KR101622882B1

KR101622882B1 - 무기물이 함유된 폴리카보네이트 수지 조성물

Info

Publication number: KR101622882B1
Application number: KR1020150104058A
Authority: KR
Inventors: 강웅혁; 강순곤; 곽민한; 안성태
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2016-05-19
Also published as: KR20150091282A

Abstract

본 발명에 의한 폴리카보네이트 수지 조성물은 충격강도, 내열성, 전기적 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지에 유리섬유를 강화하여 강성을 향상시키고, 난연제와 무기물을 동시에 사용함으로써 기존의 유리섬유강화 폴리카보네이트 수지보다 난연성을 향상시킨다.

Description

무기물이 함유된 폴리카보네이트 수지 조성물{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION COMPRISING INORGANIC COMPOUNDS}

본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충격강도, 내열성, 전기적 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지에 유리섬유를 강화하여 강성을 향상시키고, 난연제와 무기물을 동시에 사용함으로써 기존의 유리섬유강화 폴리카보네이트 수지보다 난연성을 향상시킨 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

열가소성 수지 중 비스페놀 에이(Bisphenol A)의 폴리탄산에스테르 중합체인 폴리카보네이트는 뛰어난 기계적 특성, 내충격성, 치수안정성, 전기적 성질, 성형성을 가지며 넓은 온도 범위에서 그 물성을 유지할 수 있고, 자기 소화성을 지닌 엔지니어링 플라스틱 소재로 다방면에 걸쳐 사용되고 있다. 여기에 일반적으로 폴리카보네이트 수지에 유리섬유가 보강된 경우 인장/굴곡강도, 인장/굴곡 모듈러스(modulus), 내열도가 증가되어 높은 온도에서 지속적인 하중을 받는 제품에는 적당하며, 난연성이 요구되는 전자 제품 등의 용도를 위해 난연제를 첨가하여 난연성을 부여하기도 한다. 그러나 제품이 얇아지고 경량화되는 추세에 있어, 현재 구현된 유리섬유 보강 폴리카보네이트 수지의 난연성이 전기, 전자 제품 용도에 부족한 경우가 발생하고 있어 그 적용에 제약이 따르고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 널리 쓰이는 난연제의 한 종류인 인계 난연제를 증량할 경우 난연성은 개선되나, 충격, 내화학성, 내열성 등의 급격한 감소가 일어나고 또 다른 난연제의 일종인 금속염계 난연제 사용시 난연제의 난연 메커니즘의 태생적 한계에 의해 난연성의 향상에 한계가 있었다. 따라서 기존의 유리 섬유 보강 난연 폴리카보네이트 수지 조성물에서 난연성의 향상을 위한 수지 조성물에 대한 발명이 아직 과제로 남아 있다.

KR

2008-0079278

A

이에 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고 제품의 트렌드에 발맞추기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 난연제 첨가 외에 무기물을 첨가하여 기존의 유리섬유 강화 폴리카보네이트 조성물의 특성을 유지하면서 난연성을 강화한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (A) 용융지수가 3 g/10 분 내지 22 g/10 분(300 ℃, 1.2 kg)의 폴리카보네이트 50 ~ 90 중량%; (B) 난연제 0.05 ~ 20 중량%; (C) 무기물 1 ~ 5 중량%; 및 (D) 유리섬유 5 ~ 40 중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면, 무기물이 첨가된 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물의 경우 일반 유리섬유가 강화된 난연 수지 조성물 대비 동등한 물성을 가지며, 난연성이 향상되어 박육화 되어가는 BLU 모듈, 전자 제품 등의 용도로 사용이 가능하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 용융지수가 3 g/10 분 내지 22 g/10 분(300 ℃, 1.2 kg)의 폴리카보네이트 50 ~ 90 중량%; (B) 난연제 0.05 ~ 20 중량%; (C) 무기물 1 ~ 5 중량%; 및 (D) 유리섬유 5 ~ 40 중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 폴리카보네이트 비스페놀 에이의 중합체로 용융지수가 3 g/10 분 내지 22 g/10 분인 것이 바람직하며, 용융지수가 3 g/10 분 미만일 경우에는 수지 내 혼련도 저하로 인한 난연성 저하가 있을 수 있으며, 용융지수가 22 g/10 분 초과일 경우 충격성, 인성, 내화학성의 저하가 있다.

또한, 폴리카보네이트의 함량이 50 중량% 미만이고, 난연제의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 그 난연 효과를 기대하기 어렵다.

본 발명의 난연제는 폴리카보네이트 수지 조성물의 난연성 향상을 위해 널리 사용되는 것으로서, 활성 산소의 차단, 차르 형성을 통한 연소의 방해 등을 통해 난연성을 향상시켜 준다. 난연제의 종류로는 할로겐계, 특히 브롬계 난연제, 인계, 금속염계 난연제가 대표적이다.

본 발명의 무기물은 일반적으로 폴리카보네이트의 강성을 높이고 플라스틱의 압축 및 휨에 대한 저항력을 증진시켜 치수 안정성을 높이는 첨가제로 본 발명에서는 난연성을 강화시키는 첨가물로 사용되었으며, 1 중량% 미만이면 난연성 강화 특성 효과가 없고, 5 중량% 초과하면 오히려 첨가 중량 대비 강성 강화 효과가 크지 않고, 난연성 향상에도 크게 도움을 주지 못한다. 이에 부합하는 무기물로는 탈크(talc), 마이카(mica), 규회석(wollastonite), 이산화티탄(TiO₂), 황산바륨(BaSO₄) 및 탄산칼슘(CaCO₃)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.

