KR101711299B1 - 비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents

비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 Download PDF

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Abstract

결정화 속도가 빠르고 수지의 물성 저하가 덜하며, 충격강도가 향상된 비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물이 개시된다. 본 발명은 (A) 폴리에스터 수지 20~80중량%; (B) 무기 충진제 10~40중량%; (C) 아이오노머 수지 0.1~5중량%; (D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제 5~15중량%; 및 (E) 반응성 충격보강제 1~15중량%;를 포함하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.

Description

비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용한 성형품{HALOGEN-FREE FLAME RETARDANT POLYESTER RESIN COMPOSITIONS AND PRODUCT BY USING THE SAME}
본 발명은 비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정화 속도가 빠르고 수지의 물성 저하가 적고 충격강도가 향상된 비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
열가소성 폴리에스터 수지는 내화학성, 기계적 강도, 내열성 및 전기적 성질이 우수하여 전자·전기 및 자동차 부품의 하우징, 커넥터 등에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 폴리에스터 수지는 불에 잘 타는 성질을 가지고 있기 때문에, 난연성이 필요한 분야에는 할로겐계 난연제 또는 안티몬계 난연보조제를 첨가하여 사용되었다. 이러한 방법은 난연성 확보에 유리하고 물성 저하가 거의 없는 등의 장점을 가지고 있으나, 작업 시 발생하는 할로겐화 수소 가스에 의해 작업자의 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있으며, 화재 시에는 다량의 할로겐 유독가스가 발생한다. 이로 인해 최근 유럽 일부 국가들에서 PBB(Polybrominated biphenyl), PBDE(Polybrominated biphenylether) 등의 난연제 사용을 금지시킨 바 있고, 기타 할로겐계 난연제나 안티몬계 난연보조제의 사용을 금지하려는 움직임을 보이고 있다. 이에 할로겐계 난연제와 안티몬계 난연보조제를 사용하지 않으면서 폴리에스터 수지의 난연을 달성할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
이러한 기술로서 유기 포스피네이트 금속염 난연제, 오가노 포스피닉산 금속염 난연제, 멜라민 폴리포스페이트, 적인 등 비 할로겐 난연제를 이용해 폴리에스터 수지에 난연성을 부여하는 방법이 개시되고 있다. 그러나 상기 화합물들로 폴리에스터에 난연성을 부여할 경우 과량의 저분자량 난연제를 사용함으로써 수지의 물성 저하가 심하며 난연제의 블리드 아웃이 초래되는 등의 문제점이 있다. 특히 적인의 경우 고유의 색으로 인해 옅은 색의 수지 제품에 적용하기 어려운 점이 있다.
한편 일반적으로 폴리에스터 수지는 우수한 결정성을 가지지만 그 결정화 속도가 느려 사출성형으로 제조되는 플라스틱 성형품에 적용하기 어렵다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 핵제, 유리섬유, 가소제 등을 폴리에스터 수지와 함께 사용함으로써 폴리에스터 수지의 결정화 속도를 향상시키는 방법이 공지되어 있다.
한국공개특허 제2014-0081871호는 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스터 난연제를 이용하여 난연제의 블리드 아웃 현상은 감소하였으나, 무기 충진제 및 핵제를 사용하지 않아 결정화 속도가 느리고, 난연제 사용으로 인한 물성 저하가 발생하는 문제가 있다.
한국등록특허 제1374429호는 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스터 난연제를 이용하여 폴리카보네이트의 난연은 달성하였으나, 폴리에스터 수지의 난연에 대해서는 시사하지 않고 있다.
