KR101127727B1 - 외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계수지 얼로이 조성물 - Google Patents
외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계수지 얼로이 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리유산 20 내지 90 중량% 및 메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%를 포함하되, 상기 폴리유산은 분자량이 100,000 내지 360,000 이고, L-유산 또는 D-유산 중 한 이성질체가 85 % 이상 단위체로 포함된 것임을 특징으로 하는 외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 환경 친화적이고, 성형성, 내습성, 물성균형 및 제조되는 제품의 외관이 탁월한 폴리유산-메타크릴레이트 수지 얼로이 조성물을 제공하는 효과가 있다.
폴리유산, 메타크릴레이트계 수지, 얼로이, 광학적 순도, 가수분해 방지제, 충격보강제, 외관특성, 물성균형
Description
본 발명은 외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환경 친화적이고, 성형성, 내습성, 물성균형 및 제조되는 제품의 외관이 탁월한 폴리유산-메타크릴레이트 수지 얼로이 조성물에 관한 것이다.
석유를 원료로 한 범용 및 엔지니어링 플라스틱은 뛰어난 물성과 저렴한 가격으로 전기전자 및 자동차 등 많은 산업분야에서 이용되고 있고, 상기 플라스틱으로 성형된 제품은 일정 기간 사용된 후에는 폐기되어 매립 또는 소각 처리된다.
그러나, 최근 지구 온난화, 석유자원의 고갈 및 폐기물 처리 문제가 전세계적으로 부각되면서, 기존 플라스틱의 원료인 석유를 대체할 수 있는 생분해성의 식물 또는 천연계 물질에 대한 관심이 급증하고 있다.
특히, 교토 의정서, 발리로드맵 등의 온실가스 감축 협정 등에 의해 식물 또는 천연계 물질로부터 제조되는 바이오매스 플라스틱에 대한 관심과 개발이 더욱 가속화되었다.
상기 바이오매스 플라스틱은 폴리글리콜산, 폴리유산, 폴리카프로락톤, 지방족 폴리에스테르 등이 알려져 있는데, 이 중 폴리유산은 유산(lactic acid)을 중합하여 제조되고, 유산의 광학이성질체의 함량에 따라 결정성 또는 비결정성이 되는 특성이 있다.
상기 폴리유산은 기존의 다른 생분해성 플라스틱에 비해 저렴한 가격과 우수한 물성으로 전체 바이오 플라스틱 시장의 20 %를 차지할 정도로 많이 사용되고 있고, 그 용도도 자동차 부품, 전기전자 부품, 휴대폰, 자동차 내장재 및 산업용 부품 등으로 확산되고 있다.
그러나, 상기 용도로 사용되기 위해서는 우수한 내구성 및 외관특성이 요구되는데, 폴리유산으로 제조된 성형품은 외관이 열악하고, 수분 존재하에서 가수분해가 일어날 수 있어 특히 고온에서의 내습특성이 급격히 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 지속적인 연구 결과, 외관이 우수하고 내습특성이 탁월한 환경 친화적인 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물을 완성하였다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 환경 친화적이고, 성형성, 내습성, 물성균형 및 제조되는 제품의 외관이 탁월한 폴리유산-메타크릴레이트 수지 얼로이 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리유산-메타크릴레이트 수지 얼로이 조성물로 제조된 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리유산 20 내지 90 중량% 및 메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%를 포함하되, 상기 폴리유산은 분자량이 100,000 내지 360,000 이고, L-유산 또는 D-유산 중 한 이성질체가 85 % 이상 단위체로 포함된 것임을 특징으로 하는 외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리유산-메타크릴레이트 수지 얼로이 조성물로 제조된 성형품을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 환경 친화적으로 폐기시 분해가 잘 일어나 환경오염을 줄일 수 있고, 성형성, 내습성, 물성균형 및 제조되는 제품의 외관이 탁월한 폴리유산-메타크릴레이트 수지 얼로이 조성물을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 외관특성 및 내습특성이 뛰어난 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물은 폴리유산 20 내지 90 중량% 및 메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%를 포함하되, 상기 폴리유산은 분자량이 100,000 내지 360,000 이고, L-유산 또는 D-유산 중 한 이성질체가 85 % 이상 단위체로 포함된 것임을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 조성물은 상기 폴리유산 및 메타크릴레이트계 수지 총 100 중량부를 기준으로 충격보강제 1 내지 40 중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 조성물은 상기 폴리유산 및 메타크릴레이트계 수지 총 100 중량부를 기준으로 가수분해방지제 0.1 내지 8 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리유산은 L-유산 또는 D-유산 중 한 이성질체가 85 % 이상 단위체로 포함된 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 95 % 이상 포함되는 것인데, 광학적 순도(optical purity)가 높을수록 내열성 및 결정화 속도가 빠르다.
