KR101024596B1

KR101024596B1 - 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101024596B1
Application number: KR1020080116784A
Authority: KR
Inventors: 서금석; 만와 후세인; 남병욱
Original assignee: 신일화학공업(주)
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2011-03-31
Also published as: KR20100058099A

Abstract

본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 65∼89.9 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량% 및 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 환경에 유해한 계면활성제, 분산제, 자외선 안정제 등과 같은 첨가제가 함유되지 않으며, 우수한 기계적 특성, 내열 특성 및 물리적 특성을 나타내고, 종래의 조성물에 비하여 경량화된 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 얻을 수가 있다.

폴리페닐렌옥사이드, 나노 클레이, 탄소나노튜브, 반도체, 트레이

Description

변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 및 그 제조방법{Modified polyphenylene oxide resin composite and manufacturing method thereof}

본 발명은 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 전도성을 갖고 경량화된 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 반도체 칩 트레이(IC Tray)는 주로 아크릴로부타디엔-스타이렌-코폴리머(ABS), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌에테르(PPE)와, 폴리설폰(PSF) 또는 폴리에테르설폰(PES) 수지에 탄소섬유(Carbon fiber) 또는 전도성 카본 블랙(Carbon black)과 무기 충진재(유리섬유, 탈크, 운모, 월라스토나이트 등)를 혼합한 혼합 수지로 제조되어 왔다.

특히 카본 블랙 또는 탄소섬유는 반도체 칩 트레이에 전도성을 부여하여 반 도체 칩 트레이의 정전기를 방지하기 위하여 필수적으로 포함되었다. 이러한 전도성 카본 블랙 또는 탄소섬유를 첨가하지 않으면 반도체 칩 트레이에 발생된 정전기가 반도체 칩 트레이 위에 있는 반도체들의 골드와이어를 단락시키는 등의 문제가 발생되어 반도체의 제조에 어려움이 있었기 때문이다.

그러나, 탄소섬유나 전도성 카본 블랙은 고가의 원료로서 반도체 트레이의 제조비용에 있어서 큰 비중을 차지한다. 또한, 가장 많이 사용되는 원료인 탄소섬유는 전 세계적으로 공급이 부족하고, 반도체 집약화 기술이 발전함에 따라 패키지 부분의 오염이 빈번해지는 문제가 자주 발생한다. 또한, 반도체, 전기 및 전자 부품의 정전기 방전(ELECTRO STATICDISCHARGE; ESD) 영역이 전도성 영역(표면저항: 10³∼10⁵Ω·㎝)에서 반-전도성 영역(표면저항:10⁵∼10⁹Ω·㎝)으로 전환됨에 따라 기존 소재인 탄소섬유로는 도전성을 부여할 수 없는 영역의 제품들이 많이 쏟아지고 있다.

따라서, 최근 반도체, 전기 및 전자 업계의 패키지 분야에서는 반-전도성 또는 정전기 방전성을 부여할 수 있는 소재 및 원료를 개발하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다.

본 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 특허 제10-0839173호는 탄소나노튜브를 함유한 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지 조성물에 대하여 제시하고 있다.

탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)는 하나의 탄소 원자에 이웃하는 세 개의 탄소 원자가 sp2 형태로 결합되어 있으며, 이러한 탄소 원자 간의 결합에 의 해서 육각환형이 이루어지고 이러한 육각환형이 벌집 형태로 반복된 평면이 말려 원통형 또는 튜브 형태를 가지는 거대분자이다. 그 직경이 수 Å 내지 수십 ㎚이며, 그 길이는 수십 배 내지 수천 배 이상으로 긴 특성을 나타낸다고 알려져 있다. 이러한 탄소나노튜브는 나노 크기의 흑연면이 실린더 구조로 둥글게 말린 형태를 보이고, 크기나 형태에 따라 독특한 물리적 성질을 가지며, 강도가 5TPa에 이를 정도로 금속 이상의 높은 강도를 가지고 있고, 그 구조와 직경에서의 차이에 따라 절연체로부터 반도체, 금속성까지의 특성을 나타낼 수 있다.

탄소나노튜브는 이처럼 역학적 견고성과 화학적 안정성이 뛰어나고, 반도체와 도체의 성질을 모두 나타낼 수 있으며, 직경이 작고 길이가 길며 속이 비어있다는 특성 때문에, 평판표시소자, 트랜지스터, 에너지 저장체 등의 소재로서 뛰어난 성질을 보일 수 있을 것으로 기대되고 있으며, 나노 크기의 각종 전자소자로서의 활용 가능성이 매우 크다.

한편, 반도체 산업이 급속하게 발전함에 따라 반도체 산업에 사용되는 반도체 칩 트레이는 높은 열에 견딜 수 있고, 기계적 특성이 우수하며, 경량화되어야 할 필요성이 매우 크다.

또한, 최근에는 환경에 유해한 계면활성제, 분산제, 자외선 안정제 등과 같은 첨가제를 사용하지 않고 친화경적인 물질만을 사용하여 제조할 수 있는 조성물의 개발 필요성이 대두되고 있음에도 불구하고, 개발의 어려움으로 인하여 현재까지 개발되지 못하고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 환경에 유해한 계면활성제, 분산제, 자외선 안정제 등과 같은 첨가제가 함유되지 않으며, 우수한 기계적 특성, 내열 특성 및 물리적 특성을 나타내고, 종래의 조성물에 비하여 경량화된 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 65∼89.9 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량% 및 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 55∼89.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 30∼88.9 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 유리섬유 1∼35 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 45∼88.9 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 탄소섬유 1∼20 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 20∼88.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 유리섬유 1∼35 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 35∼88.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 탄소섬유 1∼20 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 15∼87.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 유리섬유 1∼25 중량%, 탄소섬유 1∼15 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 제공한다.

상기 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 산화방지제 0.01∼1.0 중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 커플링제 0.01∼0.5 중량%를 더 포함하며, 상기 산화방지제는 에틸렌 글리콜, 아미노 실란 및 비닐 실란 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질일 수 있다.

또한, 본 발명은, 폴리페닐렌옥사이드 수지, 하이 임팩트 폴리스티렌 및 탄소나노튜브를 적어도 포함하는 원료를 연속식 2축 압출기에 투입하는 단계와, 상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 원료를 혼합하고, 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 혼합물에 전 단 응력이 인가되게 하여 상기 하이 임팩트 폴리스티렌 및 탄소나노튜브를 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 수조에서 급냉시켜 열변형온도가 적어도 155℃인 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 하이 임팩트 폴리스티렌은 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 10∼30중량% 함유되고 상기 탄소나노튜브는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.1∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 원료는 나노 클레이를 더 포함하며, 상기 나노 클레이는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.1∼10중량% 함유되며, 상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 혼합물에 전단 응력이 인가되게 하여 상기 나노 클레이가 판형의 소판으로 박리되고 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지 내에 판형의 나노 클레이 소판들을 불연속적으로 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.

분산되는 과정의 조성물에 탄소섬유를 사이드 피딩 주입구를 통해 첨가하되, 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 1∼20중량% 함유되게 첨가하는 것이 바람직하다.

분산되는 과정의 조성물에 유리섬유를 사이드 피딩 주입구를 통해 첨가하되, 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 1∼35중량% 함유되게 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 원료는 산화방지제를 더 포함하며, 상기 산화방지제는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.01∼1.0 중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 원료는 커플링제를 더 포함하며, 상기 커플링제는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.01∼0.5 중량% 함유되며, 에틸렌 글리콜, 아미노 실란 및 비닐 실란 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질일 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물로 성형된 반도체 칩 트레이를 제공한다.

본 발명에 의하면, 종래의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물에 비하여 우수한 굴곡강도, 굴곡탄성율, 인장강도, 충격강도, 열변형온도와 같은 기계적 특성 및 내열 특성을 나타내는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 얻을 수가 있다.

