KR101816133B1 - 향상된 광학 성질을 갖는 폴리카보네이트 조성물, 이의 제조 방법 및 상기 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 물품 - Google Patents

Abstract

몇몇 구현예에서, 조성물이 비스페놀 A 폴리카보네이트를 포함하고, 여기서, 상기 조성물의 성형품이 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준 및 ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 이하의 황색도 지수(YI)를 갖는다.

Description

향상된 광학 성질을 갖는 폴리카보네이트 조성물, 이의 제조 방법 및 상기 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 물품{Polycarbonate compositions having enhanced optical properties, methods of making and articles comprising the polycarbonate compositions}

본 개시는 일반적으로, 폴리카보네이트 조성물, 및 더욱 구체적으로, 향상된 광학 성질, 이의 제조 및 이의 용도에 관한 것이다.

폴리카보네이트는 양호한 충격 강도(연성)를 갖는 고성능 플라스틱이다. 그러나, 폴리카보네이트는 열, 빛, 및 시간의 영향 하에서 노화(age)될 수 있어, 감소된 광 투과 및 변색을 야기시킬 수 있다.

따라서, 향상된 광학 성질을 갖는 폴리카보네이트 조성물, 이의 제조 방법 및 상기 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 물품에 대한 요구가 존재한다.

향상된 광학 성질을 갖는 카보네이트 조성물, 이의 제조 방법 및 상기 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 물품을 개시한다.

일 구현예에서, 조성물이 비스페놀 A 폴리카보네이트를 포함하며, 상기 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준, 및 ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5이하의 황색도 지수(YI)를 갖는다.

다른 구현예에서, 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법이 계면 중합으로 출발 물질을 포함하는 반응물을 중합하는 단계를 포함하고, 상기 출발 물질은 99.65 중량% 이상의 순도 및 2 ppm 이하의 황 함량을 갖는 비스페놀 A를 포함한다. 상기 폴리카보네이트 조성물은 150 ppm 이하의 유리 하이드록시 함량을 가지고, 상기 폴리카보네이트 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준, 및 ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 이하의 황색도 지수(YI)를 갖는다.

이러한 특징 및 기타 비제한적인 특징들이 하기에서 더욱 구체적으로 기술된다.

도 1은 폴리카보네이트의 투과도(%) 대 파장(나노미터(nm))을 나타내는 그래프이다.
도 2는 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트) 및 표준 비코팅된 유리와 비교한 폴리카보네이트(PC)의 황색도(yellowness) 및 투과도를 나타내는 그래프이다(황색도 지수(YI(-)) 대 투과도(%)).
도 3은 색과 잠재적으로 관련된 선택된 BPA 불순물의 도식적인 설명이다.
도 4는 세가지 상이한 불순물의 스파이킹(spiking): 소량 첨가 수준의 함수로서, 130℃에서 열 노화의 2000 시간 후 YI 변화를 나타내는 그래프이다(델타 YI(-) 대 스파이킹 수준(ppm)).
도 5는 분석적으로 측정하였을 때, BPX-1 및 opBPA의 총합 수준의 함수로서 130℃에서 열 노화 2,000 시간 후 YI의 변화를 나타내는 그래프이다(델타 YI 대 BPX-1 + opBPA (ppm)).
도 6은 최적화된 배합물과 결합된 기술된 공정 향상의 실행이 비교할 수 없을 만큼 폴리카보네이트(PC) 등급의 성능을 향상시키는 것을 나타내는 그래프이다(델타 YI(-) 대 시간(hours)).
도 7은 BPA의 형성을 나타내는 예시적인 화학 반응식이다.
도 8은 예시적인 결합된 촉매(BPA에서 황의 감소에 대해 불용성 수지에 부착함)의 예이다.
도 9는 벌크 촉매("A"), 부착 촉매("B"), 및 부착 촉매와 99.65 중량%의 BPA 순도를 갖는 예시적인 폴리카보네이트(30의 용융 부피 유량을 갖는 LEXAN* 폴리카보네이트 등급 PC175)에 대한 황색도 지수(YI)를 비교하는 막대 그래프이다.
도 10는 벌크 촉매("A"), 부착 촉매("B"), 및 부착 촉매와 99.65 중량%의 BPA 순도("새로운 BPA"로 지칭)를 갖는 예시적인 폴리카보네이트(6의 용융 부피 유량을 갖는 LEXAN* 폴리카보네이트 등급 PC105)에 대한 황색도 지수(YI)를 비교하는 막대 그래프이다.
도 11은 부착 촉매("B"), 및 부착 촉매와 99.65 중량%의 BPA 순도를 갖는 예시적인 폴리카보네이트(4의 용융 부피 속도를 갖는 LEXAN* 폴리카보네이트 등급 PC135)에 대한 황색도 지수(YI)를 비교하는 막대 그래프이다.
도 12는 새로운 촉매 또는 150 ppm 미만의 유리 하이드록시 농도를 사용하는 새로운 BPA로 형성된 다양한 등급의 LEXAN* 폴리카보네이트의 시간에 대한 YI 변화의 그래프적 설명이다.
도 13은 시험된 다양한 배합물을 나타내는 표이다.
도 14는 본 명세서에서 기술된 물질에 대한 다양한 화학적 구조이다.

구현예에 따르면, 향상된 광학 성질을 갖는 폴리카보네이트 조성물, 뿐만 아니라, 이들의 제조 방법 및 이들의 용도, 및 이들로부터 제조된 물품을 개시한다.

일 구현예에 따르면, 하기에서 추가로 기술된 것과 같이, 본 발명자들은 계면 공정을 개발하여 폴리카보네이트, 예를 들어, BPA 폴리카보네이트를 포함하고, 2.5 mm 두께에서 90.0% 초과의 투과도 수준, 1.5 미만의 YI 및 130℃에서 열 노화의 2,000 시간 동안 2 미만의 YI의 증가를 갖는 조성물을 제조하였다. 본 명세서에서 사용되는 것과 같이, YI는 ASTM D1925에 따라 측정되며, 투과도는 예를 들어, BYK-Gardner의 HAZE-GUARD DUAL를 사용하고 적분 구(0°/확산 기하(diffuse geometry))를 사용하여 ASTM D-1003-00 절차 A에 따라 측정하고, 분광 감도는 표준 램프 D65하에서, CIE(International Commission on Illumination) 표준 분광 값(spectral value)에 따른다.

향상된 광학 성질은 계면 공정에서, 유기 순도(예를 들어, HPLC로 측정하였을때, 99.65 중량% 이상) 및 2 ppm 이하의 황 수준을 둘 다 갖는 출발 BPA 단량체를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 유기 순도는 100 중량%에서 자외선(UV)을 사용하여 검출된 공지 및 미지 불순물의 총합을 차감한 것으로 정의될 수 있다(Nowakowska et al., Polish J. Apple. Chem., XI(3), 247-254 (1996)의 HPLC 방법 참조). 말단 캡핑제의 사용은 상기 반응에 도입되어 BPA 폴리카보네이트를 포함하는 수득 조성물이 150 ppm 이하의 유리 하이드록시 수준을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수득 조성물(수지)에서 황 수준이 연소 및 전기량 검출(coulometric detection)에 기초한 상업적으로 구입가능한 총 황 분석(Total Sulfur Analysis)으로 측정하였을 때, 2 ppm 이하일 수 있다.

계면 공정에서(용융 공정과는 달리), 낮은 황 함량(2 ppm 이하) 및 고순도(99.65 중량% 이상의 순도)인 BPA 출발 물질을 반응시켜 150 ppm 이하의 유리 하이드록시 수준을 포함하는 BPA 폴리카보네이트를 형성함으로써 놀라운 상승 효과가 달성되어 향상된 광학 성질(예를 들어, 2.5 mm 두께에서 90.0% 보다 높은 투과도 수준 및 1.5 이하의 YI)을 낳는 것을 발견하였다.

개시된 계면 공정은 BPA 폴리카보네이트(예를 들어, Lexan* 폴리카보네이트)의 광학 성질을 향상시켜서, 투명도를 업그레이드시키고 청색 광 흡수를 낮추어 상기 투명도의 내구성을 향상시킨다.

다양한 유형의 폴리카보네이트가 구현예에 따라 잠재적으로 사용될 수 있으며 하기에서 자세히 설명되나, 특히 흥미있는 폴리카보네이트는 BPA 폴리카보네이트, 예를 들어, Lexan* 폴리카보네이트(Lexan*은 SABIC Innovative Plastics IP B.V.사의 상표)이다. 더욱 특히, 구현예에 따라, Lexan* 폴리카보네이트는 이의 기계적 및 광학적 성질의 흥미있는 조합을 이용하는 다양한 범위의 적용 분야에서 사용될 수 있다. 이의 높은 내충격성은 다수의 소비재, 예를 들어, 휴대폰, MP3 플레이어, 컴퓨터, 랩탑 등에서 이들이 중요한 요소가 되도록 할 수 있다. 이의 투명도로 인해, 이러한 BPA 폴리카보네이트는 광학 미디어, 자동차 렌즈, 루핑(roofing) 요소, 온실, 광전지 장치, 및 안전 유리에서의 용도를 찾을 수 있다. 발광 다이오드(LED) 기술의 발전은 이러한 기술이 적용될 수 있는 발광 제품에 대해 상당히 연장된 수명을 가져왔다. 이것은 폴리카보네이트의 내구성, 특히, 이의 광학 성질에 대한 내구성 요구를 증가시켰다. 기타 적용 분야, 예를 들어, 자동차 조명 분야에서, 제품 개발자들은 점점 복잡한 형태로 설계할 필요성을 느끼나, 이는 유리로는 제조될 수 없고 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 경우 이를 위한 내열 요구 조건이 너무 엄격하다. 또한, 이러한 적용 분야에서, 폴리카보네이트는 선택될 수 있는 재료이나 PMMA 및 유리의 높은 투명도에 가능한 가까워야한다.

폴리카보네이트는 스펙트럼의 청색 영역으로 뻗어진 광 흡수로 인해 황색 틴트를 발생시키는 경향이 있고(도 1의 R 선); 틴트는 열 노화시 점점 악화된다. 도 1은 폴리카보네이트의 투과도 스펙트럼을 나타내는 그래프이다(투과도(%) 대 파장(nm)). 이러한 틴트는 황색 영역에서 빛을 흡수하여 중성 틴트를 제공하는 착색제의 첨가로 보상될 수 있다(도 1의 B 선). 청색 및 황색 빛의 흡수는 재료의 전체적인 투과도를 낮춘다. 도 2를 참조한다. 도 2는 PMMA 및 표준 비코팅된 유리와 비교하여, PC의 황색도 지수 및 투과도를 나타내는 그래프이다(YI(-) 대 투과도(%)). 착색제로 투과도를 희생하면서 황색도를 낮추어 하나의 타원 영역 내에서 이동하는 것이 가능하다. 공정을 향상시킴으로써, 투과도를 얻으면서 황색도를 낮추어, 더 어두운 영역에서 더 밝은 영역으로 이동할 수 있다. 본 발명자들은 청색 광 흡수를 방지하거나 제거하여 전체적인 투과도를 증가시킴으로써 무색 재료를 얻는 것이 바람직하다고 밝혔다(도 1의 G 점선).

상술한 바와 같이, BPA 폴리카보네이트, 예를 들어, Lexan* 폴리카보네이트에 특히 흥미가 있으나, 다양한 폴리카보네이트가 본 명세서에 기재된 구현예에서 잠재적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 하기 화학식의 반복 구조 골격을 갖는 다양한 유형의 폴리카보네이트가 본 명세서에 포함되는 구현예에서 사용될 수 있다:

선택된 폴리카보네이트 골격의 선정은 다양한 요소, 예를 들어, 최종 용도 및 통상의 기술자에 의해 이해되는 기타 요소에 따라 달라진다.

일 구현예에서, 상기 폴리카보네이트는 화학식 (1)의 카보네이트 반복 구조 단위를 갖는다:

(1)

상기 화학식 (1)에서, R¹ 기의 총 개수의 60% 이상이 방향족 유기기를 포함하고, 나머지(balance)는 지방족, 지환족, 또는 방향족 기이다.

또 다른 구현예에서, 상기 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된다.

또 다른 구현예에서, 각각의 R¹ 기는 2가 방향족 기, 예를 들어, 화학식 (3)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된 2가 방향족 기이다:

(3).

상기 화학식 (3)에서, 각각의 A¹ 및 A²는 모노사이클릭 2가 아릴렌기이고, Y¹은 단일 결합 또는 A¹을 A²로부터 분리하는 1개 또는 2개의 원자를 갖는 연결기(bridging group)이다. 예시적인 구현예에서, 1개의 원자가 A¹을 A²로부터 분리한다. 또 다른 구현예에서, 각각의 A¹ 및 A²는 페닐렌이고, Y¹은 상기 페닐렌 상에서 각각의 하이드록시기에 대해 파라 위치이다. 이러한 유형의 기의 비제한적인 예는 -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)₂-, -C(O)-, 메틸렌, 사이클로헥실-메틸렌, 2-[2.2.1]-바이사이클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜타데실리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴이다. 연결기 Y¹은 탄화수소기 또는 포화탄화수소기, 예를 들어, 메틸렌, 사이클로헥실리덴, 또는 이소프로필리덴일 수 있다.

화학식 (3)의 범위에 화학식 (4)의 비스페놀 화합물이 포함된다:

(4).

상기 화학식 (4)에서, R^a 및 R^b는 각각 할로겐 원자 또는 1가 탄화수소기이며, 동일하거나 상이할 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며; X^a는 단일 결합 또는 화학식 (5) 또는 (6)의 기 중 하나이다:

(5)

(6).

상기 화학식 (5) 및 (6)에서, R^c 및 R^d는 각각 독립적으로 수소, C_{1 -12} 알킬, C_1-12 사이클로알킬, C_{7 -12} 아릴알킬, C_{1 -12} 헤테로알킬, 또는 사이클릭 C_{7 -12} 헤테로아릴알킬이고, R^e는 2가 C_{1 -12} 탄화수소기이다. 특히, R^c 및 R^d는 각각 동일한 수소 또는 C_{1 -4} 알킬기, 구체적으로, 동일한 C_{1 -3} 알킬기, 더욱 구체적으로 메틸이다.

일 구현예에서, R^c 및 R^d는 함께 C_{3 -20} 사이클릭 알킬렌기, 또는 탄소 원자 및 2 이상의 원자가를 갖는 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함하는 헤테로원자 함유 C_{3 -20} 사이클릭 알킬렌기이다. 이러한 기는 단일 포화 또는 불포화 고리, 또는 접합된 폴리사이클릭 고리 시스템의 형태일 수 있고, 여기서, 상기 접합된 고리는 포화, 불포화 또는 방향족이다. 구체적인 헤테로원자 함유 사이클릭 알킬렌기는 2 이상의 원자가를 갖는 하나 이상의 헤테로원자, 및 2개 이상의 탄소 원자를 포함한다. 상기 헤테로원자 함유 사이클릭 알킬렌기의 예시적인 헤테로원자는 -O-, -S-, 및 -N(Z)-를 포함하고, 여기서, Z는 수소, 하이드록시, C_{1 -12} 알킬, C_{1 -12} 알콕시, 또는 C_{1 -12} 아실로부터 선택된 치환기이다.