상기 폴리유산 수지는 20 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 80 중량%로 포함되는 것인데, 20 중량% 미만인 경우 CO2 감축효과가 적으며, 90 중량%를 초과하는 경우 내습성 및 충격성이 저하된다.
상기 메타크릴레이트계 수지는 메타크릴레이트계 단량체로부터 제조된 수지인 경우 특별히 제한되지 않으나, 메틸메타아크릴레이트 중합체, 스티렌-메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-메틸메타크릴레이트-메타아크릴릭산 공중합체, 스티렌-메틸메타아크릴레이트-말레익무수산 공중합체 및 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 메타크릴레이트계 수지의 제조방법은 통상의 방법인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 메타크릴레이트계 수지의 구조는 제한됨 없이 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그라프트 공중합체 등일 수 있고, 그 형태도 제한됨 없이 미세분산 형태, 코아-쉘 형태 등일 수 있으며, 개질 또는 변성된 형태도 가능하다.
상기 메타크릴레이트계 수지는 10 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 10 중량% 미만인 경우 내열성, 외관특성 및 충격성이 저하되고, 80 중량%를 초과하는 경우 CO2 감축효과가 적어진다.
상기 충격보강제는 올레핀계 충격보강제, 아크릴계 충격보강제, MBS계 충격 보강제, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌계 충격보강제, 실리콘계 충격보강제 및 폴리에스터계 엘라스토머 충격보강제 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 올레핀계 충격보강제는 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPM) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직할 수 있다.
상기 폴리에스터계 엘라스토머 충격보강제는 하드 세그먼트인 폴리부틸테레프탈레이트 및 소프트 세그먼트인 폴리테트라메틸렌옥사이드 글리콜로 구성된 것이 바람직할 수 있다.
상기 충격보강제는 폴리유산 및 메타크릴레이트계 수지 총 100 중량부를 기준으로 1 내지 40 중량부인 것이 바람직한데, 이 범위 내에서 제조되는 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물이 충분한 충격강도 및 내열성을 갖는다.
상기 가수분해방지제는 폴리유산의 말단 성분인 하이드록시기 또는 카르복실기와 반응할 수 있는 반응성 화합물로, 에폭시계, 글리시딜계, 이소시아네이트계 및 카보디이미드계 가수분해방지제 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 가수분해방지제는 단량체, 올리고머 또는 폴리머 형태일 수 있고, 구체적인 예로 아릴 글리시딜에테르, 스테아릴 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르 등의 글리시딜 에테르계 화합물; 비스페놀 에폭시 화합물; 노블락 에폭시 화합물; 글리시딜 메타아클릴레이트 공중합체; 변성 페닐 카보디이미드(modified phenyl carbodiimide), 폴리(톨릴 카보디이미드)(poly(tolyl carbodiimide)), 폴리(4,4'-디페닐메탄 카보디이미드) (poly(4,4'-diphenylmethane carbodiimide)), 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐렌 카보디이미드(poly(3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyl ene carbodiimide)), 폴리(p-페닐렌 카보디이미드)(poly(p-phenylene carbodiimide)), 폴리(m-페닐렌 카보디이미드)(poly(m-phenylene carbodiimide)), 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 카보디이미드(poly (3,3'-dimethyl-4,4'-diphenylmethane carbodiimide)) 등의 카보디이미드계; 및 이소시아네이트 화합물; 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 가수분해방지제는 상기 폴리유산 및 메타크릴레이트계 수지 총 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 8 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것인데, 0.1 중량부 미만인 경우 내습성이 저하되고, 8 중량부를 초과하는 경우 과도한 반응으로 제조되는 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물의 물성 및 가공성이 떨어진다.
