KR101850269B1

KR101850269B1 - 고반사율 폴리카보네이트

Info

Publication number: KR101850269B1
Application number: KR1020147031202A
Authority: KR
Inventors: 아만다 마리 플로어스; 반디타 파이-파란자페
Original assignee: 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2018-04-19
Also published as: EP2834295A1; CN104220502A; WO2013152292A1; CN107266893A; CN104220502B; EP2834295B1; KR20140146645A

Abstract

일 구현예에 있어서, 폴리카보네이트 조성물은 다음을 포함한다: 폴리카보네이트 조성물; 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 7 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 선택적인 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제. 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는다. 일 구현예에 있어서, 폴리카보네이트 조성물은 다음을 포함한다: 폴리카보네이트; 7 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 난연제 및 선택적인 UV 안정화제. 이때, 상기 폴리카보네이트는 95% 이상의 최대 반사율을 갖는다. 용융 부피 유량은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10분 당 5 내지 30 g이다.

Description

고반사율 폴리카보네이트{High reflectance polycarbonate}

본 발명은 고반사율 폴리카보네이트에 관한 것이다.

많은 국가들에 의해, 보다 효율적인 조명 및 백열 전구의 계획된 점진적 폐지를 의무화하는 규정들의 변화로 인해, 컴팩트 형광 램프(compact fluorescent lamp: CFL) 및 발광 다이오드(light emitting diode: LED)와 같은 신규 광원들이 소비자들에게 점점 인기를 끌고 있다. 이러한 광원들은 더욱 효율적일 뿐만 아니라, 기대 수명 또한 높은데, 백열 전구는 1,500 시간(h) 이하, CFL은 15,000 시간 이하, LED는 50,000 시간 이하의 수명을 가질 수 있다.

광원으로부터 방출된 빛을 혼합 및 확산시키고 이를 다시 원하는 환경 쪽으로 반사하기 위해 조명 부품에서 반사체(reflector)가 사용될 수 있다. 약간 매입된 전등(recessed light)으로부터 직접 방출된 광과 비교할 때, 이러한 접근은 눈부심(glare)을 감소시키고 더 나은 심미성을 제공한다. 반사체는 전형적으로 금속으로 이루어지며 우수한 광의 혼합을 위해 높은 반사율 및 낮은 광택을 갖는 필름으로 코팅된다.

폴리카보네이트는 이들의 기계적인 특성 때문에, 반사체로서 사용하기에 바람직하나, 폴리카보네이트는 본질적으로 반사성이 좋지 않다. 따라서, 당해 기술분야에서 향상된 광 반사율을 갖는 폴리카보네이트에 대한 요구가 남아 있다.

폴리카보네이트 조성물, 이를 포함하는 물품 및 이를 사용하는 방법이 본 명세서에 개시된다.

일 구현예에 있어서, 폴리카보네이트 조성물은 다음을 포함한다: 폴리카보네이트; 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 7 중량% 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 선택적으로 난연제; 및 선택적으로 UV 안정화제.

상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크(plaque)는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해, 360 nm부터 750 nm까지 10 나노미터(nm)의 간격으로, 예를 들어 3.2 밀리미터(mm) 두께의 플라크로 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는다. 이 값은 650 nm 내지 700 nm 파장 범위 중 가장 높은 반사율 값이다.

일 구현예에 있어서, 폴리카보네이트 조성물은 다음을 포함한다: 폴리카보네이트; 7 중량% 내지 20 중량% 이산화 티타늄; 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제. 여기에서, 상기 폴리카보네이트 조성물은 95% 이상의 최대 반사율을 갖는다. 용융 부피 유량은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 킬로그램(kg)을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10 분당 5 내지 30 그램(g/10분)이다.

일 구현예에 있어서, 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법은 다음을 포함한다: 폴리카보네이트를 7 중량% 내지 20 중량%의 이산화 티타늄과 조합하여 폴리카보네이트 조성물을 형성하는 단계로서, 중량 백분율은 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 하는 단계; 및 상기 조성물을 펠렛화하여 펠렛을 형성하는 단계. 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 성형 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는다.

일 구현예에 있어서, 반사체는 다음을 포함하는 폴리카보네이트 조성물을 포함한다: 폴리카보네이트; 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 10 중량% 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 선택적인 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제. 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는다. 상기 폴리카보네이트의 성형품은 ASTM D1003-00에 의해 측정될 때 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 갖고, ASTM D1925에 의해 측정될 때 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 갖는다.

일 구현예에 있어서, 반사체는 다음을 포함하는 폴리카보네이트 조성물을 포함한다: 폴리카보네이트; 10 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제. 상기 폴리카보네이트 조성물은 95% 이상의 최대 반사율을 갖는다. ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 용융 부피 유량은 10분 당 5 내지 30 g이다. 상기 조성물은 1.5 mm 플라크의 형태인 경우 85% 이상의 p(FTP)를 달성한다. 상기 폴리카보네이트의 성형품은 ASTM D1003-00에 의해 측정될 때 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 갖고, ASTM D1925에 의해 측정될 때 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 갖는다.

일 구현예에 있어서, 조명 장치는 조명 수단; 조명 수단에 전력을 제공하기 위한 전력 수단; 및 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 반사체를 포함한다. 상기 폴리카보네이트 조성물은 다음을 포함한다: 폴리카보네이트; 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 10 중량% 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 선택적인 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제. 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는다. 상기 폴리카보네이트의 성형품은 ASTM D1003-00에 의해 측정될 때 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 갖고, ASTM D1925에 의해 측정될 때 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 갖는다.

다른 구현예에 있어서, 광 반사 방법은 반사체의 반사 표면을 광원으로부터의 광으로 조명하는 단계를 포함한다. 상기 반사체는 다음을 포함하는 폴리카보네이트 조성물을 포함한다: 폴리카보네이트; 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 10 중량% 내지 20 중량% 이산화 티타늄; 선택적인 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제. 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는다. 상기 폴리카보네이트의 성형품은 ASTM D1003-00에 의해 측정될 때 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 갖고, ASTM D1925에 의해 측정될 때 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 갖는다.

이들 및 다른 비제한적인 특성들이 아래에서 더욱 구체적으로 설명된다.

본 출원의 더욱 완벽한 이해를 위하여, 이제 하기의 상세한 설명과 함께 수반하는 도면들을 참조한다.
도 1은 트로퍼(troffer)(예를 들어, LED와 같은 발광 소자와 함께 사용하기 위한 반사체)의 도식이다.
도 2는 실시예 1의 반사율 대 파장을 설명하는 그래프이다.
도 3은 실시예 2의 조성물의 최대 반사율 대 용융 흐름을 설명하는 그래프이다.
도 4는 실시예 2의 조성물의 최대 반사율 대 이산화 티타늄 농도를 설명하는 그래프이다.
도 5는 실시예 2의 조성물의 최대 반사율 대 UV 안정화제 UV1 농도를 설명하는 그래프이다.

반사체는 전형적으로 금속으로 이루어지며, 바람직한 반사율을 얻기 위하여 고반사율을 갖는 필름으로 코팅된다. 높은 수준의 이산화 티타늄을 폴리카보네이트 조성물에 혼입함으로써 고반사율 폴리카보네이트를 개발하는 것이 시도되었다. 그러나, 증가된 반사율, 열적 안정성, 색 및 난연성을 위하여 이러한 고반사율 폴리카보네이트 조성물을 개선시키기 위한 여지가 여전히 남아 있다.

본 개시는 고반사율 열가소성 조성물에 중점을 두고 있다. 고반사율은 이산화 티타늄과 같은 반사제(reflective agent)를 7 내지 20 중량%의 양으로 열가소성 조성물에 혼입함으로써 달성되는데, 반사제가 20 중량% 이상인 경우, 예상외로 폴리카보네이트 조성물의 반사율이 감소함이 발견되었기 때문이다. 상기 열가소성 조성물은 개선된 색 보유, 난연성 및 내열성 중 하나 이상을 더 나타낼 수 있다. 본 조성물을 포함하는 반사체는 바람직한 반사율을 달성하면서 금속화되지 않을 수 있다.

폴리카보네이트

"폴리카보네이트"는 화학식 (1)의 카보네이트 반복 구조 단위를 갖는 조성물을 의미한다:

(1)

R¹ 기의 총 개수의 60% 이상은 방향족 모이어티를 함유하고, 그 나머지는 지방족, 지환족 또는 방향족이다. 일 구현예에 있어서, 각각의 R¹은 C₆ _-30 방향족 기이고, 즉, 하나 이상의 방향족 모이어티를 함유한다. R¹은 화학식 HO-R¹-OH, 특히, 화학식 (2)의 디하이드록시 화합물로부터 유도될 수 있다:

HO-A¹-Y¹-A²-OH (2)

여기서, 각각의 A¹ 및 A²는 단일고리형 2가 방향족 기이고, Y¹은 단일결합 또는 A¹과 A²를 분리시키는 1개 이상의 원자를 갖는 연결기이다. 일 구현예에 있어서, 1개의 원자가 A¹과 A²를 분리시킨다. 구체적으로, 각각의 R¹은 하기 화학식 (3)의 디하이드록시 방향족 화합물로부터 유도될 수 있다:

(3)

여기서, R^a 및 R^b는 각각 독립적으로, 할로겐 또는 C₁ _-12 알킬기이고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. p가 0인 경우, R^a는 수소이고, 유사하게, q가 0인 경우, R^b는 수소인 것으로 이해될 것이다. 또한, 화학식 (3)에서, X^a는 하이드록시 치환된 2개의 방향족기를 연결하는 연결기이고, 여기서, 상기 연결기 및 각각의 C₆ 아릴렌기의 하이드록시 치환기는 상기 C₆ 아릴렌기 상에서 서로에 대해 오쏘, 메타, 또는 파라(구체적으로, 파라)로 위치한다. 일 구현예에 있어서, 연결기 X^a는 단일결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)₂-, -C(O)-, 또는 C₁ _-18 유기기이다. 상기 C₁ _-18 유기 연결기는 사이클릭 또는 비사이클릭, 방향족 또는 비방향족일 수 있고, 헤테로원자, 예를 들어, 할로겐, 산소, 질소, 황, 규소, 또는 인을 추가로 포함할 수 있다. 상기 C₁ _-18 유기기는 이에 연결된 C₆ 아릴렌 기가 각각 상기 C₁ _-18 유기 연결기의 동일한 알킬리덴 탄소에 연결되거나 상이한 탄소에 연결되도록 위치할 수 있다. 일 구현예에 있어서, p 및 q는 각각 1이고, 각각의 R^a 및 R^b는 각각의 아릴렌기 상에서 하이드록시기에 대하여 메타 위치에 존재하는 C₁ _-3 알킬기, 구체적으로 메틸이다.