구체적인 예시적 구현예에서, X^a는 화학식 (7)의 치환된 C_{3 -18} 사이클로알킬리덴이다:

(7).

상기 화학식 (7)에서, 각각의 R^r, R^p, R^q, 및 R^t는 독립적으로 수소, 할로겐, 산소, 또는 C_{1 -12} 유기기이고; I는 직접 결합, 탄소, 또는 2가 산소, 황, 또는 -N(Z)-이고, 여기서 Z는 수소, 할로겐, 하이드록시, C_{1 -12} 알킬, C_{1 -12} 알콕시, 또는 C_1-12 아실이고; h는 0 내지 2, j는 1 또는 2, i는 0 또는 1의 정수, 및 k는 0 내지 3의 정수이고, 단, R^r, R^p, R^q, 및 R^t 중 2개 이상이 함께, 접합된 지환족, 방향족 또는 헤테로방향족 고리이다. 상기 접합 고리가 방향족인 경우, 화학식 (7)에서 나타난 고리는 불포화 탄소-탄소 결합을 가지며 상기 고리는 접합된다. k가 1이고, i가 0인 경우, 화학식 (7)에서 나타난 고리는 4개의 탄소 원자를 함유하고, k가 2인 경우, 상기 나타낸 고리는 5개의 탄소 원자를 함유하고, k가 3인 경우, 상기 고리는 6개의 탄소 원자를 함유한다. 일 구현예에서, 2개의 인접기(예를 들어, R^q 및 R^t가 함께)는 방향족기를 형성하고, 또 다른 구현예에서, R^q 및 R^t가 함께 하나의 방향족기를 형성하고, R^r 및 R^p가 함께 제2 방향족기를 형성한다.

k가 3이고, i가 0인 경우, 치환 또는 비치환된 사이클로헥산 단위를 함유하는 비스페놀이 사용되며, 예를 들어, 화학식 (8)의 비스페놀이다:

(8).

상기 화학식 (8)에서, 각각의 R^f는 독립적으로 수소, C_{1 -12} 알킬, 또는 할로겐이고; 각각의 R^g는 독립적으로 수소 또는 C_{1 -12} 알킬이다. 치환기는 지방족 또는 방향족, 직쇄, 사이클릭, 바이사이클릭, 분지형, 포화 또는 불포화일 수 있다. 이러한 사이클로헥산 함유 비스페놀, 예를 들어, 2몰의 페놀류와 1몰의 수소화 이소포론의 반응 생성물이 높은 유리 전이 온도 및 높은 열 변형 온도를 갖는 폴리카보네이트 중합체의 제조에 유용하다. 사이클로헥실 비스페놀을 함유하는 폴리카보네이트, 또는 상술한 것 중 하나 이상과 기타 비스페놀 폴리카보네이트를 포함하는 조합이 APEC* 상표명으로 Bayer Co.사에 의해 공급된다.

화학식 HO-R¹-OH를 갖는 기타 유용한 디하이드록시 화합물은 화학식 (9)의 방향족 디하이드록시 화합물을 포함한다:

(9).

상기 화학식 (9)에서, 각각의 R^h는 독립적으로 할로겐 원자, C_{1 -10} 하이드로카빌, 예를 들어, C_{1 -10} 알킬기, 할로겐 치환된 C_{1 -10} 하이드로카빌, 예를 들어, 할로겐 치환된 C_{1 -10} 알킬기이고, n은 0 내지 4이다. 할로겐은 일반적으로 브롬이다.

디하이드록시 화합물의 몇몇 예시적인 예는 하기 화합물을 포함한다:

4,4'-디하이드록시비페닐, 1,6-디하이드록시나프탈렌, 2,6-디하이드록시나프탈렌, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시페닐)디페닐메탄, 비스(4-하이드록시페닐)-1-나프틸메탄, 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(3-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)페닐메탄, 2,2-비스(4-하이드록시-3-브로모페닐)프로판, 1,1-비스(하이드록시페닐)사이클로펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)이소부텐, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로도데칸, 트랜스-2,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부텐, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)아다만틴, 알파,알파'-비스(4-하이드록시페닐)톨루엔, 비스(4-하이드록시페닐)아세토니트릴, 2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-에틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-n-프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-이소프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-sec-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-사이클로헥실-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-알릴-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메톡시-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)헥사플루오로프로판, 1,1-디클로로-2,2-비스(4-하이드록시페닐)에틸렌, 1,1-디브로모-2,2-비스(4-하이드록시페닐)에틸렌, 1,1-디클로로-2,2-비스(5-페녹시-4-하이드록시페닐)에틸렌, 4,4'-디하이드록시벤조페논, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부타논, 1,6-비스(4-하이드록시페닐)-1,6-헥산디온, 에틸렌 글리콜 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)설파이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폭사이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폰, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 2,7-디하이드록시피렌, 6,6'-디하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스피로(비스)인단("스피로바이인단비스페놀"), 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈리드, 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디하이드록시티안트렌, 2,7-디하이드록시페녹잔틴, 2,7-디하이드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디하이드록시디벤조푸란, 3,6-디하이드록시디벤조티오펜, 및 2,7-디하이드록시카바졸, 레조르시놀, 치환된 레조르시놀 화합물, 예를 들어, 5-메틸 레조르시놀, 5-에틸 레조르시놀, 5-프로필 레조르시놀, 5-부틸 레조르시놀, 5-t-부틸 레조르시놀, 5-페닐 레조르시놀, 5-쿠밀 레조르시놀, 2,4,5,6-테트라플루오로 레조르시놀, 2,4,5,6-테트라브로모 레조르시놀, 등; 카테콜; 하이드로퀴논; 치환된 하이드로퀴논, 예를 들어, 2-메틸 하이드로퀴논, 2-에틸 하이드로퀴논, 2-프로필 하이드로퀴논, 2-부틸 하이드로퀴논, 2-t-부틸 하이드로퀴논, 2-페닐 하이드로퀴논, 2-쿠밀 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라메틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라-t-부틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라플루오로 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라브로모 하이드로퀴논, 등 뿐만 아니라, 상술한 디하이드록시 화합물의 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

화학식 (3)으로 표시될 수 있는 비스페놀 화합물의 구체적인 예는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(이하, "비스페놀 A" 또는 "BPA"로 지칭함), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)프로판, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘, 2-페닐-3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘(PPPBP), 및 1,1-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥산(DMBPC)를 포함한다. 또한, 상술한 디하이드록시 화합물의 하나 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 "폴리카보네이트"는 호모폴리카보네이트, 상기 카보네이트에서 상이한 R¹ 모이어티를 포함하는 공중합체(이하, "코폴리카보네이트"라고 지칭함), 및 카보네이트 단위 및 기타 유형의 중합체 단위, 예를 들어, 에스테르 단위를 포함하는 공중합체를 포함한다. 구체적인 일 구현예에서, 상기 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된 단위를 포함하는 선형 동종중합체 또는 공중합체이고, 화학식 (3)에서, 각각의 A¹ 및 A²는 p-페닐렌이고, Y¹은 이소프로필리덴이다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리카보네이트에서 60% 이상, 특히 80% 이상의 R¹ 기가 비스페놀 A로부터 유도된다.

또 다른 구체적인 유형의 공중합체는 폴리에스테르-폴리카보네이트라고도 알려진 폴리에스테르 카보네이트이다. 이러한 공중합체는 화학식 (1)의 반복 카보네이트 사슬 단위 이외에, 화학식 (10)의 반복 단위를 추가로 포함한다:

(10)

상기 화학식 (10)에서, D는 디하이드록시 화합물로부터 유도된 2가 기이고, 예를 들어, C_{2 -10} 알킬렌기, C_{6 -20} 지환족기, C_{6 -20} 방향족기 또는 폴리옥시알킬렌기일 수 있고, 상기 알킬렌기는 2 내지 6개의 탄소 원자, 구체적으로 2, 3, 또는 4개의 탄소워자를 갖고; 디카르복시산으로부터 유도된 T 2가 기는 예를 들어, C_{2 -10} 알킬렌기, C_{6 -20} 지환족기, C_{6 -20} 알킬 방향족기, 또는 C_{6 -20} 방향족기일 수 있다.

일 구현예에서, D는 직쇄, 분지쇄 또는 사이클릭(폴리사이클릭 포함) 구조를 갖는 C_{2 -30} 알킬렌기이다. 또 다른 구현예에서, D는 위의 화학식 (4)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된다. 또 다른 구현예에서, D는 위의 화학식 (9)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된다.

상기 폴리에스테르 단위를 제조하는데 사용될 수 있는 방향족 디카르복시산의 예는 이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-디(p-카르복시페닐)에탄, 4,4'-디카르복시디페닐 에테르, 4,4'-비스벤조산, 및 상술한 산의 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 또한, 접합된 고리를 포함하는 산이 존재할 수 있으며, 예를 들어, 1,4-, 1,5-, 또는 2,6-나프탈렌디카르복시산이다. 구체적인 디카르복시산은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복시산, 사이클로헥산 디카르복시산, 또는 이들의 조합이다. 구체적인 디카르복시산은 이소프탈산 및 테레프탈산의 조합을 포함하고, 여기서, 이소프탈산 대 테레프탈산의 중량비는 91:9 내지 2:98이다. 또 다른 구체적인 구현예에서, D는 C_{2 -6} 알킬렌기이고, T는 p-페닐렌, m-페닐렌, 나프탈렌, 2가 지환족기, 또는 이들의 조합이다. 폴리에스테르의 이러한 분류는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)를 포함한다.

상기 공중합체에서 에스테르 단위 대 카보네이트 단위의 몰비는 매우 다양할 수 있고, 예를 들어, 1:99 내지 99:1, 구체적으로 10:90 내지 90:10, 더욱 구체적으로 25:75 내지 75:25이며, 최종 조성물의 목적하는 성질에 따라 달라진다.

구체적인 구현예에서, 폴리에스테르-폴리카보네이트의 폴리에스테르 단위는 이소프탈 2가 산(diacid) 및 테레프탈 2가 산(또는 이들의 유도체)의 조합과 레조르시놀의 반응으로부터 유도될 수 있다. 또 다른 구체적인 구현예에서, 폴리에스테르-폴리카보네이트의 폴리에스테르 단위는 이소프탈산 및 테레프탈산과 비스페놀 A의 반응으로부터 유도된다. 구체적인 구현예에서, 상기 폴리카보네이트 단위는 비스페놀 A로부터 유도된다. 또 다른 구체적인 구현예에서, 상기 폴리카보네이트 단위는 레조르시놀 및 비스페놀 A로부터 유도될 수 있으며, 레조르시놀 카보네이트 단위 대 비스페놀 A 카보네이트 단위의 몰비는 1:99 내지 99:1이다.

폴리카보네이트-폴리에스테르의 구체적인 예는 화학식 (1)의 카보네이트 단위, 화학식 (10)의 에스테르 단위, 및 화학식 (11)의 폴리실록산(본 명세서에서 "폴리디오가노실록산"이라고도 지칭됨) 단위를 포함하는 코폴리카보네이트-폴리에스테르-폴리실록산 삼원중합체(terpolymer)이다:

(11).

상기 화학식 (11)에서, 각각의 R은 동일하거나 상이하고, C_{1 -13} 1가 유기 기이다. 예를 들어, R은 독립적으로 C_{1 -13} 알킬기, C_{1 -13} 알콕시기, C_{2 -13} 알케닐기, C_{2 -13} 알케닐옥시기, C_{3 -6} 사이클로알킬기, C_{3 -6} 사이클로알콕시기, C_{6 -14} 아릴기, C_{6 -10} 아릴옥시기, C_{7 -13} 아릴알킬기, C_{7 -13} 아릴알콕시기, C_{7 -13} 알킬아릴기, 또는 C_{7 -13} 알킬아릴옥시기일 수 있다. 상술한 기는 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드, 또는 이들의 조합으로 완전히 또는 부분적으로 할로겐화될 수 있다. 상술한 R 기의 조합이 동일한 공중합체에서 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 폴리실록산은 최소 탄화수소 함량을 갖는 R 기를 포함할 수 있다. 구체적인 구현예에서, 최소 탄화수소 함량을 갖는 R 기는 메틸기이다.

화학식 (11)에서 E의 값은 열가소성 조성물에서 각각 성분의 유형 및 상대적인 양, 상기 조성물의 목적하는 성질 등의 고려에 따라 매우 다양할 수 있다. 본 명세서에서, E는 4 내지 50의 평균값을 가질 수 있다. 일 구현예에서, E는 16 내지 50, 구체적으로 20 내지 45, 및 더욱 구체적으로 25 내지 45의 평균값을 가진다. 또 다른 구현예에서, E는 4 내지 15, 구체적으로 5 내지 15, 더욱 구체적으로 6 내지 15, 및 더더욱 구체적으로 7 내지 12의 평균값을 가진다.

일 구현예에서, 폴리디오가노실록산 단위는 화학식 (12)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도된다:

(12).

상기 화학식 (12)에서, E는 위에서 정의한 바와 같고; 각각의 R은 독립적으로 동일하거나 상이하고, 위에서 정의한 바와 같고; 각각의 Ar은 독립적으로 동일하거나 상이하고, 치환 또는 비치환된 C_{6 -30} 아릴렌기이고, 여기서 결합은 직접 방향족 모이어티에 연결된다. 화학식 (12)에서 예시적인 Ar 기는 C_{6 -30} 디하이드록시 방향족 화합물, 예를 들어, 위의 화학식 (3), (4), (8), 또는 (9)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도될 수 있다. 또한, 상술한 디하이드록시 방향족 화합물을 하나 이상 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 예시적인 디하이드록시 방향족 화합물은 레조르시놀(즉, 1,3-디하이드록시벤젠), 4-메틸-1,3-디하이드록시벤젠, 5-메틸-1,3-디하이드록시벤젠, 4,6-디메틸-1,3-디하이드록시벤젠, 1,4-디하이드록시벤젠, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 비스(4-하이드록시페닐 설파이드), 및 1,1,-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)프로판이다. 또한, 상술한 디하이드록시 화합물의 하나 이상을 포함하는 조합도 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 디하이드록시 방향족 화합물은 비치환되거나, 비방향족 탄화수소 함유 치환기, 예를 들어, 알킬, 알콕시, 또는 알킬렌 치환기로 치환되지 않는다.

구체적인 구현예에서, Ar이 레조르시놀로부터 유도되는 경우, 폴리디오가노실록산 반복 단위는 화학식 (13)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도되거나:

(13)

또는, Ar이 비스페놀 A로부터 유도되는 경우, 화학식 (14)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도된다:

(14).

상기 화학식 (13) 및 (14)에서, E는 위에서 정의한 바와 같다.

또 다른 구현예에서, 폴리디오가노실록산 단위는 화학식 (15)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도된다:

(15)

상기 화학식 (15)에서, R 및 E는 위에서 정의한 바와 같고, 각각의 R²는 독립적으로 C_{1 -30} 알킬렌 또는 C_{7 -30} 아릴렌-알킬렌이고, 상기 중합된 폴리실록산 단위는 상응하는 디하이드록시 방향족 화합물의 반응 잔기이다. 구체적인 구현예에서, R²가 C_7-30 아릴렌-알킬렌인 경우, 상기 폴리디오가노실록산 단위는 화학식 (16)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도된다:

(16).