한국등록특허 제0773734호는 환형 포스파젠 올리고머형 화합물, 멜라민계 화합물, 금속 무기화합물 등을 통해 폴리에스터 수지의 난연을 달성하였지만, 수지의 충격강도가 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 결정화 속도가 빠르고 수지의 물성 저하가 덜하며, 충격강도가 향상된 비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (A) 폴리에스터 수지 20~80중량%; (B) 무기 충진제 10~40중량%; (C) 아이오노머 수지 0.1~5중량%; (D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제 5~15중량%; 및 (E) 반응성 충격보강제 1~15중량%;를 포함하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 (A) 폴리에스터 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 및 폴리프로필렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 (B) 무기 충진제는 유리섬유, 운모, 탈크, 탄소섬유, 카본블랙, 클레이, 카올린, 마이카 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 (C) 아이오노머 수지는 에틸렌-메타아크릴산 공중합체의 분자 내에 메타아크릴산의 카르복실산이 금속 이온으로 중화되고, 중량평균분자량이 10,000~100,000인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 (D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 인(P)함유 성분이 공중합된 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112015088613657-pat00001
(화학식 2에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 탄소수 6~20인 아릴기, 탄소수 1~10의 알킬기 또는 탄소수 1~10의 알킬기로 치환된 탄소수 6~20의 아릴기이고, n 및 m은 반복단위의 수를 나타내며 각각 독립적으로 1≤n≤99 및 1≤m≤99를 만족시키는 정수임)
[화학식 3]
Figure 112015088613657-pat00002
(화학식 3에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1~4의 알킬기, 아릴기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알콕실기, 아릴옥시기, 시클로알킬옥시기, 아랄킬옥시기, 카르복실기, 카르복실산에스터기, 카르복실산염기 또는 할로겐 원자의 치환기이고, m 및 n은 반복단위의 수를 나타내며 각각 독립적으로 0≤n≤4 및 0≤m≤4를 만족시키는 정수이고, B는 에스터 형성성 작용기를 갖는 1가의 유기기임)
또한 상기 (E) 반응성 충격보강제는 에틸렌과 글리시딜메타크릴레이트가 공중합된 공중합체에 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 그래프트 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 폴리에스터 난연수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품을 제공한다.
이러한 본 발명에 따른 폴리에스터 난연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품은, 할로곈계 난연제와 안티몬게 난연보조제를 사용하지 않아 친 환경적이며, 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 특정 공중합 폴리에스터 난연제를 사용함으로써 물성 저하를 최소화하면서 난연도를 향상시킬 수 있다.
더불어, 반응성 충격보강제를 최적 조성으로 첨가함으로써 난연성 저하 없이도 우수한 충격강도를 갖는 폴리에스터 난연수지 조성물을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 비 할로겐 폴리에스터 난연수지 조성물에 관해 연구하던 중 폴리에스터 수지, 무기 충진제 및 아이오노머 수지에 특정 조성의 난연제와 반응성 충격보강제를 최적 조성으로 첨가할 경우 물성 저하를 최소화하면서 난연도를 향상시키고, 나아가 난연성 저하 없이도 우수한 충격강도를 갖는 폴리에스터 난연수지 조성물을 구현할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서, 본 발명은 (A) 폴리에스터 수지 20~80중량%; (B) 무기 충진제 10~40중량%; (C) 아이오노머 수지 0.1~5중량%; (D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제 5~15중량%; 및 (E) 반응성 충격보강제 1~15중량%;를 포함하는 폴리에스터 난연수지 조성물을 개시한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스터 난연수지 조성물의 각 구성 성분을 보다 상세히 설명한다.
(A) 폴리에스터 수지
본 발명에 사용되는 폴리에스터 수지는 열가소성 폴리에스터 및 코폴리에스터 수지이다. 예를 들면 폴리에스터 수지로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 경제성 및 기계적 물성에서 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 혼합하여 에스테르화 반응하여 제조된 비스(2-하이드록시에틸)테레프탈레이트(bis(2-hydroxyethyl)terephthalate)가 축중합이 완료된 화합물을 의미하고, 그 제조과정은 이미 당업계에 알려져 있다.
본 발명에서 폴리에스터 수지로 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 사용할 경우 가공성 및 물성 향상 측면에서 25℃에서의 고유점도(IV)가 0.45~1㎗/g인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 0.7~0.9㎗/g인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 고유점도가 0.45㎗/g 미만일 경우에는 물성이 저하될 수 있고, 1㎗/g를 초과할 경우에는 가공성이 저하될 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 전체 수지 조성물 중에 20~80중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 35~65중량% 함량으로 포함될 수 있다.
(B) 무기 충진제
본 발명에 사용되는 무기 충진제는 수지 조성물의 강성을 보완시키는 동시에 폴리에스터 수지의 결정화 속도를 촉진시키는 물질이다. 본 발명에서는 표면 개질된 형태를 포함한 유리섬유, 운모, 탈크, 탄소섬유, 카본블랙, 클레이, 카올린, 마이카, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 유리섬유, 운모 또는 탈크가 사용될 수 있고, 특히 바람직하게는 표면 개질된 상용 유리섬유가 사용될 수 있으며, 유리섬유의 형상 내지 종류에 한정되는 것은 아니다.
상기 무기 충진제는 전체 수지 조성물 중에 10~50중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 20~40중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 무기 충진제 함량이 10중량% 미만일 경우에는 요구하는 강성 및 결정화 속도 촉진 효과가 나타나지 않고, 50중량%를 초과할 경우에는 수지의 가공이 어렵다.
(C) 아이오노머 수지
본 발명에 사용되는 아이오노머 수지는 수지 조성물의 결정화 속도를 촉진하는 물질로, 즉 핵제 역할을 한다.