일 구현예에 있어서, X^a는 치환 또는 비치환된 C₃ _-18 사이클로알킬리덴, 화학식 -C(R^c)(R^d)-의 C₁ _-25 알킬리덴(여기서, R^c 및 R^d는 각각 독립적으로 수소, C₁ _-12 알킬, C₁ _-12 사이클로알킬, C₇ _-12 아릴알킬, C₁ _-12 헤테로알킬, 또는 사이클릭 C₇ _-12 헤테로아릴알킬이다), 또는 화학식 -C(=R^e)-의 기(여기서, R^e는 2가 C₁ _-12 탄화수소기이다)이다. 이러한 유형의 기는 메틸렌, 사이클로헥실메틸렌, 에틸리덴, 네오펜틸리덴 및 이소프로필리덴, 뿐만 아니라, 2-[2.2.1]-비사이클로헵틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜틸리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴을 포함한다. X^a가 치환된 사이클로알킬리덴인 구체적인 예는 사이클로헥실리덴으로 연결된, 화학식 (4)의 알킬 치환된 비스페놀이다:

(4)

여기서, R^a' 및 R^b'는 각각 독립적으로 C₁ _-12 알킬이고; R^g는 C₁ _-12 알킬 또는 할로겐이고; r 및 s는 각각 독립적으로 1 내지 4이고, t는 0 내지 10이다. 구체적인 일 구현예에 있어서, 각각의 R^a' 및 R^b' 중 하나 이상은 사이클로헥실리덴 연결기에 대하여 메타 위치에 존재한다. 치환기 R^a', R^b' 및 R^g는 적절한 수의 탄소 원자를 포함하는 경우 직쇄, 사이클릭, 바이사이클릭, 분지형, 포화 또는 불포화일 수 있다. 일 구현예에 있어서, R^a' 및 R^b'는 각각 독립적으로 C₁ _-4 알킬이고, R^g는 C₁ _-4 알킬이고, r 및 s는 각각 1이고, t는 1 내지 5이다. 다른 구체적인 구현예에 있어서, R^a', R^b' 및 R^g는 각각 메틸이고, r 및 s는 각각 1이고, t는 0 또는 3이다. 상기 사이클로헥실리덴 연결된 비스페놀은 2몰의 o-크레졸류와 1몰의 사이클로헥산온의 반응 생성물일 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상기 사이클로헥실리덴 연결된 비스페놀은 2몰의 크레졸류와 1몰의 수소화 이소포론(예를 들어, 1,1,3-트리메틸-3-사이클로헥산-5-온)의 반응 생성물이다. 이러한 사이클로헥산 함유 비스페놀, 예를 들어, 2몰의 페놀류와 1몰의 수소화 이소포론류의 반응 생성물은 높은 유리 전이 온도 및 높은 열 변형 온도를 갖는 폴리카보네이트 폴리머 제조에 유용하다.

다른 구현예에 있어서, X^a는 C₁ _-18 알킬렌기, C₃ _-18 사이클로알킬렌기, 접합된 C_6-18 사이클로알킬렌기, 또는 화학식 -B¹-W-B²-의 기일 수 있고, 여기서, B¹ 및 B²는 동일하거나 상이한 C₁ _-6 알킬렌기이고, W는 C₃ _-12 사이클로알킬리덴기 또는 C₆ _-16 아릴렌기이다.

또한, X^a는 화학식 (5)의 치환된 C₃ _-18 사이클로알킬리덴일 수 있다:

(5)

여기서, R^r, R^p, R^q 및 R^t은 서로 독립적으로, 수소, 할로겐, 산소 또는 C₁ _-12 유기기이고; I는 직접 결합, 탄소 또는 2가 산소, 황 또는 -N(Z)-(여기서, Z는 수소, 할로겐, 하이드록시, C₁ _-12 알킬, C₁ _-12 알콕시 또는 C₁ _-12 아실임)이고; h는 0 내지 2이고, j는 1 또는 2이고, i는 0 또는 1의 정수이고, k는 0 내지 3의 정수이고, 단, R^r, R^p, R^q 및 R^t 중 2개 이상은 함께 접합된 지환족, 방향족 또는 헤테로방향족 고리를 형성한다. 접합된 고리가 방향족인 경우, 화학식 (5)에 보여진 고리는 고리가 접합된 곳에 불포화 탄소-탄소 연결을 가질 것으로 이해될 것이다. k가 1이고 i가 0인 경우, 화학식 (5)에 보여진 고리는 4개의 탄소 원자를 함유하고, k가 2인 경우, 화학식 (5)에 보여진 고리는 5개의 탄소 원자를 함유하고, k가 3인 경우, 상기 고리는 6개의 탄소 원자를 함유한다. 일 구현예에 있어서, 2개의 인접한 기(예를 들어, 함께 취해진 R^q 및 R^t)가 방향족기를 형성하고, 다른 구현예에 있어서, R^q 및 R^t는 함께 하나의 방향족기를 형성하고, R^r 및 R^p는 함께 두 번째 방향족기를 형성한다. R^q 및 R^t가 함께 방향족기를 형성하는 경우, R^p는 이중 결합된 산소 원자, 즉, 케톤일 수 있다.

화학식 HO-R¹-OH의 다른 유용한 방향족 디하이드록시 화합물은 하기 화학식 (6)의 화합물을 포함한다:

(6)

각각의 R^h는 독립적으로 할로겐 원자, C₁ _-10 알킬기와 같은 C₁ _-10 하이드로카빌기, 할로겐 치환된 C₁ _-10 알킬기, C₆ _-10 아릴기, 또는 할로겐 치환된 C₆ _-10 아릴기이고, n은 0 내지 4이다. 상기 할로겐은 보통 브롬이다.

구체적인 방향족 디하이드록시 화합물의 몇몇 예시적인 예는 다음 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)아다만탄, 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)플루오린, 2,7-디하이드록시피렌, 6,6'-디하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스피로(비스)인단 ("스피로비인단 비스페놀"), 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미드, 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디하이드록시티안트렌, 2,7-디하이드록시페녹사틴, 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, 또는 전술한 디하이드록시 화합물 중 1종 이상을 포함하는 조합.

화학식 (3)의 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 기재함), 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-2-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, 전술한 디하이드록시 화합물 중 1종 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 구체적인 일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된 선형 호모폴리머이며, 여기서, 화학식 (3) 중 각각의 A¹ 및 A²는 p-페닐렌이고, Y¹은 이소프로필리덴이다.

상기 폴리카보네이트는 25℃에서 클로로포름 중에서 측정될 때, 0.3 내지 1.5 dL/g(그램 당 데시리터), 구체적으로 0.45 내지 1.0 dL/g의 고유 점도를 가질 수 있다. 상기 폴리카보네이트는 가교결합된 스티렌-디비닐벤젠 컬럼을 사용하고 폴리카보네이트 표준으로 검량된(calibrated) 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정될 때, 10,000 내지 200,000 달톤, 구체적으로 20,000 내지 100,000 달톤의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. GPC 샘플은 ml 당 1 mg의 농도로 제조되고, 분당 1.5 mL의 유속으로 용리된다.

일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 얇은 물품의 제조에 유용한 흐름 특성을 가진다. 용융 부피 유량(종종 MVR로 약칭됨)은 미리 설정된 온도와 하중에서 오리피스를 통하여 열가소성 수지의 압출 속도를 측정한다. 얇은 물품의 성형에 유용한 폴리카보네이트는 300℃/1.2 kg에서 측정될 때, 5 내지 30 g/10분(10분 당 그램), 구체적으로 10 내지 25 g/10분의 MVR을 가질 수 있다. 전체적인 원하는 흐름 특성을 달성하기 위하여 상기 폴리카보네이트의 분자량을 조절하거나 또는 다양한 흐름 특성의 폴리카보네이트의 조합을 사용하는 것이 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, "폴리카보네이트"는 호모폴리카보네이트(여기서, 상기 폴리머 내 각각의 R¹은 동일함), 상기 카보네이트 내에 상이한 R¹ 모이어티를 포함하는 코폴리머("코폴리카보네이트"), 카보네이트 단위 및 기타 유형의 폴리머 단위, 예를 들어, 에스테르 단위를 포함하는 코폴리머 및 호모폴리카보네이트 및/또는 코폴리카보네이트 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

코폴리머의 구체적 유형은 폴리에스테르 카보네이트이며, 폴리에스테르 카보네이트는 폴리에스테르-폴리카보네이트로도 알려져 있다. 이러한 코폴리머는 화학식 (1)의 카보네이트 반복 사슬 단위 이외에, 화학식 (7)의 반복 단위를 추가로 포함한다:

(7)

여기서, J는 디하이드록시 화합물로부터 유도된 2가 기이며, 예를 들어, C₂ _-10 알킬렌, C₆ _-20 사이클로알킬렌, C₆ _-20 아릴렌, 또는 폴리옥시알킬렌기(여기서, 알킬렌기는 2 내지 6의 탄소 원자, 구체적으로 2, 3 또는 4개의 탄소 원자를 함유함)일 수 있고; T는 디카르복시산으로부터 유도된 2가기이고, 예를 들어, C₂ _-10 알킬렌, C₆ _-20 사이클로알킬렌 또는 C₆ _-20 아릴렌일 수 있다. 상이한 T 및/또는 J기들의 조합을 함유하는 코폴리에스테르가 사용될 수 있다. 상기 폴리에스테르는 분지형 또는 선형일 수 있다.

일 구현예에 있어서, J는 선형 사슬, 분지형 사슬 또는 고리형(다중고리 포함) 구조를 갖는 C₂ _-30 알킬렌기일 수 있다. 다른 구현예에 있어서, J는 전술한 화학식 (3)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된다. 다른 구현예에 있어서, J는 전술한 화학식 (4)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된다. 다른 구현예에 있어서, J는 전술한 화학식 (6)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된다.

상기 폴리에스테르 단위를 제조하는데 사용될 수 있는 방향족 디카르복시산은 이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-디(p-카르복시페닐)에탄, 4,4'-디카르복시디페닐 에테르, 4,4'-비스벤조산, 또는 전술한 산 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 또한, 접합된 고리를 포함하는 산이 존재할 수 있으며, 예를 들어, 1,4-, 1,5-, 또는 2,6-나프탈렌디카르복시산이 있다. 구체적인 디카르복시산은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복시산, 사이클로헥산 디카르복시산, 또는 전술한 산 중 1 종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 구체적인 디카르복시산은 이소프탈산 및 테레프탈산의 조합을 포함하고, 여기서, 이소프탈산 대 테레프탈산의 중량비는 91:9 내지 2:98이다. 다른 구체적인 구현예에 있어서, J는 C₂ _-6 알킬렌기이고, T는 p-페닐렌, m-페닐렌, 나프탈렌, 2가 지환족기, 또는 이들의 조합이다. 이러한 분류의 폴리에스테르는 상기 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)를 포함한다.

상기 코폴리머 중 에스테르 단위 대 카보네이트 단위의 몰비는 최종 조성물의 목적하는 특성에 따라 매우 다양할 수 있고, 예를 들어, 1:99 내지 99:1, 구체적으로, 10:90 내지 90:10, 더욱 구체적으로, 25:75 내지 75:25이다.

구체적인 일 구현예에 있어서, 폴리에스테르-폴리카보네이트의 폴리에스테르 단위는 이소프탈 이산(diacid) 및 테레프탈 이산(또는 이들의 유도체)의 조합과 레조르시놀의 반응으로부터 유도된다. 다른 구체적인 구현예에 있어서, 폴리에스테르-폴리카보네이트의 폴리에스테르 단위는 이소프탈산 및 테레프탈산의 조합과 비스페놀 A의 반응으로부터 유도된다. 구체적인 일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트 단위는 비스페놀 A로부터 유도된다. 다른 구체적인 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트 단위는 레조르시놀 및 비스페놀 A로부터 유도되며, 이때, 레조르시놀 카보네이트 단위 대 비스페놀 A 카보네이트 단위의 몰비는 1:99 내지 99:1이다.

폴리카보네이트는 계면 중합 및 용융 중합과 같은 공정으로 제조될 수 있다. 계면 중합을 위한 반응 조건은 다양할 수 있으나, 공정은 일반적으로, 2가의 페놀 반응물을 수성 가성 소다(caustic soda) 또는 포타쉬(potash)에 용해 또는 분산시키는 단계, 생성된 혼합물을 수불화성 용매 매질(water-immiscible solvent medium)에 첨가하는 단계, 및 상기 반응물을 트리에틸아민 및/또는 상전이 촉매와 같은 촉매의 존재 하에서, 조절된 pH 조건, 예를 들어, 8 내지 12에서 카보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함한다. 가장 흔히 사용되는 수불혼화성 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 톨루엔 등을 포함한다.

