제되어 이에 의한 수지의 분해를 막아 가스발생 및 물성 저하를 방지하며, 표면의 소수성으로 인해 수지와의 상용성이 높아지므로 외관이 개선된 수지 조성물의 제조에 이용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 무기입자로 금속, 금속 산화물, 또는 금속 수산화물을 사용할 수 있다. 금속으로는 은(Ag), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al); 금속 산화물로는 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2), 산화철(Fe2O3), 산화아연(ZnO), 산 화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화세륨(CeO2), 산화리튬(Li2O), 산화은(AgO), 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O5) 산화칼슘(CaO); 금속 수산화물로는 수산화알루미늄(Al(OH)3) 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있고, 바람직하게는 TiO2, 난연보조제 Sb2O3, 보강제 SiO2 가 사용될 수 있다.
상기 무기입자의 평균입경은 1㎚∼100㎛이며, 바람직하게는 5㎚∼5㎛이고, 가장 바람직하게는 10nm∼1㎛이다. 무기입자의 크기가 1nm미만일 경우 무기입자 고유의 특성을 나타내기 힘들 뿐만 아니라 분산이 용이하지 않고, 100㎛를 초과할 경우 최종제품의 기계적 물성을 저하시킨다.
상기 무기입자(A)의 표면적은 0.001∼1000㎡/g이며, 바람직하게는 0.1∼600㎡/g이고, 가장 바람직하게는 1∼100㎡/g이다. 무기입자의 표면적이 1000㎡/g를 초과할 경우 분산이 용이하지 않고, 0.001㎡/g미만일 경우 최종제품의 기계적 물성을 저하시킨다.
상기 무기입자(A)의 입자당 표면의 히드록시기의 개수는 10∼2.5×1011개/입자이며, 바람직하게는 6×102∼6×108개/입자이다. 히드록시기가 10 개/입자 미만일 경우 표면개질을 위한 반응기의 개수가 적어 표면개질이 잘 일어나지 않을 수 있으며, 2.5×1011 개/입자를 초과할 경우 이로부터 발생되는 수분이 증가되어 최종제품 의 표면불량을 일으킨다.
본 발명에서는 유기실리콘계 화합물로 실란 화합물, 실록산 화합물 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 화합물 또는 혼합물은 무기입자 표면의 히드록시기와 반응이 가능한 작용기를 갖는다.
본 발명의 구체예에서는 상기 실란은 하기 화학식 1의 구조를 갖는다.
화학식 1
Figure 112007083163811-pat00001
화학식 1에서 R1, R2, R3, R4 중 적어도 하나 이상은 알콕시기, 할로겐기, 히드록시기 등과 같이 무기입자 표면의 히드록시기와 반응이 가능한 작용기이며, 이를 제외한 나머지는 각각 독립적으로 C1-20의 알킬기, 아릴기, 알킬 치환 아릴기, 아릴알킬기, 시클로알킬기, 아미노기로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기이다.
본 발명의 구체예에서는 상기 실록산은 하기 화학식 2의 구조를 갖는다.
화학식 2
Figure 112007083163811-pat00002
화학식 2에서 X1, X2 중 적어도 하나는 알콕시기, 할로겐기, 히드록시기 등과 같이 무기입자 표면의 히드록시기와 반응이 가능한 작용기이고, 이를 제외한 X1 또는 X2, 및 R5, R6, R7, R8는 각각 독립적으로 C1-20의 알킬기, 아릴기, 알킬 치환 아릴기, 아릴알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 히드록시기 및 할로겐기로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기이며, n의 범위는 1∼100 이다.
상기 실록산 화합물은 수평균 분자량이 100∼10,000의 값을 가진다. 분자량이 100미만일 경우 유기실리콘 본연의 특성을 나타내기 힘들고, 분자량이 10,000를 초과할 경우 무기입자와 결합할 확률이 줄어든다.
