KR101451102B1 - 내충격성 폴리아미드 나노복합체 - Google Patents

내충격성 폴리아미드 나노복합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 폴리아미드 올리고머 0.001 내지 10중량부, 충격보강제 0.01 내지 30중량부, 클레이 0.01 내지 10중량부 및 트리아진계 난연제 1 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격성 폴리아미드 나노복합체의 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 내충격성 폴리아미드 나노복합체는 기계적 강도, 난연성, 고온안정성이 대폭 향상되어 자동차, 항공우주 및 선박등 다양한 분야에 응용이 될 수 있다.

Description

내충격성 폴리아미드 나노복합체{HIGH IMPACT POLYAMIDE NANOCOMPOSITE}
본 발명은 적정의 배합비율로 폴리아미드 올리고머, 충격강화제, 클레이 및 난연제를 포함한 내충격성 폴리아미드 나노복합체의 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 고분자 수지는 일반적으로 가공성이 우수한 반면 열에는 상대적으로 약한 특성을 갖고 있고, 이를 위해 고분자 조성물에 난연제를 포함을 시키는 시도가 많이 이루어지고 있고, 특히 폴리아미드의 경우 난연제와 고분자 수지간의 상용성 문제로 난연제 선택과 그 조성비를 정함에 있어서 많은 제약이 따랐다.
또한, 난연제의 배합비에 따라 폴리아미드의 수지 본연의 물성에 영향을 미치게 되는데, 즉 난연성을 높이기 위해 난연제의 배합비가 높을 수록 폴리아미드 수지의 물성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 난연제가 포함된 폴리아미드만으로는 경우 자동차나 기계 부품으로 사용하기에는 수지 자체의 물성에 한계가 존재하고 즉 기계적 강도를 향상시키기 위한 별도의 물성의 개선과정이 필요했으며, 물성을 높이기 위해 유리섬유와 같은 강화제를 포함시킬 경우 가공성 및 재활용이 어려운 환경오염의 이슈가 문제가 되었다.
최근 고분자 나노복합체에 대한 연구가 활발하며, 특히 고분자/클레이 나노복합재가 각광을 받고 있는데, 고분자에 클레이를 미세하게 분산시켜 고분자의 열적, 기계적 물성, 가스 및 액체 차단성, 난연성 및 내마모성 등을 개선할 수 있는 여러 장점을 가지고 있어 구조재, 코팅재 등의 분야에서 매우 유망한 신소재로 기대되고 있다.
다만, 클레이가 컴파운딩에 보강되는 것만으로는 내충격성에 한계가 분명히 존재하였고, 내충격성을 가지고 동시에 상기 문제점으로 제기된 난연성, 이형성, 기계적 및 열적 성질이 우수한 폴리아미드의 조성물에 대한 요구가 높은 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 폴리아미드 수지에 폴리아미드 올리고머, 충격보강제, 클레이 및 트리아진계 난연제를 적절한 배합비로 컴파운딩함으로써, 내충격성, 난연성, 가공성, 열적 및 기계적 물성을 동시에 향상시킨 폴리아미드 나노복합체의 조성물를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 내충격성 폴리아미드 나노복합체 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 폴리아미드 올리고머 0.001 내지 10중량부, 충격보강제 1 내지 40중량부, 클레이 0.01 내지 10중량부 및 트리아진계 난연제 1 내지 20중량부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 폴리아미드 수지 또는 폴리마이드 올리고머는 폴리아미드-6, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 폴리아미드-4,6, 폴리아미드-4,8, 폴리아미드-4,10, 폴리아미드-4,12, 폴리아미드-6,6, 폴리아미드-6,9, 폴리아미드-6,10, 폴리아미드-6,12, 폴리아미드-10,10, 폴리아미드-12,12, 폴리아미드-6,I, 폴리아미드-6,T, 폴리아미드-6,T/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/6-코폴리아미드,폴리아미드-6/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드, 폴리아미드-9,T,폴리아미드-6/12-코폴리아미드, 폴리아미드-6/11-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/11-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/12-코폴리아미드, 폴리아미드-6/6,10-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/6,10-코폴리아미드, 폴리아미드-4,6/6-코폴리아미드, 폴리아미드-6/6,6/6,10-터폴리아미드로 이루어진 군 중에 하나 이상으로 선택되어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 충격보강제는 에틸렌/프로필렌 공중합체 에라스토머(EPR), 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체 에라스토머(EPDM), 에틸렌/부텐-1 공중합체 에라스토머, 에틸렌/헥센-1 공중합체 에라스토머, 에틸렌/옥텐-1 공중합체 에라스토머, 스티렌/에틸렌/부틸렌 블록 공중합체 에라스토머(SEBS), 스티렌/에틸렌/프로필렌 블록공중합체 에라스토머(SEPS), 스티렌/에틸렌/에틸렌/프로필렌 블록공중합체 에라스토머(SEEPS)로 이루어진 군으로부터 선택되어지는 하나 또는 그 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 클레이는 몬트모릴로나이트, 헥토라이트, 버미큘라이트, 사포나이트, 벤토나이트, 아타풀자이트, 세피오라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로 부터 선택되는 층상 실리케이트일 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리아진계 난연제는 멜라민류 또는 시아누르산류 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명은 폴리아미드 수지에 충격보강제가 포함됨으로써 굴곡탄성율, 굴곡강도 및 충격강도 등을 현격히 향상 시킬 수 잇다.