본 발명의 유리섬유는 전체 수지 조성물 중에 5 ~ 40 중량%로 사용되며, 5 중량% 미만이면 요구되는 강성이 나타나지 않고, 40 중량%를 초과하면 유리섬유의 분산이 나빠지고 공간이 많이 생기므로 오히려 유리섬유의 표면 돌출이 심해지고 원하는 내충격성을 얻기 어려우며 난연성 역시 저하된다.

상기 유리 섬유는 길이가 2 - 5 mm이고, 너비는 15 - 40 ㎛이고 표면 처리된 촙(chop) 유리섬유일 수 있다. 상기 표면 처리된 유리 섬유는 실란(에폭시실란 등) 또는 올레핀(폴리에틸렌 등)으로 표면 처리될 수 있다.

상기 조성물은 LCD 모듈 또는 전자제품의 부품에 적용된다.

이외에도 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물에는 조색제, 윤활제, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링 강화제 등을 추가로 첨가하여 다양한 용도로 응용할 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 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

[실시예]

아래의 실시예 및 비교예에 있어서 약호는 다음의 내용을 의미한다.

<(A) 비스페놀 에이 폴리카보네이트(PC)>

용융지수가 10 g/10 분(A1), 22 g/10 분(A2), 30 g/10 분(A3), 60 g/10 분(A4)의 방향족 폴리카보네이트를 사용하였다.

<(B) 난연제>

Miteni사의 퍼플로오로부탄 설포닉산 포타슘 염(perfluorobutane sulfonic acid salt)을 사용하였다.

<(C) 무기물>

Luzenac사의 95 %가 3.3 ㎛ 이하의 입자 크기를 갖고 밀도가 2.78 g/cm³이며, SiO₂, MgO, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO의 성분을 가진 탈크를 사용하였다.

<(D) 유리섬유>

유리섬유 1,2

시험예

아래의 실시예 및 비교예의 물성 평가 방법은 다음 시험법에 의거하여 수행하였다.

* 인장강도: 실온에서 50 mm/sec의 속도를 갖는 Zvick UTM를 사용하여 ASTM D638에 의거하여 측정하였다.

* 굴곡강도 및 굴곡탄성률: ASTM D790에 의거하여 측정하였다.

* 충격강도: 1/8" 두께의 시편을 23 ℃ ASTM D256에 의거하여 측정하였다.

* 유동성(유동지수): 유동성은 MI 방법으로 평가하였다.

MI는 ASTM D1238에 의거하여 300 ℃에서 하중이 1.2 kg일 때 10분간 측정되는 무게를 g으로 측정하였다.

* 난연성: 난연성은 Underwriters Laboratories의 UL94V(Bar 시편)에 의거하여 평가하였다.

실시예 1 내지 4

먼저 아래 표 1에 각 성분들을 함량비에 따라 280 ~ 290℃, 이축 압출기에서 용융/혼련하고 펠렛을 제조한 후, 사출기를 이용하여 물성 측정을 위한 시편을 제작하였고, 각 시편을 상기 시험방법에 의해 시험한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

		실시예				비교예
		1	2	3	4	1	2	3	4
A	1	88.3	-	-	-	-	-	-	-
	2	-	88.3	88.3	89.3	89.3	68.3	48.3	-
	3	-	-	-	-	-	-	-	88.3
	4	-	-	-	-	-	20	40	-
D	1	10	10	-	10	10	10	10	10
D	2	-	-	10	-	-	-	-	-
B		0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
C		1	1	1	1	-	1	1	1
인장강도		780	793	624	733	794	798	804	800
굴곡강도		1,320	1,350	1,100	1,220	1,350	1,360	1,360	1,360
굴곡탄성률		37,500	38,500	38,000	34,000	37,100	38,000	38,000	38,000
충격강도		11	9.2	9.1	8.2	9.5	7.4	6.8	6.7
용융지수		6	12	11	14	12	15	19	15
난연성 (1.0 mm)		V-0	V-0	V-0	V-0	-	Burn out	V-0~V-1	V-0~V-1

상기 표 1를 통하여, 본 발명에 따른 열가소성 수지에 해당하는 실시예 1 내지 4는 기존의 강성을 유지하면서 난연성의 향상을 확인할 수 있었다. 이는 무기물이 첨가됨으로써 무기물이 베리어 층(barrier layer)을 형성하고 이 층이 열 전달과 산소의 유입을 막음으로써 난연성에 시너지 효과를 부여함으로써 난연성 향상을 꾀하였다고 보여진다.

또한, 비교예 2 내지 4를 통하여 폴리카보네이트의 점도가 어느 수준 이하로 낮아질 경우 유동특성은 소폭 증가하나 난연성이 저하됨을 확인할 수 있었고 충격 특성도 저하됨을 확인하였다.

Claims

(A) 용융지수가 10 g/10 분 내지 22 g/10 분(300 ℃, 1.2 kg)의 폴리카보네이트 50 내지 90중량%;
(B) 지방족 술폰산 금속염계 난연제 0.05 중량% 이상 1 중량% 미만;
(C) 무기물 1 내지 5중량%; 및
(D) 유리섬유 5 내지 40중량%;를 포함하되,
용융지수(300 ℃, 1.2 kg)가 6 내지 14 g/10 분이고,
상기 지방족 술폰산 금속염계 난연제는 퍼플루오로부탄술폰산의 칼륨염인 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기물은 탈크(talc), 마이카(mica), 규회석(vollastonite), 이산화티탄(TiO₂), 황산바륨(BaSO₄) 및 탄산칼슘(CaCO₃)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 유리 섬유는 길이가 2 내지 5 mm이고, 너비는 15 내지 40 ㎛이고 표면 처리된 촙 유리섬유인 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
제3항에 있어서,
상기 표면 처리된 유리 섬유는 실란 또는 올레핀으로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 LCD 모듈 또는 전자제품의 부품에 적용되는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.