상기 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 조성물은 기타 첨가제로 난연제, 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 반응촉매, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI 차폐제, 자성부여제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 무기 충진제, 유리섬유, 내마찰 내마모제 및 커플링 에이전트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 폴리유산, 메타크릴레이트계 수지, 충격보강제, 가수분해방지제 및 기타 첨가제를 용융혼련 및 가공하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 구체적인 예로 슈퍼믹서에서 일차 혼합한 후, 이축압출기(twin-screw extruder), 일축압출기(single-screw extruder), 롤밀(roll-mills), 니더(kneader) 또는 밤바리 믹서(banbury mixer) 등과 같은 통상의 배합 가공기기 중 하나를 이용하여 용융혼련하고, 펠릿타이저로 펠릿을 얻은 다음, 이를 제습 건조기 또는 열풍 건조기로 충분히 건조하고 나서 사출 가공하여 최종 성형품을 얻을 수 있다.
본 발명의 성형품은 상기 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 조성물로 제조되는 것을 특징한다.
상기 성형품은 플라스틱으로 제조될 수 있는 물건인 경우 특별히 제한되지 않고, 구체적인 일례로 디스플레이 제품, 휴대폰, 노트북, 및 냉장고 등의 하우징 또는 각종 플라스틱 부품 등일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량을 슈퍼믹서(super mixer)에 투입하여 혼합한 후, 이를 이축압출기(twin-screw extruder)를 사용하여 용융혼련하고, 펠릿으로 제조하였다.
상기 펠릿을 건조한 다음 사출성형하여 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물 시편을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물 시편의 물성을 상온에서 2일 동안 방지한 후 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.
* 인장강도 및 신율: ASTM D638 방법에 의거하여 측정하였다.
* 열변형온도(HDT): 4.6kgf/cm2의 하중을 사용하여 ASTM D648방법에 의거하여 측정하였다.
* 아이조드충격강도(Izod Impact): ASTM D256 방법에 의거하여 측정하였다.
* 내습성: 시편을 60 ℃, 90 % 습도 조건 하에 30 일 경과 후 물성 변화를 측정 하였다.
| 구분 | 실시예 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| 조성 (%) |
폴리유산 | 20 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 60 | |
| PMMA | 80 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 40 | ||
| 충격 보강제 |
실리콘계 | 15 | - | 15 | - | - | 15 | 15 | 15 | |
| MBS계 | - | - | - | 15 | - | - | - | - | ||
| 아크릴계 | - | - | - | - | 15 | - | - | - | ||
| 기타 | 카보디이미드 | - | - | - | - | - | 1 | - | - | |
| GMA기 | - | - | - | - | - | - | 5 | - | ||
| 물성 | 인장강도(Kgf/cm2) | 600 | 580 | 570 | 560 | 570 | 570 | 560 | 510 | |
| 인장신율(%) | 20 | 10 | 15 | 15 | 15 | 16 | 16 | 10 | ||
| 굴곡탄성율(Kgf/cm2) | 27000 | 26000 | 26000 | 26000 | 26000 | 26000 | 26000 | 25000 | ||
| 굴곡강도(Kgf/cm2) | 1000 | 950 | 950 | 950 | 950 | 950 | 950 | 900 | ||
| 충격강도(Kgfcm/cm) | 10 | 5 | 10 | 17 | 15 | 16 | 14 | 10 | ||
| 열변형온도(℃) | 90 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 70 | ||
| 내습 강도 유지율(%) | 100 | 98 | 98 | 98 | 98 | 100 | 100 | 90 | ||
| 광택도(Gloss) | 92 | 90 | 90 | 90 | 90 | 89 | 88 | 88 | ||
주) 폴리유산: PLA(Nature Works사 제품), PMMA: LG화학 PMMA, 실리콘계 충격보강제: S-2001, MBS계 충격보강제: LG화학 EM500, 아크릴계 충격보강제: LG화학 EM200, 카보디이미드 반응형 화합물: 니신보사 카보디라이트, GMA기 반응형 화합물: Igetabond