또한, 본 발명의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 종래의 조성물에 비하여 가벼워서 경량화에 대한 요구에 부응할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 우수한 전기 전도성을 갖고 표면저항이 작은 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 얻을 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 계면활성제, 분산제, 자외선 안정제 등의 첨가제들을 함유하지 않으므로 친환경적이다.

또한, 본 발명의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 제조방법에 의하면, 연속식 2축 압출기 내에서 혼합, 용융, 압축 및 분산이 인-시츄(in-situ)하게 이루어지므로 공정이 간단하고 불순물의 유입 가능성을 최소화할 수 있으며, 재현성이 우수하다.

본 발명의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 열변형온도가 높아 고온에서 베이킹하는 집적회로(IC)용 트레이(tray), 모듈(module)용 트레이 등과 같은 반도체 또는 전자 산업용 재료로도 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 폴리페닐렌옥사이드(Polyphenylene oxide; 이하 'PPO'라 함), 하이 임팩트 폴리스티렌(high impact polystyrene; HIPS) 및 탄소나노튜브(carbon nano tube; CNT)를 적어도 함유한 전기전도성 변성 폴리페닐렌옥사이드(Modified Polyphenylene oxide; 이하 'MPPO'라 함) 수지 조성물에 관하여 제시한다. 상기 하이 임팩트 폴리스티렌은 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 10∼30중량% 함유된다. 폴리페닐렌옥사이드는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 65∼89.9 중량% 함유된다.

상기 탄소나노튜브는 변성 폴리페닐렌옥사이드(modified polyphenylene oxide; 이하 'MPPO'라 함) 수지 조성물 전체에 대하여 0.1∼5중량% 함유된다. 상기 탄소나노튜브(CNT)는 MPPO 수지 조성물에 전기 전도성을 부여하고 굴곡 탄성율(Fluxural Modulus; FM), 굴곡 강도(Fluxural Strength; FS), 인장강도(tensile strength)와 같은 기계적 특성 및 열변형온도(Heat Distortion Temperature; HDT)와 같은 내열 특성을 향상시킨다. 상기 탄소나노튜브로는 단일벽 나노튜브(single wall carbon nano tube; SWCNT)나 다중벽 나노튜브(multi wall carbon nano tube; MWCNT)를 사용할 수 있으나, 상대적으로 가격이 저렴하고 분산이 용이한 다중벽 나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 분산성 및 전기 전도성을 고려하여 상기 탄소나노튜브로는 예컨대, 평균 직경이 5∼30㎚이고 길이가 1∼20㎛의 것을 사용할 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 전기 전도성을 고려하여 0.1∼5중량% 정도를 첨가한다. 탄소나노튜브의 함량이 0.1중량% 미만이면 충분한 전기 전도성, 기계적 특성 및 내열 특성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 탄소나노튜브의 함량이 5중량%를 초과하면 PPO가 용융된 조성물의 점도가 높아지고 제조 원가도 상승하므로 비경제적이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 나노 클레이를 더 포함할 수 있으며, 상기 나노 클레이는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.1∼10중량% 함유된다. 나노 클레이를 더 포함하는 경우, 본 발명의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 55∼89.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 함유한다. 이하에서 나노 클레이라 함은 나노 크기의 입자를 갖는 클레이(clay)를 의미하고, 나노 크기는 1㎚ 이상이고 1㎛ 미만의 나노미터 단위의 크기를 의미하는 것으로 사용한다. 나노 클레이는 연속식 2축 압출기(continuous flow twin screw extruder)에 의해 용융되어 압축되면, 샤프트(shaft)에 의한 전단 응력에 의해 나노 클레이는 박리되게 되고 나노 클레이의 함량이 일정 정도 이상(예컨대, 5중량% 이상)이 되면 박리되어 형성된 나노 클레이 소판들이 인터칼레이트(intercalate)되기도 한다. 이와 같이 나노 클레이가 박리되어 형성된 클레이 소판들은 불연속적인 형태로 폴리페닐렌옥사이드 내에 분산되게 되며, 연속식 2축 압출기에서 토출되어 급냉되면 나노 클레이가 박리되어 균일하게 분산된 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 얻을 수 있다. 나노 클레이가 함유됨으로써 기계적 특성, 내열 특성 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 나노 클레이의 함량은 0.1∼10 중량% 정도인 것이 바람직하다. 나노 클레이의 함량이 0.1중량% 미만이면 충분한 기계적 특성, 내열 특성 및 물리적 특성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 나노 클레이의 함량이 10중량%를 초과하면 폴리페닐렌옥사이드와 나노 클레이가 용해된 조성물의 점도가 높아지고 불연속적인 소판이 조밀하게 되어 기계적 특성 및 내열 특성의 더 이상의 증가를 기대하기 어려우므로 비경제적이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 유리섬유를 더 포함할 수 있으며, 상기 유리섬유는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 1∼35중량% 함유된다. 유리섬유를 더 포함하는 경우, 본 발명의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 30∼88.9 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 유리섬유 1∼35 중량%를 함유한다. 유리섬유는 MPPO 수지 조성물의 굴곡 탄성율(Fluxural Modulus; FM), 굴곡 강도(Fluxural Strength; FS), 인장강도(tensile strength)와 같은 기계적 특성과, 열변형온도(Heat Distortion Temperature; HDT)와 같은 내열 특성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 유리섬유는 기계적 특성 및 내열 특성을 고려하여 1∼35중량% 정도를 첨가하는 것이 바람직하다. 유리섬유의 함량이 1중량% 미만이면 충분한 기계적 특성 및 내열 특성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 유리섬유의 함량이 35중량%를 초과하더라도 더 이상 기계적 특성 및 내열 특성의 증가를 기대하기 어려우므로 비경제적이다. 상기 유리섬유는 분산되는 과정의 조성물에 상기 연속식 2축 압출기의 분산 영역(dispersion zone)에 마련된 사이드 피딩 주입구를 통해 투입하는 사이드 피딩(side feeding) 방식으로 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 탄소섬유를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄소섬유는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 1∼20중량% 함유된다. 탄소섬유를 더 포함하는 경우, 본 발명의 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 45∼88.9 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 탄소섬유 1∼20 중량%를 함유한다. 탄소섬유는 MPPO 수지 조성물에 전기 전도성을 부여하고 기계적 특성 및 내열 특성을 향상시킨다. 탄소섬유는 분산되는 과정의 조성물에 사이드 피딩(side feeding) 방식으로 투입하는 것이 바람직하다. 탄소섬유는 전기 전도성을 고려하여 1∼20중량% 정도를 첨가한다. 탄소섬유의 함량이 1중량% 미만이면 충분한 전기 전 도성, 기계적 특성 및 내열 특성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 탄소섬유의 함량이 20중량%를 초과하면 PPO가 용융된 조성물의 점도가 높아지고 더 이상의 전기 전도성 증가도 기대하기 어렵고 제조 원가가 상승하므로 비경제적이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 20∼88.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 유리섬유 1∼35 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 35∼88.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 탄소섬유 1∼20 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 15∼87.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 유리섬유 1∼25 중량%, 탄소섬유 1∼15 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있으며, 상기 산화방지제는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.01∼1.0 중량% 함유된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 커플링제를 더 포함할 수 있으며, 상기 커플링제는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.01∼0.5 중량% 함유된다. 상기 커플링제는 에틸렌 글리콜, 아미노 실란 및 비닐 실란 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물은 뛰어난 내열성, 치수안정성 및 전기 전도성을 갖고 경량화를 구현할 수 있다.

