KR101276420B1 - 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

폴리카보네이트 수지 조성물이 제공된다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 45 내지 80중량%의 폴리카보네이트 수지, 15 내지 50중량%의 그라프트 공중합체 수지, 3 내지 10중량%의 아크릴계 충격보강제, 및 0.2 내지 1중량%의 에스테르계 활제를 포함한다.
폴리카보네이트, 수지 조성물, 내화학성, 상용성

Description

폴리카보네이트 수지 조성물{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION}
본 발명은 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내화학성이 향상된 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 유리전이 온도가 150℃ 부근인 열가소성 수지로 기계적 물성, 인장 강도 및 충격 강도, 수치 안정성, 내열성 및 광학적 투명성 등이 우수하여 자동차 부품, 전기전자 부품 또는 건축용 재료로 사용되고 있으며, 그 사용분야가 확대되고 있다.
그러나, 상기 폴리카보네이트 수지는 성형 가공성이 좋지 못하기 때문에, 성형 가공성 향상을 위해 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지와 함께 사용하는 방법이 널리 알려져 있다.
이와 같은 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블렌드 수지는 외장재로서 사용하기 위해 도장을 할 경우 도료의 희석용 용매에 노출됨으로써 기계적인 물성 및 내충격성이 저하되고 외관 불량을 초래하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기계적 강도, 내열성 및 가공성이 우수하면서도 내화학성이 향상된 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 45 내지 80중량%의 폴리카보네이트 수지, 15 내지 50중량%의 그라프트 공중합체 수지, 3 내지 10중량%의 아크릴계 충격보강제, 및 0.2 내지 1중량%의 에스테르계 활제를 포함한다.
상기 폴리카보네이트의 점도 평균 분자량은 21,000 내지 30,000일 수 있다.
상기 그라프트 공중합체 수지는 부타디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐 화합물과 시안화비닐계 화합물을 그라프트하여 제조된 것일 수 있다. 상기 그라프트 공중합체 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체 또는 메타크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(MBS) 공중합체일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 산화 방지제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 향상된 내화학성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도장 공정 과정에서 희석용 용매가 수지로 침투하는 것이 방지될 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 폴리카보네이트 수지와 그라프트 공중합체 간 상용성이 향상되어, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 물성이 균일하게 안정화될 수 있다. 또, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 기계적 물성 및 성형 가공성이 우수하여 자동차 소재 및 외장재에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 45 내지 80중량%의 폴리카보네이트 수지, 15 내지 50중량%의 그라프트 공중합체 수지, 3 내지 10중량%의 아크릴계 충격보강제, 및 0.2 내지 1중량%의 에스테르계 활제를 포함할 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 각 성분에 대한 설명은 다음과 같다.
폴리카보네이트 수지
본 발명의 실시예들에 따른 폴리카보네이트 수지는 예를 들어, 분자량 조절제 및 촉매의 존재 하에서 디히드록시페놀(dihydroxy phenol)과 포스겐(phosgen)을 반응시켜 제조되거나, 디히드록시페놀(dihydroxy phenol)과 디페닐카보네이트(diphenyl carbonate)에 의해 얻어지는 전구체의 에스테르 상호 교환반응을 이용하여 제조될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 폴리카보네이트 수지는, 메틸렌 클로라이드 용액에서 측정한 점도 평균 분자량(Mv)이 21,000 내지 30,000일 수 있다. 상기 평균 분자량이 21,000 미만이면, 내화학성과 함께 기계적 물성이 저하될 수 있고, 30,000 초과이면, 용융 점도의 상승으로 인해 가공성이 저하될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물에서, 상기 폴리카보네이트 수지의 함량은 45 내지 80중량%일 수 있다. 상기 함량이 45중량% 미만이면 기계적 물성이 저하될 수 있고, 80중량% 초과이면 유동성이 저하되어 가공에 어려움이 있을 수 있다.