| 구 분 | 비 교 예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||
| 조성 (%) |
폴리유산 | 20 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 60 | |
| ABS | 25 | 20 | 20 | 20 | - | - | 20 | ||
| SAN | 55 | 50 | 50 | 50 | - | - | 20 | ||
| PP | - | - | - | - | 70 | - | - | ||
| Nylon 6 | - | - | - | - | - | 70 | - | ||
| 기타 | 카보디이미드 | - | - | 1 | - | - | - | - | |
| GMA기 | - | - | - | 5 | - | - | - | ||
| 물성 | 인장강도(Kgf/cm2) | 450 | 450 | 450 | 450 | 280 | 760 | 430 | |
| 인장신율(%) | 7 | 5 | 5 | 5 | 6 | 5 | 4 | ||
| 굴곡탄성율(Kgf/cm2) | 22000 | 23000 | 23000 | 23000 | 20000 | 29000 | 22000 | ||
| 굴곡강도(Kgf/cm2) | 740 | 780 | 780 | 750 | 520 | 1,100 | 680 | ||
| 충격강도(Kgfcm/cm) | 6 | 5 | 5 | 6 | 6 | 3 | 5 | ||
| 열변형온도(℃) | 100 | 93 | 93 | 93 | 85 | 150 | 80 | ||
| 내습 강도 유지율(%) | 30 | 20 | 30 | 30 | 20 | 10 | 10 | ||
| 광택도(Gloss) | 68 | 63 | 57 | 53 | 55 | 64 | 60 | ||
주) 폴리유산: PLA(Nature Works사 제품), ABS 및 SAN: LG화학 ABS 및 SAN, PP: SK PP BX-3800, Nylon: 로디아 Polyamide, 카보디이미드 반응형 화합물: 니신보사 카보디라이트, GMA기 반응형 화합물: SMITOMO Chemical, Igetabond
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폴리유산-메타아크릴레이트계 수지 얼로이 조성물(실시예 1 내지 8)은 메타아크릴레이트계 수지를 포함하지 않은 경우(비교예 1 내지 7)와 비교하여 내습성 및 광택도 등이 탁월하여 장기물성 및 외관 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.
Claims (8)
- 폴리유산 20 내지 90 중량% 및 메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%을 포함하고 압출 및 사출 성형시켜 제조되되, 상기 폴리유산은 분자량이 100,000 내지 360,000 이고, L-유산 또는 D-유산 중 한 이성질체가 85 % 이상 단위체로 포함되고,상기 폴리유산 및 메타크릴레이트계 수지 총 100 중량부를 기준으로 에폭시계, 글리시딜계, 이소시아네이트계 및 카보디이미드계 가수분해방지제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 가수분해방지제를 0.1 내지 8 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물은, 상기 폴리유산 및 메타크릴레이트계 수지 총 100 중량부를 기준으로 충격보강제 1 내지 40 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물.
- 제 2항에 있어서,상기 충격보강제는, 올레핀계 충격보강제, 아크릴계 충격보강제, MBS계 충격보강제, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌계 충격보강제, 실리콘계 충격보강제 및 폴리에스터계 엘라스토머 충격보강제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 메타크릴레이트계 수지는, 메틸메타아크릴레이트 중합체, 스티렌-메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-메틸메타크릴레이트-메타아크릴릭 산 공중합체, 스티렌-메틸메타아크릴레이트-말레익무수산 공중합체 및 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물은, 난연제, 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 반응촉매, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI 차폐제, 자성부여제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 무기 충진제, 유리섬유, 내마찰 내마모제 및 커플링 에이전트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는폴리유산-메타크릴레이트계 수지 얼로이 조성물.
- 제 1항의 폴리유산-메타크릴레이트계 수지 조성물로 제조된 성형품.
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