상기 화학식 (16)에서, R 및 E는 위에서 정의한 바와 같다. 각각의 R³은 독립적으로 2가 C_{2 -8} 지방족기이다. 각각의 M은 동일하거나 상이할 수 있고, 할로겐, 시아노, 니트로, C_{1 -8} 알킬티오, C_{1 -8} 알킬, C_{1 -8} 알콕시, C_{2 -8} 알케닐, C_{2 -8} 알케닐옥시기, C_{3 -8} 사이클로알킬, C_{3 -8} 사이클로알콕시, C_{6 -10} 아릴, C_{6 -10} 아릴옥시, C_{7 -12} 아릴알킬, C_{7 -12} 아릴알콕시, C_{7 -12} 알킬아릴, 또는 C_{7 -12} 알킬아릴옥시일 수 있고, 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.

일 구현예에서, M은 브로모 또는 클로로, 알킬기, 예를 들어, 메틸, 에틸 또는 프로필, 알콕시기, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 또는 프로폭시, 또는 아릴기, 예를 들어, 페닐, 클로로페닐, 또는 톨릴이고; R³은 디메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌기이고; R은 C_{1 -8} 알킬, 할로알킬, 예를 들어, 트리플루오로프로필, 시아노알킬, 또는 아릴, 예를 들어, 페닐, 클로로페닐 또는 톨릴이다. 또 다른 구현예에서, R은 메틸, 또는 메틸과 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸과 페닐의 조합이다. 또 다른 구현예에서, M은 메톡시이고, n은 0 또는 1이고, R³은 2가 C_{1 -3} 지방족기이고, R은 메틸이다.

구체적인 구현예에서, 상기 폴리디오가노실록산 단위는 화학식 (17)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도된다:

(17)

상기 화학식 (17)에서, E는 위에서 정의한 바와 같다.

또 다른 구체적인 구현예에서, 상기 폴리디오가노실록산 단위는 화학식 (18)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도된다:

(18)

상기 화학식 (18)에서, E는 위에서 정의한 바와 같다.

전형적으로, 디하이드록시 폴리실록산은 화학식 (19)의 치환된 실록산 올리고머를 관능화함으로써 제조될 수 있다:

(19)

상기 화학식 (19)에서, R 및 E는 앞서 정의한 바와 같고, Z는 H, 할로겐(예를 들어, Cl, Br, I), 또는 카복실레이트이다. 예시적인 카복실레이트는 아세테이트, 포르메이트, 벤조에이트 등을 포함한다. 예시적인 일 구현예에서, Z가 H인 경우, 화학식 (19)의 화합물은 백금 촉매화 첨가에 의해 지방족 불포화 1가 페놀로 제조될 수 있다. 예시적인 지방족 불포화 1가 페놀은 예를 들어, 유게놀, 2-알릴페놀, 4-알릴페놀, 4-알릴-2-메틸페놀, 4-알릴-2-페닐페놀, 4-알릴-2-브로모페놀, 4-알릴-2-t-부톡시페놀, 4-페닐-2-알릴페놀, 2-메틸-4-프로페닐페놀, 2-알릴-4,6-디메틸페놀, 2-알릴-4-브로모-5-메틸페놀, 2-알릴-6-메톡시-4-메틸페놀, 및 2-알릴-4,6-디메틸페놀을 포함한다. 또한, 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다. Z가 할로겐 또는 카복실레이트인 경우, 관능화는 화학식 (3), (4), (8), (9)의 디하이드록시 방향족 화합물, 또는 상술한 디하이드록시 방향족 화합물의 하나 이상을 포함하는 조합과의 반응으로 달성될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 화학식 (12)의 화합물은 상전이 조건하에서, 알파, 오메가-비스아세톡시폴리디오가노실록산 및 디하이드록시 방향족 화합물로부터 형성될 수 있다.

구체적인 코폴리카보네이트 삼원중합체는 화학식 (1)의 폴리카보네이트 단위를 갖는 것을 포함하고, 여기서, R¹은 C_{6 -30} 아릴렌기, 화학식 (14), (17) 또는 (18)의 실록산 디올로부터 유도된 폴리실록산 단위, 및 폴리에스테르 단위이고, 여기서 T는 C_{6 -30} 아릴렌기이다. 일 구현예에서, T는 이소프탈산 및/또는 테레프탈산, 또는 이들의 반응성 화학적 균등물로부터 유도된다. 또 다른 구현예에서, R¹은 화학식 (9)의 레조르시놀, 또는 화학식 (9)의 레조르시놀 및 화학식 (4)의 비스페놀의 조합의 카보네이트 반응 생성물로부터 유도된다.

상술한 삼원중합체에서 각각의 유형의 단위의 상대적인 양은 상기 삼원중합체의 목적하는 성질에 따라 달라질 것이며, 통상의 기술자는 과도한 실험없이 본 명세서에서 제시된 지침을 사용하여 이를 용이하게 결정한다. 예를 들어, 폴리카보네이트-폴리에스테르-폴리실록산 삼원중합체는 실록산 단위를 상기 폴리카보네이트-폴리에스테르-폴리실록산 삼원중합체의 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 25 중량%로, 구체적으로 0.2 내지 10 중량%로, 더욱 구체적으로 0.2 내지 6 중량%로, 더더욱 구체적으로 0.2 내지 5 중량%, 및 더더욱 구체적으로 0.25 내지 2 중량%로 포함할 수 있고, 단, 상기 실록산 단위는 상기 폴리카보네이트-폴리에스테르-폴리실록산 삼원중합체의 중합체 골격에서 공유 결합된 폴리실록산 단위에 의해 제공된다. 폴리카보네이트-폴리에스테르-폴리실록산 삼원중합체는 상기 폴리실록산 단위, 에스테르 단위, 및 카보네이트 단위의 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 49.85 중량%의 카보네이트 단위, 50 내지 99.7 중량%의 에스테르 단위, 및 0.2 내지 6 중량%의 폴리실록산 단위를 추가로 포함할 수 있다. 대안적으로, 폴리카보네이트-폴리에스테르-폴리실록산 삼원중합체는 상기 폴리실록산 단위, 에스테르 단위, 및 카보네이트 단위의 총 중량을 기준으로, 0.25 내지 2 중량%의 폴리실록산 단위, 60 내지 96.75 중량%의 에스테르 단위, 및 3.25 내지 39.75 중량%의 카보네이트 단위를 포함한다.

다양한 유형의 열가소성 조성물이 본 개시에 포함되는 구현예에 포함된다.

일 구현예에서, 상기 폴리카보네이트는 하기 화합물 중 하나 이상일 수 있다: 비스페놀로부터 유도된 호모폴리카보네이트; 하나 이상의 비스페놀로부터 유도된 코폴리카보네이트; 및 하나 이상의 비스페놀로부터 유도되고 하나 이상의 지방족 에스테르 단위 또는 방향족 에스테르 단위 또는 실록산 단위를 갖는 공중합체.

다른 구현예에서, 상술한 말단 캡핑된 폴리카보네이트 이외에, 열가소성 조성물이 기타 열가소성 중합체, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리아미드, 및 기타 폴리카보네이트 동종중합체 및 공중합체를 포함할 수도 있고, 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 및 폴리에스테르-폴리카보네이트로도 알려진 폴리에스테르 카보네이트 및 폴리에스테르를 포함한다. 이러한 조성물의 중합체 성분은 1 내지 99 중량%, 구체적으로 10 내지 90, 더욱 구체적으로 20 내지 80 중량%의 시아노페닐 말단 캡핑된 폴리카보네이트를 포함할 수 있고, 이 중합체 성분의 나머지는 기타 중합체이다.

다른 구현예에서, 제2 폴리카보네이트가 상기 조성물에 배합되고, 여기서, 제2 폴리카보네이트는 하기 화학식의 반복 구조를 포함한다:

.

여기서, 상기 제2 폴리카보네이트는 상기 폴리카보네이트와 상이하고, R¹ 기의 총 개수의 60% 이상이 방향족 유기기를 함유하고, 나머지(balance)는 지방족, 지환족 또는 방향족기이다.

다른 구현예에서, 상기 제2 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된다.

구현예들에 따른 폴리카보네이트는 분지된 폴리카보네이트(들)를 함유할 수 있다. 다양한 유형의 분지화제가 본 개시에 포함되는 구현예에서 사용될 수 있다.

분지된 폴리카보네이트 블록은 중합 동안 분지화제를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 이러한 분지화제는 하이드록시, 카르복시, 카르복시 안하이드라이드, 할로포르밀, 및 상술한 관능기의 혼합물로부터 선택된 3개 이상의 관능기를 함유하는 다관능성 유기 화합물을 포함한다. 구체적인 예는 트리멜리트산, 트리멜리틱 안하이드라이드, 트리멜리틱 트리클로라이드(TMTC), 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄(THPE), 3,3-비스-(4-하이드록시페닐)-옥시인돌(이사틴-비스-페놀로도 알려짐), 트리스-페놀 TC(1,3,5-트리스((p-하이드록시페닐)이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA(4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸)알파,알파-디메틸 벤질)페놀), 4-클로로포르밀 프탈릭 안하이드라이드, 트리메스산, 및 벤조페논 테트라카르복시산을 포함한다. 상기 분지화제는 0.05 내지 2.0 중량%의 수준에서 첨가될 수 있다. 선형 폴리카보네이트 및 분지된 폴리카보네이트를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.

몇몇 구현예에서, 특정 유형의 분지화제가 사용되어 분지된 폴리카보네이트 재료를 형성할 수 있다. 이러한 분지된 폴리카보네이트 재료는 통계적으로 2개 이상의 말단기를 가진다. 상기 분지화제는 목적하는 분지 함량, 즉, 2개 초과의 말단기를 달성하기 충분한 양(상기 비스페놀 단량체에 대하여)으로 첨가된다. 상기 중합체의 분자량은 분지화제의 첨가로 매우 높아질 수 있고, 포스겐화 동안 점성 문제를 야기할 수 있다. 그러므로, 몇몇 구현예에서, 연쇄정지제(chain termination agent)의 증가된 양을 상기 중합에서 사용할 수 있다. 특정 분지화제가 사용되는 경우 연쇄정지제의 사용량은 일반적으로 연쇄정지제 단독으로 사용된 경우보다 높다. 사용된 연쇄정지제의 양은 비스페놀 단량체에 비해 일반적으로 5 몰% 초과 및 20 몰% 미만이다.

몇몇 구현예에서, 상기 분지화제는 화학식 (21)의 3가 산(triacid) 트리클로라이드로부터 유도된 구조이거나;

(21)

(상기 화학식 (21)에서, Z는 수소, 할로겐, C_{1 -3} 알킬기, C_{1 -3} 알콕시기, C_{7 -12} 아릴알킬, 알킬아릴, 또는 니트로기이고, z는 0 내지 3이다) 또는

화학식 (22)의 삼치환된 페놀과의 반응으로부터 유도된 분지화제이다:

(22)

상기 화학식 (22)에서, T는 C_{1 -20} 알킬기, C_{1 -20} 알킬렌옥시기, C_{7 -12} 아릴알킬, 또는 알킬아릴기이고, S는 수소, 할로겐, C_{1 -3} 알킬기, C_{1 -3} 알콕시기, C_{7 -12} 아릴알킬, 알킬아릴, 또는 니트로기이고, s는 0 내지 4이다.

다른 구현예에서, 상기 분지화제는 화학식 (23)을 갖는 구조이다:

(23).

구현예들에서 특히 효과적인 구체적 분지화제의 예는 트리멜리틱 트리클로라이드(TMTC), 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄(THPE) 및 이사틴-비스-페놀을 포함한다. 일 구현예에서, 화학식 (21)에서, Z는 수소이고, z는 3이다. 다른 구현예에서, 화학식 (22)에서, S는 수소이고, T는 메틸이고, s는 4이다.

구현예들에 따른 중합체의 제조에 사용된 분지화제의 상대적인 양은 다수의 고려 요소, 예를 들어, R¹기의 유형, 시아노페놀의 양, 및 상기 폴리카보네이트의 목적하는 분자량에 따라 달라진다. 일반적으로, 분지화제의 양은 100개의 R¹ 단위당 약 0.1 내지 10 분지 단위, 특히, 100개의 R¹ 단위당 약 0.5 내지 8의 분지 단위, 더욱 구체적으로 100개의 R¹ 단위당 약 0.75 내지 5 분지 단위를 제공하기에 효과적인 양이다. 화학식 (21)을 갖는 분지화제의 경우, 분지화제 트리에스테르기의 양은 100개의 R¹ 단위당 약 0.1 내지 10 분지 단위, 구체적으로 100개의 R¹ 단위당 약 0.5 내지 8 분지 단위, 및 더욱 구체적으로 100개의 R¹ 단위당 약 0.75 내지 5 트리에스테르 단위의 양으로 존재한다. 화학식 (22)을 갖는 분지화제의 경우, 분지화제 트리카보네이트기의 양은 100개의 R¹ 단위당 약 0.1 내지 10 분지 단위, 구체적으로 100개의 R¹ 단위당 약 0.5 내지 8 분지 단위, 및 더욱 구체적으로 100개의 R¹ 단위당 약 0.75 내지 5 트리페닐카보네이트 단위의 양으로 존재한다. 몇몇 구현예에서, 2종 이상의 분지화제의 조합이 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 조성물의 폴리카보네이트는 약 1 %, 또는 약 2% 이상, 또는 약 3% 이상, 또는 약 1% 내지 약 3%의 분지 수준을 갖는다.

다양한 유형의 말단 캡핑제가 본 명세서에 포함되는 구현예에서 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 상기 말단 캡핑제는 상기 폴리카보네이트의 분자량 및 상기 분지화제에 의해 부여된 분지 수준에 기초하여 선택된다.

다른 구현예에서, 상기 말단 캡핑제는 하기 중 하나 이상으로부터 선택된다: 페놀 또는 하기 중 하나 이상을 갖는 치환기를 함유하는 페놀: 지방족기, 올레핀기, 방향족기, 할로겐, 에스테르기, 및 에테르기.

또 다른 구현예에서, 말단 캡핑제는 하기의 하나 이상으로부터 선택된다: 페놀, 파라-t-부틸페놀 또는 파라-쿠밀페놀.

다양한 유형의 첨가제, 예를 들어, 난연제가 본 명세서에 포함되는 구현예에서 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 난연 첨가제는 예를 들어, 난연성 염, 예를 들어, 퍼플루오르화 C_{1 -16} 알킬 설포네이트의 알칼리 금속염, 예를 들어, 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트(리마 염(Rimar salt)), 칼륨 퍼플루오로옥탄 설포네이트, 테트라에틸암모늄 퍼플루오로헥산 설포네이트, 칼륨 디페닐설폰 설포네이트(KSS) 등; 및 예를 들어, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속(예를 들어, 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 및 바륨염)과 무기산 착염, 예를 들어, Na₂CO₃, K₂CO₃, MgCO₃, CaCO₃, 및 BaCO₃ 같은 탄산의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속염과 같은 옥소 음이온 착체, 또는 Li₃AlF₆, BaSiF₆, KBF₄, K₃AlF₆, KAlF₄, K₂SiF₆, 및/또는 Na₃AlF₆ 등과 같은 플루오로 음이온 착체의 반응에 의해 형성된 염을 포함한다. 리마 염 및 KSS는 단독으로 또는 기타 난연제와의 조합이 본 명세서에 개시된 폴리카보네이트 조성물에 특히 유용하다.

