KR101557534B1 - 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은 방향족 폴리카보네이트 수지, 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 성분; 및 난연제를 포함하며, BSP(Ball-type Scratch Profile) 테스트에 의한 스크래치 너비가 310 ㎛ 이하이고, 연필경도가 F 이상이며, 두께 2.0 mm의 시편으로 UL94에 따라 측정한 난연도가 V-0 이상이고, ASTM D1003에 의거하여 측정한 투과도가 80% 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 내스크래치성, 난연성 및 투명성이 우수하다.
[화학식 1]
Figure 112012104344249-pat00016

[화학식 2]
Figure 112012104344249-pat00017

상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이다.

Description

폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 내스크래치성, 난연성 및 투명성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 열변형 온도가 135℃ 이상인 대표적인 열가소성 소재로서, 내충격성 등과 같은 기계적 특성이 우수하고, 자기소화성, 치수안정성, 내열성 및 투명성이 우수하여 전기/전자 제품 외장재, 사무기기, 자동차 부품, 및 광학 재료로서, 광디스크 기판, 각종 렌즈, 프리즘, 광섬유 등에 폭넓게 이용되고 있다. 특히, 이들 수지는 열을 많이 발산하는 전자제품이나 자동차 하우징용 소재로 많이 사용되는데, 이 경우, 우수한 난연성이 요구된다. 이를 위해, 폴리카보네이트 수지에 난연제 등을 첨가시킨 난연성 폴리카보네이트 수지 조성물이 지속적으로 개발되어 왔다.
그러나, 상기 폴리카보네이트 수지 및 수지 조성물은 내스크래치성이 약하여 노트북, 모바일폰 등의 외장재, 광학필름 등으로 사용되기에는 문제가 있다. 폴리카보네이트 수지의 내스크래치성을 보완하기 위하여, 폴리카보네이트 필름 상에 별도의 내스크래치 필름을 코팅하여 사용할 수 있으나, 이러한 방법은 내스크래치 필름이 고가이고, 코팅 공정이 추가에 따른 제조 원가가 올라간다는 단점이 있다.
따라서, 폴리카르보네이트 수지 조성물의 내스크래치성을 개선하기 위한 여러 가지 방법들이 연구되고 있다. 폴리카보네이트 수지의 내스크래치성을 개선하기 위한 방법 중, 가장 보편적으로 사용되고 있는 방법은 폴리카보네이트 수지를 내스크래치성을 갖는 수지와 블렌딩하는 것이다.
그러나, 내스크래치성을 개선하기 위하여 아크릴계 수지 등과 블렌딩하는 경우에는 내충격성 등이 급격히 감소할 우려가 있고, 블렌딩하는 수지간의 상용성 문제로 헤이즈가 크게 증가하여 폴리카보네이트 수지의 장점 중 하나인 투명성이 크게 손상될 우려가 있다.
따라서, 내충격성, 투명성 등 본래의 물성 저하 없이, 내스크래치성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물의 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허 10-2007-0106040호
본 발명의 목적은 기존 폴리카보네이트 수지 조성물에 비하여, 투명성, 내열성 등의 저하 없이, 내스크래치성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기존 난연성 열가소성 수지 조성물에 비하여, 내충격성 및 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 방향족 폴리카보네이트 수지, 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 성분; 및 난연제를 포함하며, BSP(Ball-type Scratch Profile) 테스트에 의한 스크래치 너비가 310 ㎛ 이하이고, 연필경도가 F 이상이며, 두께 2.0 mm의 시편으로 UL94에 따라 측정한 난연도가 V-0 이상이고, ASTM D1003에 의거하여 측정한 투과도가 80% 이상인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112012104344249-pat00001
[화학식 2]
Figure 112012104344249-pat00002
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이다.
구체예에서, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 2a로 표시되는 반복단위일 수 있다.
[화학식 2a]
Figure 112012104344249-pat00003
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 성분 중, 상기 방향족 폴리카보네이트 수지의 함량은 20 내지 80 중량%이고, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지의 함량은 20 내지 80 중량%일 수 있다.