본 발명의 MPPO 수지 조성물은 전도성 또는 반전도성을 요하는 제품을 위해 널리 사용될 수 있으며, 특히 반도체 칩 트레이의 제조와 매우 높은 전도성을 요구하는 다른 전자 제품의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

폴리페닐렌옥사이드(PPO), 하이 임팩트 폴리스티렌 및 탄소나노튜브(CNT)를 적어도 함유한 본 발명의 MPPO 수지 조성물은 10⁰~10¹²의 바람직한 표면 저항을 나타내고 내열성, 치수안정성 및 강성이 우수하며, 우수한 제품 외관을 가진다. 특히 탄소나노튜브 및 나노 클레이를 사용함으로써 반도체 칩 트레이용으로 적합한 표면저항을 나타냄으로 반도체 칩 트레이 제조를 위해 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 MPPO 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩 트레이를 제조할 경우, 뛰어난 표면 상태, 휨 특성, 우수한 내열성과 치수안정성 같은 다양하고 뛰어난 특성들을 가지기 때문에 전기 및 전자 분야, 특히 반도체 산업에서 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

폴리페닐렌옥사이드(PPO), 하이 임팩트 폴리스티렌 및 탄소나노튜브(CNT)를 적어도 함유한 MPPO 수지 조성물을 표 1 내지 표 9에 나타낸 조성 및 함량에 따라 제조하였다.

성분(중량%)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9
PPO	72.37	61.67	60.97	61.27	60.67	59.97	60.27	57.97	57.17
HIPS	16.8	16.8	16.8	16.8	17.3	17.8	17.3	19.8	19.8
탄소나노튜 브	0.1	0.3	0.5	0.7	0.8	1	1.2	1.5	1.8
나노 클레이	0.5	1	1.5	1	1	1	1	0.5	1
유리섬유	10	20	20	20	20	20	20	20	20
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 10	실시예 11	실시예 12	실시예 13	실시예 14	실시예 15	실시예 16	실시예 17	실시예 18
PPO	66.97	56.17	79.77	78.27	78.27	77.77	76.77	74.77	79.67
HIPS	19.8	19.8	20	20	20	20	20	20	20
탄소나노튜 브	0.5	0.8	0	0	0	0	0	0	0.1
나노 클레이	2.5	3	0	1	1.5	2	3	5	0
유리섬유	10	20	0	0	0	0	0	0	0
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 19	실시예 20	실시예 21	실시예 22	실시예 23	실시예 24	실시예 25	실시예 26	실시예 27
PPO	79.47	79.27	79.07	78.77	78.77	78.27	77.77	77.77	77.27
HIPS	20	20	20	20	20	20	20	20	20
탄소나노튜 브	0.3	0.5	0.7	1	0	1.5	2	0	2.5
나노 클레이	0	0	0	0	1	0	0	2	0
유리섬유	0	0	0	0	0	0	0	0	0
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 28	실시예 29	실시예 30	실시예 31	실시예 32	실시예 33	실시예 34	실시예 35	실시예 36
PPO	77.77	68.77	78.27	76.77	76.27	67.77	75.77	76.77	76.27
HIPS	20	20	20	20	20	20	20	20	20
탄소나노튜 브	1	0	1.5	2	2.5	0	3	1	1.5
나노 클레이	1	1	1	1	1	2	1	2	2
유리섬유	0	10	0	0	0	10	0	0	0
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 37	실시예 38	실시예 39	실시예 40	실시예 41	실시예 42	실시예 43	실시예 44	실시예 45
PPO	58.77	75.77	75.27	72.77	65.77	52.77	62.27	56.77	56.27
HIPS	20	20	20	22	22	25	25	30	30
탄소나노튜브	0	2	2.5	3	1	0	1.5	2	2.5
나노 클레이	1	2	2	2	1	2	1	1	1
유리섬유	20	0	0	0	10	20	10	10	10
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 46	실시예 47	실시예 48	실시예 49	실시예 50	실시예 51	실시예 52	실시예 53	실시예 54
PPO	65.77	57.77	57.27	56.77	56.27	55.77	66.77	66.27	65.77
HIPS	20	20	20	20	20	20	20	20	20
탄소나노튜 브	3	1	1.5	2	2.5	3	1	1.5	2
나노 클레이	1	1	1	1	1	1	2	2	2
유리섬유	10	20	20	20	20	20	10	10	10
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 55	실시예 56	실시예 57	실시예 58	실시예 59	실시예 60	실시예 61	실시예 62	실시예 63
PPO	78.77	73.77	68.77	63.77	71.77	75.77	58.77	57.77	57.27
HIPS	20	20	20	20	20	20	20	20	20
탄소나노튜 브	1	1	1	1	3	1	1	2	2.5
탄소섬유	0	5	10	15	5	3	10	10	10
유리섬유	0	0	0	0	0	0	10	10	10
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 64	실시예 65	실시예 66	실시예 67	실시예 68	실시예 69	실시예 70	실시예 71	실시예 72
PPO	73.77	72.77	72.77	71.77	70.77	67.77	62.77	52.77	53.77
HIPS	20	20	20	20	20	20	20	20	20
탄소나노튜 브	0	1	1	2	3	1	1	1	3
나노 클레이	1	1	1	1	1	1	1	1	3
탄소섬유	5	5	5	5	5	5	5	5	10
유리섬유	0	0	0	0	0	5	10	20	10
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

성분(중량%)	실시예 73	실시예 74	실시예 75	실시예 76	실시예 77	실시예 78	실시예 79
PPO	65.27	64.77	56.77	56.27	55.77	55.27	54.77
HIPS	20	20	20	20	20	20	20
CNT	2.5	3	1	1.5	2	2.5	3
Clay	2	2	2	2	2	2	2
GF	10	10	20	20	20	20	20
Antioxidant	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
Coupling agent	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

표 1 내지 표 9의 MPPO 수지 조성물에서, PPO 수지는 점도 0.4dl/g를 사용하였고, 탄소나노튜브는 벨기에 나노실(Nanocyl)사에 의해 제조된 다중벽 탄소나노튜브(평균 직경 20㎚, 평균 길이 10㎛, 수돈 90% 이상, aspect ratio 500 이상)를 사용하였다. 유리섬유는 한국 오웬스 코닝(Owens corning)사에 의해 제조된 CS03-165A를 사용하였고, 나노 클레이는 미국의 서던 클레이(Southern clay)사에 의해 제조된 Cloisite 93A, Cloisite 15A, Cloisite 20A, Cloisite Na+를 사용하였다. 산화방지제는 대만 시바(CIBA)사에 의해 제조된 IRGAFOX 1010을 사용하였으며, 커플링제는 에틸렌 글리콜, 아미노 실란, 비닐 실란, 로테이도(lotador) 등을 사용하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물을 제조하기 위하여 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 나노클레이, 탄소나노튜브, 하이 임팩트 폴리스티렌 등의 선택된 원료를 연속식 2축 압출기(continuous flow twin screw exturder)의 호퍼(hopper)에 투입하고, 용융 압출한 후, 수조(water bath)에서 급냉하고 절단하여 펠릿 형태의 MPPO 수지 조성물을 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물을 제조하기 위하여 사용하는 연속식 2축 압출기는 1차 원료를 투입하기 위한 호퍼(hopper)(110)와, 회동 가능하게 설치된 2개의 샤프트(120)와, 2개의 샤프트(120)를 감싸는 실린더(130)와, 상기 샤프트(120)들을 회동시키기 위한 구동수단(140a, 140b, 140c)과, 실린더(130) 내부를 가열하기 위한 가열수단(150)과, 가열수단(150)의 가열 온도를 제어하기 위한 제어수단(미도시)과, 조성물을 배출하는 토출 다이(160)와, 용융되어 혼련된 원료가 분산되는 과정의 조성물에 2차 원료를 사이드피딩(side feeding) 방식으로 주입하기 위한 사이드피딩 주입구(170)를 포함한다.