그라프트 공중합체 수지
본 발명의 실시예들에 따른 그라프트 공중합체 수지는 부타디엔계 고무질 중합체의 존재 하에서 방향족 비닐 화합물인 스티렌 단량체와 시안화비닐계 화합물인 아크릴로니트릴 단량체 혼합물을 그라프트하여 제조될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 고무질 중합체는 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소프렌, 및 부타디엔-이소프렌 공중합체에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, 비닐 스티렌, 및 치환된 스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 시안화비닐계 화합물은 아크릴로니트 릴 및 메타크릴로니트릴에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 그라프트 공중합체 수지는 예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체 또는 메타크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(MBS) 공중합체일 수 있다. 또, 상기 그라프트 공중합체 수지는 코어-쉘 구조의 공중합체일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물에서, 상기 그라프트 공중합체 수지의 함량은 15 내지 50중량%일 수 있다. 15중량% 미만이면 기계적 물성 및 내화학성이 저하될 수 있고, 50중량% 초과이면 물성이 저하될 수 있으며, 유동성의 저하로 인해 가공에 어려움이 있을 수 있다.
충격보강제
본 발명의 실시예들에 따른 충격보강제는 아크릴레이트계 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트계 공중합체 및 폴리알킬메타크릴레이트계 공중합체에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 충격보강제는 코어-쉘 구조의 공중합체일 수 있다.
상기 충격보강제는 충격 보강의 기능뿐만 아니라, 상기 폴리카보네이트 수지와 상기 그라프트 공중합체 수지 간 상용성 보강을 통해 우수하고 균일한 물성을 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물에서, 상기 충격보강제의 함량은 3 내지 10중량%일 수 있다. 상기 함량이 3중량% 미만이면 상용성의 보강 효과가 미비할 수 있고, 10중량% 초과이면 다른 기계적 물성이 저하될 수 있다.
활제
본 발명의 실시예들에 따른 활제는 폴리에틸렌계 활제, 에틸렌-에스테르계 활제, 에틸렌 글리콜-글리세린 에스테르계 활제, 몬탄계 활제, 에틸렌 글리콜-글리세린 몬탄산-에스테르계 활제 등이 사용될 수 있다.
일반적으로 고분자 컴파운딩에 사용되는 활제는 그 역할에 따라 내부 활제와 외부 활제로 구분될 수 있다. 에스테르계 활제는 가공시 이형성과 가공성을 높혀 주고, 성형시 표면으로 나와 코팅막과 같은 형태를 이루어 도장시 사용되는 희석용 약품의 수지 내 침투를 막아 내화학성을 보강하는 기능을 수행할 수 있다. 또, 가공 온도가 낮아지고 가공시간이 단축됨에 따라 가공 도중에 열화가 감소되어 제품의 질이 향상될 수 있고, 안료 및 무기 충전체 사용시 이의 분산성을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물에서, 상기 활제의 함량은 0.2 내지 1중량%일 수 있다. 상기 함량이 0.2중량% 미만이면 내화학성 보강의 효과가 미비할 수 있고, 1중량% 초과이면 성형시 가스가 발생할 수 있고, 가공성이 저하될 수 있다.
기타 첨가제
본 발명의 실시예들에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 산화방지제 등을 더 포함할 수 있다. 상기 산화방지제는 예를 들어, 페놀 계열, 포스파이트 계열, 및 티오에스테르 계열에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
<실시예 및 비교예>
아래 표 1과 같은 조성과 함량으로 원료 물질을 혼합하여, 220 내지 260℃의 온도에서 이축 용융혼련 압출기로 혼련 압출하여 성형용 팰렛을 제조하였다. 제조된 팰렛을 100℃에서 6시간 열풍 건조한 후, 240 내지 270℃의 온도로 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8
PC1(중량%) 63.5 65.5 61 63.5 63.7 68.2 69.5 57.5 - 85.5 41
PC2(중량%) - - - - - - - - 63.5 - -
ABS(중량%) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 10 50
활제1(중량%) 0.2 0.2 0.7 - - 1.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.7
활제2(중량%) - - - 0.2 - - - - - - -
충격보강제1(중량%) 1.8 - 2.4 1.8 1.8 - - 4 1.8 - 2.4
충격보강제2(중량%) 4.2 4 5.6 4.2 4.2 - - 8 4.2 4 5.6
산화방지제1(중량%) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
산화방지제2(중량%) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