구체예에서, 상기 난연제의 함량은 상기 폴리카보네이트 성분 100 중량부에 대하여, 5 내지 40 중량부일 수 있다.
구체예에서, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지 중, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 함량은 5 내지 70 몰%이고, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위의 함량은 30 내지 95 몰%일 수 있다.
구체예에서, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 더욱 포함할 수 있다:
[화학식 3]
Figure 112012104344249-pat00004
상기 화학식 3에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
바람직하게는 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위의 함량은 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 반복단위 100 몰부에 대하여, 1 내지 30 몰부일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 ASTM D1525에 의거하여 측정한 Vicat 연화온도(VST)가 100℃ 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 형성된 성형품에 관한 것이다.
본 발명은 기존 폴리카보네이트 수지 조성물에 비하여, 투명성, 내열성 등의 저하 없이, 내스크래치성 및 난연성이 우수하고, 기존 난연성 열가소성 수지 조성물에 비하여, 내충격성 및 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A1) 방향족 폴리카보네이트 수지 및 (A2) 공중합 폴리카보네이트 수지를 포함하는 (A) 폴리카보네이트 성분, 및 (B) 난연제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(A1) 방향족 폴리카보네이트 수지
본 발명에 사용되는 방향족 폴리카보네이트 수지로는 열가소성 수지 조성물에 사용되는 통상의 방향족 폴리카보네이트 수지를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 통상적인 제조 방법에 따라, 분자량 조절제와 촉매의 존재 하에, 디히드릭 페놀계 화합물과 포스겐, 디아릴카보네이트 등의 카보네이트 전구체를 축합 또는 에스테르 교환 반응시켜 제조할 수 있다.
이러한 방향족 폴리카보네이트 수지의 제조 방법에서, 상기 디히드릭 페놀계 화합물로는 비스페놀계 화합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판("비스페놀 A")을 사용할 수 있다. 이때, 상기 비스페놀 A가 부분적 또는 전체적으로 다른 종류의 디히드릭 페놀계 화합물로 대체되어도 무방하다. 사용 가능한 다른 종류의 디히드릭 페놀계 화합물의 예로서는, 히드로퀴논, 4,4'-디히드록시디페닐, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)설파이드, 비스(4-히드록시페닐)술폰, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤 또는 비스(4-히드록시페닐)에테르나, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판 등의 할로겐화 비스페놀 등을 들 수 있다.
다만, 상기 방향족 폴리카보네이트 수지의 제조를 위해 사용 가능한 디히드릭 페놀계 화합물의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 디히드릭 페놀계 화합물을 사용해 상기 방향족 폴리카보네이트 수지를 제조할 수 있다.
또한, 상기 방향족 폴리카보네이트 수지는 한 종류의 디히드릭 페놀계 화합물을 사용한 단일 중합체이거나, 두 종류 이상의 디히드릭 페놀계 화합물을 사용한 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 단, 상기 방향족 폴리카보네이트 수지가 공중합체 형태일 경우, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지(B)와는 다른 것이다.
통상적으로, 상기 방향족 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등의 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함되는 방향족 폴리카보네이트 수지로는 특정 형태에 제한되지 않고 이들 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 모두 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지로는, 예를 들어, 비스페놀 A계 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있고, 상기 분지형 폴리카보네이트 수지로는, 예를 들어, 트리멜리틱 무수물 또는 트리멜리틱산 등의 다관능성 방향족 화합물을 디히드릭 페놀계 화합물 및 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조된 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지로는, 예를 들어, 이관능성 카르복실산을 디히드릭 페놀 및 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조된 것을 사용할 수 있다. 이외에도, 통상적인 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지를 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 방향족 폴리카보네이트 수지는 전체 폴리카보네이트 성분 중, 20 내지 80 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 우수한 내충격성을 갖는 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻을 수 있고, 경제적이다.