상기 연속식 2축 압출기는 그 작용 기능에 따라 크게 3개의 영역으로 나눌 수 있는데, 호퍼(110)를 통해 투입된 원료들을 용융하면서 압축하는 용융 및 압축 영역(melting and compression zone)(Z1)과, 용융 및 압축된 혼합물을 압축 및 전단 응력에 의하여 소지(matrix)인 폴리페닐렌옥사이드 수지에 탄소나노튜브, 층상 물질(예컨대, 나노 클레이)과 같은 원료를 분산시키면서 토출 영역으로 플로우(flow)시키는 분산 영역(Z2)과, 폴리페닐렌옥사이드 수지에 분산된 조성물을 토출 다이(160)로 토출하는 토출 영역(ejecting zone)(Z3)으로 구분될 수 있다.

호퍼(110)를 통해 투입된 폴리페닐렌옥사이드 수지는 온도가 점차 증가하여 용융되기 시작한다. 호퍼(110)를 통해 투입되면 폴리페닐렌옥사이드 수지는 용융되기 시작하여 고상 수지와 용융 액상 수지의 2개 상이 존재할 수 있는데, 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과하면 완전히 용융되게 된다. 상기 용융 및 압축 영역(Z1)의 샤프트(120)는 호퍼(110)를 통해 주입된 원료를 혼합하고 압축하면서 분산 영역(Z2) 내로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 이루어진다.

투입된 원료들은 나선형 스크류 형태의 샤프트(120)에 의해 압축되면서 그 부피가 축소되고 원료들간의 공극률은 낮아지게 된다.

상기 연속식 압출기는 반죽 영역(kneading zone)(Z4)을 더 포함할 수 있다. 상기 반죽 영역(Z4)의 샤프트(120)는 샤프트(120)의 축과 직교되는 방향으로 계단식 스크류가 형성되고 이러한 계단식 스크류가 일정 피치로 반복된 구조를 갖는다. 예컨대, 제1 플레이트부(S1), 상기 제1 플레이트보다 1계단 높은 위치의 제2 플레이트부(S2) 및 상기 제2 플레이트보다 1계단 높은 위치의 제3 플레이트부(S3)가 계단식으로 형성된 스크류로 이루어지고 이러한 스크류가 일정 피치로 반복되어 형성된 것일 수 있다. 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과한 용융물은 반죽 영역(Z4)에서 반죽되어 혼련되게 된다.

분산영역(dispersion zone)은 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과한 용융물을 일정 온도와 압력으로 유지하면서 충분히 혼련시켜 소지인 폴리페닐렌옥사이드 수지에 탄소나노튜브, 나노 클레이와 같은 원료를 분산시켜 토출 영역(Z3)으로 플로우시키는 영역이다. 샤프트(120)의 회전에 의한 전단 응력에 의하여 소지(matrix)인 폴리페닐렌옥사이드 수지에 나노 클레이는 박리(exfoliation)되어 불연속적인 소판(platelet) 형태로 분산되게 된다. 예컨대, 나노 클레이는 나노 입자 크기(1㎚ 이상이고 1㎛ 미만의 나노미터 단위의 크기)를 갖는데, 분산 영역(Z2)에서의 압축 및 전단응력에 의해 입자들이 잘게 쪼개져서 나노 크기(예컨대, 1∼300㎚)의 소판 형태로 박리되게 된다. 나노 클레이는 층상 구조로 이루어져 있으므로 압축 및 전단 응력에 의해 층간 분리가 일어나 박리되게 되며, 첨가된 나노 클레이량이 많을 경우에는 박리되어 분산된 층들 사이로 나노 클레이 소판이 층간삽입(intercalate)되어 분산되기도 한다.

분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼(taper)진 압축부(compression part)(C1)와, 상방향으로 테이퍼진 압축부과 인접하게 형성되고 평평한 일자형의 전단부(shear part)(C2)를 적어도 포함하는 샤프트(120) 구조를 갖는다. 분산 영역(Z2)은 평평한 일자형의 전단부(C2), 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1) 및 평평한 일자형의 전단부(C2)가 순차적으로 배열된 구조로 이루어질 수도 있다. 분산 영역(Z2)에서는 이와 같이 샤프트(120)에 의한 압축(compression) 및 전단(shear) 작용에 의해 분산 효과를 극대화할 수 있다.

분산 영역(Z2)에서 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격이 작을수록 분산 영역(Z2)에서의 플로우 속도는 작아지고 전단 응력은 증가하게 되지만, 플로우에 대한 역압이 발생하여 플로우량이 작아지고 토출량이 감소하게 된다. 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격이 너무 작을 경우에는 분산 영역(Z2) 및 토출 영역(Z3)에서의 역압으로 인하여 용융 조성물이 플로우되지 못하고 샤프트(120)는 일정 속도로 계속 회전하므로 온도가 급격하게 상승하여 폴리페닐렌옥사이드 수지가 타버리는 현상이 발생할 수 있다. 반면에 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격이 클수록 분산 영역(Z2)에서의 플로우 속도는 커지고 전단 응력은 감소하게 된다.

한편, 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1) 및 일자형의 전단부(C2)가 2회 이상 반복되는 계단식 구조를 가질 수도 있다. 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1) 및 일자형의 전단부(C2)가 2회 이상 반복되는 계단식 구조에 의해 순차적으로 전단 응력을 증가시킴으로써 분산 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 분산 영역(Z2)은 하방향으로 테이퍼진 릴리스부(release part)(C3)를 더 포함할 수 있다. 분산 영역(Z2)에서는 이와 같이 샤프트(120)에 의한 압축(compression), 전단(shear) 및 릴리스 작용에 의해 분산 효과를 극대화할 수 있다. 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1), 일자형의 전단부(C2) 및 하방향으로 테이퍼진 릴리스부(C3)가 2회 이상 반복되는 구조를 가질 수도 있다.

용융물이 분산되는 과정의 조성물에 상기 실린더(130) 내로 2차 원료를 사이드피딩(side feeding) 방식으로 주입하기 위한 사이드피딩 주입구(170)가 형성되어 있다. 사이드피딩 주입구(170)를 통해 탄소섬유, 유리섬유와 같은 2차 원료를 용융물에 투입하여 2차 원료를 포함하는 MPPO 수지 조성물을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 2차 원료는 호퍼(110)에 투입할 경우, 폴리페닐렌옥사이드 수지와 같은 1차 원료와 화학적 구조, 극성, 계면 장력 등의 차이로 인해 상분리 현상이 발생할 수 있으나, 사이드피딩 주입구(170)를 통해 1차 원료가 용융된 용융물에 투입함으로써 이러한 현상을 억제할 수 있다. 또한, 사이드피딩 주입구(170)를 통해 탄소섬유, 유리섬유와 같은 2차 원료를 투입함으로써 조성물의 전기 전도성과 기계적 특성 등을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

토출 영역(Z3)은 분산 영역(Z2)에서 분산된 조성물을 압축하면서 토출 다이(160)로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 이루어진다. 분산 영역(Z2)에서 분산된 조성물은 나선형 스크류 형태의 샤프트(120)에 의해 압축되면서 토출 다이(160)로 공급되게 된다.

토출 영역(Z3)에서 가압된 조성물은 토출 다이(160)를 통해 연속적으로 배출된다. 토출 다이(160)를 통과한 조성물은 수조(water bath)와 같은 냉각 장치를 통해 급냉되어 원하는 크기의 펠릿 형태로 절단되고 건조되어 원하는 조성물을 얻을 수가 있다. 상기 수조의 온도는 폴리페닐렌옥사이드 수지의 유리전이온도보다 낮은 온도(예컨대, 60℃ 이하의 온도)로 유지된다. 상기 건조는 약 80℃의 온도에서 실시할 수 있다. 토출 속도는 조성물의 점도, 플로우 속도, 토출 영역(Z3)에서의 압출량 등을 고려하여 결정하는데, 예컨대 25∼300㎏/hr 정도로 설정할 수 있다.

