KR101493122B1

KR101493122B1 - 내충격성이 우수한 폴리카보네이트와 ａｂｓ 블렌드 수지 조성물

Info

Publication number: KR101493122B1
Application number: KR20110060461A
Authority: KR
Inventors: 김준식; 한창훈; 이대우; 서재범; 박정태
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2015-02-13
Also published as: KR20130000031A

Abstract

본 발명은 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 블렌드의 충격강도를 높이는 데 있어서, ABS의 매트릭스 SAN (Styrene-Acrylonitrile)에 PC와 상용성을 부여할 수 있는 사이클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)를 공중합함으로써 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 내충격성이 우수한 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물을 제공한다.

Description

내충격성이 우수한 폴리카보네이트와 ＡＢＳ 블렌드 수지 조성물{Polycarbonate/ABS blend resin composition having excellent impact strength}

본 발명은 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 블렌드의 충격강도를 높이는 데 있어서, ABS의 매트릭스 SAN (Styrene-Acrylonitrile)에 PC와 상용성을 부여할 수 있는 사이클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)를 공중합함으로써 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 내충격성이 우수한 수지를 제조할 수 있는 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리카보네이트(polycarbonate, PC)는 기계적 강도와 내열성이 우수하고 자기소화성 및 전기적 특성이 우수하여 주로 전기 및 가전 제품에 사용된다. 그러나 PC는 유기용제에 대한 내약품성이 떨어지고 표면경도가 낮아 내스크래치성이 떨어지며, 유동성이 나빠 고온성형이 요구되는 등의 단점이 있다. 이러한 PC의 단점을 보완하기 위하여 이종의 수지를 혼합하게 되는데, 이중 가장 대표적인 것이 ABS 수지이다.

PC와 ABS는 일반적으로 상용성(compatibility)를 나타내지 않지만, 두 성분 사이에 혼용성(miscibility)이 존재하여 어느 정도 계면 접착력을 가지나, 근본적으로 상분리가 발생하여 원하는 수준의 충격강도를 유지하기 어렵다는 문제점 있다.

상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폴리카보네이트와 ABS의 블렌드시 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 내충격이 우수한 수지 조성물을 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 블렌드의 충격강도를 높이는 데 있어서, ABS의 매트릭스 SAN (Styrene-Acrylonitrile)에 PC와 상용성을 부여할 수 있는 사이클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)를 공중합함으로써 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 내충격성이 우수한 수지를 제조하는 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물(이하, 'PC/ABS 블렌드 수지 조성물'이라 함)은 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 충격강도, 인장강도 및 신율의 내충격성이 우수한 PC/ABS 블렌드 수지 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명은 폴리카보네이트 수지 55 내지 75중량%; ABS 수지 4 내지 8중량%; 및 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지 17 내지 41중량%;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물을 제공한다.

상기 아크릴계 단량체는 시클로헥실메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA)또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)인 것이 바람직하다.

상기 ABS 수지는 스티렌과 아크릴로니트릴이 그라프팅된 부타디엔 수지로서, 스티렌과 아크릴로니트릴의 중량비가 85:15 내지 55:35이며, 부타디엔의 함량이 30 내지 70중량%인 것이 바람직하다.

상기 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지는 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트가 각각 40~80: 15~40: 5~20의 중량비로 그라프팅된 수지인 것이 바람직하다.

상기 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지의 중량 평균 분자량은 70,000 내지 200,000인 것이 바람직하다.

본 발명의 PC/ABS 블렌드 수지 조성물에 포함되는 각 수지의 구체적인 예를 들면 다음과 같다.

폴리카보네이트 수지 ( polycarbonate , PC )

본 발명에 따른 PC/ABS 블렌드 수지 조성물은 상기 폴리카보네이트 수지 55 내지 75중량%를 포함하는데, 상기 폴리카보네이트 수지가 55중량% 미만일 때는 내충격성이 저하되는 문제점이 발생하고, 75중량%를 초과할 때는 저온에서 충격강도 및 가공성이 저하되는 문제점이 발생한다.