상기 방향족 폴리카보네이트 수지의 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)은 18,000 내지 33,000 g/mol, 바람직하게는 22,000 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 우수한 기계적 물성을 갖는 장점이 있다.
(A2) 공중합 폴리카보네이트 수지
본 발명에 사용되는 공중합 폴리카보네이트 수지는 폴리카보네이트 수지 조성물의 투명성, 내열성, 내충격성 등의 저하 없이, 내스크래치성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것이다.
[화학식 1]
Figure 112012104344249-pat00005
[화학식 2]
Figure 112012104344249-pat00006
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이다.
본 발명에서, "치환"이란 용어는 수소 원자가 할로겐기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 이들의 조합 등의 치환기로 치환되었음을 의미한다.
상기 화학식 2로 표시되는 반복단위의 바람직한 예로는 하기 화학식 2a로 표시되는 반복단위를 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
[화학식 2a]
Figure 112012104344249-pat00007
구체예에서, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지 중, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 함량은 5 내지 70 몰%, 바람직하게는 10 내지 50 몰%일 수 있고, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위의 함량은 30 내지 95 몰%, 바람직하게는 50 내지 90 몰%일 수 있다. 상기 범위에서 폴리카보네이트 수지 조성물의 내스크래치성이 우수하다.
상기 공중합 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 더욱 포함하는 3원 공중합체일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112012104344249-pat00008
상기 화학식 3에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위의 함량은 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 반복단위 100 몰부에 대하여, 1 내지 30 몰부, 바람직하게는 5 내지 15 몰부일 수 있다. 상기 범위에서 폴리카보네이트 수지 조성물의 내화학성이 더욱 우수하다.
본 발명의 공중합 폴리카보네이트 수지는 전체 폴리카보네이트 성분 중, 20 내지 80 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 우수한 내스크래치성, 내화학성 등을 갖는 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻을 수 있고, 경제적이다.
상기 공중합 폴리카보네이트 수지의 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)은 18,000 내지 33,000 g/mol, 바람직하게는 22,000 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 우수한 기계적 물성을 갖는 장점이 있다.
본 발명의 공중합 폴리카보네이트 수지는 통상의 폴리카보네이트 수지 제조방법을 통하여 제조될 수 있으며, 예를 들면, 하기 화학식 4로 표시되는 디올 화합물(비스페놀 A(BPA)) 및 하기 화학식 5로 표시되는 디올 화합물을 포함하는 디올 혼합물을 카보네이트 전구체와 축합 또는 에스테르 교환 반응시켜 제조할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112012104344249-pat00009
[화학식 5]
Figure 112012104344249-pat00010
상기 화학식 5에서, R1, R2, a 및 b는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 5로 표시되는 디올 화합물의 바람직한 예로는 3,3'-디메틸비스페놀 A(DMBPA)을 예시할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 화학식 4로 표시되는 디올 화합물의 함량은 전체 디올 혼합물 중 5 내지 70 몰%, 바람직하게는 10 내지 50 몰%일 수 있고, 상기 화학식 5로 표시되는 디올 화합물의 함량은 전체 디올 혼합물 중 30 내지 95몰%, 바람직하게는 50 내지 90 몰%일 수 있다. 상기 범위에서 폴리카보네이트 수지 조성물의 내스크래치성이 우수하다.
일 구체예에서, 상기 디올 혼합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 비페놀 화합물을 더욱 포함하여 3원 공중합체를 제조할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112012104344249-pat00011
상기 화학식 6에서, R3 , R4, m 및 n은 상기 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 6으로 표시되는 비페놀 화합물의 비한정적인 예로는 4,4'-비페놀, 2,2'-디메틸 4,4'-비페닐디올, 3,3-디메틸 4,4-디하이드록시 비페닐, 2,2',6,6',-테트라메틸-4,4'-비페놀 등을 예시할 수 있고, 이중 바람직하게는 4,4'-비페놀이다.