이들 유기실리콘은 단독으로 적용될 수 있으며 또는 각각의 혼합물로도 적용이 가능하다.
본 발명에서 상기 히드록시기를 갖는 무기입자(A)는 50∼99.9 중량%이고, 상기 유기 실리콘계 화합물(B)은 0.1∼50 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 유기 실리콘계 화합물이 0.1중량% 미만일 경우 유기실리콘 본연의 특성을 나타내기 힘들고, 50%를 초과할 경우 미반응 잔류 유기 실리콘계 화합물에 의하여 최종제품의 물 성을 저하시킨다.
본 발명은 상기 무기충진재의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 히드록시기를 갖는 무기입자(A)와 유기 실리콘계 화합물(B)을 용매에 분산시킨 상태에서, 열을 가하여 55℃ 내지 150 ℃에서 일정 시간 이상 반응시키는 단계로 이루어진다.
상기 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, t-부탄올 및 부탄올등이 사용될 수 있으며, 특히 이소프로판올이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 무기입자를 수지 및 기타 첨가제와 함께 혼련 및 압출하는 공정을 추가하여 가스발생량이 감소된 수지 조성물을 제공한다.
상기 수지 조성물은 기초수지 100 중량부에 대하여 표면 처리된 무기충진재 0.01∼30 중량부로 이루어진다. 상기 무기충진재의 함량이 0.01중량부미만일 경우 무기충진재로 인한 효과가 미미하며, 30중량부를 초과할 경우 충격강도가 낮아지는 문제점이 있다.
상기 기초수지는 특별한 제한이 없으며, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 모두에 적용될 수 있다. 예로는, 폴리스티렌, 고충격 폴리스티렌(HIPS) 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 고무변성 방향족비닐-시안화비닐 그라프트 공중합체 수지, 방향족비닐-시안화비닐 공중합체 수지, 폴리카보네이트, 불소화폴리올레핀, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리우레탄, 불포화폴리에스테르, 페놀수지, 에폭시 수지 등에 모두 적용될 수 있으며, 바람직하게는 무기충진재 표면의 히드록시기에 의해 영향을 받을 수 있는 폴리에스테르 및 폴리카보네이트에 효과적으로 적용될 수 있다.
상기 수지 조성물은 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격완화제, 혼화제, 착색제, 안정제, 윤활제, 정전기방지제, 안료, 방염제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예에서 사용된 무기입자(A), 유기실리콘계 화합물(B), 이들을 반응시켜 제조된 가스 발생량이 감소된 무기충진재(C) 및 비교실시예로서 제조된 표면처리 되지 않은 무기충진재(D), 이들을 적용한 기초수지 조성물로서, 상기 표면처리된 무기충진재(C)를 적용한 수지(E) 및 비교실시예로서 제조된 표면처리되지 않은 무기충진재(D)를 적용한 수지(F)의 사양은 다음과 같다.
(A) 표면에 히드록시기를 갖는 무기입자
(A1) 티타니아 : 입자크기 평균이 500㎚, 표면적이 5.1㎡/g인 Dupont사의 R-960을 사용하였다.
(A2) 산화안티몬: 입자크기 평균이 2 ㎛, 표면적이 5.1㎡/g인 일성안티몬 사 의 ANTIS-W를 사용하였다.
(B) 히드록시기와 화학결합이 가능한 작용기를 가진 유기 실리콘계 화합물
(B1) Aldirich 사의 트리메톡시메틸실란을 사용하였다.
(B2) Aldirich 사의 트리메톡시옥틸실란을 사용하였다.
(B3) Dow Corning 사의 반응형 실록산(Mw: 3,000)을 사용하였다.
변성 무기입자의 제조
실시예 1
티타니아 분말(A1) 90 중량부를 반응기에서 이소프로판올과 충분히 혼합하고 실란(B1)을 10 중량부 투입하고 pH를 3으로 조절한 후, 80 ℃에서 2 시간 동안 반응시켜 가스 발생량이 감소된 무기충진재(C1)를 제조하였다. 상기의 표면 처리된 가스발생량이 감소된 무기충진재(C1)를 이소프로판올로 침전, 세척하여 미반응된 실란(B1)을 제거하고, 80 ℃에서 건조하여 분말을 제조하였다.