다른 구현예에서, 상기 난연제는 하기 중 하나 이상으로부터 선택된다: 퍼플루오르화 C_{1 -16} 알킬 설포네이트의 알칼리 금속 염; 포타슘 퍼플루오로부탄 설포네이트; 포타슘 퍼플루오로옥탄 설포네이트; 테트라에틸암모늄 퍼플루오로헥산 설포네이트; 및 포타슘 디페닐설폰 설포네이트.

다른 구현예에서, 상기 난연제는 브롬 또는 염소 함유 조성물이 아니다.

다른 구현예에서, 상기 난연제 첨가제는 인, 브롬, 및/또는 염소를 포함하는 유기 화합물을 포함한다. 비브롬화 및 비염소화 인 함유 난연제가 규제의 이유로 특정 분야에서 사용될 수 있으며, 예를 들어, 유기 포스페이트 및 인-질소 결합을 함유하는 유기 화합물이 있다. 예시적인 유기 포스페이트의 일 유형은 화학식 (GO)₃P=O의 방향족 포스페이트이고, 여기서 각각의 G는 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 또는 아릴알킬기이고, 단, 하나 이상의 G는 방향족기이다. 두개의 G 기가 함께 연결되어 사이클릭기, 예를 들어, 디페닐 펜타에리트리톨 디포스페이트를 제공할 수 있다. 예시적인 방향족 포스페이트는 페닐 비스(도데실)포스페이트, 페닐 비스(네오펜틸)포스페이트, 페닐 비스(3,5,5'-트리메틸헥실)포스페이트, 에틸 디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨릴)포스페이트, 비스(2-에틸헥실) p-톨릴 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐)포스페이트, 비스(도데실)p-톨릴 포스페이트, 디부틸 페닐 포스페이트, 2-클로로에틸 디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실)포스페이트, 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트 등을 포함한다. 구체적인 방향족 포스페이트는 각각의 G가 방향족인 것, 예를 들어, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 등이다.

또한, 이관능성 또는 다관능성 방향족 인 함유 화합물이 유용하며, 예를 들어, 하기 화학식의 화합물이다:

상기 화학식에서, 각각의 G¹은 독립적으로 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소이고; 각각의 G²은 독립적으로 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 또는 옥시탄화수소이고; 각각의 X는 독립적으로 브롬 또는 염소이고; m은 0 내지 4이고, n은 1 내지 30이다. 예시적인 이관능성 또는 다관능성 방향족 인 함유 화합물은 각각, 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트(RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트 및 비스페놀 A의 비스(디페닐) 포스페이트, 이들에 대응하는 올리고머 및 중합체 등을 포함한다.

인-질소 결합을 함유하는 예시적인 난연제 첨가제는 포스포니트릴 클로라이드, 인 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드, 트리스(아지리디닐)포스핀 옥사이드를 포함한다.

또한, 할로겐화 유기 난연제 화합물은 난연제로서 사용될 수 있고, 예를 들어, 화학식 (20)의 할로겐화 난연제 화합물이 있다:

(20)

상기 화학식 (20)에서, R은 C_{1 -36} 알킬렌, 알킬리덴 또는 지환족 결합, 예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 이소프로필리덴, 부틸렌, 이소부틸렌, 아밀렌, 사이클로헥실렌, 사이클로펜틸리덴 등이거나; 산소 에테르, 카보닐, 아민, 또는 황 함유 결합, 예를 들어, 설파이드, 설폭사이드, 설폰 등이다. 또한, R은 방향족, 아미노, 에테르, 카보닐, 설파이드, 설폭사이드, 설폰 등의 기로 연결된 2개 이상의 알킬렌 또는 알킬리덴 결합으로 구성될 수 있다.

화학식 (20)에서, Ar 및 Ar'은 각각 독립적으로 모노- 또는 폴리카보사이클릭 방향족 기, 예를 들어, 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌 등이다.

Y는 유기, 무기 또는 유기 금속 라디칼, 예를 들어, (1) 할로겐, 예를 들어, 염소, 브롬, 요오드, 불소 또는 (2) 화학식 OB(여기서, B는 X와 유사한 1가 탄화수소기이다)의 에테르기 또는 (3) R로 표시되는 유형의 1가 탄화수소기 또는 (4) 기타 치환기, 예를 들어, 니트로, 시아노 등이고, 상기 치환기는 본질적으로 불활성이고, 단, 아릴핵 당 1개 이상, 구체적으로 2개 이상의 할로겐 원자가 있다.

X가 존재하는 경우, 각각의 X는 독립적으로 1가 탄화수소기, 예를 들어, 알킬기, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 데실 등; 아릴기, 예를 들어, 페닐, 나프틸, 비페닐, 자일릴, 톨릴 등; 및 아르알킬기, 예를 들어, 벤질, 에틸페닐 등; 지환족기, 예를 들어, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등이다. 1가 탄화수소기는 그 자체로 불활성 치환기를 포함할 수 있다.

각각의 d는 독립적으로 1 내지 최대, Ar 또는 Ar'을 포함하는 방향족 고리 상에 대체 가능한 수소의 개수이다. 각각의 e는 독립적으로 0 내지 최대, R 상에 대체 가능한 수소의 개수이다. 각각의 a, b 및 c는 독립적으로 0을 포함하는 정수(whole number)이다. b가 0이 아닌 경우, a 및 c 둘 다 0이 될 수 없다. 반면에, a 또는 c가 0일 수 있으나, a 및 c가 둘 다 0이 될 수 없다. b가 0인 경우, 방향족기는 직접 탄소-탄소 결합에 의해 연결된다.

방향족기 Ar 및 Ar'의 하이드록실 및 Y 치환기는 상기 방향족 고리 상에서 오르쏘, 메타 또는 파라 위치로 다양할 수 있고, 상기 기는 서로에 대해 어떠한 가능한 기하학적 관계로도 존재할 수 있다.

상술한 화학식의 범위에, 하기의 비스페놀이 대표적이다: 2,2-비스(3,5-디클로로페닐)-프로판; 비스-(2-클로로페닐)-메탄; 비스(2,6-디브로모페닐)-메탄; 1,1-비스(4-아이오도페닐)-에탄; 1,2-비스(2,6-디클로로페닐)-에탄; 1,1-비스-(2-클로로-4-아이오도페닐)에탄; 1,1-비스-(2-클로로-3-메틸페닐)-에탄; 1,1-비스-(3,5-디클로로페닐)-에탄; 2,2-비스-(3-페닐-4-브로모페닐)-에탄; 2,6-비스-(4,6-디클로로나프틸)-프로판; 2,2-비스-(2,6-디클로로페닐)-펜탄; 2,2-비스(3,5-디브로모페닐)-헥산; 비스-(4-클로로페닐)-페닐-메탄; 비스-(3,5-디클로로페닐)-사이클로헥실메탄; 비스-(3-니트로-4-브로모페닐)-메탄; 비스-(4-하이드록시-2,6-디클로로-3-메톡시페닐)-메탄; 및 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-하이드록시페닐)-프로판 2,2 비스-(3-브로모-4-하이드록시페닐)-프로판. 또한, 상술한 화학식은 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디브로모벤젠, 1,3-디클로로-4-하이드록시벤젠, 및 비페닐, 예를 들어, 2,2'-디클로로비페닐, 폴리브롬화 1,4-디페녹시벤젠, 2,4'-디브로모비페닐, 및 2,4'-디클로로비페닐, 뿐만 아니라 데카브로모 디페닐 옥사이드 등을 포함한다.

또 다른 유용한 유형의 난연제는 화학식 (R₂SiO)_y를 갖는 사이클릭 실록산 유형이고, 여기서, R은 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 1가 탄화수소 또는 플루오르화 탄화수소이고, y는 3 내지 12의 숫자이다. 플루오르화 탄화수소는 3-플루오로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필, 5,5,5,4,4,3,3-헵타플루오로펜틸, 플루오로페닐, 디플루오로페닐 및 트리플루오로톨릴을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 예시적인 사이클릭 실록산의 예는 옥타메틸사이클로테트라실록산, 1,2,3,4-테트라메틸-1,2,3,4-테트라비닐사이클로테트라실록산, 1,2,3,4-테트라메틸-1,2,3,4-테트라페닐사이클로테트라실록산, 옥타에틸사이클로테트라실록산, 옥타프로필사이클로테트라실록산, 옥타부틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산, 도데카메틸사이클로헥사실록산, 테트라데카메틸사이클로헵타실록산, 헥사데카메틸사이클로옥타실록산, 에이코사메틸사이클로데카실록산, 옥타페닐사이클로테트라실록산 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 특히 유용한 사이클릭 실록산은 옥타페닐사이클로테트라실록산이다.

난연제가 존재하는 경우, 상술한 난연제 첨가제가 일반적으로, 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 10 중량%, 더욱 구체적으로 0.02 내지 5 중량%의 양으로 존재한다.

다른 구현예에서, 상기 열가소성 조성물은 충격 보강제(들)를 추가로 포함할 수 있고, 단, 상기 첨가제는 상기 열가소성 조성물의 목적하는 성질에 상당히 부정적인 영향을 미치지 않도록 선택된다. 예시적인 충격 보강제는 전형적으로 올레핀, 모노비닐 방향족 단량체, 아크릴산 및 메타크릴산 및 이들의 에스테르 유도체 뿐만 아니라 공액 디엔으로부터 유도된 고분자량 엘라스토머 재료이다. 공액 디엔으로부터 형성된 중합체는 완전히 또는 부분적으로 수소화될 수 있다. 상기 엘라스토머 재료는 동종중합체, 또는 랜덤, 블록, 라디칼 블록, 그래프트, 및 코어-쉘 공중합체를 포함하는 공중합체의 형태일 수 있다. 충격 보강제의 조합이 사용될 수 있다.

충격 보강제의 구체적인 유형은 (i) 10℃ 미만, 더욱 구체적으로 -10℃ 미만, 또는 더욱 구체적으로 -40℃ 내지 -80℃인 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 엘라스토머(즉, 고무) 중합체 기재, 및 (ii) 상기 엘라스토머 중합체 기재(substrate)에 그래프팅된 강성(rigid) 중합체 가지(superstrate)를 포함하는 엘라스토머 개질된 그래프트 공중합체이다. 엘라스토머 상으로 사용되기 위한 재료는 예를 들어, 공액 디엔 고무, 예를 들어, 폴리부타디엔 및 폴리이소프렌; 공액 디엔과 50 중량% 미만의 공중합성 단량체, 예를 들어, 모노비닐 화합물, 예를 들어 스티렌, 아크릴로니트릴, n-부틸 아크릴레이트, 또는 에틸 아크릴레이트의 공중합체; 올레핀 고무, 예를 들어, 에틸렌 프로필렌 공중합체(EPR) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 고무(EPDM); 에틸렌-비닐 아세테이트 고무; 실리콘 고무; 엘라스토머 C_{1 -8} 알킬(메트)아크릴레이트; C_{1 -8} 알킬(메트)아크릴레이트와 부타디엔 및/또는 스티렌의 엘라스토머 공중합체; 또는 상술한 엘라스토머의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 강성 상(rigid phase)으로 사용되기 위한 재료는, 예를 들어, 모노비닐 방향족 단량체, 예를 들어, 스티렌 및 알파-메틸 스티렌, 및 모노비닐 단량체, 예를 들어, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 및 아크릴산 및 메타크릴산의 C₁-C₆의 에스테르, 구체적으로 메틸 메타크릴레이트를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 둘 다 포함한다.

엘라스토머 개질된 그래프트 공중합체의 구체적인 예는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS), ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), 아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-디엔-스티렌(AES), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS), 및 스티렌-아크릴로니트릴(SAN)으로부터 형성된 것을 포함한다.

충격 보강제가 존재하는 경우, 충격 보강제는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 상기 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 1 내지 30 중량%의 양으로 존재한다.

또한, 일 구현예에 따르면, 상기 열가소성 조성물은 일반적으로 이러한 유형의 폴리카보네이트 조성물에 포함되는 다양한 첨가제를 포함할 수 있고, 단, 상기 첨가제는 상기 폴리카보네이트의 목적하는 성질, 예를 들어, 투명도 및 난연성에 상당히 부정적인 영향을 주지 않도록 선택된다. 첨가제의 조합이 사용될 수 있다. 이러한 첨가제는 상기 조성물을 형성하기 위해 상기 성분들을 혼합하는 동안 적절한 시간에 혼합될 수 있다.

다양한 첨가제가 본 명세서 개시된 구현예에서 포함하는 조성물에 포함될 수 있다.

일 구현예에서, 하나 이상의 첨가제가 하기 중 1종 이상으로부터 선택된다: UV 안정화제, 열 안정화제, 주형 이형제, 착색제, 유기 및 무기 충전제, 및 감마 안정화제.

가능한 충전제 또는 보강제는, 예를 들어, 실리케이트 및 실리카 분말, 예를 들어, 알루미늄 실리케이트(뮬라이트), 합성 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 용융 실리카(fused silica), 결정질 실리카 흑연, 천연 규사 등; 붕소 분말, 예를 들어, 붕소-니트라이드 분말, 붕소-실리케이트 분말 등; 산화물, 예를 들어, TiO₂, 산화알루미늄, 산화마그네슘 등; 황산칼슘(이의 안하이드라이드, 2수화물 또는 3수화물); 탄산칼슘, 예를 들어, 초크, 석회석, 대리석, 합성 침천 탄산칼슘 등; 섬유상, 모듈러상, 침상, 층상 활석 등을 포함하는 활석; 규회석; 표면 처리된 규회석; 유리구, 예를 들어, 중공(hollow) 및 중실(solid) 유리 구, 실리케이트 스피어, 세노스피어, 알루미노실리케이트(아모스피어) 등; 경질 카올린, 연질 카올린, 하소(calcined) 카올린, 폴리카보네이트 중합체성 매트릭스와의 적합성(compatibility)을 촉진하기 위한 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 코팅을 포함하는 카올린 등을 포함하는 카올린; 단결정 섬유 또는 "위스커(whiskers)", 예를 들어, 실리콘 카바이드, 알루미나, 붕소 카바이드, 철, 니켈, 구리 등; 섬유(연속 섬유 및 절단 섬유 포함), 예를 들어, 석면, 탄소 섬유, 유리 섬유, 예를 들어, E, A, C, ECR, R, S, D 또는 NE 유리 등; 황화물, 예를 들어, 황화몰리브덴, 황화아연 등; 바륨 화합물, 예를 들어, 바륨 티타네이트, 바륨 페라이트, 바륨 설페이트, 중정석 등; 금속 및 금속 산화물, 예를 들어, 미립자 또는 섬유상 알루미늄, 청동, 아연, 구리 및 니켈 등; 플레이크 충전제, 예를 들어, 유리 플레이크, 플레이크 실리콘 카바이드, 알루미늄 디보라이드, 알루미늄 플레이크, 철 플레이크 등; 섬유상 충전제, 예를 들어, 무기 단섬유, 예를 들어, 1종 이상의 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 산화물, 마그네슘 산화물, 및 칼슘 설페이트 반수화물(hemihydrate) 등을 포함하는 블렌드로부터 유도된 무기 단섬유; 천연 충전제 및 보강제, 예를 들어, 나무를 분쇄함으로써 수득되는 나무 분말, 섬유상 제품, 예를 들어, 셀룰로오스, 면, 사이잘(sisal), 황마, 녹말, 코르크 분말, 리그닌, 땅콩 껍질, 옥수수, 벼 껍질 등; 유기 충전제, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌; 섬유를 형성할 수 있는 유기 중합체로부터 형성된 보강 유기 섬유상 충전제, 예를 들어, 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤족사졸, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴 수지, 폴리(비닐 알콜) 등; 뿐만 아니라 추가적 충전제 및 보강제, 예를 들어, 운모, 점토, 장석, 연진, 필라이트(fillite), 석영, 규암, 펄라이트(perlite), 트리폴리, 규조토, 카본 블랙 등, 또는 앞서 기재한 충전제 또는 강화제를 1종 이상 포함하는 조합을 포함한다.