상기 화학식 6으로 표시되는 비페놀 화합물의 함량은 상기 화학식 4 및 5로 표시되는 디올 화합물 100 몰부에 대하여, 1 내지 30 몰부, 바람직하게는 5 내지 15 몰부일 수 있다. 상기 범위에서 폴리카보네이트 수지 조성물의 내화학성이 더욱 우수하다.
상기 카보네이트 전구체로는 포스겐, 트리포스겐, 디아릴 카보네이트, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 디아릴카보네이트로는 디페닐 카보네이트, 디토릴 카보네이트, 비스(클로로페닐) 카보네이트, m-크레실 카보네이트, 디나프틸카보네이트, 비스(디페닐) 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 디시클로헥실 카보네이트 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 사용될 수 있으며, 바람직하게는 디페닐 카보네이트가 사용될 수 있다.
상기 디올 혼합물과 상기 카보네이트 전구체의 몰비(디올 혼합물/카보네이트 전구체)는 예를 들면, 0.6 내지 1.0, 바람직하게는 0.7 내지 0.9일 수 있다. 상기 범위에서 우수한 기계적 강도를 얻을 수 있다.
일 구체예에서, 상기 디올 혼합물 및 카보네이트 전구체의 반응은 에스테르 교환 반응일 수 있으며, 150 내지 300℃, 바람직하게는 160 내지 280℃, 더욱 바람직하게는 190 내지 260℃에서 감압 하에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위에서 반응속도 및 부반응 감소에 있어 바람직하다.
또한, 상기 에스테르 교환 반응은 100 torr 이하, 예를 들면 75 torr 이하, 바람직하게는 30 torr 이하, 더 바람직하게는 1 torr 이하의 감압 조건에서, 적어도 10분 이상, 바람직하게는 15분 내지 24시간, 더 바람직하게는 15분 내지 12시간 동안 진행하는 것이 반응속도 및 부반응 감소에 있어 바람직하다.
상기 에스테르 교환 반응은 촉매 존재 하에 수행될 수 있다. 상기 촉매로는 통상의 에스테르 교환 반응에 사용되는 촉매가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 알칼리 금속 촉매, 알칼리 토금속 촉매 등이 사용될 수 있다. 상기 알칼리 금속 촉매의 예로는 LiOH, NaOH, KOH 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 촉매의 함량은 예를 들면, 상기 디올 혼합물 1 몰당 1×10-8 내지 1×10-3 몰, 바람직하게는 1×10-7 내지 1×10-4 몰의 범위에서 사용될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 반응성 및 부반응에 의한 부산물 생성이 최소화되어 열안정성 및 색조안정성이 개선되는 효과가 나타날 수 있다.
(B) 난연제
본 발명에 사용되는 난연제로는 열가소성 수지 조성물에 사용되는 통상의 난연제를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 인산(phosphoric acid), 인산에스테르계 화합물, 폴리인산염계 화합물, 적인계 화합물 등의 인계 난연제, 할로겐계 난연제, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 환경 친화적인 인계 난연제를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 인산에스테르계 화합물을 사용할 수 있다. 상기 인산에스테르계 화합물의 비한정적인 예로는 비스페놀 A 디포스페이트, 디페닐포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레닐포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레조시놀 비스(디페닐)포스페이트, 레조시놀 비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레조시놀 비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀 비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀 비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트 등을 예시할 수 있다. 상기 인산에스테르계 화합물은 단독 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 적용될 수 있다.