또한, 클레이가 보강재로 폴리아미드 컴파운드에 포함됨으로써 기계적 강도를 월등히 높일 수 있고, 기존 강화제로 이용되었던 유리섬유 등에 비해서 환경오염을 줄일 수 있다.
또한, 폴리아미드 올리고머가 컴파운딩됨으로써 폴리아미드 수지와의 상용성이 높고, 상대적으로 분자량이 낮은 올리고머를 사용함으로써, 컴파운드에 포함된 충격보강제 및 클레이 등이 포함이 되어 있어도 폴리아미드 수지의 유동성 및 이형성을 높일 수 있으며, 이에 따라, 실제 제품제조시 가공성 및 공정효율을 높일 수 있다.
또한, 폴리아미드 수지에 트리아진계 난연제를 적절한 비율로 포함시킴으로써 폴리아미드 수지의 난연성을 현격히 높일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따라 폴리아미드 올리고머, 충격보강제, 클레이 및 난연제의 최적의 배합비를 제공함으로써 난연성, 이형성, 열적 및 기계적 강도를 동시에 향상시킬 수 있고, 따라서, 우수한 열적 성질, 난연성, 내충격성, 기계적 강도 및 복잡한 구조나 형상이 동시에 요구되는 자동차, 전기, 기계부품 등 많은 분야에서 다양하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 폴리아미드 올리고머 0.001 내지 10중량부, 충격보강제 0.01 내지 40중량부, 클레이 0.01 내지 10중량부 및 트리아진계 난연제 1 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격성 폴리아미드 나노복합체를 제공하는 것이다.
본 발명에 이용되는 폴리아미드는 환형 락탐의 개환 중합물, 아미노카르복실산의 축중합체, 이염기산과 디아민의 축중합체로써, 용융-가공성인 결정성, 반-결정성 및 무정형 폴리아미드를 포함하는 당 분야의 숙련된 이들에게 공지된 모든 폴리아미드이다.
본 발명의 폴리아미드의 중합도는 특히 한정되지는 않지만, 10,000g/mol 이상, 바람직하게는 15,000 g/mol이상, 보다 바람직하게는 20,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 고분자량 폴리아미드이며, 중합방법은 특히 한정되지 않고 용융중합, 계면중합, 용액중압, 고상중압 및 이들 방법을 조합하여 이용할 수 있으며 용융중합이 바람직하게 이용된다.
본 발명에 이용되는 폴리아미드 올리고머는 분자량 5,000이하의 중량 평균 분자량를 가지며, 보다 바람직하게는 4,000g/몰 이하, 보다 더 바람직하게는 3,000g/몰이하이다. 폴리아미드 올리고머의 분자량은 예를 들면 유리 전이 온도가 낮아지는 위험을 피하기 위해서 너무 낮지 않아야 하며, 바람직하게는 중량 평균 분자량은 약 1,000g/몰 보다 크다.