상기 아이오노머 수지로 에틸렌/메타아크릴산 공중합체(Ethylene/Methacrylic acid copolymer)의 분자 내에 메타아크릴산(Methacrylic acid)의 카르복실산(Carboxylic acid)이 금속 이온으로 중화된(neutralized) 것을 사용하는 것이 바람직한데, 특히 바람직하게는 하기 화학식 1과 같이 나트륨(Sodium) 이온으로 중화되어 있는 것을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112015088613657-pat00003
(화학식 1에서, m 및 n은 평균 중합도로서 2~30,000의 정수임)
상기 아이오노머 수지의 중량평균분자량은 10,000~100,000인 것이 바람직하다.
또한 상미 아이오노머 수지는 전체 수지 조성물 중에 0.1~5중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 1~5중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 아이오노머 수지 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 결정화 속도 촉진 효과가 미미하고, 5중량%를 초과할 경우에는 인장강도 등 기계적 물성이 저하된다.
(D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제
본 발명에 사용되는 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제는 폴리에스터 수지에 난연성을 부여하기 위해 사용되는 물질이다. 본 발명에서는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 인(P)함유 성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스터 수지가 특히 바람직하게 사용될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112015088613657-pat00004
화학식 2에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 탄소수 6~20인 아릴기, 탄소수 1~10의 알킬기 또는 탄소수 1~10의 알킬기로 치환된 탄소수 6~20의 아릴기이고, n 및 m은 반복단위의 수를 나타내며 각각 독립적으로 1≤n≤99 및 1≤m≤99를 만족시키는 정수이다. 이때, R1은 아릴기, R2 및 R3는 알킬기인 것이 바람직하고, R1은 페닐기, R2 및 R3는 탄소수 2~4개인 알킬기인 것이 더욱 바람직하다.
[화학식 3]
Figure 112015088613657-pat00005
화학식 3에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1~4의 알킬기, 아릴기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알콕실기, 아릴옥시기, 시클로알킬옥시기, 아랄킬옥시기, 카르복실기, 카르복실산에스터기, 카르복실산염기 또는 할로겐 원자의 치환기이고, m 및 n은 반복단위의 수를 나타내며 각각 독립적으로 0≤n≤4 및 0≤m≤4를 만족시키는 정수이고, B는 에스터 형성성 작용기를 갖는 1가의 유기기이다. 이때, 바람직한 에스터 형성성 작용기로는 수산기, 카르복실기 또는 카르복실산알킬에스터기를 들 수 있다. 또한 공중합 폴리에스터 난연제 내의 인(P) 성분의 함량을 높이기 위해 B가 갖는 에스터 형성성 작용기가 2개인 인 함유 성분으로 주고 이루어지는 것이 바람직하다.
화학식 3으로 표시되는 인(P)함유 성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스터 난연제의 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니나, 수평균분자량 5,000~30,000일 경우 폴리에스터 수지의 물성 저하가 적기 때문에 바람직하다.
또한 공중합 폴리에스터 난연제를 구성하는 성분으로 화학식 3으로 표시되는 인(P)함유 성분 이외의 성분으로는 디카르복실산 성분과 클리콜 성분인 것이 바람직하다.
상기 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제는 전체 수지 조성물 중에 5~15중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 7~13중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 폴리에스터 난연제 함량이 5중량% 미만일 경우에는 난연성 증대 효과가 없고, 15중량%를 초과할 경우에는 수지의 물성 저하가 발생한다.
(E) 반응성 충격보강제
본 발명에 사용되는 반응성 충격보강제는 폴리에스터 수지의 충격강도를 보완하기 위해 사용되는 물질이다
상기 반응성 충격보강제로 에틸렌과 글리시딜메타크릴레이트가 공중합된 공중합체에 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 그래프트 반응시켜 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 중 글리시딜메타크릴레이트는 카복시기(-COOH), 수산화기(-OH), 아민기(-NH2)와 같은 관능기와 반응성이 있는 극성기를 함유 하고 있어 폴리에스터 수지와 그래프트되어 폴리에스터 수지의 충격강도를 증가시킨다.
상기 반응성 충격보강제는 전체 수지 조성물 중에 1~15중량% 함량으로 포함되며, 수지 조성물의 난연성 저하 없이 인장강도, 굴곡강도 및 굴곡탄성율 저하의 최소화를 위해 특히 바람직하게는 5~10중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상가 반응성 충격보강제 함량이 1중량% 미만일 경우에는 폴리에스터 수지의 계면장력을 감소시키는 효과가 낮아 충분한 충격보강 효과를 거두기가 어렵고, 15중량%를 초과할 경우에는 수지의 물성 저하를 초래하게 된다.