상기 충전제 및 보강제는 금속 재료의 층으로 코팅되어 전도성을 촉진시킬 수 있고, 실란으로 표면 처리되어 상기 폴리카보네이트 중합체 매트릭스와의 접착성 및 분산성을 향상시킬 수 있다. 추가로, 상기 보강 충전제는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유의 형태로 제공될 수 있으며, 각각 또는 기타 유형의 섬유와의 조합으로, 예를 들어, 공 직조(co-weaving)형 또는 코어/시스(sheath)형, 사이드바이사이드(side-by-side)형, 오렌지형 또는 매트릭스 및 섬유 제조를 통해, 또는 섬유 제조의 기술분야의 통상의 기술자에 공지된 기타 방법에 의해 사용될 수 있다. 예시적인 공직조(co-woven) 구조는, 예를 들어, 유리 섬유-탄소 섬유, 탄소 섬유-방향족 폴리이미드(아라미드) 섬유, 및 방향족 폴리이미드 섬유유리 섬유 등을 포함한다. 섬유상 충전제는 예를 들어, 로빙(rovings), 직조 섬유상 보강제, 예를 들어, 0 내지 90도 직물 등; 비직조 섬유상 보강제, 예를 들어, 연속상 스트랜트 매트(continuous strand mat), 절단된(chopped) 스트랜드 매트, 티슈, 종이 및 펠트 등; 또는 3차원적 보강제, 예를 들어, 브레이드(braid)의 형태로 제공될 수 있다. 충전제는 일반적으로, 상기 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0 내지 80 중량부의 양으로 사용된다.

예시적인 산화방지제 첨가제는 예를 들어, 오가노포스파이트, 예를 들어, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트("IRGAFOS 168" 또는 "I-168"), 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화된 1가 페놀 또는 다가 페놀; 다가 페놀과 디엔의 알킬화된 반응 생성물, 예를 들어, 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]메탄 등; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화된 반응 생성물; 알킬화된 하이드로퀴논; 하이드록실화된 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알콜의 에스테르; 베타-(5-tert-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알콜의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르, 예를 들어, 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 아미드 등, 또는 상술한 산화방지제의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 산화방지제는 일반적으로, 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.0001 내지 1 중량부의 양으로 사용된다(임의의 충전제 제외).

예시적인 열 안정화제 첨가제는 예를 들어, 오가노포스파이트, 예를 들어, 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트 등; 포스포네이트, 예를 들어, 디메틸벤젠 포스포네이트 등, 포스페이트, 예를 들어, 트리메틸 포스페이트 등, 또는 상술한 열 안정화제의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 열 안정화제는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.0001 내지 1 중량부의 양으로 사용된다.

또한, 광 안정화제 및/또는 자외선 광(UV) 흡수제가 사용될 수 있다. 예시적인 광 안정화제는, 예를 들어, 벤조트리아졸, 예를 들어, 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-tert-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-하이드록시-4-n-옥트옥시 벤조페논 등, 또는 상술한 광 안전화제 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 광 안정화제는 구현예에 따라, 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.0001 내지 1 중량부의 양으로 사용된다.

예시적인 UV 흡수제는, 예를 들어, 하이드록시벤조페논; 하이드록시벤조트리아졸; 하이드록시벤조트리아진; 시아노아크릴레이트; 옥사닐리드; 벤족사지논; 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀(CYASORB® 5411); 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논(CYASORB® 531); 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)-페놀(CYASORB® 1164); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤족사진-4-온)(CYASORB® UV-3638); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판(UVINUL® 3030); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤족사진-4온); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; 나노 크기의 무기 재료, 예를 들어, 모두 100 nm 이하의 입자 크기인 산화티타늄, 산화세륨, 및 산화아연; 등 또는 상술한 UV 흡수제 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. UV 흡수제는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.0001 내지 1 중량부의 양으로 사용된다.

또한, 가소제, 윤활제, 및/또는 주형 이형제를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 재료들은 공통 부분이 상당히 많으며, 예를 들어, 프탈산 에스테르, 예를 들어, 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트; 트리스-(옥트옥시카보닐에틸)이소시아누레이트; 트리스테아린; 이관능성 또는 다관능성 방향족 포스페이트, 예를 들어, 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트(RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐)포스페이트 및 비스페놀 A의 비스(디페닐)포스페이트; 폴리-알파-올레핀; 에폭시드화 대두유; 실리콘유를 포함하는 실리콘; 에스테르, 예를 들어, 지방산 에스테르, 예를 들어, 알킬 스테아릴 에스테르, 예를 들어, 메틸 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트(PETS) 등; 메틸 스테아레이트, 및 폴리에틸렌 글리콜 중합체, 폴리프로필렌 글리콜 중합체, 폴리(에틸렌 글리콜-코-프로필렌 글리콜)공중합체, 또는 상술한 글리콜 중합체 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함하는 친수성 및 소수성 비이온성 계면활성제의 조합, 예를 들어, 적합한 용매의 메틸 스테아레이트 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 공중합체; 왁스, 예를 들어, 밀랍, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등을 포함할 수 있다. 이러한 재료는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로 0.001 내지 1 중량부, 구체적으로, 0.01 내지 0.75 중량부, 더욱 구체적으로 0.1 내지 0.5 중량부의 양으로 사용된다.

용어 "대전방지제"는 중합체 수지 내로 처리되고, 및/또는 재료 또는 물품 상에 스프레이되어 전도 성질 및 전반적인 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 단량체, 올리고머, 또는 중합체 재료를 지칭한다. 예시적인 단량체 대전 방지제는 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 디스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 에톡시화 아민, 1차, 2차 및 3차 아민, 에톡시화 알콜, 알킬 설페이트, 알킬아릴 설페이트, 알킬 포스페이트, 알킬아민설페이트, 알킬 설포네이트 염, 예를 들어, 소듐 스테아릴 설포네이트, 소듐 도데실벤젠설포네이트 등, 4차 암모늄 염, 4차 암모늄 수지, 이미다졸린 유도체, 소르비탄 에스테르, 에타놀아미드, 베타인 등, 또는 상술한 단량체 대전 방지제의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.

예시적인 중합체 대전 방지제는 특정 폴리에스테르아미드 폴리에테르-폴리아미드(폴리에테르아미드) 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르, 또는 폴리우레탄을 포함할 수 있으며, 각각은 폴리알킬렌 글리콜 모이어티 폴리알킬렌 옥사이드 단위, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜 등을 포함한다. 이러한 중합체 대전 방지제는 상업적으로 구입할 수 있으며, 예를 들어, PELESTAT* 6321 (Sanyo) 또는 PEBAX* MH1657(Atofina), IRGASTAT* P18 및 P22(Ciba-Geigy)가 있다. 기타 중합체 재료는 대전 방지제로서 사용될 수 있고, 본질적으로 전도성 중합체, 예를 들어, 폴리아닐린(Panipol의 PANIPOL*EB로 구입 가능), 폴리피롤 및 폴리티오펜(Bayer로부터 구입 가능)이며, 고온에서 용융 처리 후 이들의 진성 도전율(intrinsic conductivity) 일부가 유지된다. 일 구현예에서, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 카본 블랙, 또는 이들 중 1종 이상을 포함하는 조합이 화학적 대전 방지제를 함유하는 중합체 수지에 사용되어 상기 조성물이 정전기적으로 산일되게(dissipative)할 수 있다. 대전 방지제는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.0001 내지 5 중량부(pbw)의 양으로 사용된다.

또한, 착색제, 예를 들어, 안료 및/또는 염료가 존재할 수 있고, 단, 예를 들어, 난연 성능에 부정적인 영향을 주지 않는다. 유용한 안료는 예를 들어, 무기 염료, 예를 들어, 금속 산화물 및 혼합 금속 산화물, 예를 들어, 산화아연, 이산화티타늄, 산화철, 등; 황화물, 예를 들어, 황화아연, 등; 알루민산염; 소듐 술포-실리케이트 설페이트, 크로메이트, 등; 카본 블랙; 아연 페라이트; 울트라마린 블루; 유기 안료, 예를 들어, 아조 화합물, 디아조 화합물, 퀴나크리돈, 페릴렌, 나프탈렌 테트라카르복시산, 플라반트론, 이소인돌리논, 테트라클로로이소인돌리논, 안트라퀴논, 엔트론, 디옥사진, 프탈로시아닌, 및 아조레이크; 피크먼트 레드 101, 피크먼트 레드 122, 피크먼트 레드 149, 피크먼트 레드 177, 피크먼트 레드 179, 피크먼트 레드 202, 피크먼트 바이올렛 29, 피크먼트 블루 15, 피크먼트 블루 60, 피크먼트 그린 7, 피크먼트 옐로우 119, 피크먼트 옐로우 147, 피크먼트 옐로우 150, 및 피크먼트 브라운 24; 또는 상술한 안료 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 안료는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 상기 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 10 중량부의 양으로 사용된다.

예시적인 염료는 일반적으로 유기 재료이고, 예를 들어, 쿠마린 염료, 예를 들어, 쿠마린 460(청색), 쿠마린 6(녹색), 나일 레드 등; 란타나이드 착물; 탄화수소 및 치환된 탄화수소 염료; 폴리사이클릭 방향족 탄화수소 염료; 신틸레이션(scintillation) 염료, 예를 들어, 옥사졸 또는 옥사디아졸 염료; 아릴 또는 헤테로아릴 치환된 폴리(C_{2 -8}) 올레핀 염료; 카보시아닌 염료; 인단트론 염료; 프탈로시아닌 염료; 옥사진 염료; 카보스티릴 염료; 나프탈렌테트라카르복시산 염료; 포르피린 염료; 비스(스티릴)비페닐 염료; 아크리딘 염료; 안트라퀴논 염료; 시아닌 염료; 메틴 염료; 아릴메탄 염료; 아조 염료; 인디고이드 염료; 티오인디고이드 염료; 디아조늄 염료; 니트로 염료; 퀴논 이민 염료; 아미노케톤 염료; 테트라졸리늄 염료; 티아졸 염료; 페릴렌 염료; 페리논 염료; 비스-벤족사졸릴티오펜(BBOT); 트리아릴메탄 염료; 잔텐 염료; 티오잔텐 염료; 나프탈이미드 염료; 락톤 염료; 형광체(fluorophore), 예를 들어, 근적외선 파장을 흡수하고 가시 파장을 방출하는 스토크 이동 방지 염료(anti-stokes shift dye) 등; 발광 염료(luminescent dye), 예를 들어, 7-아미노-4-메틸쿠마린; 3-(2'-벤조티아졸릴)-7-디에틸아미노쿠마린; 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸; 2,5-비스-(4-비페닐릴)옥사졸; 2,2'-디메틸-p-쿼터페닐; 2,2-디메틸-p-터페닐; 3,5,3"",5""-테트라-t-부틸-p-퀸퀘페닐; 2,5-디페닐푸란; 2,5-디페닐옥사졸; 4,4'-디페닐스틸벤; 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란; 1,1'-디에틸-2,2'-카보시아닌 요오드화물; 3,3'-디에틸-4,4',5,5'-디벤조티아트리카보시아닌 요오드화물; 7-디메틸아미노-1-메틸-4-메톡시-8-아자퀴놀론-2; 7-디메틸아미노-4-메틸퀴놀론-2; 2-(4-(4-디메틸아미노페닐)-1,3-부타디에닐)-3-에틸벤조티아졸륨 퍼클로레이트; 3-디에틸아미노-7-디에틸이미노페녹사조늄 퍼클로레이트; 2-(1-나프틸)-5-페닐옥사졸; 2,2'-p-페닐렌-비스(5-페닐옥사졸); 로다민 700; 로다민 800; 피렌, 크리센, 루브렌, 코로넨, 등; 또는 상술한 염료 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 염료는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 10 중량부의 양으로 사용된다.

발포체(foam)가 바람직한 경우, 유용한 발포제(blowing agent)는 예를 들어, 저비점 할로탄화수소 및 이산화탄소를 생성하는 것; 실온에서 고체이고, 이들의 분해 온도보다 높은 온도로 가열되는 경우, 기체, 예를 들어, 질소, 이산화탄소, 및 암모니아 기체를 생성하는 발포제, 예를 들어, 아조디카본아미드, 아조디카본아미드의 금속염, 4,4' 옥시비스(벤젠설포닐하이드라지드), 소듐 바이카보네이트, 암모늄 카보네이트 등 또는 상술한 발포제의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 발포제는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 20 중량부의 양으로 사용된다.

또한, 적하방지제가 구현예들에 따른 열가소성 조성물에 사용될 수 있고, 예를 들어, 피브릴(fibril) 형성 또는 비피브릴(non-fibril) 형성 플루오로중합체, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)일 수 있다. 상기 적하방지제는 상술한 바와 같은 강성 공중합체, 예를 들어, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)에 의해 캡슐화(encapsulated)될 수 있다. SAN에 캡슐화된 PTFE는 TSAN으로 알려져 있다. 캡슐화된 플루오로중합체는 상기 플루오로중합체, 예를 들어, 수성 분산액의 존재 하에서 캡슐화하는 중합체를 중합함으로써 제조될 수 있다. TSAN은 상기 조성물에 더욱 용이하게 분산될 수 있다는 점에서, PTFE보다 훨신 유리한 이점을 제공할 수 있다. 예시적인 TSAN은 상기 캡슐화된 플루오로중합체의 총 중량을 기준으로, 50 중량% PTFE 및 50 중량% SAN을 포함할 수 있다. SAN은 상기 공중합체의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 75 중량% 스티렌 및 25 중량% 아크릴로니트릴을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 플루오로중합체는 제2 중합체, 예를 들어, 방향족 폴리카보네이트 또는 SAN과 일정 방식으로 예비 블렌딩되어 적하방지제로 사용되기 위한 응집 물질을 형성할 수 있다. 둘 중 어느 하나의 방법이 캡슐화된 플루오로중합체를 제조하는데 사용될 수 있다. 적하방지제는 일반적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.