본 발명에 따른 적합한 폴리아미드 수지 및 폴리아미드 올리고머의 구체적인 예는 지방족 폴리아미드, 예를 들면 폴리아미드-6, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 폴리아미드-4,6, 폴리아미드-4,8, 폴리아미드-4,10, 폴리아미드-4,12, 폴리아미드-6,6, 폴리아미드-6,9, 폴리아미드-6,10, 폴리아미드-6,12, 폴리아미드-10,10, 폴리아미드-12,12, 폴리아미드-6/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6/12-코폴리아미드, 폴리아미드-6/11-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/11-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/12-코폴리아미드, 폴리아미드-6/6,10-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/6,10-코폴리아미드, 폴리아미드-4,6/6-코폴리아미드, 폴리아미드-6/6,6/6,10-터폴리아미드, 및 1,4-사이클로헥산다이카복실산 및 2,2,4- 및 2,4,4-트라이메틸헥사메틸렌다이아민로부터 수득된 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 예를 들면 폴리아미드-6,I, 폴리아미드-6,I/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T, 폴리아미드-6,T/6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,I/6,T-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드(2-MPMDT = 2-메틸펜타메틸렌 다이아민), 폴리아미드-9,T, 테레프탈산, 2,2,4- 및 2,4,4-트라이메틸헥사메틸렌다이아민으로부터 수득된 코폴리아미드, 아이소프탈산, 라우린락탐 및 3,5-다이메틸-4,4-다이아미노-다이사이클로헥실메탄으로부터 수득된 코폴리아미드, 아이소프탈산, 아젤라산 및/또는 세바크산 및 4,4-다이아미노다이사이클로헥실메탄으로부터 수득된 코폴리아미드, 카프롤락탐, 아이소프탈산 및/또는 테레프탈산 및 4,4-다이아미노다이사이클로헥실메탄으로 부터 수득된 코폴리아미드, 카프롤락탐, 아이소프탈산 및/또는 테레프탈산 및 아이소포론다이아민으로부터 수득된 코폴리아미드, 아이소프탈산 및/또는 테레프탈산 및/또는 다른 방향족 또는 지방족 다이카복실산으로부터 수득된 코폴리아미드, 선택적으로 알킬-치환된 헥사메틸렌다이아민 및 알킬-치환된 4,4-다이아미노다이사이클로헥실아민, 및 또한 전술된 폴리아미드의 코폴리아미드 및 혼합물이다. 바람직하게는 폴리아미드는 폴리아미드-6, 폴리아미드-6,6, 폴리아미드-6,10, 폴리아미드-4,6, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 폴리아미드-12,12, 폴리아미드-6,I, 폴리아미드-6,T, 폴리아미드-6,T/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/6-코폴리아미드, 폴리아미드-6/6,6-코폴리아미드, 폴리아미드-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드, 폴리아미드-9,T, 폴리아미드-4,6/6-코폴리아미드 및 전술된 폴리아미드의 혼합물 및 코폴리아미드로 구성된 군에서 선택된다.
보다 바람직하게는 폴리아미드-6,I, 폴리아미드-6,T, 폴리아미드-6,6, 폴리아미드-6,6/6,T, 폴리아미드-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, 폴리아미드-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드, 폴리아미드-9,T 또는 폴리아미드-4,6 또는 이의 혼합물 또는 코폴리아미드가 폴리아미드로 선택된다. 이때 I는 이소프탈릭산을, T는 테레프탈릭산을 의미한다.
이들 중 폴리아미드 부분의 원료로서는, 피롤리돈, 피페리돈, 카프로락탐, 에난트락탐, 카프릴 락탐,라우릴 락탐, 글리신,β-알라닌,4-아미노부틸산,5-아미노펜 탄산,6-아미노카프로산,7-아미노헵탄 산,9-아미노나논산,11-아미노운데칸 산, 말론산, 석신산, 아디프산, 피멜산, 아젤라인산, 프탈산, 테레프탈산, 사이클로
헥산 디카르복실산, 에틸렌디아민, 1,3(1,2)-디아미노프로판, 테트라 에틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 나노메틸렌디아민, 운데카 메틸렌디아민, 도데카 메틸렌디아민, 메타자일릴렌디아민, 파라자일릴렌디아민, 이소포론 디아민등을 들 수 있고 이들의 1종 또는 2종 이상을 이용한다.
폴리아미드 올리고머는 고분자량 폴리아미드 수지와 동일한 조성을 갖도록 선택될 수도 있고, 서로 상이한 조성을 갖도록 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서 폴리아미드 올리고머의 배합 비율은, 폴리아미드 수지 100중량부에 대해 0.001~10중량부, 바람직하게는 0.005~5중량부, 보다 바람직하게는 0.01~2중량부의 범위에서 이용된다. 0.001중량부 미만의 경우 유동성 또는 이형성이 기대에 미치지 못하고, 또 10중량부를 넘었을 경우에 있어서는, 유동성, 이형 성은 개선되지만, 성형시에 가스가 발생 해 성형품의 외관을 해치거나 난연성 및 기계적 특성이 저하하므로 바람직하지 않다.