본 발명에 따른 폴리에스터 난연수지 조성물은 상술한 주된 성분 외에, 목적하는 용도나 효과에 맞는 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면 난연제, 광안정제, 활제, 조색제, 윤활제, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링 강화제, 열안정제, 가소제, 쇄 연장제 등을 추가로 첨가하여 다양한 용도로 응용할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 폴리에스터 난연수지 조성물은 결정화 속도가 빠르고 수지의 물성 저하가 덜하며, 향상된 충격강도를 구비하여 전자·전기 및 자동차 부품의 하우징, 커넥터 등의 성형품 제조에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 폴리에스터 수지를 비롯한 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리에스터 수지
고유점도(IV)가 0.78㎗/g인 PET 수지(BHN78, 롯데케미칼 사제)를 사용하였다.
(B) 무기 충진제
섬유길이가 3mm이고 필라멘트 직경이 10㎛인 유리섬유(CS321, KCC 사제)를 사용하였다.
(C) 아이오노머 수지
상기 화학식 1로 표시되는 금속 이온이 Na+으로 치환된 에틸렌/메타아크릴산 공중합체(Surlyn 8920, Dupont 사제)를 사용하였다.
(D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제
상기 화학식 3으로 표시되는 인 함유 성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스터 난연제(GH-230B, Toyobo 사제)를 사용하였다.
(E) 반응성 충격보강제
아크릴로니트릴-스티렌(acrylonitrile-styrene) 공중합체가 그래프팅 되어 있는 에틸렌-글리시딜메타크릴레이트 공중합체(A4400, NOF 사제)를 사용하였다.
실시예 1
(A) 폴리에스터 수지 51중량%, (B) 무기 충진제 30중량%, (C) 아이오노머 수지 4중량%, (D) 폴리에스터 난연제 10중량% 및 (E) 반응성 충격보강제 5중량% 조성으로 혼합하고, 270℃로 가열된 이축압출기(스크류 직경 26㎜, L/D 40.4)를 이용하여 주입 속도 12㎏/hr, 스크류 회전 속도 200rpm 조건으로 열가소성 수지 조성물을 칩 상태로 만든 후 제습건조기를 이용하여 130℃에서 6시간 건조한 후 시편 제작용 몰드를 이용하여 시편을 사출 성형하였다. 한편, 폴리에스터 수지의 용융 혼련 시 상기 수지 조성물의 가수분해 및 열분해를 방지하기 위해 체류 시간을 최소화하는 것이 바람직하다.
실시예 2
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 46중량% 및 (E) 반응성 충격보강제 10중량%으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
실시예 3
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 41중량% 및 (E) 반응성 충격보강제 15중량%으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
비교예 1
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 70중량% 및 (B) 무기 충진제 30중량% 조성으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
비교예 2
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 66중량%, (B) 무기 충진제 30중량% 및 (C) 아이오노머 수지 4중량% 조성으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
비교예 3
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 66중량%, (B) 무기 충진제 30중량% 및 (D) 폴리에스터 난연제 4중량% 조성으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
비교예 4
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 62중량%, (B) 무기 충진제 30중량%, (C) 아이오노머 수지 4중량% 및 (D) 폴리에스터 난연제 4중량% 조성으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
비교예 5
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 60중량%, (B) 무기 충진제 30중량% 및 (D) 폴리에스터 난연제 10중량% 조성으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
비교예 6
실시예 1에서 (A) 폴리에스터 수지 56중량%, (B) 무기 충진제 30중량%, (C) 아이오노머 수지 4중량% 및 (D) 폴리에스터 난연제 10중량% 조성으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 성형하였다.
상기 실시예 및 비교예에 따른 성분 및 조성(단위: 중량%)을 하기 표 1에 정리하였다.
Figure 112015088613657-pat00006
시험예
본 발명에 따라 제조된 폴리에스터 난연수지 조성물의 물성을 평가하기 위해 실시예 및 비교예에 따른 시편에 대하여 하기의 방법에 따라 난연성, 아이조드 충격강도, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 및 열변형온도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[측정방법]
(1) 난연성
3.0mm 난연 시편을 이용하여 미국 보험협회 안정시험소가 정하고 있는 UL94 시험에 준거한 난연성 평가를 실시하였다.
(2) 아이조드 충격강도
일정한 무게의 추를 이용해 플라스틱의 아이조드 충격강도를 측정하는 미국의 표준 측정방법인 ASTM D256에 따라 상기 제조된 시편의 아이조드 충격강도(1/8")를 측정하였다.