연속식 2축 압출기의 내부 온도는 270∼310℃ 정도인 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는, 호퍼에 투입된 직후 폴리페닐렌옥사이드 수지를 용융시키기 위한 압출기의 용융 및 압축 영역에서는 폴리페닐렌옥사이드 수지의 용융 온도보다 높은 온도(실린더의 온도)로 유지하고, 폴리페닐렌옥사이드 수지의 용융 및 압축이 완료된 이후의 실린더의 온도는 압출기의 분산 영역에 따라 270∼290℃로 설정하고, 압출기의 토출 영역에서는 실린더의 온도를 분산 영역에서의 온도보다 높은 290∼310℃의 온도로 유지한다.

이하에서 표 1 내지 표 9에 나타낸 성분 및 함량을 포함하는 MPPO 수지 조성물을 연속식 2축 압출기를 이용하여 제조하는 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.

폴리페닐렌옥사이드 수지, 하이 임팩트 폴리스티렌, 나노 클레이, 탄소나노튜브, 커플링제, 산화방지제 등의 원료를 원하는 조성에 맞추어 선택적으로 연속식 2축 압출기의 호퍼(110)에 투입하였다.

상기 연속식 2축 압출기의 용융 및 압축 영역(Z1) 내에서 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지와 기타 원료를 혼합하고 용융 및 압축시켰다. 가열 수단에 의해 용융 영역의 온도는 300℃를 유지하였다. 이때, 모터에 의해 구동되는 2개의 샤프트(120)들은 시계 방향으로 회전하며, 상기 샤프트(120)들의 회전 속도는 230rpm 정도이고, 2개의 사프트들 사이의 축간 거리는 5㎝ 정도이다. 용융 및 압축 영역(Z1)의 샤프트(120)는 호퍼(110)를 통해 주입된 원료를 혼합하고 압축하면서 분산 영역(Z2) 내로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 구비된다. 나선형 스크류의 헬릭스각(Helix Angle)은 30°정도이고, 나선형 스크류의 나사산과 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/60 정도이며, 나선형 스크류의 피치는 5㎝ 정도로 일정하다. 용융 및 압축 영역(Z1)에서 나선형 스크류의 직경에 대한 나선형 스크류의 길이의 비는 30 정도이다.

상기 연속식 2축 압출기의 샤프트(120)들을 시계 방향으로 회전시켜 실린더(130) 내에서 용융 및 압축된 원료의 용융물에 압축 및 전단 응력이 인가되게 한다. 나노 클레이가 투입된 경우에는, 상기 나노 클레이는 판형의 소판으로 박리되고 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지 내에 판형의 나노 클레이 소판들이 불연속적으로 균일하게 분산되게 된다. 이때, 연속식 2축 압출기의 분산 영역(Z2)은 구간에 따라 온도를 270∼290℃로 설정하였다. 상기 샤프트(120)들의 회전 속도는 230rpm 정도로 설정하였다. 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼(taper)진 압축부(compression part)(C1)와, 상방향으로 테이퍼진 압축부과 인접하게 형성되고 평평한 일자형의 전단부(shear part)(C2) 및 하방향으로 테이퍼진 릴리스부(C3)를 포함하는 샤프트(120) 구조를 갖는다. 상방향으로 테이퍼진 압축부의 테이퍼 각(a1)은 20°정도를 이룬다. 하방향으로 테이퍼진 압축부의 테이퍼 각(a2)은 -20° 정도를 이룬다. 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격을 샤트프 직경의 1/20∼1/60 정도이고, 일자형의 전단부를 이루는 사프트와 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/40∼1/60 정도이다. 분산 영역(Z2)에서 샤프트(120)의 직경에 대한 샤프트(120)의 길이의 비는 40 정도이다.

탄소 섬유 또는 유리 섬유는 상기 연속식 2축 압출기의 분산 영역(Z2)에 마련된 사이드피딩 주입구(170)를 통해 분산되는 과정의 조성물에 투입하였다.

토출 영역(Z3)에서는 분산 영역(Z2)에서의 온도보다 높은 온도인 300℃의 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출 다이(160)로 토출하였다. 토출 영역(Z3)의 샤프트(120)는 조성물을 압축하면서 토출 다이(160)로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 구비된다. 나선형 스크류의 헬릭스각(Helix Angle)은 -30°정도이고, 나선형 스크류의 나사산과 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/60 정도이며, 나선형 스크류의 피치는 5㎝ 정도로 일정하다. 토출 영역(Z3)에서 나선형 스크류의 직경에 대한 나선형 스크류의 길이의 비는 30 정도이다.

토출 다이(160)로부터 토출된 조성물을 45℃의 수조에서 급냉하였고, 절단하고 80℃ 온도에서 건조하여 펠릿 형태의 MPPO 수지 조성물을 얻었다. 토출 속도는 30㎏/hr 정도로 설정하였다.

제조된 펠릿 형상의 수지는 100℃에서 4시간 동안 건조한 후, 사출 성형기를 이용하여 사출온도를 275∼295℃, 금형온도를 70℃로 하여 ASTM 표준 시편을 제조하였다.

비교예로서 MPPO 수지 조성물의 성분 및 함량을 하기의 표 10 및 표 11에 나타내었다. 하기의 비교예들은 본 출원인에 의하여 특허출원되어 등록된 특허 제10-0839173호에 제시된 방법에 따라 제조된 MPPO 수지 조성물에 대한 것이다. 비교예들은 특허 제10-0839173호에 제시된 방법에 따라 제조하였는데, 이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 10 및 표 11에 나타낸 조성 및 함량으로 혼합한 후, L/D비(길이/지름)가 46인 일반적인 이축 압출기로 압출 온도는 270∼310℃, RPM은 280∼300으로 용융 압출하여 펠릿(pellet) 형상의 MPPO 수지 조성물을 제조하였고, 제조된 펠릿 형상의 수지는 100℃에서 4시간 동안 건조한 후, 사출 성형기를 이용하여 사출온도를 275∼295℃, 금형온도를 70℃로 하여 ASTM 표준 시편을 제조하였다.

성분(중 량%)	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10
PPO	40.5	40.2	46.7	47.5	46.9	46.7	45.9	45.7	44.7	43.7
탄소나노튜브	0.5	0.8	1	1.2	1.3	1.5	1.8	2	3	5
탄소섬유	7	7	0	0	0	0	0	0	0	0
HIPS	16.8	16.8	16.8	16.8	17.3	17.3	17.8	17.8	18.8	19.8
유리섬유	23	23	23	22	22	22	21	21	20	18
미네럴 필러	12	12	12	12	12	12	13	13	13	13
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.2	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

성분(중 량%)	비교예 11	비교예 12	비교예 13	비교예 14	비교예 15	비교예 16	비교예 17	비교예 18	비교예 19	비교예 20
PPO	32.3	32	38.5	38.3	38.2	38	37.7	37.5	36.5	35.5
탄소나노튜브	0.5	0.8	1	1.2	1.3	1.5	1.8	2	3	5
탄소섬유	7	7	0	0	0	0	0	0	0	0
HIPS	25	25	25	25	25	25	25	25	26	26
유리섬유	23	23	23	23	23	23	23	23	22	21
미네럴필러	12	12	12	12	12	12	12	12	12	12
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
커플링제	0.2	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

이렇게 얻어진 MPPO 수지 조성물에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였다.

(1) 열변형온도(heat distortion temperature; HDT)

ASTM D648에 따라 시편에 18.6kgf/㎝²의 하중을 주고 주변 유체온도를 2℃/min의 속도로 상승시켰을 때 시편의 변형이 0.254㎜에 달한 때의 온도를 측정하였다.

(2) 굴곡강도(flexual strength; FS) 및 굴곡탄성율(flexual modulus; FM)

ASTM D790에 따라 크로스 헤드 스피드(cross head speed)를 5㎜/min의 시험 속도로 측정하였다.

(3) 인장강도(tensile strenth; TS)

ASTM D638에 준하여 온도 23±2℃, 상대습도 50% 및 대기압의 조건에서 5㎜/min의 인장속도로 측정하였다. 연신율은 파단점에서의 값을 기록하며, 최소 5회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었다.