실시예 2
실란(B2)을 반응기에 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 분 말(C2)을 제조하였다.
실시예 3
산화안티몬 분말(A2) 및 실록산(B3)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 분말(C3)을 제조하였다.
비교실시예 1
유기 실리콘계 화합물(B)을 사용하지 않고 티타니아 분말(A1)만을 80 ℃에서 건조하여 표면처리 되지 않은 분말(D1)을 제조하였다.
비교실시예 2
유기 실리콘계 화합물(B)을 사용하지 않고 산화안티몬 분말(A2)만을 80 ℃에서 건조하여 표면처리 되지 않은 분말(D2)을 제조하였다.
표면처리된 무기충진재(C)를 적용한 수지(E)의 제조
실시예 4
실시예 1에서 제조된 무기충진재(C1) 분말 1 중량부와 기초수지로 폴리카보 네이트(Teijin, Mw: 20,000) 99 중량부를 용융, 혼련 압출하여 펠렛(E1)을 제조하였다. 압출은 L/D=29, 직경 45mm인 이축 압출기에서 실린더 온도를 260로 설정하였다. 제조된 펠렛은 80에서 6시간 건조 후 6 Oz 사출기에서 성형온도 260, 금형온도 60∼80의 조건으로 사출하여 물성시편을 제조하였다.
실시예 5
실시예 2에서 제조된 무기충진재(C2)를 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 압출펠렛(E2)을 제조하였다.
실시예 6
실시예 3에서 제조된 무기충진재(C3) 분말 3.5 중량부와 기초수지로 ABS(제일모직: STAREX NT-7200) 수지 96.5 중량부를 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 압출펠렛(E3)을 제조하였다.
비교실시예 3
비교실시예 1에서 제조된 표면 처리되지 않은 무기충진재(D1) 분말을 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여 압출펠렛(F1)을 제조하였다.
비교실시예 4
비교실시예 2에서 제조된 표면 처리되지 않은 무기충진재(D2) 분말을 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 6과 동일하게 수행하여 압출펠렛(F2)을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 2로서 실란(B1)으로 표면 처리된 티타니아(C1, 파선) 및 실란(B2)으로 표면처리된 티타니아(C2, 점선)와 비교실시예 1로서 표면 처리되지 않은 티타니아(D1, 실선)의 260℃에서의 등온열분해곡선(Isothermal TGA)을 도 1에 도시하였고, 실시예 3의 실록산(B3)으로 표면처리된 산화안티몬(C2, 점선)과 비교실시예 2의 표면처리되지 않은 산화안티몬(D2, 실선)의 260℃에서의 등온열분해곡선(Isothermal TGA)을 도 2에 도시하였다. 도 1 및 도 2에 의하면, 모든 경우에서 시간 경과에 따라서 무게가 감소되는 경향을 나타내는데 이는 티타니아 또는 산화안티몬에 함유되어 있거나 표면의 히드록시기 등으로부터 빠져나간 수분에 의한 무게감소이다. 상기의 실시예 제조과정에서 유기실리콘의 표면처리 반응 후 용매로 수차례 세척하였으므로, 반응하지 못하고 티타니아 또는 산화안티몬 표면에 물리 흡착되거나 유기실리콘 성분끼리 응집된 경우는 세척에 의해 제거되고, 티타니아 또는 산화안티몬 표면에 화학적으로 결합된 유기실리콘 들만이 남아 있게 된다. 즉, 표면처리된 유기실리콘이 세척시에도 씻겨나가지 않고 티타니아 또는 산화안티몬 표면의 히드록시기와 견고한 화학 결합을 형성하여 티타니아 또는 산화안티몬 표면에 안정적으로 고착되었으며, 그 결과, 화학결합을 형성한 만큼 티타니아 또는 산화안티몬 표면의 히드록시기를 줄여주면서 표면을 소수성으로 만들어 티타니아 또는 산화안티몬의 수분함유량이 낮아지게 된다. 한편 260℃에서는 표면에 고착된 유기실리콘은 분해되지 않으므로 도 1 및 도 2에서 나타난 무게 감소는 유기실리콘에 의한 기여분은 포함되지 않으며 수분에 의해서 감소되는 것만 포함된다. 따라서, 도 1 및 도 2의 실시예 1 내지 3에서 비교실시예 1 내지 2 보다 적은 무게 감소가 나타난 것은, 실시예로부터 발생되는 수분의 양이 비교실시예보다 적다는 것을 의미한다.