또한, 방사선 안정화제가 존재할 수 있으며, 구체적으로, 감마-방사선 안정화제이다. 예시적인 감마-방사선 안정화제는 알킬렌 폴리올, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,4-부탄디올, 메조-2,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 2,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,4-헥산디올 등; 사이클로알킬렌 폴리올, 예를 들어, 1,2-사이클로펜탄디올, 1,2-사이클로헥산디올 등; 분지화된 알킬렌폴리올, 예를 들어, 2,3-디메틸-2,3-부탄디올(피나콜) 등, 뿐만 아니라 알콕시 치환된 사이클릭 또는 비사이클릭 알칸을 포함한다. 또한, 불포화된 알켄올도 유용하며, 상기 불포화된 알켄올의 예는 4-메틸-4-펜텐-2-올, 3-메틸-펜텐-3-올, 2-메틸-4-펜텔-2-올, 2,4-디메틸-4-펜-2올, 및 9 내지 데센-1-올, 뿐만 아니라 하나 이상의 하이드록시 치환된 3차 탄소를 갖는 3차 알콜, 예를 들어, 2-메틸-2,4-펜탄디올(헥실렌 글리콜), 2-페닐-2-부탄올, 3-하이드록시-3-메틸-2-부탄온, 2-페닐-2-부탄올 등, 및 사이클릭 3차 알콜, 예를 들어, 1-하이드록시-1-메틸-사이클로헥산을 포함한다. 또한, 방향족 고리에서 불포화 탄소에 결합된 포화된 탄소 상에 하이드록시 치환을 갖는 특정 하이드록시메틸 방향족 화합물이 사용될 수 있다. 상기 하이드록시 치환된 포화 탄소는 메틸올 기(-CH₂OH)일 수 있거나, 보다 복잡한 탄화수소기, 예를 들어, -CR⁴HOH 또는 -CR⁴OH일 수 있고, 여기서, R⁴는 복잡하거나 간단한 탄화수소이다. 구체적인 하이드록시 메틸 방향족 화합물은 벤즈하이드롤, 1,3-벤젠디메탄올, 벤질 알콜, 4-벤질옥시 벤질 알콜 및 벤질 벤질 알콜을 포함한다. 2-메틸-2,4-펜탄디올, 폴리에틸렌 글리콜, 및 폴리프로필렌 글리콜이 종종 감마-방사선 안정화에 사용된다. 감마-방사선 안정화 화합물은 전형적으로 상기 열가소성 조성물의 중합체 성분의 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 10 중량부의 양으로 사용된다.

구현예들에 따른 상기 열가소성 조성물은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 조성, 예를 들어, 폴리카보네이트, 난연제, 충격 보강제(존재하는 경우), 및/또는 기타 선택적 성분이 높은 속도의 HENSCHEL-Mixer*에서 먼저 블렌딩될 수 있다. 또한, 핸드 믹싱(hand mixing)을 포함하나 이제 한정되지 않는 기타 낮은 전단 공정이 이러한 블렌딩을 달성할 수 있다. 상기 블렌드는 이후 일축 또는 이축 압출기의 입구 부분에 호퍼(hopper)를 통해 공급될 수 있다. 대안적으로, 상기 성분의 하나 이상이 측면 스터퍼(side-stuffer)를 통해 압출기의 입구 부분 및/또는 하류의 지점에서 압출기로 직접 공급함으로써 상기 조성물에 혼입될 수 있다. 또한, 첨가제가 마스터배치로 목적하는 중합체 수지와 컴파운딩되어 압출기로 공급될 수 있다. 상기 압출기는 일반적으로 상기 조성물이 유동하는데 필요한 온도보다 높은 온도에서 작동된다. 상기 압출물은 수조(water batch)에서 즉시 켄칭(quenched)되고, 펠릿화된다. 이렇게 제조된 상기 펠릿은 압출물을 절단하는 경우, 필요에 따라 1/4 인치 이하의 길이일 수 있다. 이러한 펠릿은 후속적인 성형(molding), 형상화(shaping) 또는 성형(forming)에 사용될 수 있다.

상술한 몇몇 구현예에서, 고온 가교 결합 개시는 말단 캡핑된 폴리카보네이트의 분자량을 조절함으로써, 또는 특정 난연제 염, 특히, 퍼플루오르화 C_{1 -16} 알킬 설포네이트의 알칼리 금속염을 첨가함으로써 제어될 수 있다. 일 구현예에서, 무기염 난연제(예를 들어, KSS)의 첨가는 폴리카보네이트에서 가교 결합/분지의 개시 온도를 20 내지 80℃, 구체적으로, 40 내지 60℃로 증가시킨다.

또한, 상기 열가소성 조성물을 포함하는 형상화 또는 성형된 물품이 일 구현예에 따라 제공된다. 상기 열가소성 조성물은 다양한 수단, 예를 들어, 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 가열 성형에 의해 유용한 형태의 물품으로 성형되어 물품, 예를 들어, 컴퓨터 및 사무 기기 하우징(housings), 예를 들어, 모니터용 하우징, 소형(handheld) 전자 기기 하우징, 예를 들어, 휴대폰용 하우징, 전기 커넥터, 및 조명 기구의 부품, 장식, 가정용 전자기기, 지붕(roofs), 온실, 일광욕실, 수영장 인클로저, 얇은 벽 물품, 예를 들어, 전자 기기용 하우징 등을 형성할 수 있다. 상기 조성물로부터 성형될 수 있는 물품의 추가적 예는 전기 부품, 예를 들어, 계전기, 및 인클로저, 가전 제품, 예를 들어, 랩탑, 데스크탑, 도킹 스테이션(docking station), 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 디지털 카메라, 데스크탑의 인클로저 및 부품, 및 전기 통신 부품, 예를 들어, 기지국 단말기(base station terminal)용 부품을 포함한다. 조성물로부터 성형될 수 있는 물품의 추가의 예는 광 가이드(light guide), 광 가이드 패널, 렌즈, 덮개, 시트, 필름 등, 예를 들어, LED 렌즈, LED 덮개 등을 포함한다.

향상된 광학 품질을 갖는 폴리카보네이트가 계면 중합 공정으로 제조될 수 있다. 계면 중합을 위한 반응 조건이 다양할 수 있지만, 예시적인 공정은 일반적으로 가성 소다 수용액 또는 가성 칼리(potash) 수용액에 2가 페놀 반응물을 용해 또는 분산시키는 단계, 수득된 혼합물을 수 불혼화성(water-immiscible) 용매 매질에 첨가하는 단계, 및 상기 반응물을 제어된 pH 조건, 예를 들어, 8 내지 11에서, 촉매, 예를 들면, 트리에틸아민 또는 상전이 촉매의 존재하에서, 카보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함한다. 가장 일반적으로 사용되는 수 불혼화성 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 톨루엔 등을 포함한다.

예시적인 카보네이트 전구체는, 예를 들어, 카보닐 할라이드, 예를 들어, 카보닐 브로마이드 또는 카보닐 클로라이드, 또는 할로포르메이트, 예를 들어, 2가 페놀의 비스할로포르메이트(예를 들어, 비스페놀 A, 하이드로퀴논 등의 비스클로로포르메이트), 또는 글리콜의 비스할로포르메이트(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 비스할로포르메이트)를 포함한다. 카보네이트 전구체의 상술한 유형의 1종 이상을 포함하는 조합도 사용될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 카보네이트 결합을 형성하는 계면 중합 반응은 카보네이트 전구체로서 포스겐을 사용하고, 이를 포스겐화 반응이라고 지칭한다.

상전이 촉매 중에서 화학식 (R₃)₄Q⁺X의 촉매가 사용될 수 있으며, 상기 화학식에서 각각의 R₃는 동일하거나 상이하고, C_{1 -10} 알킬기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; X는 할로겐 원자 또는 C_{1 -8} 알콕시기 또는 C_{6 -18} 아릴옥시기이다. 예시적인 상전이 촉매는, 예를 들어, [CH₃(CH₂)₃]₄NX, [CH₃(CH₂)₃]₄PX, [CH₃(CH₂)₅]₄NX, [CH₃(CH₂)₆]₄NX, [CH₃(CH₂)₄]₄NX, CH₃[CH₃(CH₂)₃]₃NX, 및 CH₃[CH₃(CH₂)₂]₃NX를 포함하고, 여기서, X는 Cl^-, Br^-, C_{1 -8} 알콕시기 또는 C_{6 -18} 아릴옥시기이다. 상전이 촉매의 효과적인 양은 포스겐화 혼합물에서 비스페놀의 중량을 기준으로, 0.1 내지 10 중량%일 수 있다. 다른 구현예에서, 상전이 촉매의 효과적인 양은 포스겐화 혼합물에서 비스페놀의 중량을 기준으로, 0.5 내지 2 중량%일 수 있다.

일 구현예에서, 본 명세서에 포함되는 폴리카보네이트는 계면 중합 공정으로 제조된다. 통상의 기술자는 과도한 실험 없이 계면 중합을 수행할 수 있다.

또 다른 구현예에서, 본 명세서에 포함되는 폴리카보네이트는 상기 폴리카보네이트의 1종 이상을 제조하는 용융 중합 공정의 사용을 제외한다.

프로토콜은 본 명세서의 범위 내인 목적하는 생성물을 얻기 위해 조정될 수 있고, 이는 과도한 실험없이 수행될 수 있다. 일 구현예에서, 목적하는 생성물은 ASTM D1003으로 측정하였을 때, 2.5 mm 두께에서, 90.0% 초과의 투과도 수준 및 ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 미만의 YI를 갖고, 130℃에서 2000시간의 열 노화 동안 2 미만으로 YI가 증가하고, 계면 공정으로 제조된 조성물의 성형품을 달성한다.

구현예는 하기 비제한적인 실시예/실험으로 추가로 설명된다.

실시예

수지 색에 대한 공정 파라미터의 효과를 시험하기 위해, 모든 수지는 단지 0.05 %의 트리스(디-t-부틸페닐)포스파이트를 갖는 간단한 고정 배합물에서 시험하였다. 이러한 배합물은 최적의 결과를 주지 않을 수 있으나, 수지 색 차이를 관찰할 수 있게 한다. 과립을 색 측정에 사용된 2.5 mm 두께의 컬러 플라크(plaque)로 성형하였다. 투과도를 상술한 ASTM D1003에 따라 Gardner Dual Hazeguard에서 측정하였다. 황색도 지수(YI)를 ASTM D1925에 따라 MacBeth 9000A로부터의 흡수 스펙트럼으로부터 계산하였다. 열 노화를 130℃에서 오븐에 컬러 플라크를 두어 수행하였다. 색은 5,000 시간의 기간에 걸쳐 일정한 간격으로 측정하였다.

발명자들은 상술한 열 안정화제 트리스(디-t-부틸페닐)포스파이트(Irgafos 168) 이외에, 트리페닐 포스핀(TPP) 및 옥타데실 3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(Ultranxo 1076)도 구현예들에 따라 효과적인 것을 확인하였다.

테트라하이드로푸란 3 ml 및 메탄올 중 10 중량% KOH 3 ml를 약 200 mg의 수지 또는 플라스틱에 첨가하여 PC 수지를 해중합하였다. 상기 용액을 60분 동안 흔든 후, 카보네이트 침전물을 3ml의 빙초산을 첨가함으로써 용해시켰다. 수득된 혼합물을 J. Poskrobko et al., Journal of chromatography A., 883, 291-297 (2000)에 기재된 것과 유사한 방법으로 사용하여 분석하였으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로서 통합된다. 이 결과는 본질적으로 상기 플라스틱 내 임의의 잔여, 비반응 단량체 및 불순물과, 사슬과 반응하고 상기 사슬에 혼입된 것들의 총합이다.

BPX-1을 Nowakowska et al., Polish J. Appl. Chem. X1(3), 247-254 (1996)에 의한 절차에 따라 합성하였고, 9,9' 디메틸잔텐(DMX) 96%를 Sigma-Aldrich로부터 입수하고 어떠한 추가 정제도 없이 사용하였다.

4-(4'-하이드록시페닐)2,2,4-트리메틸크로만(크로만)을 메시틸 옥사이드 및 페놀의 용융된 혼합물로부터 제조하였다. 과량의 페놀을 함유하는 상기 혼합물을 건조 염화수소로 포화시켰고 실온에서 48 시간 동안 두었다. 조(crude) 생성물을 여과하여 수집하였고, 톨루엔으로부터 여러 차례 결정화시켰다.

불순물의 스파이킹 실험을 5 kg 스케일에서 계면 PC 중합용 파일럿 장치에서 수행하였다. 5개의 배치를 각각의 세팅에서 제조하였다.

결과 및 토의

이 연구의 초기 단계에서, 샘플을 비스페놀 A(BPA) 단량체 플랜트, 수지 플랜트 및 마무리 장치(finishing facility)에 걸쳐 수집하였다.

BPA 플랜트는 산 촉매화 공정에서 페놀 및 아세톤을 BPA로 전환시킨다. 수득된 BPA, 페놀 및 부산물의 조 혼합물이 일련의 정제 단계를 거쳐, 요구되는 순도를 갖는 BPA 결정을 수득한다.

수지 플랜트에서, BPA 및 포스겐이 물 및 디클로로메탄(DCM)의 존재하에서 pH가 가성 물질의 첨가 전체를 통해 높게 유지된 채 반응한다. 수득된 혼합물은 DCM 및 염수(brine)에 용해된 PC 수지를 함유한다. 유기 용액은 세척 및 정제 단계를 거쳐 건조시켜 PC 수지를 분리한다.

마지막으로, 마무리 플랜트는 첨가제, 예를 들어, 열 안정화제, 착색제, UV 안정화제 등을 첨가하면서, 수지를 과립으로 압출한다.

구현예들에 따라 BPA 합성 동안 형성되는 불순물이 상기 폴리카보네이트 및 유도된 제품을 제조하고 사용하는 모든 단계 동안 추적되도록 하는 방법이 개발되었다. 가벼운 해중합 절차는 카보네이트 및 에스테르 결합을 파괴하고 BPA 단량체와 함께 이의 불순물을 회복하여, 상기 불순물이 분석될 수 있다. 이 방법은 플랜트 스트림, 수지 분말, 과립 또는 경쟁 분석을 위하여 시장으로부터 수거한 품목을 포함하는 성형 제품에 적용될 수 있다.

샘플들은 단량체, 수지 및 과립 샘플들이 서로 맞춰지는(match) 방식으로 취했으며, 즉, 상기 단량체 샘플은 수지 샘플을 제조하는데 사용되는 것이고, 수지 샘플은 플라스틱 과립을 생성하는데 사용된 재료이다. 이러한 샘플 세트 20개를 취하였다. 모든 샘플은 다양한 테스트를 하여 금속 및 이온 오염 수준, 유기 순도, 중합체 말단기 등을 측정하였다. 마지막으로, 과립의 성형 플라크의 색 및 투과도의 상관관계에 대해 모든 분석 결과를 조사하였다.

이러한 기초 연구의 결과는 표 1에 요약되어 있으며, 이는 YI에 통계적인 상관관계가 있는 것으로 발견된 측정 성질을 열거한다.

하기에 기재된 표 1은 황색도 지수와 상관관계가 있는 샘플 성질들을 나타낸다.

	초기 색	열 노화된 색
BPA공정	·BPX-1, 크로만, 스피로비스인단, BPX-2, DMX ·BPA 유기 순도 ·미지 화합물의 총합	·BPX-2 ·BPA 유기 순도
수지 공정	·수지 올리고머 ·잔여 1PCP, BPA ·OH 말단기 ·Cl-, Na+, Ca++, Fe3 +, Ni++, Cu++, Zn++	·수지 올리고머 ·잔여 PCP, BPA ·오르쏘 OH 기

¹파라-쿠밀페놀

하기에 기재된 표2는 플랜트 공정 동안 유기 불순물의 평균 퍼센트 변화를 보여준다. 샘플 세트에서 통계적으로 유의미하게 0과 다른 숫자만이 기록된다. 공정에 걸쳐서 일정한 종류(species)는 기록하지 않는다.