카보네이트 전구체는 예를 들어, 카보닐 브로마이드 또는 카보닐 클로라이드와 같은 카보닐 할라이드, 또는 2가 페놀의 비스할로포르메이트(예를 들면, 비스페놀 A, 하이드로퀴논 등의 비스클로로포르메이트) 또는 글리콜의 비스할로포르메이트(예를 들면, 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 비스할로포르메이트)와 같은 할로포르메이트를 포함한다. 카보네이트 전구체 중 전술한 유형의 1종 이상을 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 카보네이트 연결을 형성하는 계면 중합 반응은 카보네이트 전구체로서 포스겐을 사용하며, 이는 포스겐화 반응으로 지칭된다.

사용될 수 있는 상전이 촉매 중에서, 화학식 (R³)₄Q⁺X의 촉매가 있으며, 여기서 각각의 R³은 동일하거나 또는 상이하며, C₁ _-10 알킬기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; X는 할로겐 원자 또는 C₁ _-8 알콕시기 또는 C₆ _-18 아릴옥시기이다. 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 포함하며, X는 Cl^-, Br^-, C₁ _-8 알콕시기 또는 C₆ _-18 아릴옥시기이다. 상전이 촉매의 유효량은 포스겐화 혼합물 중의 비스페놀의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%일 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상전이 촉매의 유효랑은 포스겐화 혼합물 중 비스페놀의 중량을 기준으로 0.5 내지 2 중량%일 수 있다.

모든 유형의 폴리카보네이트 말단기가 상기 폴리카보네이트 조성물에 유용한 것으로 고려되는데, 단 이러한 말단기가 상기 조성물의 원하는 특성에 상당한 악영향을 주지 않아야 한다.

분지형 폴리카보네이트 블록은 중합 동안 분지제를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 이러한 분지제는 하이드록실, 카르복실, 카르복시산 무수물, 할로포르밀, 및 전술한 관능기들의 혼합물로부터 선택되는 3개 이상의 관능기를 함유하는 다관능성 유기 화합물을 포함한다. 구체적인 예는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 트리클로라이드, 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄, 이사틴-비스-페놀, 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 프탈산 무수물, 트리메스산, 및 벤조페논 테트라카르복시산을 포함한다. 분지제는 0.05 내지 2.0 중량% 수준으로 첨가될 수 있다. 선형 폴리카보네이트 및 분지형 폴리카보네이트를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.

중합 중에 사슬 정지제(chain stopper)(캡핑제로도 지칭됨)가 포함될 수 있다. 사슬 정지제는 분자량 성장 속도를 제한하여 폴리카보네이트의 분자량을 제어한다. 사슬 정지제는 특정 모노 페놀성 화합물, 모노 카르복시산 클로라이드, 및/또는 모노 클로로포르메이트를 포함한다. 모노 페놀성 사슬 정지제는 페놀과 같은 단일 고리 페놀; p-쿠밀-페놀, 레조르시놀 모노벤조에이트, 및 p- 및 t-부틸 페놀과 같은 C₁-C₂₂ 알킬 치환 페놀; 및 p-메톡시페놀과 같은 디페놀의 모노에테르로 예시화된다. 8 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 분지형 사슬 알킬 치환기가 있는 알킬 치환된 페놀이 구체적으로 언급될 수 있다. 특정한 모노 페놀성 UV 흡수제가 또한 캡핑제로서 사용될 수 있는데, 예를 들어, 4-치환된-2-하이드록시벤조페논 및 이들의 유도체, 아릴 살리실레이트, 레조르시놀 모노벤조에이트와 같은 디페놀의 모노에스테르, 2-(2-하이드록시아릴)-벤조트리아졸 및 이들의 유도체, 2-(2-하이드록시아릴)-1,3,5-트리아진 및 이들의 유도체 등이 있다.

모노 카르복시산 클로라이드가 또한 사슬 정지제로 사용될 수 있다. 이들은 벤조일 클로라이드, C₁ _-C₂₂ 알킬 치환 벤조일 클로라이드, 톨루오일 클로라이드, 할로겐 치환 벤조일 클로라이드, 브로모벤조일 클로라이드, 신나모일 클로라이드, 4-나디미도벤조일 클로라이드, 및 이들의 조합과 같은 단일고리형 모노 카르복시산 클로라이드; 트리멜리트산 무수물 클로라이드 및 나프토일 클로라이드와 같은 다중 고리 모노 카르복시산 클로라이드; 및 상기 단일 고리와 다중 고리 모노 카르복시산 클로라이드의 조합을 포함한다. 22개 이하의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노카르복시산의 클로라이드가 유용하다. 아크릴로일 클로라이드 및 메타크릴로일 클로라이드와 같이 관능화된 지방족 모노카르복시산의 클로라이드도 유용하다. 또한, 모노 클로로포르메이트도 유용한데, 이는 페닐 클로로포르메이트, 알킬 치환된 페닐 클로로포르메이트, p-쿠밀 페닐 클로로포르메이트, 톨루엔 클로로포르메이트, 및 이들의 조합과 같은 단일고리형, 모노 클로로포르메이트를 포함한다.

대안적으로, 폴리카보네이트를 제조하기 위해 용융 공정이 사용될 수 있다. 일반적으로, 용융 중합 공정에서, 폴리카보네이트는, 균일한 분산물을 형성하기 위한 BANBURY^TM 믹서, 이축 압출기 등에서, 에스테르 교환 촉매의 존재 하에서, 용융상태에서, 디하이드록시 반응물(들)과 디페닐 카보네이트와 같은 디아릴 카보네이트 에스테르를 공반응시킴으로써 제조될 수 있다. 휘발성 1가 페놀이 증류에 의해 용융된 반응물로부터 제거되고 중합체는 용융된 잔류물로서 분리된다. 폴리카보네이트의 제조에 특히 유용한 용융 공정은 아릴기 상에 전자 끄는 치환체를 갖는 디아릴 카보네이트 에스테르를 사용한다. 전자 끄는 치환체를 갖는 구체적으로 유용한 디아릴 카보네이트 에스테르의 예는 비스(4-니트로페닐)카보네이트, 비스(2-클로로페닐)카보네이트, 비스(4-클로로페닐)카보네이트, 비스(메틸 살리실)카보네이트, 비스(4-메틸카르복시페닐) 카보네이트, 비스(2-아세틸페닐) 카르복실레이트, 비스(4-아세틸페닐) 카르복실레이트, 또는 전술한 에스테르 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함한다. 또한, 유용한 에스테르교환 촉매는 상기 화학식 (R³)₄Q⁺X의 상전이 촉매를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 R³, Q, 및 X는 상기 정의된 바와 같다. 에스테르교환 촉매는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 메틸트리부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드, 테트라부틸포스포늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 페놀레이트, 또는 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

폴리에스테르-폴리카보네이트는 또한 계면 중합에 의해 제조될 수 있다. 디카르복시산 또는 디올을 그 자체로서 사용하기보다는, 대응하는 산 할라이드, 특히 산 디클로라이드 및 산 디브로마이드 같은 디카르복시산 또는 디올의 반응성 유도체가 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 이소프탈산, 테레프탈산, 또는 전술한 산 중 1종 이상을 포함하는 조합을 사용하는 대신, 이소프탈로일 디클로라이드, 테레프탈로일 디클로라이드, 또는 전술한 디클로라이드 중 1종 이상을 포함하는 조합을 사용할 수 있다.

전술한 폴리카보네이트 이외에, 폴리카보네이트와 다른 열가소성 폴리머의 조합, 예를 들어, 호모폴리카보네이트 및/또는 폴리카보네이트 코폴리머와 폴리에스테르의 조합이 사용될 수 있다. 유용한 폴리에스테르는, 예를 들어, 화학식 (7)의 반복 단위를 갖는 폴리에스테르를 포함하며, 이는 폴리(알킬렌 디카르복실레이트), 액정 폴리에스테르 및 폴리에스테르 코폴리머를 포함한다. 본 명세서에서 설명된 폴리에스테르는 폴리카보네이트와 블렌딩될 때 일반적으로 완전히 혼화성이 있다.

폴리에스테르는 전술한 계면 중합 또는 용융 공정 축합에 의해, 용액상 축합 또는 에스테르교환 중합에 의해 얻어질 수 있으며, 예를 들어, 디메틸 테레프탈레이트와 같은 디알킬 에스테르가 산촉매 반응을 사용하여 에틸렌 글리콜과 에스테르교환되어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 3개 이상의 하이드록실기를 갖는 글리콜 또는 3관능성 또는 다관능성 카르복시산과 같은 분지제가 혼입된 분지형 폴리에스테르가 사용될 수 있다. 또한, 때때로 상기 조성물의 궁극적인 최종 용도에 따라 폴리에스테르 상에 다양한 농도의 산 및 하이드록실 말단기를 가지는 것이 바람직할 수 있다.

유용한 폴리에스테르는 방향족 폴리에스테르, 폴리(알킬렌 아릴레이트)를 포함하는 폴리(알킬렌 에스테르), 및 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)를 포함할 수 있다. 방향족 폴리에스테르는 화학식 (7)에 따른 폴리에스테르 구조를 가질 수 있으며, 이때 J 및 T는 각각 전술한 방향족기이다. 일 구현예에 있어서, 유용한 방향족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀) 에스테르, 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-비스페놀 A) 에스테르, 폴리[(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀) 에스테르-코-(이소프탈레이트-테레프탈레이트-비스페놀 A)] 에스테르, 또는 이들 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 또한, 코폴리에스테르를 제조하기 위해 지방족 이산 및/또는 지방족 폴리올로부터 유도된 단위를 상기 폴리에스테르의 총중량을 기준으로 소량, 예를 들어, 0.5 내지 10 중량%로 갖는 방향족 폴리에스테르가 고려된다. 폴리(알킬렌 아릴레이트)는 화학식 (7)에 따른 폴리에스테르 구조를 가질 수 있으며, 이때 T는 방향족 디카르복실레이트, 지환족 디카르복시산, 또는 이들의 유도체로부터 유도된 기를 포함한다. 구체적으로 유용한 T기의 예는 1,2-, 1,3-, 및 1,4-페닐렌; 1,4- 및 1,5- 나프틸렌; 시스- 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 등을 포함한다. 구체적으로, T가 1,4-페닐렌인 경우, 폴리(알킬렌 아릴레이트)는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)이다. 뿐만 아니라, 폴리(알킬렌 아릴레이트)의 경우, 구체적으로 유용한 알킬렌기 J는 예를 들어, 에틸렌, 1,4-부틸렌, 및 시스- 및/또는 트랜스-1,4-(사이클로헥실렌)디메틸렌을 포함하는 비스-(알킬렌 이치환된 사이클로헥산)을 포함한다. 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 예는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 및 폴리(프로필렌 테레프탈레이트)(PPT)를 포함한다. 또한, 폴리(에틸렌 나프타노에이트)(PEN) 및 폴리(부틸렌 나프타노에이트)(PBN)과 같은 폴리(알킬렌 나프토에이트)가 유용하다. 구체적으로 유용한 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT)이다. 전술한 폴리에스테르 중 적어도 1종을 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다.

알킬렌 테레프탈레이트 반복 에스테르 단위와 다른 에스테르기를 포함하는 코폴리머가 또한 유용할 수 있다. 구체적으로 유용한 에스테르 단위는 상이한 알킬렌 테레프탈레이트 단위를 포함할 수 있으며, 이는 상기 폴리머 사슬 중 개별적인 단위로, 또는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 블록으로서 존재할 수 있다. 이러한 유형의 코폴리머는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)-코-폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하며, 상기 폴리머가 50 몰% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우 PETG로 약칭되며, 상기 폴리머가 50 몰% 초과의 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우 PCTG로 약칭된다.

폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)는 또한 폴리(알킬렌 사이클로헥산디카르복실레이트)를 포함할 수 있다. 이들 중, 구체적인 일 예는 폴리(1,4-사이클로헥산-디메탄올-1,4-사이클로헥산디카르복실레이트)(PCCD)이며, 화학식 (8)의 반복 단위를 갖는다:

(8)

여기서, 화학식 (7)을 사용하여 설명된 바와 같이, J는 1,4-사이클로헥산디메탄올로부터 유도된 1,4-사이클로헥산디메틸렌기이며, T는 사이클로헥산디카르복실레이트 또는 이의 화학적 동등물로부터 유도된 사이클로헥산 고리이며, 시스-이성질체, 트랜스-이성질체, 또는 전술한 이성질체 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.

상기 폴리카보네이트 및 폴리에스테르는 원하는 기능 및 특성에 따라, 1:99 내지 99:1, 구체적으로 10:90 내지 90:10, 더욱 구체적으로 30:70 내지 70:30의 중량비로 사용될 수 있다.

이러한 폴리에스테르 및 폴리카보네이트 블렌드가 ASTM D1238-04에 따라 300℃ 및 1.2 킬로그램의 하중에서 측정될 때, 5 내지 150 cc/10 분, 구체적으로 7 내지 125 cc/10 분, 더욱 구체적으로 9 내지 110 cc/10 분, 더더욱 구체적으로 10 내지 100 cc/10 분의 MVR을 갖는 것이 바람직하다.

향상된 광학 특성을 갖는 폴리카보네이트는, 예를 들어, 계면 공정에 의해 달성될 수 있다. 계면 중합의 반응 조건은 달라질 수 있으나, 예시적인 공정은 일반적으로, 2가의 페놀 반응물을 수성 염기에 용해 또는 분산시키는 단계, 생성된 혼합물을 수불화성 용매 매질에 첨가하는 단계, 및 상기 반응물을 트리에틸아민 또는 상전이 촉매와 같은 촉매의 존재 하에서, 조절된 pH 조건, 예를 들어, 8 내지 11에서 카보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함한다. 수불혼화성 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 톨루엔 등 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일반적으로, 불순물 및 오염물을 제거하기 위하여 철 포착제(iron scavenger)와 같은 킬레이트화제(chelant)가 사용될 수 있다.

2가 페놀 반응물은 매우 높은 순도 및 매우 낮은 색을 가질 수 있으며, 예를 들어, 99.65 % 순도 이상, 구체적으로 99.80% 순도 이상일 수 있다.

통상적인 중합 공정은 2가 페놀 반응물로서 비스페놀-A (BPA), 수성 수산화나트륨 (NaOH) 및 카보네이트 전구체로서 포스겐을 사용한다.

BPA는 두 개의 등급, 폴리카보네이트 등급 및 에폭시 등급으로 생산될 수 있다. 폴리카보네이트 등급 BPA는 순도가 더 높으며, 325 nm에서 APHA 색 지수에 의의해 측정될 때 더 낮은 색을 갖는다. 일반적으로, 고순도 BPA는 10 미만의 측정된 APHA를 가지나, 낮은 순도의 에폭시 등급 BPA는 40 초과의 APHA를 갖는다.

BPA는 아세톤과 페놀의 축합에 의해 생성될 수 있다. 페놀은 과량으로 사용될 수 있고, 많은 다른 불순물들, 예를 들어, BPA의 오쏘("o"), 파라("p") 이성질체, 기타 올리고머 및 타르가 축합 반응에서 생성될 수 있다. p,p-이성질체가 증류될 수 있으며, 과량의 페놀은 부산물과 함께 재순환될 수 있다. 과량의 페놀이 재순환되기 때문에, 불순물이 생산되고 있는 BPA로 들어갈 수 있다. 그러나, 에폭시 등급 BPA 및 폴리카보네이트 등급 BPA를 모두 제조하는 BPA의 몇몇 상업적 생산업체는 폴리카보네이트 등급 BPA를 생산하는 생산 라인에 사용될 수 있는 신선한 입력(fresh input)만을 사용하는데, 상기 폴리카보네이트 등급 라인으로부터의 재순환 흐름을 전달함으로써 에폭시 등급 라인에서 사용될 수 있다.

본 개시의 폴리카보네이트 수지를 형성하는데 사용된 BPA는 99.65% 이상, 구체적으로 99.80% 이상의 순도를 가질 수 있다. 유기 순도(organic purity)는 100 중량%에서 자외선(UV)을 사용하여 검출된 공지의 불순물 및 미지의 불순물의 합을 뺀 것으로 정의될 수 있다(HPLC method in Nowakowska et al., Polish J. Appl. Chem., XI(3), 247-254 (1996) 참조). 이러한 고품질의 비스페놀 A는 상업적으로 입수가능하다. 폴리카보네이트를 위한 BPA는 BPA의 파라, 파라 이성질체일 수 있다.

BPA는 연소 및 전기량 검출에 기초하는 상업적으로 이용가능한 총 황 분석(Total Sulfur Analysis)에 따라 측정될 때, 4 ppm(백만 중량부 당 중량부) 이하, 구체적으로 2 ppm 이하, 더더욱 구체적으로, 1.5 ppm 이하의 황 수준을 가질 수 있다.

BPA는 150 ppm 이하의 하이드록시 수준을 가질 수 있다.

BPA의 형성하는데 메틸렌 클로라이드가 사용될 수 있다. 메틸렌 클로라이드는 증기 침전(steam precipitation)에 의해 정제될 수 있으며, 이로 인해 오염물을 뒤에 남긴다. 예를 들어, 메틸렌 클로라이드는 10 ppm 미만의 칼슘, 1 ppm 미만의 철, 0.5 % 미만의 염 및/또는 0.1% 미만의 분해된 폴리머를 함유할 수 있다.

수성 염기는 수성 수산화 나트륨(NaOH)일 수 있다. NaOH는 반응 pH를 9.5 내지 10.0의 전형적인 범위 내로 유지하고, BPA와 포스겐의 반응으로부터 형성된 HCl을 중화시키기 위해(물을 염수(brine)으로 바꿈) 사용될 수 있다. NaOH는 염화나트륨의 전기 분해에 의해 제조될 수 있다. 전기 분해시 생성되어 NaOH 중에 존재하는 불순물 중 하나는 염소산나트륨(NaClO₃)이다. 탄소 상에 지지된 루테늄 촉매를 사용하여 NaOH 흐름을 수소와 반응시킴으로써 NaClO₃의 양이 감소될 수 있다. 그러나, 존재하는 모든 NaClO₃가 반응함을 보증하는 것은 불가능하기 때문에, 일부는 처리된 NaOH 용액 중에 항상 잔존할 것이다. NaClO₃은 산화제이며 BPA와 반응하는 것으로 실증되었다. NaClO₃과 BPA의 반응 생성물은 완전히 캐랙터라이제이션(characterized)되지 않았으나, BPA의 페놀기의 산화는 전형적으로 크게 착색된 퀴논 구조의 형성을 유발하는 것으로 믿어진다. 높은 수준의 NaClO₃와 함께 NaOH를 사용하여 폴리카보네이트 수지를 생산하는 것은 성형시 높은 색 및 열악한 색 안정성을 갖는 수지를 낳는 것으로 실증되었다. 본 개시에 사용된 NaOH는 10 ppm 미만의 NaClO₃을 함유할 수 있다. 추가적으로, 10 마이크론 절대 매체(absolute media)를 사용하여 여과에 의해 고체 미립자(particulate)가 NaOH 용액으로부터 제거될 수 있다.

고품질의 포스겐이 폴리카보네이트의 중합에 사용될 수 있다. 포스겐은 일산화탄소 및 염소의 반응에 의해 생성될 수 있다. 이 반응은 전형적으로 과량의 일산화탄소에서 이루어지며, 일산화탄소는 계면 중합에서 불활성이다. 그러나, 미반응된 소량의 염소가 포스겐 중에 존재할 수 있다. 염소는 계면 중합 반응에서 NaOH와 반응하여 하이포아염소산 나트륨(NaClO)을 생성할 수 있는데, 이는 NaClO₃와 유사한 방식으로 BPA와 반응할 수 있다. 염소는 또한 BPA와 직접 반응할 수 있다. BPA와 염소의 반응은 폴리머 주쇄의 염소화를 낳을 수 있다. 포스겐 중의 자유 염소 수준이 500 ppm을 초과하는 경우, 생성된 폴리카보네이트는 200 ppm 초과의 결합된 염소 원자를 가질 수 있는 폴리카보네이트 수지를 낳을 수 있다. 이 수지는 증가된 황색 지수 및 감소된 색 안정성을 가질 수 있다. 100 ppm 미만의 자유 염소를 함유하는 포스겐이 사용되는 경우, 폴리카보네이트 내에 혼입된 염소 원자의 수준은 20 ppm 미만일 수 있다. 따라서, 포스겐을 통해 도입된 염소의 양을 제어하는 것이 중요하다.

폴리카보네이트 분말을 생성하기 위한 포스겐과 BPA의 반응은 완전한 분자량 구축을 보장하고, 잔류의 미반응된 BPA 모노머의 양을 최소화하는 포스겐으로 실행될 수 있다. 일반적으로, 8 내지 10 몰%의 과량의 포스겐이 적절하다. 8 몰% 미만의 과량의 포스겐이 사용되는 경우, 불완전한 배치 사건(incomplete batch event)이 발생할 위험 및 잔류 모노머가 증가할 위험이 더 많으며, 상기 불완전한 배치 사건이 일어나면 원하는 중량 평균 분자량(Mw) 보다 낮은 분자량을 갖는 폴리머를 낳을 수 있다. 일반적으로, 폴리카보네이트 중에 50 ppm 미만의 하이드록실 말단기 및 폴리카보네이트 중에 50 ppm 미만의 잔류 BPA 모노머가 존재할 수 있다.

폴리카보네이트 분말의 중량 평균 분자량(Mw)은 사슬 정지제 또는 말단 캡핑제를 첨가함으로써 제어될 수 있다. 예시적인 말단 캡핑제는 페놀, 파라-t-부틸페놀 및 p-쿠밀 페놀(PCP)를 포함한다. 말단 캡핑제의 양은 2.25 내지 5.5 몰%일 수 있으며, 폴리카보네이트 표준을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정될 때, 36,000 내지 17,000 g/mol(몰 당 그램)의 Mw를 낳을 수 있다. 더욱 통상적으로, 말단 캡핑제의 양은 2.9 내지 4.3 몰%일 수 있으며, 30,000 내지 21,000 g/mol의 Mw를 낳을 수 있다. 폴리카보네이트를 포함하는 생성된 조성물이 150 ppm 이하, 더욱 구체적으로 25 내지 150 ppm, 더더욱 구체적으로 30 내지 100 ppm의 자유 하이드록실기 수준을 포함하도록 말단 캡핑제가 상기 반응에 사용될 수 있다.

폴리카보네이트의 후반응 처리(processing)는 낮은 색(low color) 및 색 안정성 폴리카보네이트를 제조하는데 중요할 수 있다. 폴리카보네이트, 염수, 수불혼화성 용매 및 불순물을 함유하는 반응 혼합물은 배치인 것으로 간주될 수 있다. 상기 배치는 일련의 정제 단계를 통해 배출 및 정제될 수 있다. 각각의 단계는 예를 들어, 1종 이상의 액체-액체 원심분리기로 구성될 수 있다.

제1 정제 단계에서, 용해된 폴리카보네이트를 함유하는 메틸렌 클로라이드 상으로부터 염수 상이 분리될 수 있다.

제2 정제 단계에서, 메틸렌 클로라이드 상으로부터 촉매가 추출될 수 있다. 이는 희석된 수성 염산을 사용하여 수행될 수 있다.