아크릴로니트릴 -부타디엔-스티렌 수지( ABS 수지)

상기 ABS 수지는 스티렌과 아크릴로니트릴이 그라프팅된 부타디엔 수지로서, 본 발명에 따른 PC/ABS 블렌드 수지 조성물에 4 내지 8중량%를 포함하는데, 상기 ABS 수지가 4중량% 미만일 때는 내충격성이 저하되는 문제점이 발생하고, 8중량%를 초과할 때는 높은 고무 함량으로 성형시 플로우마크 같은 성형 불량이 발생한다.

상기 ABS 수지는 스티렌과 아크릴로니트릴의 중량비가 85:15 내지 55:35이며, 부타디엔의 함량이 30 내지 70중량%인 것을 특징으로 하며, 스티렌과 아크릴로니트릴의 중량비가 85:15 ~ 55:35 이외의 중량비로서, 낮은 아크릴로니트릴 함량에서는 기계적 강도가 낮아지며, 높은 아크릴로니트릴 함량에서는 ABS 중합시 점도가 급격히 상승하는 문제점이 있으며, 또한, 부타디엔의 함량이 30중량% 미만일 때는 내충격성이 저하되고, 70중량% 초과일 때는 부타디엔에 스티렌과 아크릴로니트릴이 충분히 그라프팅 반응하기가 어려운 문제점이 있다.

상기 ABS 수지는 유화중합에 의하여 제조되는 것이 바람직하다.

SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지

스티렌, 아크릴로니트릴 및, 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트를 40~80: 15~40: 5~20의 중량비로 포함하는 중합용액을 제조하고 이 혼합용액에 개시제인 다이큐밀퍼록사이드 0.01 내지 0.1중량부, 분자량 조절제인 t-도데실머캡탄 0.1 내지 1중량부를 넣어 용액을 제조 후, 이 용액을 연속 중합으로 120 내지 170℃의 반응기에 연속적으로 투입하고 200 내지 250℃의 휘발조에서 미반응 단량체와 용매를 제거한 후 펠렛 상태의 수지를 제조한다.

본 발명에 따른 PC/ABS 블렌드 수지 조성물에 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지는 17 내지 41중량%를 포함하는데, 상기 수지가 17 내지 41중량% 이외의 함량에서는 내충격성이 저하되는 문제점이 발생한다.

상기 아크릴계 단량체는 시클로헥실메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA)또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 시클로헥실메타크릴레이트를 사용한다.

SAN 매트릭스는 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물이 그라프팅된 수지 형태로서, SAN 매트릭스로 바람직한 예는 α-메틸스티렌-스티렌-아크릴로니트릴 수지이다. 상기 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지는 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트가 각각 40~80: 15~40: 5~20의 중량비로 그라프팅된 수지인 것이 바람직하다. 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트가 각각 40~80: 15~40: 5~20 이외의 중량비일 때는 PC와 브렌드시 상용성이 저하되어 전반적인 수지의 물성이 저하되는 문제점이 있다.

그 밖에 가공 조제로서 산화방지제, 열안정제, 이형제, 윤활제, 자외선 안정제 등을 추가로 포함할 수 있으며, 이들은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 각각 0.1 내지 20중량부로 사용할 수 있다. 이 중에서 산화방지제는 힌더드 페놀계 화합물, 인계 화합물 등을 바람직하게 사용할 수 있는데, 특히 Igafos 168, Iganox 1076, Iganox 1010 또는 Irganox 245이 사용된다.

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

<스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지(SAN-CHMA)의 제조>

스티렌 68중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 7중량%의 중합용액을 제조하고 여기에 톨루엔 10 내지 40중량부를 혼합하고, 이 혼합용액에 개시제인 다이큐밀퍼록사이드 0.03중량부, 분자량 조절제인 t-도데실머캡탄 0.5중량부를 넣어 용액을 제조 후, 이 용액을 연속 중합으로 140℃의 16L 반응기에 시간당 12L 연속적으로 투입하고 230℃의 휘발조에서 미반응 단량체와 용매를 제거한 후 펠렛 상태의 수지를 제조하였다. 이렇게 제조된 수지의 분자량은 11만이었다. 용매를 제거한 후 펠렛 상태의 수지를 제조하였다.

<스티렌-아크릴로니트릴이 그라프트된 부타디엔 수지(ABS DP)의 제조>

스티렌: 아크릴로니트릴 = 75:25이고, 부타디엔 함량이 60%인 수지(제조사: LG화학)를 사용하였다.