	반응	압출	STD 성형(molding)	ABU 성형	열 노화
페놀					+36
IPP	+76
opBPA			-11	-11	-8
BPX-1			-9	-8	-15
SBI			+53	+59
BPX-2			-32	-31
DMX					-54
미지 화합물	-66		+240	+305	+210

반응 동안, 대부분의 불순물의 농도는 변하지 않았다. 이러한 불순물은 모두 BPA와 유사한 방식으로 반응하고 상기 중합체 골격에 혼입되게 되는 하나 이상의 파라 치환된 OH기를 갖기 때문에 이는 예상되지 않은 것이다. 게다가, 새로운 불순물이 저온 및 높은 pH에서 반응 동안 형성되는 경우, 이들이 고온에서 산성 환경에서 형성된 것들과 유사한 성질을 가질 것 같지 않다. 대부분의 불순물이 일정한 것으로 이 방법의 적용 가능성을 나타낸다. IPP(4-이소프로페닐 페놀)가 상기 수지 반응 동안 증가하는 유일한 종류이며, 미지의 화합물은 감소된다. 후자는 수지 세척 단계 동안 반응하지 않은 불순물을 씻어내는 것으로 설명될 수 있다. 압출 동안, 불순물 수준에 상당한 변화는 일어나지 않는다. 더 큰 열 투입이 성형동안 재료에 제공된다. 표준 및 가혹한(abusive) 성형 동안 스피로비스인단(SBI) 및 미지 화합물 모두 증가한다.

SBI는 특정 광학 성질 및 향상된 유리 전이 온도를 갖는 폴리카보네이트를 위한 단량체로서 사용된다. SBI를 높은 수준으로 갖는 중합체가 BPA계 폴리카보네이트와 동일한 색 안정성을 가지지 않음에도 불구하고, 이 화합물은 흔적 수준에서 변색에 중요한 요인으로 기대되지 않는다. 개별적인 미지 화합물종의 종류의 피크, 이들과 색의 상관관계, 이들의 구조를 확인하는데 상당한 노력을 기울였다. 불행히도, 이것이 색체(color body)의 확인(identification)을 이끌어내지 않았다. 성형 및 열 노화 동안 형성된 것이 무엇인지 보는 것 대신 무엇이 사라졌는지 보는 것이 흥미로울 수 있다. opBPA 및 BPX-1은 둘 다 색이 증가함에 따라 농도가 감소하는 성분들이다. 종전 보고서에서 opBPA 또는 BPX-1이 변색에 관해서 의심되지 않았다. 이들의 오르쏘 OH기가 대부분 무해하다고 간주되었다.

상관관계의 결과(표 1) 및 공정에 따른 opBPA 및 BPX-1의 특정 프로파일(표 2)을 기초로, 다양한 농도에서 개별적으로 스파이킹된 특정 불순물과 함께 다수의 중합 실험을 실시하도록 결정하였다. BPX-1, 크로만 및 DMX를 합성하였고, 이러한 목적으로 분리하였다. opBPA는 그 구조 및 농도 프로파일(표 2)의 유사성으로 인해, BPX-1와 비슷한 방식으로(도 3) 거동할 것으로 예상되었고 테스트하지 않았다. 도 3은 색과 잠재적으로 관련된 선택된 BPA 불순물의 도식적 설명이다.

크로만 및 DMX를 BPA에 대해 100 내지 1,000 ppm의 범위에서 4개의 수준으로 스파이킹하였다. BPX-1을 200 내지 2,000 ppm의 범위에서 5개의 수준으로 스파이킹하였다. 고순도 BPA(99.92 중량%)를 중합에 사용하여 최종 색에 기타 불순물의 영향을 최소화하였다. 스파이킹된 불순물이 없는 참조 샘플을 비교를 위해 제조하였다. 초기 색 결과는 1.5 내지 2.0의 범위인 YI를 가졌으나, 이들의 변화 중 어떠한 것도 스파이킹된 불순물과 상관관계는 없었다. 2,000 시간의 열 노화 후 색 변이에 대한 결과가 도 4에 나타난다. 특히, 도 4는 130℃에서 2,000 시간의 열 노화 후 세개의 상이한 불순물의 스파이킹 수준의 함수로서 YI에 변화를 보인다(델타 YI(-) 대 스파이킹 수준(ppm)).

DMX 및 크로만에 대한 프로파일은 일정하며, 이들 종류가 색 안정성에 관련되지 않음을 나타낸다. 그러나, BPX-1는 노화 후 명확하게 물질에서 황색도를 증가시킨다. BPX-1과 색 안정성 간의 이 관계는 단지 BPX-1이 고정된 고순도 BPA에서 스파이킹된 경우에만 유지된다. 보통 품질(regular quality)의 BPA로부터 유도된 샘플에 대한 데이터 점을 150 ppm의 BPX-1 수준에 플롯(plot)하였으나, 이러한 샘플 내에 변색을 추가로 증가시키는 기타 성분은 분명히 존재한다. 다른 품질의 또 다른 BPA 샘플에 기초한 두번째 데이터점은 그래프의 스케일을 넘어, 400 ppm 및 9.2의 δYI에 위치한다.

BPX-1 노화가 이러한 변색의 원인인 경우, 절단(scission) 반응이 일어나 BPX-1 단위가 ppBPA 단위 및 IPP단위로 나뉘며, 이러한 IPP 단위가 착색된 부산물을 낳는다고 가정할 수 있다. 이러한 단위들은 도 3에 제시된 형태로 상기 재료에 존재하지 않으나, 이들의 카보네이트 대등체 사슬내 단위(carbonate equivalent in-chain unit)로 반응하였다. 유사하게, 이후, opBPA는 절단 반응하여 페놀 및 IPP를 제공할 수 있다. 실제로, 모든 데이터 점이 opBPA 및 BPX-1의 총 수준의 함수로서 표시되는 경우, 직선이 나타난다(도 5). 도 5는 분석적으로 측정하였을 때, BPX-1 및 opBPA의 총합 수준의 함수로서 130℃에서 2,000시간의 열 노화 이후 YI의 변화를 나타내는 그래프이다(델타 YI 대 BPX-1+opBPA(ppm)).

이러한 플롯에서 표준 품질의 BPA 데이터 세트는 세개의 상이한 장치에서 파일럿 플랜트 및 상업적 규모로 중합된 다양한 품질 수준을 갖는 다양한 세 개의 상이한 BPA 원료로부터의 샘플에 기초한다. opBPA 및 BPX-1 성분이 BPA 합성으로부터의 잔여물로서 존재하는 샘플 뿐만 아니라 스파이킹된 샘플이 동일한 선에 떨어지며, 이는 이러한 종류(species)가 열 노화 동안 변색의 근원이며 단지 비인과적 방식으로 변색에 상관관계가 있는 것은 아니라는 결과를 정당화한다.

흥미롭게도, 적합 라인(fitted line)으로의 외삽은 BPX-1 및 opBPA의 부존재하에서, 변색이 δYI 0.5로 감소되는 것을 나타내며, 이는 보통(regular) BPA로부터 유도된 샘플에서 관찰된 변색의 단지 작은 부분이며, 이는 이러한 두개의 성분이 변색의 주요 요인이라는 것을 보여준다.

어떠한 단량체 불순물이 색 안정성에 치명적인지 아는 것은 좋은 일이다; 그러나, 불리한 면은 opBPA가 BPA 합성 동안 형성되는 가장 중요한 불순물이며, 반응에서 이의 형성이 용이하게 방지될 수 있거나 하류 정제 단계 동안 선택적인 방식으로 용이하게 감소되는 성분이 아니라는 점이다. 그러므로, 일반적으로 BPA 정제 단계의 향상은 수지의 색 안정성을 향상시키는 가장 비용효율적인 방법임을 입증한다.

이러한 BPA 불순물에 대한 연구 외에, 전체적인 수지 제조 공정 파라미터(표 1) 및 최종 과립 생성물을 제조하기 위한 배합 및 컴파운딩 측면을 수행하는데 추가적으로 노력하였다. 이러한 결합된 접근의 이점은 도 6에 나타난다. 도 6은 최적화된 배합과 결합된 설명된 공정의 실행이 PC 등급을 향상하는 것을 나타내는 그래프이다(델타 YI(-) 대 시간(hr)).

제조 공정의 향상은 색 안정화 및 보상 첨가제만을 통해 달성될 수 있는 것 보다 더 지속가능한 성능을 이끌어낸다. 첨가제는, 1,000 시간의 노화 후 가속화된 방식으로 급격하게 색이 변화하는 생성물 'A'에서 볼 수 있듯이 시간에 따라 이들의 효율성이 떨어질 수 있다. 생성물 'B' 뿐만 아니라 본 발명의 재료 둘 다 예상가능한 노화 거동을 나타내고, 우리가 수행한 향상들로 인하여, 우리의 PC 생성물은 최신 기술 성능을 제공한다.

색 불안정성의 주요 원인이 단량체 합성 동안과 같이 상기 제조 공정에서 초기에 있다는 것을 보여 준다. 공정 향상과 생성물 개발의 결합된 노력이 높은 광 투과도, 약한 색조, 및 열 노화에서 이러한 성질들의 훌륭한 유지를 결합한 생성물을 이끌어내었고, 이는 장수명이 요구되는 분야, 예를 들어, LED 벌브(bulbs) 및 렌즈 및 광 가이드와 같이 긴 통로 길이(long path length)가 사용되는 분야에 적합하도록 한다.

Lexan* 폴리카보네이트에 관한 상술한 실험 결과는 Lexan* 폴리카보네이트가 이의 내재적 투명도와 결합된 뛰어난 기계적 성질을 가지며, 이는 이를 조명 분야, 예를 들어, 렌즈, 광가이드, 및 벌브, 뿐만 아니라 지붕(roofing), 온실, 베란다 등의 건설에 대한 선택 재료가 되도록 한다는 점에서 특히 유리하다. LED 기술의 출현과 함께, 조명 제품의 기능적 수명이 인상적으로 증가하였으며 향후 몇년 간 더욱 확장될 것이다. 또한, 건설 응용 분야에서, 내구성이 중요하다. 그러나, 플라스틱은 열, 빛 및 시간의 영향하에서 노화될 것이며, 감소된 광 투과도를 야기시키고 색이 변한다. 본 발명자들은 구현예들에 따라 본 명세서에서 이러한 문제 및 기타 문제를 해결하여, 광학 재료의 성능을 결정할 수 있는 요인, 예를 들어, BPA 순도 수준, 황 수준, 하이드록시 수준, 사용된 공정의 유형(계면)을 설명한다. 본 발명자들은 단량체 및 수지 생성 동안 어떻게 이러한 파라미터들의 최적화하면 수득된 플라스틱의 색 및 색 안정성의 추가의 향상을 이끌어 낼 수 있는지를 유리하게 결정하였다.

추가로, 표 3에 나타난 바와 같이, 중합 유형 및 BPA 순도는 열 노화 색 안정성에 영향을 줄 수 있다. 표 3은 YI(2000 시간, 130℃ 및 BPA 순도(%))를 나타낸다. 고순도 BPA는 변색의 85% 감소를 야기할 수 있다.

수지 공정	BPA 유기 순도	YI (2000시간 @130℃)
계면	99.45	13.3
계면	99.51	13.0
계면	99.63	10.7
계면	99.78	7.3
용융	99.78	15.5
용융	99.77	16.1
용융	99.78	19.1

도 7은 BPA의 형성을 보여주는 예시적인 화학 반응식이고; 이 반응은 가용성 유기 티올 함유 산성 화합물('구 촉매'로 지칭) 또는 BPA 및 BPA 합성의 반응 혼합물에 불용성인 산성 및 티올 관능성 불용성 수지를 통해 촉매화된다.

상기 촉매는 BPA에서 황의 감소를 위해, 예를 들어, 0.5 ppm 미만으로 떨어뜨리기 위해 불용성 수지에 부착시킬 수 있으며, 황의 감소는 YI의 상당한 감소를 가져온다(예를 들어, 1.4 초과, 구체적으로 1.8 이하로부터, 1.4 미만까지 감소, 및 심지어 1.2까지 감소).

도 9는 벌크 촉매(막대 "A"), 부착 촉매(막대 "B"), 및 부착 촉매와 99.65 중량%의 BPA 순도(막대 "C")를 갖는 예시적인 폴리카보네이트(30의 용융 부피 유량을 갖는 LEXAN* 폴리카보네이트 등급 PC175)에 대한 황색도 지수(YI)를 비교하는 막대 그래프이다.

도 10은 벌크 촉매(막대 "A"), 부착 촉매(막대 "B"), 및 부착 촉매와 99.65 중량%의 순도(막대 "C")를 갖는 예시적인 폴리카보네이트(6의 용융 부피 유량을 갖는 LEXAN* 폴리카보네이트 등급 PC105)에 대한 황색도 지수(YI)를 비교하는 막대 그래프이다.

도 11은 부착 촉매(막대 "B"), 및 부착 촉매와 99.65 중량%의 BPA 순도(막대 "C")를 갖는 예시적인 폴리카보네이트(4의 용융 부피 유량을 갖는 LEXAN* 폴리카보네이트 등급 PC135)에 대한 황색도 지수(YI)를 비교하는 막대 그래프이다.

도 12는 다양한 등급의 LEXAN* 폴리카보네이트에 대한 시간에 따른 YI의 변화를 그래프로 설명한 것이며, 상기 LEXAN* 폴리카보네이트는 새로운 촉매로, 또는 새로운 BPA와 함께 150 ppm의 유리 하이드록시 농도를 사용하여 형성된다.

도 13은 시험된 다양한 배합물을 보여주는 표이다. 수지를 각각 상이한 두개의 수준에서 다양한 열 안정화제와 함께 컴파운딩하였다. 초기 색, 열 노화 후 색 안정성 및 가수분해 안정성(오토클레이빙에서 몰 질량 안정성)의 첨가제 농도에 대한 의존도를 평가하였고 ++(매우 바람직), +(바람직), 0(보통), -(바람직하지 않음), --(매우 바람직하지 않음)으로 양적으로 등급을 매겼다.

상술한 바와 같이, HPLC(고성능 액체 크로마토그래피 또는 고압 액체 크로마토그래피)가 BPA 순도를 측정하는데 사용될 수 있다. 구현예에 따라, 하기에 더욱 상세히 설명하였다.

샘플 제조:

약 200 mg의 샘플을 정확하게 칭량한다. 이를 테트라하이드로푸란(THF) 5 ml 및 메탄올에 희석된 수산화칼륨 10% 용액 2 ml에 용해시킨다. 폴리카보네이트의 해중합을 이러한 용매의 사용과 함께 실시한다.

용액을 2시간 동안 흔든다. 이후, 아세트 산 2ml를 첨가하여 BPA 카보네이트 염을 양성자화하고 pH를 감소시킨다. 상기 용액을 균질화 및 모든 침전물의 재용해를 위해 다시 30분간 흔든다.