(4) 충격강도(impact strength)

ASTM D256에 준하여 시편이 파단될 때의 에너지를 단위 두께로 나눈 것이 충격강도에 해당한다. 충격강도는 1/8인치 두께를 갖는 시편을 이용하여 측정하였고, 최소 5회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었으며, 상온에서 아이조드 노치(izod notch) 방법으로 측정하였다.

(5) 표면저항(surface resistivity; SR)

금속 버스 바(metal bus bar)가 연결된 전기저항계(OHM meter)를 이용하여 단위면적당 표면저항을 측정하였다.

표 12 내지 표 22에 표 1 내지 표 9의 MPPO 수지 조성물에 대한 물성 측정 결과를 나타내었다.

특성	나노 클레이의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 12)	1 (실시예 13)	1.5 (실시예 14)	2 (실시예 15)	3 (실시예 16)	5 (실시예 17)
굴곡강도(kg/㎠)	1123	1140	1150	1145	1140	1134
굴곡탄성율(kg/㎠)	26148	27534	27732	27950	28340	28543
인장강도(kg/㎠)	747	765	766	762	754	740
신장율(Elongation) (%)	42.3	30	24.3	20	18	12
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.5	3.6	3.7	3.7	3.6	3.2
열변형온도(℃)	153.8	160	161	162	163	165

표 12는 MPPO 수지 조성물의 기계적 특성에 대한 나노 클레이 첨가의 효과를 보여준다. 주로 굴곡탄성율, 인장강도 및 열변형 온도와 같은 기계적 특성은 1∼5중량%의 나노 클레이 함량을 증가함에 따라 증가된다는 것을 보여준다. 굴곡강도는 나노 클레이의 함량이 1.5중량%까지는 증가하다가 약간 감소하는 것을 확인할 수 있다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 12)	0.1 (실시예 18)	0.3 (실시예 19)	0.5 (실시예 20)	0.7 (실시예 21)	1 (실시예 22)	1.5 (실시예 24)	2 (실시예 25)	2.5 (실시예 27)
굴곡강도(kg/㎠)	1123	1055	1077	1039	1100	1166	1186	1176	1173
굴곡탄성율(kg/㎠)	26148	32085	31789	29552	35297	28570	28631	28700	28746
인장강도(kg/㎠)	747	697	664	753	750	742	785	794	795
신장율(Elongation)(%)	42.3	13.3	4.6	20	25.8	15.4	19	18.5	20
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.5	3.0	3.1	3.0	3.1	3.0	3.6	3.2	3.2
열변형온도(℃)	157.8	159.7	159.6	159.6	160.5	161.3	165	163	164
표면저항(Ω.cm)	E16	E16	E16	E14	E14	E12	E11	E7	E4

표 13은 기계적 특성과 전기 전도성에 대한 탄소나노튜브 첨가의 효과를 보여준다. 0.5중량% 이상의 탄소나노튜브를 첨가하게 되면 표면저항이 우수해짐을 보여준다. 다른 특성들도 탄소나노튜브의 함량을 증가시킴으로써 향상됨을 보여준다. 충격강도(Izod impact)는 탄소나노튜브의 첨가되더라도 변화가 거의 없음을 보여주고 있다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 23)	1 (실시예 28)	1.5 (실시예 30)	2 (실시예 31)	2.5 (실시예 32)	3 (실시예 34)
굴곡강도(kg/㎠)	1140	1185	1195	1202	1220	1240
굴곡탄성율(kg/㎠)	27700	28780	28900	28960	28890	28995
인장강도(kg/㎠)	755	780	790	801	807	802
신장율(Elongation)(%)	30	26	22.5	22	25	23
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.6	3.6	3.7	3.7	3.7	3.6
열변형온도(℃)	160	170	172	173	175	176
표면저항(Ω.cm)	E16	E10	E10	E7	E4	E4

표 14는 MPPO 수지 조성물에 대한 탄소나노튜브와 나노 클레이의 혼합 효과를 보여준다. 표 14는 나노 클레이 1중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표 13은 나노 클레이가 첨가되지 않은 경우로서 나노 클레이 1중량%를 첨가한 경우인 표 14과 비교하면, 1중량%의 나노 클레이 첨가는 주로 굴곡장도(FM)과 열변형온도(HDT)와 같은 기계적 특성에서의 향상을 보여준다는 것을 확인할 수 있다. 충격강도는 나노 클레이의 첨가에 의해 변하지 않고 유지된다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 26)	1 (실시예 35)	1.5 (실시예 36)	2 (실시예 38)	2.5 (실시예 39)	3 (실시예 40)
굴곡강도(kg/㎠)	1146	1190	1240	1250	1255	1230
굴곡탄성율(kg/㎠)	27950	29030	29316	29233	30120	29856
인장강도(kg/㎠)	762	790	801	820	810	805
신장율(Elongation) (%)	41	37	31	26	30	24
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.7	3.7	3.7	3.8	3.7	3.6
열변형온도(℃)	162	175	179	180	180	180
표면저항(Ω.cm)	E10	E10	E10	E10	E4	E4

마찬가지로, 표 15는 MPPO 수지 조성물에 대한 탄소나노튜브와 나노 클레이의 혼합 효과를 보여준다. 표 15는 나노 클레이 2중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표 14는 1중량%의 나노 클레이를 첨가한 경우이고 표 15는 2중량%의 나노 클레이를 첨가한 경우로서 표 14과 표 15를 비교하면, 1중량%의 나노 클레이를 첨가한 경우에 비하여 2중량%의 나노 클레이를 첨가한 경우가 기계적 특성, 특히 탄소나노튜브와 나노 클레이에 의해 열변형온도(HDT)가 향상된다는 것을 확인할 수 있다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 29)	1 (실시예 41)	1.5 (실시예 43)	2 (실시예 44)	2.5 (실시예 45)	3 (실시예 46)
굴곡강도(kg/㎠)	1140	1300	1350	1355	1355	1366
굴곡탄성율(kg/㎠)	27700	33500	35200	35430	35667	35830
인장강도(kg/㎠)	755	1050	1120	1130	1145	1160
신장율(Elongation) (%)	30	26	22.5	22	25	23
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.6	4.6	4.7	4.7	4.7	4.6
열변형온도(℃)	170	180	182	182	183	185
표면저항(Ω.cm)	E16	E10	E5	E4	E3	E3

표 16은 MPPO 수지 조성물의 기계적 특성에 대한 유리섬유 첨가의 효과를 보여준다. 표 16은 나노 클레이 1중량%와 유리섬유 10중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표면저항 및 열변형 온도는 유리섬유가 함유되지 않은 MPPO 수지 조성물(나노 클레이 1중량%를 함유하는 표 14의 경우)과 비교하여 10중량%의 유리섬유를 첨가한 경우에 상당하게 향상된다는 것을 확인할 수 있다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 37)	1 (실시예 47)	1.5 (실시예 48)	2 (실시예 49)	2.5 (실시예 50)	3 (실시예 51)
굴곡강도(kg/㎠)	1230	1980	2012	1951	1965	1984
굴곡탄성율(kg/㎠)	85200	95100	96234	97250	97550	10350
인장강도(kg/㎠)	950	1120	1137	1155	1167	1142
신장율(Elongation) (%)	30	2.4	3.2	2.8	2.6	2.4
충격강도(kg.㎝/㎝)	6.0	6.8	6.7	6.7	6.5	6.4
열변형온도(℃)	177	185	188	188	190	190
표면저항(Ω.cm)	E10	E10	E4	E4	E3	E3