이형제나 윤활제로서 종래부터 에틸렌 나사 스테아릴 아미드로 대표되는 비스아미드가 이용되어 왔다.이 비스 아미드류를 폴리아미드 수지, 트리아민계 난연제와에 배합한 경우에는, 이형성은 개선되지만, 난연성, 유동성, 인장신도등이 악화된다고 하는 문제가 있다.
본 발명에서 사용되는 충격보강제는 에틸렌/프로필렌 또는 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체 에라스토머(EPR 또는EPDM), 에틸렌/부텐-1 또는 에틸렌/옥텐-1 공중합체 에라스토머(EBR 또는 EOR), 스티렌/에틸렌/부틸렌 블록공중합체 에라스토머(SEBS), 스티렌/에틸렌/프로필렌 블록공중합체 에라스토머(SEPS), 스티렌/에틸렌/에틸렌/프로필렌 블록공중합체 에라스토머(SEEPS), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들의 혼합물로 구성된 에라스토머 및 수지가 이용된다.
상기 충격보강제를 말레인산 및 그의 유도체로 개질한것과 혼합하여 사용할 수 있으며, 이경우 개질하지 않은 충격보강제 단독으로 사용한 것에 비하여 컴파운딩 및 사출성형이 수월해지는 장점이 있다. 말레인산 및 그의 유도체로 개질한것과 개질하지 않는 충격보강제의 혼합 비율은 30/70 내지 90/10이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40/60 내지 70/30이다.
본 발명에 이용된 충격보강제는 폴리아미드수지 100중량부에 대하여 1 내지 40중량부가 포함될 수 있고, 바람직하게는 5내지 15중량부가 적당하다.
본 발명에 이용된 클레이는 약 500 내지 2000Å의 길이와 폭, 및 9 내지 12Å의 두께를 가지는 판상의 광물로서, 각 층간의 거리는 약 10Å 정도이며 통상 이러한 판상의 층이 쌓여진 적층상태로서 응집된 형태를 이루고 있다. 상기 클레이
로는 몬트모릴로나이트, 헥토라이트, 버미큘라이트, 사포나이트, 벤토나이트, 아타풀자이트, 세피오라이트, 및이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 층상 실리케이트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상업적으로 유용한 몬트모릴로나이트, 헥토라이트, 버미큘라이트, 사포나이트로 이루어진 군에서 선택되는 선택된 층상 실리케이트를 사용할 수 있다. 상기 클레이로는 나노 수준의 입자 크기를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 1 내지 100nm의 평균 입자 직경을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 클레이의 평균입자직경이 나노 크기 일때 클레이 입자간 응집의 우려가 없으며, 기계적 물성 및 투명성의 발란스 면에서 바람직하다. 상기 클레이는 100 그램당 50 내지 200 밀리당량의 양이온 치환능력을 가진 판상의 클레이 광물로서, 아조기 혹은 퍼옥사이드기를 함유하는 암모늄이온, 4급 암모늄 이온, 포스포늄이온 등과 같은 오늄이온으로 이온교환반응을 통하여 클레이는 쉽게 개질된다.