산화방지제3(중량%) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
* PC1: 점도평균분자량이 21,000인 폴리카보네이트
* PC2: 점도평균분자량이 17,000인 폴리카보네이트
* ABS: 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Kumho chemical, HR-150F)
* 충격보강제1: 에틸렌-부틸아크릴레이트계 공중합체(Dupont, Elvaloy PTW)
* 충격보강제2: 에틸렌-메틸아트릴레이트계 공중합체(Dupont, Elvaloy 1330EAC)
* 활제1: 펜타에리트리톨-에스테르계 활제(Cognis Deutschland GmbH, EP861)
* 활제2: 에틸렌계 활제(Clariant, Licowax PED191)
* 산화방지제1: 힌더드 하이드록시 페닐계 산화방지제(Ciba Specialty Chemicals, Irganox 1076)
* 산화방지제2: 포스파이트계 산화방지제(Chemtura Corp., Alkanox 240)
* 산화방지제3: 티오에스테르계 산화방지제(Shipro Kasei Kaisha, Seenox 412S)
상기 실시예 및 비교예의 열가소성 수지 조성물의 물성을 측정하여 아래 표 2에 기재하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8
용융지수(g/10min) 20 18 21 18 19 20 19 18 23 11 12
인장강도(kgf/㎠) 583 585 582 556 570 578 520 523 506 510 486
충격강도(kgfcm/cm) 58 60 58 53 51 49 48 49 47 50 48
내화학성 테스트 ◎ ◎ ◎ × × ○ △ △ × △ △
상기 물성의 측정 방법은 다음과 같다.
a) 용융지수(MI): ASTM D1238에 의거하여 칩 상태로 110℃에서 4시간 건조한 후 250℃ 및 5kg 하중 조건에서 10분간 흐른 양을 측정하였다.
b) 인장강도: ASTM D790에 의거하여 1/4”시편을 사용, 50mm/min의 조건으로 측정하였다.
c) 충격강도: ASTM D256에 의거하여 아이조드노치드(IZOD NOTCHED) 타입으로 1/8” 시편을 이용하여 측정하였다.
d) 내화학성: 프라이머(Primer) 희석용 시너(Thinner)에 시편을 1분간 담근 후 건조시키고, 상기 건조된 시편을 다시 도료 희석용 시너에 1분간 담근 후 건조시켜 크랙 및 침식 현상을 육안 관찰하여 다음과 같이 비교 평가하였다.
◎(매우 양호): 두 희석용 시너에 모두 담근 후 크랙 및 침식 발견되지 않음.
○(양호): 두 희석용 시너에 모두 담근 후 미세한 크랙 발견됨.
△(사용 가능): 프라이머용 시너에 담근 후에는 이상 없으나, 도료용 시너에 담근 후에는 크랙 발생함.
×(불량): 프라이머용 시너에 담근 후 크랙 발생함.
상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 비교예 1 내지 8에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물에 비해 기계적 물성 및 가공성이 우수하고, 도장시 사용되는 희석용 시너에 대해 우수한 내화학성을 가짐을 알 수 있다.
비교예 1, 2 및 6은 에틸렌계 활제의 사용, 활제의 미첨가 또는 점도 평균 분자량이 21,000 미만인 폴리카보네이트의 사용이 도장시 불량을 야기함을 보여준다.
비교예 3은 에스테르계 활제의 과도한 사용에 의해 물성 및 가공성이 저하될 수 있음을 보여준다.
비교예 4 및 5는 아크릴계 충격보강제의 불사용 또는 과도한 사용에 의해 물성 및 가공성이 저하될 수 있음을 보여준다.
비교예 7 및 8은 폴리카보네이트 수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지의 미비한 사용 또는 과도한 사용에 의해 물성 및 가공성이 저하될 수 있음을 보여준다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 45 내지 80중량%의 폴리카보네이트 수지;
    15 내지 50중량%의 그라프트 공중합체 수지;
    3 내지 10중량%의 아크릴계 충격보강제; 및
    0.2 내지 1중량%의 에틸렌-에스테르계 활제 또는 에틸렌-글리콜-글리세린 에스테르계 활제를 포함하고,
    상기 폴리카보네이트의 점도 평균 분자량은 21,000 내지 30,000인 폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 그라프트 공중합체 수지는 부타디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐 화합물과 시안화비닐계 화합물을 그라프트하여 제조된 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 그라프트 공중합체 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체 또는 메타크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(MBS) 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    산화 방지제를 더 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
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