각 경우에 등온열분해곡선상에서 나타난 무게 감소는 가스발생에 의해 줄어든 무게이므로, 따라서 잔류량으로부터 계산된 무게감소량이 가스발생량과 같으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112007083163811-pat00003
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실란으로 표면 처리한 실시예 1과 표면처리하지 않은 비교실시예 1을 비교해 보면, 실시예에서 더 적은 무게감소를 나타내었으며, 표면처리로 인해 0.03w%의 가스발생 감소 효과를 나타내었다. 상기의 실시예 1과 비교실시예 1 사이의 관계와 마찬가지로, 실시예 2 및 실시예 3에서의 감소는 실시예 1에 비해 더욱 상승된 효과를 나타내었다.
상기 결과에서 보여지는 무게감량은 기체의 부피로 환산하면 상당량의 가스를 발생 시킬 수 있는 양이다. 가공온도가 200℃ 이상으로 매우 높아 그 부피는 더욱 커지게 되고 이는 가공 시 수지에 기포를 형성하여 외관 불량을 야기할 만큼의 충분한 양이 될 수 있다.
예를 들어 상기 기체를 수증기로 가정하면, 100℃에서 비용적이 1,673 mL/g (출처 : 한국브리태니커)이며, 온도가 상승하면 부피는 더욱 증가하게 된다.
상기 실시예 4 내지 6 및 비교실시예 3 내지 4에서 제조된 수지의 260℃에서의 등온열분해곡선을 도 3 및 도 4에 도시하였다. 도 3 및 도 4에 의하면, 유기실리콘이 표면처리된 경우의 실시예 4 내지 6의 경우에 무게 감소가 더 적게 나타남을 확인할 수 있다. 260℃에서는 무기입자나 그 표면처리 성분은 분해되지 않으므로 도 3 및 도 4의 무게 감소는 수분 또는 고분자에서 비롯된 가스발생에 의한 것임을 알 수 있다. 표면처리된 티타니아 및 산화안티몬을 첨가한 실시예 4 내지 6의 경우 첨가된 무기입자의 수분 발생도 적지만 표면이 유기실리콘으로 처리되어 있어 활성이 억제된 상태이므로 고분자와의 접촉면에서 고분자를 덜 분해하게 된다. 따라서, 도 3 및 도 4의 실시예 4 내지 6에서 비교실시예 3 내지 4보다 적은 무게 감소가 나타난 것은, 티타니아 및 산화안티몬으로부터 발생되는 수분의 양이 감소된 것 뿐만 아니라 표면의 활성 억제로 고분자 분해 산물이 적어진 것을 의미한다.
각 경우에 대한 무게 감소로부터 가스 발생량을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112007083163811-pat00004
본 발명의 가스 발생량이 감소된 무기충진재(C) 및 이를 적용한 수지 조성물(E)은 유기 실리콘계 화합물(B)로 처리된 무기입자(A)를 사용하여 가스발생량을 줄일 수 있었다.