이에 따라 클레이로는 클레이층간 유기물의 침투가 용이하도록 오늄 이온 등의 유기 양이온을 포함하는 유기 개질제로 표면처리된 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 유기 개질제로는 디메틸디하이드로화탈로우4급암모늄,디메틸 디하이드로화탈로우알킬 암모늄클로라이드, 디메틸 하이드로화탈로우알킬 벤질 암모늄클로라이드, 디메틸 2-에틸헥실 하이드로화탈로우알킬 암모늄클로라이드, 디메틸 디에톡시메틸 하이드로화탈로우알킬 암모늄클로라이드, 트리메틸 하이드로화탈로우알킬 암모늄클로라이드, 메틸탈로우 비스-2-히드록시에틸 4급암모늄, 스테아릴 비스(2-히드록시에틸)메틸 암모늄클로라이드, 비닐벤질트리메틸암모늄클로라이드, 비닐벤질트리메틸암모늄브로마이드, 비닐벤질트리메틸암모늄아이오다이드, 비닐벤질트리에틸암모늄클로라이드, 비닐벤질트리에틸암모늄브로마이드, 비닐벤질트리에틸암모늄아이오다이드, 2-메타크릴로일옥시 에틸 트리메틸암모늄클로라이드, 2-메타크릴로일옥시 에틸 트리메틸암모늄브로마이드, 2-메타크릴로일옥시 에틸 트리메틸암모늄아이오다이드, 2-메타크릴로일옥시 에틸 트리에틸암모늄클로라이드, 2-메타크릴로일옥시 에틸 트리에틸암모늄브로마이드, 2-메타크릴로일옥시 에틸 트리에틸암모늄아이오다이드, 2-아크릴로일옥시 에틸 트리메틸암모늄클로라이드, 2-아크릴로일옥시에틸 트리메틸암모늄브로마이드, 2-아크릴로일옥시 에틸 트리메틸암모늄아이오다이드, 2-아크릴로일옥시 에틸트리에틸암모늄클로라이드, 2-아크릴로일옥시 에틸 트리에틸암모늄브로마이드, 2-아크릴로일옥시 에틸 트리에틸암모늄아이오다이드, 3-메타크릴로일아미노 프로필 트리메틸암모늄클로라이드, 3-메타크릴로일아미노 프로필 트리메틸암모늄브로마이드, 3-메타크릴로일아미노 프로필 트리메틸암모늄아이오다이드, 3-아크릴로일아미노 프로필 트리메틸암모늄클로라이드, 3-아크릴로일아미노 프로필 트리메틸암모늄브로마이드, 3-아크릴로일아미노 프로필 트리메틸암모늄아이다이드, 디알릴디메틸 암모늄클로라이드, 디알릴디메틸 암모늄브로마이드, 디알릴디메틸암모늄아이오다이드 등과 같이 한쪽은 클레이와 이온교환반응을 할 수 있는 오늄이온을, 다른 한쪽은 라디칼중합이 가능한 비닐기를 가지는 화합물이 사용되며, 이들은 단독으로 또는 그 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
상기와 같은 클레이는 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 0.01 내지 10중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 클레이의 함량이 상기 범위 내에서는 투명성 및 기계적 물성의 발란스면에서 바람직하다.
본 발명으로 이용되는 트리아진계 난연제로서는, 멜라민류, 시아누르산류, 멜라민 시아누르산류를 들 수 있다.이들 트리아진계 난연제는 단독 또는 병용이 가능하다.이하에, 이들 화합물에 대해 구체적으로 설명한다.
멜라민류란, 멜라민, 멜라민 유도체, 멜라민과 유사한 구조를 갖는 화합물 혹은 멜라민의 축합물 이며, 예를 들면 멜라민, 멜라민 포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트,안메리드, 안메린, 호르모구아나민, 구아닐 멜라민, 시아노메라민, 아릴 구아나민, 멜람,멜렘, 멜론등을 들 수 있으며, 시아누르산류란, 시아누르산, 이소시아누르산 및 이들의 유도체 이며, 예를 들면 시아누르산, 이소시아누르산, 트리메틸 시아누레이트, 트리메틸 이소시아누레이트, 트리에틸 시아누레이트, 트리에틸 이소시아누레이트, 트리(n-프로필) 시아누레이트, 트리(n-프로필) 이소시아누레이트, 메틸 시아누레이트, 메틸 이소시아누레이트, 디에틸 시아누레이트, 디에틸 이소시아누레이트 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 멜라민 시아누르산이 될 수 있다.
멜라민 시아누르산류란, 멜라민과 시아누르산과의 등몰 반응결과물이지만 반드시 등몰 반응일 필요는 없고, 또한 관능기의 일부가 유리 상태이거나 치환기로 치환되어 있어도 된다.
트리아진계 난연제의 배합 비율은, 폴리아미드 수지 100중량부에 대해 1~20중량부, 바람직하지는3~15중량부의 범위에서 이용된다. 1중량부 미만의 경우 난연성의 효과를 보지 못하고, 25중량부 이상이 될 경우 난연성에는 효과가 보이지만 성형시에 가스가 발생 해 성형품의 외관을 해치거나 기계 특성이 저하하므로 바람직하지 않다
상기 내충격성 폴리아미드 나노복합체는 우수한 내충격성, 내열성, 난연성 및 기계적 강성이 동시에 요구되는 분야의 성형제품, 예를 들면 자동차, 기계부품, 항공기, 자동차, 토목건축, 의료등 다양한 제품에 적용이 될 수 있다.