상기 난연제의 함량은 상기 폴리카보네이트 성분 100 중량부에 대하여, 5 내지 40 중량부, 바람직하게는 10 내지 20 중량부일 수 있다. 상기 범위에서 다른 물성의 저하 없이, 우수한 난연성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 필요에 따라, 난연보조제, 활제, 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 무기물 첨가제, 정전기방지제, 안료 및 염료 등의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용할 수 있다. 이들 첨가제는 폴리카보네이트 수지 조성물의 통상적인 펠렛화 공정(압출 공정)에 첨가되어 수지 조성물 전체에 포함될 수도 있으나, 그 방법이 특별히 제한되지 않는다. 상기 첨가제는 상기 폴리카보네이트 성분 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 20 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 상기 폴리카보네이트 성분 및 난연제를 포함함으로써, 수지 조성물에 폴리카보네이트 성분이 아닌 아크릴계 수지 성분 등을 포함하거나, 공중합 폴리카보네이트 수지만을 폴리카보네이트 성분으로 사용하는 폴리카보네이트 수지 조성물에 비하여, 내스크래치성, 난연성 및 내충격성이 모두 우수한 것으로서, BSP(Ball-type Scratch Profile) 테스트에 의한 스크래치 너비가 310 ㎛ 이하, 바람직하게는 100 내지 290 ㎛인 것이고, ASTM D3362에 의한 500g 하중 조건에서의 연필경도가 F 이상, 바람직하게는 H 내지 3H인 것이며, 두께 2.5 mm의 시편으로 UL94 VB 난연 규정에 따라 측정한 난연도가 V-0 이상이고, 두께 2.5mm의 시편으로 ASTM D1003에 의거하여 측정한 투과도가 80% 이상, 예를 들면, 80 내지 95%, 바람직하게는 85 내지 95%인 것이다. 상기 범위에서 보호 필름 또는 코팅 없이 단독으로 전자 제품 외장재로 사용될 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 ASTM D1525에 의거하여 측정한 Vicat 연화온도(VST)가 100℃ 이상, 바람직하게는 100 내지 130℃일 수 있다. 상기 범위에서 자동차 부품 등에 적용이 가능하다.
본 발명의 다른 관점은 상기 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 형성된 성형품에 관한 것이다.
본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은 상기 구성성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있고, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅 성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 내열성, 내스크래치성, 난연성, 투명성 등이 모두 우수하여 광학필름, 전기전자 제품의 부품, 외장재, 자동차 부품, 잡화, 구조재 등에 광범위하게 적용 가능하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다:
(A) 방향족 폴리카보네이트 수지
TEIJIN사의 폴리카보네이트 수지(제품명: L-1250WP)를 사용하였다.
(B) 공중합 폴리카보네이트 수지
(B-1) 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(BPA) 10 몰%, 및 3,3'-디메틸비스페놀 A(DMBPA) 90 몰%를 포함하는 디올 혼합물과 디페닐카보네이트를 0.9 : 1.0의 몰비로 축합중합하여 제조한 공중합 폴리카보네이트 수지(중량평균분자량: 28,000 g/mol)를 사용하였다.
(B-2) 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(BPA) 5 몰%, 3,3'-디메틸비스페놀 A(DMBPA) 90 몰%, 및 4,4-biphenol(BP) 5 몰%를 포함하는 디올 혼합물과 디페닐카보네이트를 0.9 : 1.0의 몰비로 축합중합하여 제조한 공중합 폴리카보네이트 수지(중량평균분자량: 28,000 g/mol)를 사용하였다.
(B-3) 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(BPA) 45 몰%, 3,3'-디메틸비스페놀 A(DMBPA) 50 몰%, 및 4,4-biphenol(BP) 5 몰%를 포함하는 디올 혼합물과 디페닐카보네이트를 0.9 : 1.0의 몰비로 축합중합하여 제조한 공중합 폴리카보네이트 수지(중량평균분자량: 28,000 g/mol)를 사용하였다.
(C) 난연제
비스페놀 A 디포스페이트(제품명: CR-741, 제조사: 다이하치 화학)를 사용하였다.
(D) 메타아크릴계 수지로서, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 수지(제품명: L84, 제조사: LG MMA)를 사용하였다.