본 발명은 실란 또는 실록산이 표면에 화학적으로 결합되어 있어서 기존 분산제 처리된 입자와 대비할 때 열안정성이 높고, 표면이 유기물로 처리되어 소수성을 띄게 되어 물리흡착된 물의 양이 감소되며, 열이 가해졌을 때 물의 형태로 가스 발생이 가능한 히드록시기를 줄여줌으로써 압사출 등의 공정을 거치면서 열이 가해 질 때 발생될 수 있는 수증기에 의한 가스 발생을 줄여 주고, 표면처리에 의해 표면 활성이 억제되어 이에 의한 수지의 분해를 막아 가스발생 및 물성 저하를 방지하며, 표면의 소수성으로 인해 수지와의 상용성이 높아지므로 개선된 외관을 가진 가스발생량이 감소된 무기충진재 및 이를 적용한 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 (12)

  1. (A) 표면에 히드록시기를 갖는 무기입자; 및
    (B) 상기 히드록시기와 화학 결합이 가능한 작용기를 최소한 하나 이상을 가지며, 수평균 분자량이 100∼10,000인 유기 실리콘계 화합물;
    을 반응시켜 무기입자의 표면에 유기 실리콘계 화합물이 화학적으로 결합된 구조를 갖고, 상기 무기입자(A)의 입자당 표면의 히드록시기의 개수는 10∼2.5×1011개/입자인 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기입자 (A)는 금속, 금속 산화물 또는 금속 수산화물 중 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속은 은(Ag), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 상기 금속 산화물은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2), 산화철 (Fe2O3), 산화아연 (ZnO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄 (ZrO2), 산화세륨(CeO2), 산화리튬(Li2O), 산화은(AgO), 산화안티몬(Sb2O3) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 상기 금속 수산화물은 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수 산화마그네슘(Mg(OH)2) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기입자(A)의 평균입경은 1㎚ 내지 100㎛이고, 표면적은 0.001∼1000㎡/g인 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유기실리콘계 화합물(B)은 실란 화합물, 실록산 화합물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기실리콘계 화합물 (B)은 하기 화학식 1 및 화학식 2의 구조를 갖는 화합물 및 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재:
    화학식 1
    Figure 112007083163811-pat00005
    (상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4 중 적어도 하나 이상은 알콕시기, 할로겐기, 또는 히드록시기이며, 이를 제외한 나머지는 각각 독립적으로 C1-20의 알킬기, 아릴기, 알킬 치환 아릴기, 아릴알킬기, 시클로알킬기 또는 아미노기임)
    화학식 2
    Figure 112007083163811-pat00006
    (상기 화학식 2에서 X1, X2 중 적어도 하나는 알콕시기, 할로겐기, 또는 히드록시기이고, 이를 제외한 X1 또는 X2, 및 R5, R6, R7, R8는 각각 독립적으로 C1-20의 알킬기, 아릴기, 알킬 치환 아릴기, 아릴알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 히드록시기 및 할로겐기로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기이며, n의 범위는 1∼100임)
  7. 제1항에 있어서, 상기 히드록시기를 갖는 무기입자(A)는 50 내지 99.9 중량%이고, 상기 유기실리콘계 화합물(B)은 0.1 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 가스발생량이 감소된 무기충진재.
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 무기충진재를 포함하는 수지 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수지 조성물은 기초수지 100 중량부에 대하여 가스발생량이 감소되도록 표면 처리된 무기충진재 0.01 내지 30 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  11. 제9항에 있어서, 상기 기초수지는 폴리스티렌, 고충격 폴리스티렌(HIPS) 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 고무변성 방향족비닐-시안화비닐 그라프트 공중합체 수지, 방향족비닐-시안화비닐 공중합체 수지, 폴리카보네이트, 불소화폴리올레핀, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리우레탄, 불포화폴리에스테르, 페놀수지, 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  12. 제9항에 있어서, 상기 수지 조성물은 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격완화제, 혼화제, 착색제, 안정제, 윤활제, 정전기방지제, 안료, 방염제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
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