제3 정제 단계에서, 잔류의 이온 종은 고품질의 물을 사용하여 메틸렌 클로라이드 상을 세척함으로써 제거될 수 있다. 고품질의 물은 일반적으로 증기로부터 응축되거나 또는 탈이온화를 사용하여 정제된 것으로, 물에 오염물이 거의 존재하지 않는다. 예를 들어, 고품질의 물의 전도도는 10 μS/cm(센티미터 당 마이크로 시멘스) 미만일 수 있다. 결과적으로, 폴리카보네이트는 낮은 잔류 염소 이온을 가질 수 있다. 칼슘, 실리케이트, 철, 설페이트 등과 같은 미네랄 및 금속 불순물을 함유하는 물이 사용되는 경우, 이후 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 성형 부품은 증가된 헤이즈 및 황색을 갖는 것으로 나타났다.

정제 이후에, 용해된 폴리카보네이트를 함유하는 비수성상은 10 마이크로미터 절대 필터를 사용하여 선택적으로 여과될 수 있다. 이후, 폴리카보네이트는 증기 침전의 방법에 의해 농축되고 분리될 수 있으며, 이는 증기와의 직접 접촉 동안 상기 디클로로메탄 용매를 순간 순간증발(flash) 시킨다. 침전에 사용되는 증기는 매우 낮은 미네랄 및 이온 함량을 가질 수 있으며, 바람직하게는 1 μS/cm 미만의 전도도 값을 가질 수 있다. 높은(10 μS/cm 초과) 미네랄 또는 이온 함량을 갖는 증기를 사용하여 수지를 침전시키는 것은 폴리카보네이트 수지의 높은 황색 및 열악한 용융 안정성을 낳을 수 있다.

디클로로메탄 및 수증기(steam vapor)는 습윤 폴리카보네이트로부터 분리될 수 있다. 디클로로메탄 및 수증기는 응축되고 분리될 수 있다. 회수된 디클로로메탄은 순간증발(flash)된 것이기 때문에 고순도일 수 있고, 이후 BPA 중합에서 재사용될 수 있다. 회수된 물도 또한 고순도일 수 있으며, 세척 또는 촉매의 추출을 위한 정제 단계에서 사용될 수 있다. 회수된 촉매/물 혼합물은 이후 BPA의 중합에서 사용될 수 있다.

잔류 디클로로메탄은 대항류 증기 흐름(counter current steam flow)을 사용하는 플러그 흐름 컬럼 내에서 습윤 폴리카보네이트로부터 제거될 수 있다. 잔류 물은 가열 공기를 사용하는 유동층 건조기(fluid bed dryer) 내에서 습윤 카보네이트로부터 제거될 수 있다. 이후, 생성된 폴리카보네이트 분말이 수집될 수 있다.

요약하면, 고품질의 폴리카보네이트의 생성을 위해 수많은 단계들이 행해질 수 있다. 즉 낮은 색 및 특히 색 안정성을 갖는 고순도 BPA, 예를 들어, 99.65% 순도 이상의 BPA가 사용될 수 있다. NaOH 염기는 염소산나트륨 함량이 낮을 수 있으며, 여과될 수 있다. 포스겐은 미반응된 염소 함량이 낮을 수 있다. 완전한 중합을 보장하는 보수적인 반응 조건들이 사용될 수 있다. 폴리카보네이트를 수득하는 정제 단계 동안 고순도의 물이 사용되어야 한다.

다음으로, 폴리카보네이트 수지를 형성하는 컴파운딩 공정이 또한 최적화될 수 있다.

초기에, 제조된 고품질의 카보네이트가 분리되고 격리되어 컴파운딩 작업의 사일로(silo)에 지정될 수 있다. 각각의 사일로는 교차 오염(cross-contamination)이 없음을 보장하기 위하여 잔류 분말들이 청소될 수 있다. 또한, 사일로로부터 압출 라인까지 폴리카보네이트 분말을 이동시키기 위해 사용되는 이송 라인이 이송 이전에 세척될 수 있다. 여과된 공기가 이송을 위해 사용될 수 있다. 전용 공급기(feeder)를 사용하여 임의의 첨가제(착색제, 안정화제 등)가 압출기로 직접 계량될(metered) 수 있다.

폴리카보네이트 분말의 컴파운딩은 압출기 내에서 수행될 수 있다. 압출기는 컴파운딩, 성형, 펠렛화 또는 필름, 시트 또는 프로파일을 성형하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 압출기는 전형적으로 가열된 압출 배럴 및 상기 배럴 내에서 회전하는 1개 또는 2개의 스크류를 가지며, 압출 노즐 내의 오리피스(orifice)를 통하여 폴리카보네이트를 압축, 용융 및 압출한다. 상기 배럴은 공급 구역, 이송 구역, 혼합 구역, 분산 구역 및 계량 구역과 같은 많은 다양한 구역으로 구분될 수 있다.

상기 폴리카보네이트는 제어된 온도에서 첨가제들과 함께 용융 압출될 수 있다. 고등급 폴리카보네이트 수지의 경우 50 mm 또는 70 mm 압출기가 전형적으로 사용될 수 있다. 상기 폴리카보네이트는 미립자 오염물을 감소시키기 위하여 30 마이크로미터 여과 스택을 통하여 용융 여과될 수 있다. 생성물의 품질을 더 개선시키기 위하여 더 작은 메시 필터(10 마이크로미터)를 사용하는 것이 가능하다. 오염을 최소화하기 위하여 0.5 마이크로미터로 여과된 물이 있는 스테인리스강 수조가 사용될 수 있다. 압출기로부터 빠져나오는 폴리카보네이트 수지는 펠렛화되고, 벌크 박스 또는 큰 자루와 같은 포장재 안에 수집될 수 있다. 압출 및 포장 공정 동안 공기 및 물 이송 시스템 내에 존재할 수 있는 미립자들을 배제하기 위한 주의가 기울여질 수 있다.

이점에 관하여, 본 개시의 고품질의 폴리카보네이트 수지를 얻기 위해 컴파운딩 공정의 2가지 측면이 관련될 수 있다. 첫 번째는, 용융 필터의 크기가 작을수록 폴리카보네이트가 필터 채널을 통과함에 따른 전단력(shear force) 및 열이 증가할 수 있다. 이는 생성된 폴리카보네이트의 황색의 증가를 낳는다.

두 번째는, 황색을 상쇄하기 위해 폴리카보네이트에 소정량의 청색 착색제가 첨가될 수 있다. 압출기가 안정한 운전 상태에 도달하고, 펠렛이 제조되면, 펠렛의 작은 샘플이 특정 두께의 유색 플라크로 성형될 수 있다. 색 측정을 기록하고, 제품의 원하는 사양과 비교할 수 있다. 이후, 폴리카보네이트 제품이 사양 안에 들어오도록 착색제의 양 또는 이들의 강도가 조절될 수 있다. 다시 말하면, 폴리카보네이트의 황색을 조절함으로써, 색 사양(b*)을 충족하는데 요구되는 착색제의 양이 감소될 수 있으며, 이는 밝기(L*)를 증가시킨다.

증가된 광 투과 및 청정도(cleanliness)를 갖는 본 개시의 고품질의 폴리카보네이트를 얻기 위하여, 압출기로의 공급 속도, 압출기의 토오크(torque), 착색제의 설정점(set point) 및 압출기의 온도가 최적화될 수 있다. 이는 원하는 제품을 얻기 위한 피드백 루프를 사용함으로써 수행될 수 있다. 착색제는 전형적으로 라인 속도(line rate)의 백분율로서 측정될 수 있다. 토오크는 70% 내지 90%일 수 있다.

상기 조성물은 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머(폴리실록산-폴리카보네이트로도 지칭됨)를 더 포함할 수 있다. 상기 코폴리머의 폴리디오가노실록산(본 명세서에서 "폴리실록산"으로도 지칭됨) 블록은 하기 화학식 (9)와 같은 디오가노실록산 반복 단위를 포함한다:

(9)

여기서, 각각의 R은 독립적으로 C₁ _-13 1가 유기기이다. 예를 들어, R은 C₁-C₁₃ 알킬기, C₁-C₁₃ 알콕시기, C₂-C₁₃ 알케닐기, C₂-C₁₃ 알케닐옥시기, C₃-C₆ 사이클로알킬기, C₃-C₆ 사이클로알콕시기, C₆-C₁₄ 아릴기, C₆-C₁₀ 아릴옥시기, C₇-C₁₃ 아릴알킬기, C₇-C₁₃ 아랄콕시기, C₇-C₁₃ 알킬아릴기, 또는 C₇-C₁₃ 알킬아릴옥시기일 수 있다. 전술한 기는 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드, 또는 이들의 조합으로 완전히 또는 부분적으로 할로겐화될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 투명 폴리실록산-폴리카보네이트가 바람직하며, R은 할로겐으로 비치환된다. 전술한 R 기의 조합이 동일한 코폴리머에서 사용될 수 있다.

화학식 (9)에서 E의 값은 상기 폴리카보네이트 조성물 중 각 성분의 유형 및 상대적인 양, 상기 조성물의 원하는 특성 등의 고려하여 매우 다양할 수 있다. 일반적으로, E는 2 내지 1,000, 구체적으로 2 내지 500, 또는 더욱 구체적으로 5 내지 100의 평균값을 가진다. 일 구현예에 있어서, E는 10 내지 75의 평균값을 가지고, 다른 구현예에 있어서, E는 40 내지 60의 평균값을 가진다. E이 낮은 값, 예를 들어, 40 미만인 경우, 상대적으로 많은 양의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 반대로, E가 높은 값, 예를 들어 40 초과인 경우, 상대적으로 적은 양의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머를 사용할 수 있다.

제1 및 제2(또는 그 이상)의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머가 사용될 수 있으며, 이때, 제1 코폴리머의 E의 평균값은 제2 코폴리머의 E의 평균값보다 작다.

일 구현예에 있어서, 상기 폴리디오가노실록산 블록은 하기 화학식 (10)의 것일 수 있다:

(10)

여기서 E는 위에서 정의한 바와 같고; 각각의 R은 동일하거나 상이하고, 위에서 정의한 바와 같고; Ar은 동일하거나 상이하고, 치환 또는 비치환된 C₆ _-C₃₀ 아릴렌기이고, 여기서 결합은 직접 방향족 모이어티에 연결된다. 화학식 (10)에서 Ar기는 C₆-C₃₀ 디하이드록시 아릴렌 화합물, 예를 들어, 위의 화학식 (3) 또는 (6)의 디하이드록시아릴렌 화합물로부터 유도될 수 있다. 디하이드록시아릴렌 화합물은 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, 전술한 디하이드록시 화합물 중 1종 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.

다른 구현예에 있어서, 폴리디오가노실록산 블록은 하기 화학식 (11)의 것이다:

(11)

여기서, R 및 E는 위에서 정의한 바와 같고, 각각의 R⁵는 독립적으로 2가 C₁ _-C₃₀ 유기기이고, 상기 중합된 폴리실록산 단위는 상응하는 디하이드록시 화합물의 반응 잔기이다. 구체적인 일 구현예에 있어서, 폴리디오가노실록산 블록은 하기 화학식 (12)의 것이다:

(12)

여기서, R 및 E는 위에서 정의한 바와 같다. 화학식 (12) 중 R⁶은 2가 C₂ _-C₈ 지방족기이다. 화학식 (12) 중 각각의 M은 동일하거나 상이할 수 있고, 할로겐, 시아노, 니트로, C₁ _-C₈ 알킬티오, C₁ _-C₈ 알킬, C₁ _-C₈ 알콕시, C₂ _-C₈ 알케닐, C₂ _-C₈ 알케닐옥시기, C₃ _-C₈ 사이클로알킬, C₃ _-C₈ 사이클로알콕시, C₆ _-C₁₀ 아릴, C₆ _-C₁₀ 아릴옥시, C_7-C₁₂ 아랄킬, C₇ _-C₁₂ 아랄콕시, C₇ _-C₁₂ 알킬아릴, 또는 C₇ _-C₁₂ 알킬아릴옥시일 수 있고, 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.