(3) 인장강도
플라스틱의 각종 인장 특성을 측정하는 미국의 표준 측정방법인 ASTM D638에 따라 상기 제조된 시편의 인장강도를 측정하였다.
(4) 굴곡강도 및 굴곡탄성율
플라스틱의 각종 굴곡 특성을 측정하는 미국의 표준 측정 방법인 ASTM D790에 따라 상기 제조된 시편의 굴곡강도 및 굴곡탄성율을 측정하였다.
(5) 열변형온도(HDT)
플라스틱의 내열 특성을 측정하는 미국의 표준 측정방법인 ASTM D648에 따라 상기 제조된 시편의 HDT(열변형온도)를 측정하였다.
Figure 112015088613657-pat00007
표 2를 참조하면, 본 발명의 조성에 따라 제조된 폴리에스터 난연수지 조성물(실시예 1 내지 3) 기계적 물성의 저하는 최소화하면서 수지의 난연도는 향상된 것을 알 수 있다.
구체적으로, 아이오노머 수지의 함유에 따라 수지의 열변형온도가 확연히 증가하고(실시예 1 및 비교예 5, 6 참조), 인(P) 함유 폴리에스터 공중합체의 최적 함유량에 따라 수지의 난연도가 향상된 것을 알 수 있다(실시예 1 및 비교예 2 내지 6 참조).
또한 반응성 충격보강제의 첨가에 따라 충격강도가 증가되는 것을 확인할 수 있다(실시예 1 내지 3, 비교예 6 참조). 다만, 반응성 충격보강제 함량이 다소 증가할 경우(실시예 3)에는 충격강도 향상 정도는 크지 않은 반면, 인장강도, 굴곡강도 및 굴곡탄성율이 급격히 저하될 수 있으므로 우수한 난연성 및 충격강도의 유지와 더불어 수지 조성물의 강성과 관련된 물성의 균형을 위해 반응성 충격보강제는 5~10중량% 함량으로 첨가되는 것이 가장 바람직한 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. (A) 폴리에스터 수지 46~65중량%;
    (B) 무기 충진제 20~40중량%;
    (C) 아이오노머 수지 1~5중량%;
    (D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제 7~13중량%; 및
    (E) 반응성 충격보강제 5~10중량%;
    를 포함하고,
    상기 (A) 폴리에스터 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지이고,
    상기 (C) 아이오노머 수지는 에틸렌-메타아크릴산 공중합체의 분자 내에 메타아크릴산의 카르복실산이 금속 이온으로 중화되고, 중량평균분자량이 10,000~100,000이고,
    상기 (D) 인(P) 함유 성분이 공중합되어 있는 폴리에스터 난연제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 인(P)함유 성분이 공중합된 것이고,
    [화학식 2]
    Figure 112016113363200-pat00008

    (화학식 2에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 탄소수 6~20인 아릴기, 탄소수 1~10의 알킬기 또는 탄소수 1~10의 알킬기로 치환된 탄소수 6~20의 아릴기이고, n 및 m은 반복단위의 수를 나타내며 각각 독립적으로 1≤n≤99 및 1≤m≤99를 만족시키는 정수임)
    [화학식 3]
    Figure 112016113363200-pat00009

    (화학식 3에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1~4의 알킬기, 아릴기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알콕실기, 아릴옥시기, 시클로알킬옥시기, 아랄킬옥시기, 카르복실기, 카르복실산에스터기, 카르복실산염기 또는 할로겐 원자의 치환기이고, m 및 n은 반복단위의 수를 나타내며 각각 독립적으로 0≤n≤4 및 0≤m≤4를 만족시키는 정수이고, B는 에스터 형성성 작용기를 갖는 1가의 유기기임)
    상기 (E) 반응성 충격보강제는 에틸렌과 글리시딜메타크릴레이트가 공중합된 공중합체에 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 그래프트 반응시켜 제조된 것인 폴리에스터 난연수지 조성물이고,
    상기 폴리에스터 난연수지 조성물은 난연등급(UL94, 3.0mm 난연 시편)이 V-2 이상, 충격강도(ASTM D256)가 8.0kg·cm/cm 이상, 인장강도(ASTM D638)가 1,080kgf/㎠ 이상, 굴곡강도(ASTM D790)가 1,456kgf/㎠ 이상, 굴곡탄성율(ASTM D790)이 76,100kgf/㎠ 이상 및 열변형온도(ASTM D648)가 186℃ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 무기 충진제는 유리섬유, 운모, 탈크, 탄소섬유, 카본블랙, 클레이, 카올린, 마이카 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 난연수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제3항의 폴리에스터 난연수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품.
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