표준 샘플 제조:

단지 하나의 불순물을 함유하는 이러한 샘플들은 유지 시간 및 각각의 불순물의 보정계수(calibration coefficient)를 결정한다. 이 불순물은 10 ml의 메탄올에 용해된다. 바이알에서 50 내지 100 ppm의 농도를 얻기 위해서 질량을 계산한다. 이러한 용액의 1 ml를 취해서 메탄올 10 ml에 희석시킨다.

모든 상이한 용액들을 필터를 갖는 주사기의 도움으로 바이알에 넣는다. 불순물과 샘플 둘 다에 대해, 용액에서 이상한 피크 또는 문제를 설명하기 위해 바탕(blank) 샘플을 제조한다. 상기 바탕 샘플은 상기 샘플과 동일한 용매 조성을 갖는다. 이는 상기 표준 샘플에 대해 상기 바탕 샘플은 단지 메탄올만을 함유하는 것을 의미한다. 샘플들에 대해, 상기 바탕 샘플은 THF 5ml, 메탄올 2ml 및 아세트산 2ml의 혼합물에 상응한다.

실험:

HPLC 분석에 사용된 장치는 Agilent 1100 시스템이다. 사용된 소프트웨어는 Agilent ChemStation이다. 이러한 분석은 C18 컬럼에서 수행한다. 극성 용매의 구배가 사용된다. 이는 물과 메탄올의 혼합물이다. THF는 분석의 종료시에 사용되어 상기 컬럼을 세척한다. 표 4는 용매 구배 프로파일을 보여준다.

시간 (분)	H2O + 0.1% H3PO3 (%)	MeOH (%)	THF (%)
7	60	40	0
31	10	90	0
33	0	60	40
34	0	60	40
35	60	40	0
44	60	40	0

적용된 흐름은 1.2 ml/분이다. 아웃풋은 일련의 피크로서 기록되며 각각은 하나의 화합물을 나타낸다. 모든 피크는 크로마토그램상에서 적분되어 피크 면적을 수득한다. DMX를 제외한 모든 불순물의 경우, 상기 적분은 280 nm에서 수행된다. DMX의 경우, 상기 적분은 254 nm에서 수행되며, 이는 상기 피크가 더욱 잘 보이기 때문이다. 각각의 피크를 확인하기 위해, 유지 시간이 신중하게 사용될 수 있는 데, 이는 조건에 따라 유지 시간이 변할 수 있기 때문이다(압력, 용매, 컬럼, 온도 등). 표 5는 상이한 연구된 불순물을 요약한다(이들의 상응하는 유지 시간과 함께 PC에 함유된 불순물).

불순물	유지 시간 (분)
페놀	2.44
IPP	7.49
ppBPA	10.69
opBPA	14.66
1CD2	17.32
2CD1	18.49
PCP	18.98
BPX 1	20.20
크로만 1	20.66
크로만 1,5	22.49
SBI	23.38
BPX 2	24.11
DMX (254nm)	24.58

¹사이클릭 이량체-2, 1H-인덴-5-올, 2,3-디하이드로-1-(4-하이드록시페닐)-1,3,3-트리메틸-

²이소프로페닐페놀의 사이클릭 이량체 1H-인덴-5-올, 2,3-디하이드로-3-(4-하이드록시페닐)-1,1,3-트리메틸-

폴리카보네이트에서 불순물 농도의 측정:

폴리카보네이트에서 불순물 농도는 크로마토그램 분석으로부터 알 수 있다. 이후 BPA 순도를 추론한다. 불순물에 대한 유지 시간에 상응하는 영역을 사용하여 바이알에서 불순물 농도를 계산할 수 있다. 이를 위해, 각각의 피크의 면적을 1,000배 하여 바이알에서 각각의 불순물의 1 리터당 밀리그램(mg/L)으로 농도를 수득한다. 이후, 각각의 불순물 보정계수로 나눈다.

각각의 샘플에 대해 출발점에서 칭량된 정확한 양으로부터, 상기 바이알의 초기 농도를 mg/L로 계산한다.

폴리카보네이트에서 불순물의 농도는 상기 농도를 ppm으로 변환하기 위해서, 바이알에서의 불순물 농도를 1,000,000배 함으로써 결정된다. 이후, 이러한 결과는 상기 샘플의 농도로 나눈다.

PC에서 불순물 중량% 결정:

DMX 피크 이전에 나타나는 미지 화합물의 피크 면적을 총합한다. 미지 화합물의 농도는 BPX-2 계수를 사용하여 결정한다. 이러한 계수의 사용을 임의적으로 선택하였다. 확인된 불순물 및 미지의 불순물의 모든 농도(BPA, 페놀 및 PCP 제외)를 더한다. ppm으로 나타낸 농도를 10,000로 나누어 중량%로 변환한다. 유사하게, 수지에서의 불순물의 중량%가 나타난다.

BPA 순도 결정:

이후, 계수를 적용하여 BPA에서 불순물의 중량%를 결정한다. 샘플을 해중합 이전에 칭량한다. BPA 몰 질량은 카보네이트화된 BPA와 상이하다. 이 때문에, 254 g/몰로 곱하고, 228 g/몰로 나눈다. 254 g/몰은 수지 몰 질량에 해당하며, BPA 몰 질량은 228 g/몰과 같다.

BPA 순도는 100에서 초기 BPA에서 불순물 중량%를 차감하여 계산한다.

BPA 순도 = 100 - BPA에서 불순물 중량%.

일 구현예에서, 조성물은 비스페놀 A 폴리카보네이트를 포함하고, 여기서, 상기 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준 및 ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 이하의 색도(YI)를 갖는다. 일 구현예에서, 물품은 상기 조성물을 포함한다.

폴리카보네이트 조성물을 제조하는 방법의 일 구현예는 계면 중합으로 중합하는 단계를 포함하고, 반응물은 99.65 중량% 이상의 순도 및 2 ppm 이하의 황 함량을 갖는 비스페놀 A를 포함하는 출발 물질을 포함하고, 여기서, 상기 폴리카보네이트 조성물은 150 ppm 이하의 유리 하이드록시 함량을 가지고, 여기서, 상기 폴리카보네이트 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준 및 ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 이하의 색도(YI)를 갖는다.

다양한 구현예에서, (i) 비스페놀 A 폴리카보네이트는 150 ppm 이하의 유리 하이드록시기를 포함할 수 있고; 및/또는 (ii) 상기 비스페놀 A 폴리카보네이트는 2 ppm 이하의 양으로 황을 포함하고; 및/또는 (iii) 성형품은 130℃에서 2,000 시간의 열 노화 동안 2 미만의 황색도 지수(YI)에서의 증가를 포함하고; 및/또는 (iv) 상기 비스페놀 A 폴리카보네이트는 계면 중합된 폴리카보네이트이고; 및/또는 (v) 난연제를 추가로 포함하고; 및/또는 (vi) 비스페놀 A로부터 유도된 제2 폴리카보네이트를 추가로 포함하고, 여기서, 상기 제2 폴리카보네이트는 상기 비스페놀 A 폴리카보네이트와는 상이하고; 및/또는 (vii) 제2 폴리카보네이트를 추가로 포함하고, 상기 제2 폴리카보네이트는 하기의 1종 이상으로부터 선택되고: 비스페놀로부터 유도된 호모폴리카보네이트; 및/또는 (viii) 하나 이상의 비스페놀로부터 유도된 코폴리카보네이트; 및 하나 이상의 비스페놀로부터 유도된 공중합체 및 하나 이상의 지방족 에스테르 단위 또는 방향족 에스테르 단위 또는 실록산 단위를 포함하고; 및/또는 (ix) 하기의 1종 이상으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하고: UV 안정화 첨가제, 열 안정화 첨가제, 주형 이형제, 착색제, 유기 충전제, 무기 충전제, 및 감마 안정화제; 및/또는 (x) 상기 물품이 하기의 1종 이상으로부터 선택되고: 광 가이드, 광 가이드 패널, 렌즈, 덮개(예를 들어, LED 덮개), 시트, 벌브, 및 필름; 및/또는 (xi) 상기 물품이 LED 렌즈이고; 및/또는 (xii) 상기 물품이 하기의 하나 이상을 포함하고: 지붕의 일부분, 온실의 일부분, 및 베란다의 일부분; 및/또는 (xiii) 수성 가성 물질에서 반응물을 용해시키는 단계, 수득된 혼합물을 용매 매질에 첨가하는 단계, 및 상기 반응물을 촉매의 존재하에서 카보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하고; 및/또는 (xiv) 말단 캡핑제를 사용하고(예를 들어, 상기 폴리카보네이트를 말단 캡핑); 및/또는 (xv) 상기 말단 캡핑제는 하기의 하나 이상으로부터 선택될 수 있고: 페놀 또는 하기의 하나 이상으로 치환된 하나 이상의 치환기를 갖는 페놀: 지방족기, 올레핀기, 방향족기, 할로겐, 에스테르기, 및 에테르기; 및/또는 (xvi) 상기 말단 캡핑제는 하기의 1종 이상으로부터 선택될 수 있고: 페놀, p-t-부틸페놀, 및 p-쿠밀페놀; 및/또는 (xvii) 상기 방법은 용융 중합 공정의 사용을 제외하여 폴리카보네이트를 제조할 수 있다. 또한, 본 명세서는 임의의 상술한 방법으로 형성된 물품을 포함한다.

본 명세서에서, 모든 중량%는 100중량%를 초과하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 모든 범위는 종점을 포함하며, 상기 종점은 독립적으로 서로 결합 가능하고, 상기 범위의 모든 중간 값을 포함한다. 따라서, 본 명세서 내에서 나타난 범위, 예를 들어, 수/수치는 소유 목적에 대한 개시 및 상기 범위, 부분 범위(sub-ranges), 및 이들의 조합 내에서 개별적인 지점의 청구 목적을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐서 "일 구현예", "또 다른 구현예" 등의 참조는 상기 구현예와 관련하여 설명된 특정 요소(예를 들면, 구성, 구조, 및/또는 특징)가 본 명세서에 기재된 하나 이상의 구현예에 포함되고, 다른 구현예에서는 존재하거나 존재하지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 추가로, 기재된 요소(들)는 다양한 구현예에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시의 요소의 다양한 결합, 예를 들어, 동일한 독립항을 인용하는 종속항들로부터의 요소의 조합이 본 명세서 기재된 구현예에 포함된다. 본 명세서에서 사용된 복수형에 관한 접미사는 단수 및 복수의 용어를 둘 다 포함하므로, 이에 따라 해당 용어의 하나 이상을 포함하는 것으로 수정한다(예를 들어, 착색제(들)는 하나 이상의 착색제를 포함한다).

일반적으로, 상기 조성물 또는 방법은 대안적으로, 본 명세서에서 기재된 임의의 적절한 성분 또는 단계를 포함, 또는 이들로 구성 또는 필수적으로 구성될 수 있다. 본 발명은 추가적으로 또는 대안적으로 배합되어 선행 기술에서 사용되거나 본 특허청구범위의 기능 및/또는 목적의 달성에 필료하지 않는 임의의 성분, 재료, 요소, 보조제, 또는 종류, 또는 단계가 전혀 없거나 실질적으로 없다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.

인용된 모든 특허, 특허 출원 및 기타 참조는 이들의 전체가 참조로서 본 명세서에 통합된다. 그러나, 본 출원에서 용어가 통합된 참조에서의 용어와 모순되거나 상충하는 경우, 본 출원으로부터의 용어가 통합된 참조로부터의 용어보다 우선한다.

특정 구현예가 기술되나, 현재 예측할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 통상의 기술자에게 생길 수 있다. 따라서, 출원 및 보정된 것과 같은 첨부된 특허청구범위는 이러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물을 포함한다.

Claims (20)

1. 비스페놀 A 폴리카보네이트를 포함하는 조성물로서,
   상기 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준, ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 이하의 황색도 지수(YI)를 가지며, 또한 130℃에서 2,000 시간의 열 노화(heat aging) 동안 2 미만의 황색도 지수(YI) 증가를 가지며,
   상기 비스페놀 A 폴리카보네이트가 150 ppm 이하의 유리 하이드록시기를 포함하며, 또한 2 ppm 미만의 양으로 황 함량을 갖는 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 비스페놀 A 폴리카보네이트가 계면 중합된 폴리카보네이트인 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 난연제를 포함하는 조성물.
4. 제1항에 있어서, 비스페놀 A로부터 유도된 제2 폴리카보네이트를 추가로 포함하고, 상기 제2 폴리카보네이트가 상기 비스페놀 A 폴리카보네이트와 상이한 조성물.
5. 제4항에 있어서, 제2 폴리카보네이트를 추가로 포함하고, 상기 제2 폴리카보네이트는 비스페놀로부터 유도된 호모폴리카보네이트; 하나보다 많은 비스페놀로부터 유도된 코폴리카보네이트; 및 하나 이상의 비스페놀로부터 유도되고 하나 이상의 지방족 에스테르 단위 또는 방향족 에스테르 단위 또는 실록산 단위를 포함하는 공중합체 중의 적어도 1종으로부터 선택되는 조성물.
6. 제1항에 있어서, UV 안정화 첨가제, 열 안정화 첨가제, 주형 이형제, 착색제, 유기 충전제, 무기 충전제, 및 감마 안정화제 중의 1종 이상으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 물품.
8. 제7항에 있어서, 상기 물품이 광 가이드(light guide), 광 가이드 패널, 렌즈, 덮개, 시트, 벌브(bulbs) 및 필름 중의 1종 이상으로부터 선택된 물품.
9. 제8항에 있어서, 상기 물품이 LED 렌즈인 물품.
10. 제7항에 있어서, 상기 물품이 지붕(roof)의 일부분, 온실의 일부분, 및 베란다의 일부분 중의 1종 이상을 포함하는 물품.
11. 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법으로서,
    계면 중합으로 99.65 중량% 이상의 순도 및 2 ppm 이하의 황 함량을 갖는 비스페놀 A를 포함하는 출발 물질을 포함하는 반응물을 중합하는 단계를 포함하고,
    여기서, 상기 폴리카보네이트 조성물은 150 ppm 이하의 유리 하이드록시 함량을 가지고, 상기 폴리카보네이트 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00으로 측정하였을 때, 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과도 수준, ASTM D1925로 측정하였을 때, 1.5 이하의 황색도 지수(YI)를 가지며, 또한 상기 폴리카보네이트 조성물의 성형품은 130℃에서 2,000 시간의 열 노화(heat aging) 동안 2 미만의 황색도 지수(YI) 증가를 포함하는 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 수성 가성 물질(aqueous caustic material)에서 반응물을 용해시키는 단계, 수득된 혼합물을 용매 매질에 첨가하는 단계, 및 상기 반응물을 촉매의 존재하에서 카보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함하는 제조 방법.
13. 제11항에 있어서, 말단 캡핑제를 추가로 포함하는 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 말단 캡핑제가 페놀; 또는 지방족기, 올레핀기, 방향족기, 할로겐, 에스테르기 및 에테르기 중의 하나 이상의 치환기를 함유하는 페놀중의 1종 이상으로부터 선택되는 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 말단 캡핑제가 페놀, p-t-부틸페놀 및 p-쿠밀페놀 중의 1종 이상으로부터 선택되는 제조 방법.
16. 제11항에 있어서, 상기 제조 방법이 용융 중합의 사용을 제외하고 상기 폴리카보네이트를 제조하는 제조 방법.
17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법으로 형성된 물품.
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