일 구현예에 있어서, 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 톨릴)이고; R²는 디메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌기이고; R은 C₁ _-8 알킬, 할로알킬(예를 들어, 트리플루오로프로필), 시아노알킬, 또는 아릴(예를 들어, 페닐, 클로로페닐 또는 톨릴)이다. 다른 구현예에서, R은 메틸, 또는 메틸과 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸과 페닐의 조합이다. 또 다른 구현예에 있어서, M은 메톡시이고, n은 1이고, R²는 2가 C₁ _-C₃ 지방족기이고, R은 메틸이다.

화학식 (12)의 블록은 대응하는 디하이드록시 폴리디오가노실록산(13)으로부터 유도될 수 있다:

(13)

여기서, R, E, M, R⁶ 및 n은 전술한 바와 같다. 이러한 디하이드록시 폴리실록산은 하기 화학식 (14)의 실록산 하이드라이드와 지방족성 불포화 1가 페놀 사이의 백금 촉매 첨가를 수행함으로써 제조될 수 있다:

(14)

여기서, R 및 E는 이전에 정의된 바와 동일하다. 지방족성 불포화 1가 페놀은 유게놀(eugenol), 2-알킬페놀, 4-알릴-2-메틸페놀, 4-알릴-2-페닐페놀, 4-알릴-2-t-부톡시페놀, 4-페닐-2-페닐페놀, 2-메틸-4-프로필페놀, 2-알릴-4,6-디메틸페놀, 2-알릴-4-브로모-6-메틸페놀, 2-알릴-6-메톡시-4-메틸페놀 및 2-알릴-4,6-디메틸페놀을 포함한다. 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.

상기 폴리오가노실록산-폴리카보네이트는 50 내지 99 중량%의 카보네이트 단위 및 1 내지 50 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다. 이러한 범위 내에서, 상기 폴리오가노실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 70 내지 98 중량%, 더욱 구체적으로 75 내지 97 중량%의 카보네이트 단위 및 2 내지 30 중량%, 더욱 구체적으로 3 내지 25 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다.

폴리오가노실록산-폴리카보네이트는 가교결합된 스티렌-디비닐 벤젠 컬럼을 사용하고, 밀리미터 당 1 밀리그램의 샘플 농도로, 폴리카보네이트 표준으로 검량된 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정될 때, 2,000 내지 100,000 달톤, 구체적으로 5,000 내지 50,000 달톤의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.

상기 폴리오가노실록산-폴리카보네이트는 300℃/1.2 kg에서 측정될 때, 1 내지 50 cc/10분(10분 당 50 입방센티미터), 구체적으로 2 내지 30 cc/10분의 용융 부피 유량을 가질 수 있다. 전체적인 원하는 흐름 특성을 달성하기 위해 상이한 흐름 특성의 폴리오가노실록산-폴리카보네이트의 혼합물이 사용될 수 있다.

반사제

상기 폴리카보네이트 조성물은 고굴절률을 갖는 반사제(들), 예를 들어, 이산화 티타늄 또는 산화 아연을 포함하고, 고굴절률은 1.7 초과이다. 바람직하게는, 굴절률은 2 이상이다. 가능한 반사제는 이산화 티타늄(예를 들어, 루타일(rutile) 및 아나타제(anatase)), 산화 아연, 황화 아연, 산화 안티몬 및 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

상기 반사제는, 예를 들어, 수화 알루미나, 이산화규소, 소듐 실리케이트, 소듐 알루미네이트, 소듐 알루미늄 실리케이트, 산화 아연, 산화 지르코늄 및 운모(mica) 중 1종 이상의 무기 처리제로 처리될 수 있다. 이러한 처리제는 반사(예를 들어, 이산화 티타늄) 입자의 구조 형성(construction)시 빌딩 블록(building block)으로서 작용할 수 있고, 선택적으로 침전되어 처리제가 개개의 입자의 표면 근처에서 나타날 수 있다. 이들 처리제는 분산 보조제 및/또는 중화제로서 사용될 수 있다.

상기 반사제는 비코팅되거나 또는 코팅될 수 있고, 이러한 코팅은 하나 이상의 코팅층으로 적층될 수 있다. 상기 반사제를 위한 적절한 코팅제는, 알킬 알콕시실란 및 폴리오가노 하이드로젠 실록산을 포함하는 실란 커플링제; 실리콘 오일; 알킬 하이드로젠 폴리실록산; 폴리오가노실록산; 트리메틸올프로판올을 포함하는 알코올; 트리메틸올 프로판을 포함하는 폴리올; 알킬 포스페이트; 인산화 지방산; 고급 지방산 에스테르; 아인산, 인산, 카르복시산 및 카르복시산 무수물과 같은 산 화합물; 왁스; 및 기타 코팅제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이소프로필 트리이소스테아로일 티타네이트를 포함하는 티타네이트 커플링제와 같은 특수 코팅이 혼입될 수 있다. 상기 반사제는 상기 반사제가 폴리카보네이트와 결합하거나 또는 폴리카보네이트와 상호작용이 거의 없거나 없도록 금속 코팅을 가질 수 있다. 가능한 금속은 알루미늄, 티타늄, 붕소 등을 포함한다. 코팅의 몇몇 예는 이산화규소; 금속 산화물(예를 들어, 산화 알루미늄); 및 금속 질화물(예를 들어, 질화 붕소, 질화 규소 및 질화 티타늄); 뿐만 아니라 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 일반적으로, 상기 반사제 및 상기 코팅은 상이한 조성을 갖는다. 예를 들어, 상기 반사제는 코팅된 이산화 티타늄일 수 있다. 가능한 코팅은 무기 코팅(예를 들어, 알루미나) 및/또는 유기 코팅(예를 들어, 폴리실록산)을 포함하며, 상기 무기 코팅은 0 내지 5 중량%의 실리카 또는 알루미나를 포함할 수 있고, 상기 유기 코팅은 0 내지 3 중량%의 소수성 유기 계면 활성제를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 반사제는 알루미나 코팅된 이산화 티타늄, 알루미나 및 폴리실록산 코팅된 이산화 티타늄 및/또는 폴리실록산 코팅된 이산화 티타늄일 수 있다. 예를 들어, 상기 반사제는 DIN EN ISO 591, Part 1에 따른 R2 분류를 갖고, 알루미늄 및/또는 규소의 화합물(들)로 안정화된 이산화 티타늄이고, 96.9% 이상의 이산화 티타늄 순도를 갖는다. 이산화 티타늄의 일 예는 Kronos 2233이며, 이는 Kronos Worldwide Inc.로부터 상업적으로 입수가능하다.

상기 반사제, 예를 들어, 이산화 티타늄은 코팅되거나 또는 비코팅될 수 있으며, 500 nm 미만, 구체적으로 30 nm 내지 500 nm, 구체적으로 50 nm 내지 500 nm, 더욱 구체적으로 170 nm 내지 350 nm, 더더욱 구체적으로 100 nm 내지 250 nm, 더더욱 구체적으로 150 nm 내지 200nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 반사제, 예를 들어, 이산화 티타늄은 30 nm 이상, 180 nm 이하, 예를 들어, 30 nm 내지 180 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 평균 입자 크기는 170nm 이상일 수 있는데, 그 이유는 더 작은 입자 크기는 낮은 반사율을 낳을 수 있는 청색을 더욱 나타낼 수 있기 때문이다.

일 구현예에 있어서, 상기 반사제는 DIN EN ISO 591, Part 1에 따른 R2 분류를 갖고, 알루미늄 및/또는 규소의 화합물(들)로 안정화된 이산화 티타늄이고, 96.0% 이상의 이산화 티타늄 순도를 갖는다.

적절한 이산화 티타늄의 일 예는 Kronos 2233이며, 이는 Kronos Worldwide Inc.로부터 상업적으로 입수가능하다.

상기 반사제는 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 7 중량% 내지 40 중량%, 구체적으로 7 중량% 내지 25 중량%, 더욱 구체적으로, 10 중량% 내지 20 중량%, 더더욱 구체적으로 12.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재할 수 있다.

난연제

상기 폴리카보네이트 조성물은 난연제를 더 포함할 수 있다. 유용한 난연제는 인, 브롬 및/또는 염소를 포함하는 유기 화합물을 포함한다. 규제 상의 이유로 인해, 비브롬화 및 비염소화 인 함유 난연제, 예를 들어, 유기 포스페이트 및 인-질소 결합을 함유하는 유기 화합물이 특정 응용 분야에서 바람직하다.

유기 포스페이트의 일 유형은 화학식 (GO)₃P=O의 방향족 포스페이트이며, 여기서 각각의 G는 독립적으로, 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 또는 아랄킬기이며, 단 하나 이상의 G는 방향족기이다. 2개의 G 기는 서로 결합하여 고리기, 예를 들어, 디페닐 펜타에리트리톨 디포스페이트를 제공할 수 있다. 방향족 포스페이트는 페닐 비스(도데실) 포스페이트, 페닐 비스(네오펜틸) 포스페이트, 페닐 비스(3,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 에틸 디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨일) 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) p-톨일 포스페이트, 트리톨일 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐) 포스페이트, 비스(도데실) p-톨일 포스페이트, 디부틸 페닐 포스페이트, 2-클로로에틸 디페닐 포스페이트, p-톨일 비스(2,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트 등을 포함한다. 구체적인 방향족 포스페이트는 각각의 G가 방향족인 것이며, 예를 들어, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 등이 있다.

또한, 이관능성 또는 다관능성 방향족 인 함유 화합물, 예를 들어, 하기 화학식들의 화합물들이 유용하다:

여기서, G¹는 독립적으로 C₁ _-30 탄화수소이고; 각각의 G² 는 독립적으로 C₁ _-30 탄화수소 또는 C₁ _-30 탄화수소옥시(hydrocarbonoxy)이고; 각각의 X는 독립적으로 브롬 또는 염소이고; m은 0 내지 4이고, n은 1 내지 30이다. 이관능성 또는 다관능성 방향족 인 함유 화합물은 각각 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트 (RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐)포스페이트 및 비스페놀 A의 비스(디페닐)포스페이트, 이들 각각의 올리고머 및 폴리머 대응물(counterparts) 등을 포함한다.

인-질소 결합을 함유하는 난연성 화합물은 포스포니트릴릭 클로라이드(phosphonitrilic chloride), 인 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드, 트리스(아지리디닐) 포스핀 옥사이드를 포함한다. 존재하는 경우, 인 함유 난연제는 폴리카보네이트 및 충격 개질제 100 중량부를 기준으로, 일반적으로 5 내지 30 중량부, 더욱 구체적으로 7 내지 15 중량부의 양으로 존재한다.

또한, 할로겐화 재료, 예를 들어, 할로겐화 화합물 및 하기 화학식 (18)의 수지가 난연제로서 사용될 수 있다:

(18)

여기서, R은 알킬렌, 알킬리덴 또는 지환족 연결기(예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 이소프로필리덴, 부틸렌, 이소부틸렌, 아밀렌, 사이클로헥실렌, 사이클로펜틸리덴 등); 또는 산소 에테르, 카보닐, 아민 또는 황 함유 연결기(예를 들어, 설파이드, 설폭시드, 설폰 등)이다. R은 또한 방향족, 아미노, 에테르, 카보닐, 술파이드, 술폭시드, 술폰 등과 같은 기에 의해 연결된 두 개 이상의 알킬렌 또는 알킬리덴 연결기로 이루어질 수 있다.

화학식 (18) 중 Ar 및 Ar'은 각각 독립적으로 모노 또는 폴리카보사이클릭 방향족기, 예를 들어, 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌 등이다.