<폴리카보네이트 수지(Polycarbonate, PC)의 제조>

LG-Dow사의 폴리카보네이트 수지를 사용하였다(MI=10 (300℃, 1.2kg)/ Tg=155℃).

<PC와 ABS의 블렌드 제조>

PC 70중량%에 ABS 6중량%, SAN-CHMA 24중량%를 혼합하고, 산화방지제 Irganox 245 0.2중량부를 혼합하여 280℃ 압출기(28Φ)에 투입하여 펠렛 상태의 수지를 제조 후, 사출하여 그 물성을 측정하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 65중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 10중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 60중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 15중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 70중량%, 아크릴로니트릴 20중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 10중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 5

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 60중량%, 아크릴로니트릴 30중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 10중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 6

<스티렌-아크릴로니트릴-PHMA 수지(SAN-PHMA)의 제조>

스티렌 65중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 페닐메타크릴레이트 10중량%의 중합용액을 제조하고 여기에 톨루엔 10 내지 40중량부를 혼합하고, 이 혼합용액에 시제인 다이큐밀퍼록사이드 0.01 내지 0.1중량부, 분자량 조절제인 t-도데실머캡탄 0.1 내지 1중량부를 넣어 용액을 제조 후, 이 용액을 연속 중합으로 120 내지 170℃, 16L 반응기에 시간당 12L 연속적으로 투입하고 200 내지 250℃의 휘발조에서 미반응 단량체와 용매를 제거한 후 펠렛 상태의 수지를 제조하였다. 이렇게 제조된 수지의 분자량은 7만 내지 20만이었다. 용매를 제거한 후 펠렛 상태의 수지를 제조하였다.

<폴리카보네이트 수지(Polycarbonate, PC)의 제조>

<PC와 ABS의 블렌드 제조>

PC 70중량%에 ABS 6중량%, SAN-PHMA 24중량%를 혼합하고, 산화방지제 0.2중량부를 혼합하여 280℃ 압출기(28Φ)에 투입하여 펠렛 상태의 수지를 제조 후, 사출하여 그 물성을 측정하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 75중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 0중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 73중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 2중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴-CHMA 수지의 제조시 스티렌 50중량%, 아크릴로니트릴 25중량%, 시클로헥실메타크릴레이트 25중량%의 중합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[시험예]

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 PC/ABS 블렌드의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

* 충격강도 (1/4", kgcm/cm): ASTM D256 방법에 의거하여 측정하였다(Izod Impact).

* 인장강도(kgcm/cm) /신율: ASTM D638 방법에 의거하여 측정하였다.

* SAN 조성: C NMR을 이용, 수지의 조성을 측정하였다.

구분		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1	비교예 2	비교예 3
SAN조성 (%)	SM	68	65	60	70	60	65	75	73	50
	AN	25	25	25	20	30	25	25	25	25
	CHMA	7	10	15	10	10	10 (PHMA)	0	2	25
충격강도 (25℃)		75	81	86	79	84	86	45	47	55
충격강도 (-40℃)		38	40	44	41	44	46	21	23	25
인장강도		693	705	699	702	706	707	602	624	653
신율(%)		188	196	204	201	203	209	124	136	164

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 6에 의한 PC/ABS 블렌드 수지 조성물은 CHMA를 전혀 포함하지 않은 비교예 1, CHMA를 본 발명의 범위 이외의 함량을 포함한 비교예 2 및 3와 비교해 볼 때, 충격강도, 인장강도 및 신율이 우수한 것으로 나타났다.

Claims

폴리카보네이트 수지 55 내지 75중량%;
ABS 수지 4 내지 8중량%; 및
SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지 17 내지 41중량%;를 포함하되, 상기 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지는 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트가 각각 40~80: 15~40: 5~20의 중량비로 공중합된 수지인 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 아크릴계 단량체는 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 ABS 수지는 스티렌과 아크릴로니트릴이 그라프팅된 부타디엔 수지로서, 스티렌과 아크릴로니트릴의 중량비가 85:15 내지 55:35이며, 부타디엔의 함량이 30 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 ABS 수지는 유화중합에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 SAN 매트릭스에 아크릴계 단량체가 공중합된 수지의 중량 평균 분자량은 70,000 내지 200,000인 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.