실시예 1-8 및 비교예 1-2
하기 표 1의 조성 및 함량으로, 각 구성 성분을 용융, 혼련 압출하여 펠렛을 제조하였다. 이때, 압출은 L/D=29, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 6시간 건조 후, 6 Oz 사출기에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2
(A) (중량%) 50 30 70 50 50 30 70 50 60 70
(B)
(중량%)		 (B-1) 50 70 30 - - - - - - -
(B-2) - - - 50 50 70 30 - - -
(B-3) - - - - - - - 50 - -
(D) (중량%) - - - - - - - - 40 30
(C) (중량부) 15 15 15 25 15 15 15 15 25 15
투과도(%) 87.4 87.5 87.8 86.9 87.4 87.5 87.8 87.5 5.1 9.9
난연도 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V2 V2
내열성(℃) 112.2 107.4 118.6 102.5 112.2 107.4 118.6 119.5 88.0 94.9
BSP(width, ㎛) 260 226 270 259 260 228 270 269 270 295
연필강도 H 2H F H H 2H F F F HB
물성 평가 방법
(1) 투명성: 투명성을 평가하기 위하여, ASTM D1003 평가 방법에 의거하여 Nippon Denshoku사의 Haze meter NDH 2000 장비를 이용하여 2.5mm 두께의 시편으로 투과도(%)를 평가하였다. 투과도(전광성 투과율(전 투과광(TT)), %)는 확산 투과광(DF)과 평행 투과광(PT)의 합계 광량으로 계산하였다.
(2) 난연도: 두께 2.5mm의 시편을 제조하여 UL94 VB 난연 규정에 따라 난연도를 측정하였다.
(3) 내열성(VST, 단위: ℃): ASTM D1525에 준하여, 5 kgf 하중에서 Vicat 연화온도(Vicat Softening Temperature: VST)를 측정하였다.
(4) BSP(Ball-type Scratch Profile): L90mm×W50mm×t2.5mm 시편 표면에 0.7mm 지름의 구형의 금속 팁을 사용하여 하중 1,000g, 스크래치 속도 75 mm/min로 10 내지 20mm의 길이의 스크래치를 가하였다. 가해진 스크래치의 프로파일을 Ambios사(社)의 접촉식 표면 프로파일 분석기(XP-1)을 사용하여 지름 2㎛의 금속 스타일러스 팁으로 표면 스캔하여 내스크래치성의 척도가 되는 Scratch width(단위: ㎛)를 평가하였다. 이때, 측정된 Scratch width가 감소할수록 내스크래치성은 증가된다.
(5) 연필경도 : ADTM D3362에 규정된 평가방법에 의하여 500g 하중조건에서 측정하였다.
상기 표 1의 결과로부터, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물(실시예 1-8)은 내열성, 내스크래치성, 난연성, 투명성 등과 이들의 물성 발란스가 우수함을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 공중합 폴리카보네이트 수지 대신 아크릴계 수지를 사용한 비교예 1 및 2는 내열성, 난연성, 투명성 등이 저하되고, 물성 발란스가 좋지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (9)

  1. 방향족 폴리카보네이트 수지, 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 성분; 및
    난연제를 포함하며,
    BSP(Ball-type Scratch Profile) 테스트에 의한 스크래치 너비가 310 ㎛ 이하이고, 연필경도가 F 이상이며, 두께 2.0 mm의 시편으로 UL94에 따라 측정한 난연도가 V-0 이상이고, ASTM D1003에 의거하여 측정한 투과도가 80% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112012104344249-pat00012

    [화학식 2]
    Figure 112012104344249-pat00013

    상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 2a로 표시되는 반복단위인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
    [화학식 2a]
    Figure 112012104344249-pat00014

  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분 중, 상기 방향족 폴리카보네이트 수지의 함량은 20 내지 80 중량%이고, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지의 함량은 20 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 난연제의 함량은 상기 폴리카보네이트 성분 100 중량부에 대하여, 5 내지 40 중량부인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지 중, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위의 함량은 5 내지 70 몰%이고, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위의 함량은 30 내지 95 몰%인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공중합 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112012104344249-pat00015

    상기 화학식 3에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
  7. 제6항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위의 함량은 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 반복단위 100 몰부에 대하여, 1 내지 30 몰부인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 ASTM D1525에 의거하여 측정한 Vicat 연화온도(VST)가 100℃ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 형성된 성형품.
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