Y는 유기, 무기 또는 유기금속 라디칼로서, 예를 들어, (1) 할로겐(예를 들어, 염소, 브롬, 요오드, 불소) 또는 (2) 일반식 OB의 기(여기서, B는 X와 유사한 1가 탄화수소기) 또는 (3) R로 표시되는 유형의 1가 탄화수소기 (4) 기타 치환체(예를 들어, 니트로, 시아노 등이며, 상기 치환체들은 아릴 핵 당 할로겐 원자가 1개 이상, 구체적으로 2개 이상인 경우 실질적으로 불활성이다)이다.

존재하는 경우, 각각의 X는 독립적으로 1가 탄화수소기, 예를 들어, 알킬기(예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 데실 등); 아릴기(페닐, 나프틸, 비페닐, 자일릴, 톨일 등); 및 아랄킬기(벤질, 에틸페닐 등); 지환족기(예를 들어, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등)이다. 1가 탄화수소기는 그 자체가 불활성 치환기를 함유할 수 있다.

각각의 d는 독립적으로 1 내지 Ar 또는 Ar'를 포함하는 방향족 고리 상에 치환된 대체가능한 수소의 개수에 해당하는 최대값이다. 각각의 e는 독립적으로 0 내지 R 상의 대체가능한 수소의 개수에 해당하는 최대값이다. a, b 및 c는 각각 독립적으로 0을 포함하는 정수(whole number)이다. b가 0이 아닌 경우, a와 c 둘 다 0이 될 수 없다. 그렇지 않으면, a 또는 c 둘 중 하나가 0일 수 있지만, 둘 다 0이 될 수는 없다. b가 0인 경우, 상기 방향족기들은 직접 탄소-탄소 결합에 의해 연결된다.

방향족기 Ar 및 Ar'상의 하이드록실 및 Y 치환체는 방향족 고리상의 오르쏘, 메타 또는 파라 위치로 변할 수 있고, 이들 기는 서로에 대해 임의의 가능한 기하학적 관계에 있을 수 있다.

전술한 화학식의 범위 내에 비스페놀이 포함되며, 다음과 같은 것이 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-4-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, 상기 구조의 화학식은 다음을 포함한다: 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 등.

또한, 올리고머 및 폴리머 할로겐화 방향족 화합물로서, 예를 들어, 비스페놀 A 및 테트라브로모비스페놀 A의 코폴리카보네이트 및 카보네이트 전구체(예를 들어, 포스겐)가 유용하다. 금속 상승제(synergists), 예를 들어, 산화 안티몬이 또한 난연제와 함께 사용될 수 있다. 존재하는 경우, 할로겐 함유 난연제는 폴리카보네이트 및 충격 개질제의 100 중량부를 기준으로, 일반적으로 0.1 내지 10 중량부, 더욱 구체적으로 0.5 내지 5 중량부의 양으로 존재한다.

상기 카보네이트 조성물은 염소 및 브롬이 본질적으로 없을 수 있다. 염소 및 브롬이 본질적으로 없다는 것은 염소 또는 브롬 또는 염소 또는 브롬 함유 재료의 의도적인 첨가 없이 생성된 재료를 지칭한다. 그러나, 다종 제품을 처리하는 설비에서는 특정한 양의 교차 오염이 발생할 수 있고, 이는 전형적으로 백만 중량부 당 중량부 스케일의 브롬 및/또는 염소 수준을 낳을 수 있음이 이해될 수 있다. 이러한 이해를 바탕으로, 브롬 및 염소가 본질적으로 없다는 것은 100 ppm(백만 중량부 당 중량부) 이하, 75 ppm 이하 또는 50 ppm 이하의 브롬 및/또는 염소 함량을 갖는 것으로 정의될 수 있음이 쉽게 인식될 수 있다. 이러한 정의가 난연제에 적용되는 경우, 이는 난연제의 총중량을 기준으로 한다. 이러한 정의가 상기 폴리카보네이트 조성물에 적용되는 경우, 이는 임의의 충전제를 제외한 상기 조성물의 총중량을 기준으로 한다.

무기 난연제, 예를 들어, C₂ _-16 알킬 술포네이트 염(예를 들어, 포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트 (Rimar 염), 포타슘 퍼플루오로옥탄 술포네이트, 테트라에틸암모늄 퍼플루오로헥산 술포네이트 및 포타슘 디페닐술폰 술포네이트(KSS) 등); 예를 들어, 알칼리 금속 또는 알킬리 토금속(예를 들어, 리튬, 소듐, 포타슘, 마그네슘, 칼슘 및 바륨 염) 및 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 와 같은 플루오로 음이온 착체)의 반응에 의해 형성된 염이 또한 사용될 수 있다. 상기 난연제는 p-톨루엔술폰산 소듐염(NaTS)을 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 무기 난연성 염은 일반적으로 폴리카보네이트 및 충격 개질제의 100 중량부를 기준으로, 0.05 내지 10 중량부, 더욱 구체적으로 0.1 내지 5 중량부의 양으로 존재한다.

유용한 유형의 다른 난연제는 하기 화학식 (19)의 반복 구조 단위를 포함하는 폴리디오가노실록산 블록을 포함하는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머이다:

(19)

여기서, R은 동일하고나 상이하고, C₁ _-13 1가 유기기이다. 예를 들어, R은 C₁-C₁₃ 알킬기, C₁-C₁₃ 알콕시기, C₂-C₁₃ 알케닐기, C₂-C₁₃ 알케닐옥시기, C₃-C₆ 사이클로알킬기, C₃-C₆ 사이클로알콕시기, C₆-C₁₀ 아릴기, C₆-C₁₀ 아릴옥시기, C₇-C₁₃ 아랄킬기, C₇-C₁₃ 아랄콕시기, C₇-C₁₃ 알킬아릴기 또는 C₇-C₁₃ 알킬아릴옥시기일 수 있다. 동일한 코폴리머에서 전술한 R의 조합이 사용될 수 있다. 화학식 (19) 중 R²은 2가 C₁-C₈ 지방족기이다. 화학식 (19) 중 각각의 M은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 할로겐, 시아노, 니트로, C₁-C₈ 알킬티오, C₁-C₈ 알킬, C₁-C₈ 알콕시, C₂-C₈ 알케닐, C₂-C₈ 알케닐옥시기, C₃-C₈ 사이클로알킬, C₃-C₈ 사이클로알콕시, C₆-C₁₀ 아릴, C₆-C₁₀ 아릴옥시, C₇-C₁₂ 아랄킬, C₇-C₁₂ 아랄콕시, C₇-C₁₂ 알킬아릴 또는 C₇-C₁₂ 알킬아릴옥시일 수 있고, 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이다.

화학식 (19) 중 E는 상기 폴리카보네이트 조성물에 효과적인 수준의 난연성을 제공하도록 선택된다. 따라서, E의 값은 폴리카보네이트, 충격 개질제, 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머 및 기타 난연제의 유형 및 양을 포함하여, 상기 폴리카보네이트 조성물 중 각 성분의 유형 및 상대적인 양에 따라 달라질 것이다. 적절한 E 값은 과도한 실험 없이 본 명세서에 개시된 가이드라인을 사용하여 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로, E는 2 내지 1,000, 구체적으로 10 내지 100, 더욱 구체적으로 25 내지 75의 평균값을 가진다. 일 구현예에 있어서, E는 40 내지 60의 평균값을 가지고, 또 다른 구현예에 있어서, E는 50의 평균값을 갖는다. E가 낮은 값, 예를 들어, 40 미만인 경우, 상대적으로 많은 양의 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머를 사용하는 것이 필요할 수 있다. 반대로, E가 높은 값, 예를 들어, 40 이상인 경우, 상대적으로 적은 양의 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머를 사용하는 것이 필요할 수 있다.

일 구현예에 있어서, M은 독립적으로 브로모 또는 클로로, C₁-C₃ 알킬기(예를 들어, 메틸, 에틸 또는 프로필), C₁-C₃ 알콕시기(예를 들어, 메톡시, 에톡시, 또는 프로폭시) 또는 C₆-C₇ 아릴기(예를 들어, 페닐, 사이클로페닐, 또는 톨일)이고; R²은 디메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌기이고; R은 C₁ _-8 알킬, 트리플루오로프로필과 같은 할로알킬, 시아노알킬 또는 페닐, 클로로페닐 또는 톨일과 같은 아릴이다. 다른 구현예에 있어서, R은 메틸, 또는 메틸 및 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸 및 페닐의 조합일 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, M은 메톡시이고, n은 1이고, R²는 2가 C₁-C₃ 지방족기이고, R은 메틸이다.

상기 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 대응하는 디하이드록시 폴리실록산과 카보네이트 공급원 및 화학식 (3)의 디하이드록시 방향족 화합물의 반응에 의해 제조될 수 있으며, 선택적으로 전술한 바와 같은 상 전이 촉매의 존재하에서 제조될 수 있다. 조건은 폴리카보네이트 형성에 유용한 조건과 유사하다. 대안적으로, 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 용융 상태에서 디하이드록시 모노머 및 디아릴 카보네이트 에스테르(예를 들어, 디페닐 카보네이트)를 전술한 바와 같은 에스테르교환 촉매의 존재 하에서 공반응시킴으로써 제조될 수 있다. 일반적으로, 디하이드록시 폴리디오가노실록산의 양은 폴리카보네이트 블록의 몰수에 대하여 1 내지 60 몰%의 폴리디오가노실록산 블록을 포함하는 코폴리머를 생성하도록, 더욱 일반적으로, 폴리카보네이트 블록의 몰수에 대하여 3 내지 50 몰%의 폴리디오가노실록산 블록을 생성하도록 선택된다. 존재하는 경우, 상기 코폴리머는 폴리카보네이트 및 충격 개질제 100 중량부를 기준으로 5 내지 50 중량부, 더욱 구체적으로 10 내지 40 중량부의 양으로 존재할 수 있다.

UV 안정화제

광 안정화제 및/또는 UV 안정화제로도 지칭되는 자외선(UV) 흡수제가 또한 사용될 수 있다. 광 안정화 첨가제는 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-t-옥틸페닐)-벤조트리아졸과 같은 벤조트리아졸 및 2-하이드록시-4-n-옥틸 벤조페논 등, 또는 전술한 광 안정화제 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

UV 흡수 첨가제는 다음을 포함한다: 하이드록시벤조페논; 하이드록시벤조트리아졸; 하이드록시벤조트리아진; 시아노아크릴레이트; 옥사닐리드; 벤즈옥사진온; 아릴 살리실레이트; 레조르시놀 모노벤조에이트와 같은 디페놀의 모노에스테르; 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀 (CYASORB^TM 5411); 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논 (CYASORB^TM 531); 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)-페놀 (CYASORB^TM 1164); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온) (CYASORB^TM UV- 3638); 폴리[(6-모필리노-s-트리아진-2,4-디일)[2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 이미노]-헥사메틸렌[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노], 2-하이드록시-4-옥틸옥시벤조페논 (UVINUL^TM3008), 6-t-부틸-2-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸페닐 (UVINUL^TM3026), 2,4-디-t-부틸-6-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-)-페놀 (UVINUL^TM3027), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-t-펜틸페놀 (UVINUL^TM3028), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀 (UVINUL^TM3029), 1,3-비스[(2'-시아노-3',3'-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스-{[(2'-시아노-3',3'-디페닐아크릴로일)옥시]메틸}-프로판 (UVINUL^TM3030), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸페놀 (UVINUL^TM3033), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-비스(1-메틸-1-페닐에틸)페놀 (UVINUL^TM3034), 에틸-2-시아노-3,3-디페닐아크릴레이트 (UVINUL^TM3035), (2-에틸헥실)-2-시아노-3,3-디페닐아크릴레이트 (UVINUL^TM3039), N,N'-비스포밀-N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)헥사메틸렌디아민 (UVINUL^TM4050H), 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-세바케이트 (UVINUL^TM4077H), 비스-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디일)-세바케이트 + 메틸-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-세바케이트 (UVINUL^TM4092H) 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3, 3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판 (UVINUL^TM 3030); 2,2'-(1,4-페닐렌) 비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; TINUVIN^TM 234; 산화 티타늄, 산화 세륨 및 산화 아연 등과 같은 나노 크기의 무기 재료로서, 모두 100 나노미터 이하의 입자 크기를 갖는 무기 재료;등 또는 전술한 UV 흡수제 중 적어도 1종을 포함하는 조합. UV 흡수제는 폴리카보네이트 및 충격 개질제 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 1 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 본 명세서에 개시된 폴리카보네이트 조성물과 함께 특히 유용할 수 있는 UV 흡수제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀 (예를 들어, 뉴저지, Woodland Park, Cytec Industries사로부터 상업적으로 입수가능한 CYASORB^TM 5411) 및 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온) (예를 들어, 뉴저지, Woodland Park, Cytec Industries사로부터 상업적으로 입수가능한 CYASORB^TM UV- 3638) 및 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 상기 UV 안정화제는 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 1 중량%, 구체적으로 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 더욱 구체적으로 0.15 중량% 내지 0.4 중량%의 양으로 존재할 수 있다.