표 17은 MPPO 수지 조성물의 기계적 특성에 대한 유리섬유 첨가의 효과를 보여준다. 표 17은 나노 클레이 1중량%와 유리섬유 20중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표면저항 및 열변형 온도는 유리섬유가 함유되지 않은 MPPO 수지 조성물(나노 클레이 1중량%를 함유하는 표 14의 경우)과 비교하여 20중량%의 유리섬유를 첨가한 경우에 상당하게 향상된다는 것을 확인할 수 있다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 33)	1 (실시예 52)	1.5 (실시예 53)	2 (실시예 54)	2.5 (실시예 73)	3 (실시예 74)
굴곡강도(kg/㎠)	1190	1350	1400	1420	1425	1455
굴곡탄성율(kg/㎠)	28600	34500	35600	35550	35787	36100
인장강도(kg/㎠)	855	1070	1190	1210	1245	1250
신장율(Elongation) (%)	30	26	22.5	22	25	23
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.6	4.6	4.7	4.7	4.7	4.6
열변형온도(℃)	178	182	186	186	188	188
표면저항(Ω.cm)	E10	E10	E4	E4	E3	E2

표 18은 MPPO 수지 조성물의 기계적 특성에 대한 유리섬유 첨가의 효과를 보여준다. 표 18은 나노 클레이 2중량%와 유리섬유 10중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표면저항 및 열변형 온도는 유리섬유가 함유되지 않은 MPPO 수지 조성물(나노 클레이 2중량%를 함유하는 표 15의 경우)과 비교하여 10중량%의 유리섬유를 첨가한 경우에 상당하게 향상된다는 것을 확인할 수 있다. 기계적 특성의 향상성은 또한 표 19에서 보여주듯이 20중량%의 유리섬유를 첨가한 경우에도 관찰된다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 42)	1 (실시예 75)	1.5 (실시예 76)	2 (실시예 77)	2.5 (실시예 78)	3 (실시예 79)
굴곡강도(kg/㎠)	1730	1980	2012	1951	1965	1984
굴곡탄성율(kg/㎠)	91230	10230	10340	10390	10560	10780
인장강도(kg/㎠)	950	1180	1210	1220	1246	1220
신장율(Elongation) (%)	30	2.4	3.2	2.8	2.6	2.4
충격강도(kg.㎝/㎝)	6.0	6.9	6.9	6.8	6.7	6.5
열변형온도(℃)	182	187	188	188	190	190
표면저항(Ω.cm)	E10	E7	E5	E4	E3	E2

표 19는 나노 클레이 2중량%와 유리섬유 20중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표면저항 및 열변형 온도는 유리섬유가 함유되지 않은 MPPO 수지 조성물(나노 클레이 2중량%를 함유하는 표 15의 경우)과 비교하여 20중량%의 유리섬유를 첨가한 경우에 상당하게 향상된다는 것을 확인할 수 있다.

아래의 표 20 내지 표 22는 표 7 및 표 8의 물성측정결과를 나타내었다.

특성	탄소섬유의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 55)	5 (실시예 56)	10 (실시예 57)	15 (실시예 58)
굴곡강도(kg/㎠)	1166	1693	1755	1725
굴곡탄성율(kg/㎠)	28570	67030	87831	90251
인장강도(kg/㎠)	742	1096	1241	1350
신장율(Elongation) (%)	15.4	2.7	2	1.5
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.0	2.9	3.3	3.2
열변형온도(℃)	161	171	171	173
표면저항(Ω.cm)	5.E+12	3.E+04	2.E+03	1.E+02

표 20은 탄소나노튜브를 함유한 MPPO 수지 조성물에 대하여 탄소섬유의 함량에 따른 물리적 특성의 상승효과를 보여준다. 표 20은 탄소나노튜브 1중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표 20에서 탄소섬유가 첨가되는 않는 경우(탄소섬유의 함량이 0인 경우)에는 표면저항이 5×10¹²Ω·㎝ 이었으나, 5중량%의 탄소섬유가 첨가되게 되면 표면저항이 5×10¹²Ω·㎝에서 3×10⁴Ω·㎝로 상당히 증가된다는 것을 확인할 수 있다. 일반적으로 5중량%의 탄소섬유의 첨가는 표면저항 약 10⁹Ω·㎝ 정도를 보이지만, 5중량%의 탄소섬유가 첨가된 조성물에 1중량%의 탄소나노튜브를 더 첨가하게 되면 전도성 특성을 약 10⁴Ω·㎝ 정도로 상당하게 향상시킨다. 탄소섬유의 더 많은 첨가는 전기적 특성을 더욱 더 향상시킨다. 다른 물리적 특성들도 탄소섬유의 함량을 증가시킴으로써 증가되는 것을 확인할 수 있다.

특성	탄소나노튜브의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 64)	1 (실시예 65)	2 (실시예 67)	3 (실시예 68)
굴곡강도(kg/㎠)	1340	1392	1391	1609
굴곡탄성율(kg/㎠)	62500	69725	101429	89251
인장강도(kg/㎠)	680	780	894	1040
신장율(Elongation) (%)	4.1	2.9	2.1	1.8
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.8	3.3	2.9	2.4
열변형온도(℃)	160	164	165	169
표면저항(Ω.cm)	5.E+09	1.E+04	3.E+03	1.E+02

표 21은 MPPO 수지 조성물에 대하여 탄소나노튜브의 첨가에 따른 물리적 특성과 전기적 특성의 상승 효과를 보여준다. 표 21은 나노 클레이 1중량%와 탄소섬유 5중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표 21에서 탄소섬유 및 나노 클레이의 함량은 다양한 탄소나노튜브의 함량에 대하여 고정되도록 유지한다. 탄소나노튜브의 첨가는 전기적 특성을 상당히 증가시키고, 표면저항을 10²Ω·㎝ 정도까지 향상시킬 수 있다. 다른 물리적 특성들도 탄소나노튜브의 함량을 증가시킴으로써 향상되는 것을 확인할 수 있다.

특성	유리섬유의 함량(중량%)
특성	0 (실시예 66)	5 (실시예 69)	10 (실시예 70)	20 (실시예 71)
굴곡강도(kg/㎠)	1392	1450	1936	2350
굴곡탄성율(kg/㎠)	69725	75200	95289	105250
인장강도(kg/㎠)	780	890	1299	1350
신장율(Elongation) (%)	5.1	2	1.6	1.4
충격강도(kg.㎝/㎝)	3.3	3.6	4.4	4.1
열변형온도(℃)	164	168	170	174
표면저항(Ω.cm)	1.E+04	1.E+04	5.E+03	6.E+02

표 22는 MPPO 수지 조성물의 물리적 그리고 전기적 특성에 대한 유리섬유 첨가의 효과를 보여준다. 표 22는 나노 클레이 1중량%, 탄소섬유 5중량% 및 탄소나노튜브 1중량%를 함유한 경우에 대한 것이다. 표 22에서 탄소섬유, 탄소나노튜브 및 나노 클레이의 함량은 다양한 유리섬유의 함량에 대하여 고정되도록 유지한다. 유리섬유의 첨가는 전기적 특성을 상당히 증가시키고, 표면저항을 약 10²Ω·㎝ 정도로 향상시킬 수 있다. 다른 물리적 특성들도 유리섬유의 함량을 증가시킴으로써 향상되는 것을 확인할 수 있다.

비교예에 따라 제조된 MPPO 수지 조성물의 물성 측정결과를 아래의 표 23 및 표 24에 나타내었다.