<실시예>
샘플준비
아래의 물질을 실시예를 위해 준비한다.
폴리아미드 수지: 폴리아미드 6(BASF사), 용융흐름지수 20
폴리아미드 올리고머: 폴리아미드 6(BASF사), 분자량=2,000
난연재: 멜라민 포스페이트(DSM사), 질소함량 42~44%, 인 함량 12 내지 14%
클레이: Southern Clay에서 입수한 몬모릴로나이트 Cloisite 20A(유기 개질제로 Dimethyl Dehydrogenated Tallow, Quaternary Amonium)사용
충격보강제: 에틸렌/옥텐-1 공중합체 에라스토머
본 발명에 따른 실시예에 사용된 각각의 원료 및 배합비는 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 아래의 표1과 같다.
원료 배합비
폴리아미드 6 올리고머 2중량부
충격보강제 10중량부
클레이 5중량부
멜라민 포스페이트 10중량부
DA(보조분산재) 0.5중량부
폴리아미드 컴파운드 펠렛 제조
상기 실시예에 따른 폴리아미드 컴파운드를, 300℃의 평평한 온도 프로파일을 이용하여 워너 앤드 플라이드러(Werner & Pfleiderer) ZSK-40 이축 압출기상에서 구성 요소들을 용융 혼합시켜 제조하였다. 구성 성분들을 호퍼를 통해 공급하고, 처리량은 60kg/h였고, 스크류 속도는 250 rpm이었다.
중합체 용융물을 압출기의 말단에서 탈기한 후, 용융물을 스트랜드로 압출하고, 냉각시키고, 과립으로 쵸핑하였다. 과립을 0.8mm 두께의 ISO 527/1A 다목적 시편에 따른 시험 바 및 UL 94 시험 바로 사출 주조한 후, 시험바를 이용하여 컴파운드의 난연성 및 기계적 강도을 측정하였다.
물성의 측정 1
난연성: 각각 23℃, 50% 상대 습도에서 48시간동안 조건화, 및 70℃에서 168시간동안 조건화된 0.8mm 시험 바를 이용하여 언더라이터즈 래보레이토리스 테스트 시험 방법 UL94에 따라 측정.
아래의 표 2는 이형성 및 난연성 시험결과이다.
시험 결과
스트랜드 형성 좋음
UL 94 연소성
0.8mm, 70 ℃/168h
VO-분류 100%
총연소시간 20
0.8mm, 23 ℃/48h
VO-분류 100%
총연소시간 10
물성의 측정 2
아래의 표 3은 기계적 물성 시험결과이다.
측정방법 본발명에 따른 실시예 비교예(PA6)
열변형온도(℃) ASTM D648 180 67
굴곡탄성율(kg/cm2) ASTM D790 48760 26000
굴곡강도(kg/cm2) ASTM D790 1760 1012
충격강도 (kgf cm/cm) ASTM D256 8.7 5.9
인장강도 (kg/cm2) ASTM D638 1050 820
상기 표 2 및 표3에서 보여주는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 올리고머, 충격보강제, 클레이 및 난연제가 컴파운드에 포함된 나노복합체의 경우, 비교예로 이용된 폴리아미드 6에 비해서 우수한 열적 성질 및 기계적강도, 특히 열변형온도 및 굴곡탄성률등에 현격한 개선되었음을 확인할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 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. 폴리아미드 6 수지 100중량부에 대하여 1,000 g/몰 내지 3,000 g/몰의 분자량을 갖는 폴리아미드 6 올리고머 0.1 내지 5중량부,
    에틸렌/옥텐-1 공중합체 에라스토머로 이루어진 충격보강제 5 내지 15 중량부,
    몬트모릴로나이트, 헥토라이트, 버미큘라이트 및 사포나이트로 이루어진 군으로 부터 선택되고, 층상 실리케이트인 구조의 평균 입자 직경이 1 nm 내지 100 nm의 평균 입자 직경을 갖는 클레이 2 내지 8 중량부 및
    멜라민류 또는 시아누르산류 또는 이들의 혼합물로 이루어진 트리아진계 난연제 5 내지 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격성 폴리아미드 나노복합체.
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