특성	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10
표면저항(Ω.cm)	10⁵∼10⁷	10⁵∼10⁸	10⁵∼10⁸	10⁵∼10⁸	10⁵∼10⁷	10⁴∼10⁶	10⁴	10⁵∼10⁷	10³	10²
열변형온도(℃)	175	175	175.2	175.2	175.5	175.5	175.8	175.8	176	177.2
굴곡탄성율(kg/㎠)	10518	10520	10523	10520	10611	106197	106201	11581	116604	12740
굴곡강도(kg/㎠)	1778	1780	1781	1783	1811	1822	1824	1948	1951	1973
인장강도(kg/㎠)	1061	1063	1063	1080	1088	1166	1174	1183	1211	1301
충격강도(kg.㎝/㎝)	6.8	6.8	6.7	6.2	6.28	6.28	6.3	6.2	6.5	7.2

특성	비교예 11	비교예 12	비교예 13	비교예 14	비교예 15	비교예 16	비교예 17	비교예 18	비교예 19	비교예 20
표면저항(Ω.cm)	10⁵∼10⁷	10⁵∼10⁸	10⁵∼10⁸	10⁵∼10⁸	10⁵∼10⁷	10⁴∼10⁶	10⁴	10⁵∼10⁷	10³	10²
열변형온도(℃)	155	155.2	155.7	155.8	156	156	157	158	160	163
굴곡탄성율(kg /㎠)	109112	109340	109540	109780	109913	110111	111024	112094	112131	112104
굴곡강도(kg/㎠)	1905	1911	1909	1916	1998	2050	2055	2057	2114	2134
인장강도(kg/㎠)	1098	1099	1108	1114	1126	1168	1169	1171	1169	1178
충격강도(kg.㎝/㎝)	5.9	6	6	6	5.8	5.7	5.8	5.8	5.6	5.2

표 12 내지 표 22에 나타낸 본 발명의 MPPO 수지 조성물의 특성과 표 23 및 표 24에 나타낸 비교예의 MPPO 수지 조성물의 특성을 비교하여 볼 때 굴곡 탄성율(FM), 굴곡 강도(FS), 인장강도(TS) 및 열변형온도(HDT)가 비슷하거나 우수함을 확인할 수 있다. 예컨대, 성분(HIPS, 탄소나노튜브, 유리섬유, 산화방지제 및 커플링제)의 함량이 동일하거나 유사한 비교예 8의 특성과 실시예 49의 특성을 비교하여 볼 때, 실시예 49의 경우가 비교예 8의 경우와 비교하여 표면저항, 열변형온도, 굴곡탄성율, 굴곡강도 및 충격강도가 우수함을 확인할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MPPO 수지 조성물과 비교예에 따라 제조된 MPPO 수지 조성물의 무게 차이를 아래의 표 25에 나타내었다.

	비교예					실시예					무게차이(%)
	성분(중량%)					성분(중량%)
	PPO	HIPS	유리섬유	탄소나노튜브	미네랄필러	PPO	HIPS	유리섬유	탄소나노튜브	나노클레이
시편 1	44.0	16.0	26.0	2.0	12.0	55.0	16.0	26.0	2.0	1.0	12.9%
	무게 34.1g					무게 30.2g
시편 2	50.6	15.4	20.0	2.0	12.0	61.6	15.4	20.0	2.0	1.0	23.8%
	무게 33.8g					무게 27.3g
시편 3	46.25	24.75	15	2.0	12.0	57.25	24.75	15	2.0	1.0	23.4%
	무게 33.7g					무게 26.5g
시편 4	48.35	25.65	12	2.0	12.0	59.35	25.65	12	2.0	1.0	23.4%
	무게 33.4g					무게 26.2g
시편 5	58.60	17.4	10	2.0	12.0	69.60	17.4	10	2.0	1.0	23.8%
	무게 33.2g					무게 26.0g

상기 표 25에 나타난 바와 같이, 본 발명의 MPPO 수지 조성물은 비교예와 비교하여 경량화가 구현되었음을 확인할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 연속식 2축 압출기를 도시한 도면이다.

도 2는 연속식 2축 압출기에서 가열수단을 제외하여 샤프트와 실린더의 모습을 상세하게 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 연속식 2축 압출기의 실린더와 샤프트 부분을 상세하게 도시한 도면이다.

도 4는 연속식 2축 압출기의 샤프트의 일 예를 도시한 도면이다.

도 5은 용융 및 압축 영역의 스크류 샤프트를 상세하게 도시한 도면이다.

도 6은 반죽 영역의 계단식 스크류를 상세하게 도시한 도면이다.

도 7은 분산 영역의 샤프트 일부를 상세하게 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 호퍼 120: 샤프트

130: 실린더 140a, 140b, 140c: 구동수단

150: 가열수단 160: 토출 다이

155: 송풍기 165: 냉각관

180: 프레임 190: 벤트 포트

Claims

삭제
폴리페닐렌옥사이드 55∼89.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하며,

나노 클레이가 박리되어 형성된 1∼300㎚ 크기의 클레이 소판들이 폴리페닐렌옥사이드 내에 불연속적인 형태로 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물.
삭제
삭제
폴리페닐렌옥사이드 20∼88.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 유리섬유 1∼35 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하며,

나노 클레이가 박리되어 형성된 1∼300㎚ 크기의 클레이 소판들이 폴리페닐렌옥사이드 내에 불연속적인 형태로 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물.
폴리페닐렌옥사이드 35∼88.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 탄소섬유 1∼20 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하며,

나노 클레이가 박리되어 형성된 1∼300㎚ 크기의 클레이 소판들이 폴리페닐렌옥사이드 내에 불연속적인 형태로 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물.
폴리페닐렌옥사이드 15∼87.8 중량%, 하이 임팩트 폴리스티렌 10∼30 중량%, 탄소나노튜브 0.1∼5 중량%, 유리섬유 1∼25 중량%, 탄소섬유 1∼15 중량% 및 나노 클레이 0.1∼10 중량%를 포함하며,

나노 클레이가 박리되어 형성된 1∼300㎚ 크기의 클레이 소판들이 폴리페닐렌옥사이드 내에 불연속적인 형태로 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물.
삭제
삭제
폴리페닐렌옥사이드 수지, 하이 임팩트 폴리스티렌, 탄소나노튜브 및 나노 클레이를 적어도 포함하는 원료를 연속식 2축 압출기에 투입하는 단계;

상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 원료를 혼합하고, 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;

상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 혼합물에 전단 응력이 인가되게 하여, 상기 하이 임팩트 폴리스티렌 및 탄소나노튜브를 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지 내에 균일하게 분산시키고, 상기 나노 클레이가 판형의 1∼300㎚ 크기의 클레이 소판으로 박리되고 상기 폴리페닐렌옥사이드 수지 내에 판형의 클레이 소판들을 불연속적으로 균일하게 분산시키는 단계;

상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및

수조에서 급냉시켜 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물을 얻는 단계를 포함하며,

상기 하이 임팩트 폴리스티렌은 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 10∼30중량% 함유되게 투입되고, 상기 탄소나노튜브는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.1∼5중량% 함유되게 투입되며, 상기 나노 클레이는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.1∼10중량% 함유되게 투입되고,

상기 용융 및 압축시키는 단계는 나선형 스크류 형태의 샤프트 구조로 이루어진 영역에서 이루어지고,

상기 분산시키는 단계는 상방향으로 테이퍼진 압축부와 상방향으로 테이퍼진 압축부와 인접하게 형성되고 평평한 일자형의 전단부를 포함하는 샤프트 구조로 이루어진 영역에서 이루어지며,

상기 토출하는 단계는 나선형 스크류 형태의 샤프트 구조로 이루어진 영역에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물의 제조방법.
삭제
제10항에 있어서, 분산되는 과정의 조성물에 탄소섬유를 사이드 피딩 주입구를 통해 첨가하되, 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 1∼20중량% 함유되게 첨가하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물의 제조방법.
제10항에 있어서, 분산되는 과정의 조성물에 유리섬유를 사이드 피딩 주입구를 통해 첨가하되, 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 1∼35중량% 함유되게 첨가하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 원료는 산화방지제를 더 포함하며, 상기 산화방지제는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.01∼1.0 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 원료는 커플링제를 더 포함하며, 상기 커플링제는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물 전체에 대하여 0.01∼0.5 중량% 함유되며, 에틸렌 글리콜, 아미노 실란 및 비닐 실란 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지 조성물의 제조방법.
삭제