첨가제

상기 폴리카보네이트 이외에, 상기 폴리카보네이트 조성물은 다양한 첨가제(예를 들어, 충격 개질제, 충전제, 열 안정화제, 가소제, 윤활제, 주형 이형제, 적하 방지제, 대전 방지제, 착색제, 방사 안정화제, 저광택 첨가제)들이 포함될 수 있으며, 일반적으로 이러한 유형의 폴리카보네이트 조성물에 혼입된다. 단, 상기 첨가제(들)은 상기 폴리카보네이트 조성물의 바람직한 특성, 특히, 반사율 값에 상당한 악영향을 주지 않도록 선택된다. 첨가제들의 조합이 사용될 수 있다. 이러한 첨가제들은 상기 조성물의 형성을 위한 성분들의 혼합 동안 적절한 시간에 혼합될 수 있다.

가능한 충전제 또는 보강제는, 예를 들어, 실리케이트 및 실리카 분말, 예를 들어, 알루미늄 실리케이트(뮬라이트(mullite)), 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, 산화알루미늄, 산화마그네슘 등; 황산칼슘(이의 무수물, 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 구, 세노스피어(cenosphere), 알루미노실리케이트(아모스피어) 등; 경질 카올린, 연질 카올린, 하소(calcined) 카올린, 폴리머 매트릭스 수지와의 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, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 산화물, 마그네슘 산화물, 및 칼슘 설페이트 반수화물(hemihydrate) 등의 1종 이상을 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(jute), 녹말, 코르크 분말, 리그닌, 땅콩 껍질, 옥수수, 벼 껍질 등; 유기 충전제, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌; 섬유를 형성할 수 있는 유기 폴리머로부터 형성된 보강 유기 섬유상 충전제, 예를 들어, 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤즈옥사졸, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴 수지, 폴리(비닐 알코올) 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 전술한 충전제 또는 보강제 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

상기 충전제 및 보강제는 금속 재료의 층으로 코팅되어 전도성을 촉진시킬 수 있거나, 또는 실란으로 표면 처리되어 폴리머 매트릭스 수지와의 접착성 및 분산성을 향상시킬 수 있다. 추가로, 보강 충전제는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유의 형태로 제공될 수 있으며, 개별적으로 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 피브릴(matrix and fibril) 구조를 통해, 또는 섬유 제조의 기술분야의 통상의 기술자에 공지된 기타 방법에 의해 사용될 수 있다. 공직조(co-woven) 구조는 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.

산화방지제 첨가제는, 오가노포스파이트, 예를 들어, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화 1가 페놀 또는 다가 페놀; 다가 페놀과 디엔의 알킬화 반응 생성물, 예를 들어, 테트라키스[메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]메탄 등; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 하이드로퀴논; 하이드록실화 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알코올의 에스테르; 베타-(5-t-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알코올의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르, 예를 들어, 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산 등의 아미드, 또는 전술한 산화 방지제의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

열 안정화제 첨가제는 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 전술한 열 안정화제의 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 열 안정화제는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스페이트일 수 있으며, 이는 상업적으로 IRGAPHOS^TM 168으로 입수가능하다. 열 안정화제는 일반적으로 폴리카보네이트 및 충격 개질제의 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 5 중량부의 양으로 사용된다.

또한, 가소제, 윤활제, 및/또는 주형 이형제가 사용될 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 등; 폴리에틸렌 글리콜 폴리머, 폴리프로필렌 글리콜 폴리머, 폴리(에틸렌 글리콜-코-프로필렌 글리콜)코폴리머, 또는 전술한 글리콜 폴리머 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함하는 친수성 및 소수성 비이온성 계면활성제와 메틸 스테아레이트의 조합, 예를 들어, 적합한 용매 중의 메틸 스테아레이트 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 코폴리머; 왁스, 예를 들어, 밀랍, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등을 포함한다.

용어 "대전 방지제"는 폴리머 수지 내로 가공 처리되고, 및/또는 재료 또는 물품 상에 스프레이되어 전도 특성 및 전반적인 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 모노머, 올리고머, 또는 폴리머 재료를 지칭한다. 모노머 대전 방지제의 예는 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 디스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 에톡시화 아민, 1차, 2차 및 3차 아민, 에톡시화 알코올, 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 전술한 모노머 대전 방지제 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 대전 방지제는 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 3 중량% 이하, 구체적으로 0 초과 내지 3 중량% 이하, 더욱 구체적으로, 1 중량% 이하, 더더욱 구체적으로, 0.75 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 대전 방지제의 양은 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 2 중량%, 구체적으로, 0.05 중량% 내지 1 중량%일 수 있다.

폴리머 대전 방지제는 특정 폴리에스테르아미드 폴리에테르-폴리아미드(폴리에테르아미드) 블록 코폴리머, 폴리에테르에스테르아미드 블록 코폴리머, 폴리에테르에스테르, 또는 폴리우레탄을 포함하며, 각각은 폴리알킬렌 글리콜 모이어티 폴리알킬렌 옥사이드 단위, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜 등을 포함한다. 이러한 폴리머 대전 방지제는 상업적으로 입수가능하며, 예를 들어, PELESTAT^TM 6321 (Sanyo) 또는 PEBAX^TM MH1657(Atofina), IRGASTAT^TM P18 및 P22(Ciba-Geigy)가 있다. 대전 방지제로서 사용될 수 있는 기타 폴리머 재료는, 본래 전도성 중합체, 예를 들어, 폴리아닐린(Panipol의 PANIPOL^TMEB로 상업적으로 입수가능함), 폴리피롤 및 폴리티오펜(Bayer로부터 상업적으로 입수가능함)이며, 이들은 고온에서 용융 가공 후 이들의 고유 전도도(intrinsic conductivity)의 일부를 유지한다. 일 구현예에서, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 카본 블랙, 또는 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합이 화학적 대전 방지제를 함유하는 폴리머 수지에 사용되어 상기 조성물이 정전기적으로 산일되게(dissipative)할 수 있다.

또한, 착색제, 예를 들어, 안료 및/또는 염료가 존재할 수 있다. 유용한 안료는 예를 들어, 무기 안료, 예를 들어, 금속 산화물 및 혼합 금속 산화물, 예를 들어, 산화 아연, 이산화 티타늄, 산화 철, 등; 황화물, 예를 들어, 황화 아연, 등; 알루민산염(aluminates); 소듐 설포-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; Pigment Red 101, Pigment Red 122, Pigment Red 149, Pigment Red 177, Pigment Red 179, Pigment Red 202, Pigment Violet 29, Pigment Blue 15, Pigment Blue 60, Pigment Green 7, Pigment Yellow 119, Pigment Yellow 147, Pigment Yellow 150, 및 Pigment Brown 24; 또는 전술한 안료 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.

염료는 일반적으로 유기 재료이고, 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(C₂ _-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 전술한 염료 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.

또한, 적하 방지제, 예를 들어, 피브릴(fibril) 형성 또는 비피브릴(non-fibril) 형성 플루오로중합체, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이 상기 조성물에 사용될 수 있다. 상기 적하방지제는 전술한 바와 같은 강성 코폴리머, 예를 들어, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머(SAN)에 의해 캡슐화(encapsulated)될 수 있다. SAN에 캡슐화된 PTFE는 TSAN으로 알려져 있다. 캡슐화된 플루오로폴리머는 상기 플루오로폴리머, 예를 들어, 수성 분산액의 존재 하에서 캡슐화하는 폴리머를 중합함으로써 제조될 수 있다. TSAN은 상기 조성물에 더욱 용이하게 분산될 수 있다는 점에서, PTFE보다 훨신 유리한 이점을 제공할 수 있다. 예시적인 TSAN은 상기 캡슐화된 플루오로폴리머의 총 중량을 기준으로, 50 중량% PTFE 및 50 중량% SAN을 포함할 수 있다. SAN은 상기 코폴리머의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 75 중량% 스티렌 및 25 중량% 아크릴로니트릴을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 플루오로폴리머는 제2 폴리머, 예를 들어, 방향족 폴리카보네이트 또는 SAN과 일정 방식으로 예비 블렌딩되어 적하 방지제로 사용되기 위한 응집 물질을 형성할 수 있다. 둘 중 어느 하나의 방법이 캡슐화된 플루오로폴리머를 제조하는데 사용될 수 있다.

또한, 방사선 안정화제, 구체적으로, 감마-방사선 안정화제가 존재할 수 있다. 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; 분지화 알킬렌폴리올, 예를 들어, 2,3-디메틸-2,3-부탄디올(피나콜) 등, 뿐만 아니라 알콕시 치환된 사이클릭 또는 비사이클릭 알칸을 포함한다. 또한, 불포화 알켄올도 유용하며, 상기 불포화 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-데센-1-올, 뿐만 아니라 하나 이상의 하이드록시 치환된 3차 탄소를 갖는 3차 알코올, 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 알코올, 예를 들어, 1-하이드록시-1-메틸-사이클로헥산을 포함한다. 또한, 방향족 고리에서 불포화 탄소에 결합된 포화 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 -CR₂ ⁴OH일 수 있고, 여기서, R⁴는 복잡하거나 간단한 탄화수소이다. 구체적인 하이드록시 메틸 방향족 화합물은 벤즈하이드롤, 1,3-벤젠디메탄올, 벤질 알코올, 4-벤질옥시 벤질 알코올 및 벤질 알코올을 포함한다. 2-메틸-2,4-펜탄디올, 폴리에틸렌 글리콜, 및 폴리프로필렌 글리콜이 종종 감마-방사선 안정화에 사용된다.

몇몇 구현예들에 있어서, 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 물품은 저광택일 수 있으으며, 플라스틱 광택 단위의 경우 저광택은 20 이하의 광택 단위이다. 구체적으로, 상기 폴리카보네이트 조성물은 15 광택 단위 이하, 바람직하게는 10 광택 단위 이하의 광택을 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 광택은 ASTM D2457에 따라 2.5 밀리미터 두께의 유색 칩으로 60˚에서 측정된다. 저광택은 또한 상기 물품을 텍스쳐링(texturing)함로써, 예를 들어, 주형을 텍스쳐링하여 플라스틱의 표면 상에 패턴을 형성하거나, 상기 물품의 표면을 텍스쳐링하는 2차 작업(예를 들어, 샌딩(sanding))에 의하여 달성될 수 있거나, 및/또는 저광택 첨가제가 상기 폴리카보네이트 조성물 중에 존재할 수 있다.

저광택 첨가제는 겔 유형의 저광택 첨가제일 수 있으며, 폴리에폭시드, 에틸렌성 불포화 니트릴을 포함하는 폴리머 및 선택적으로 폴리카보네이트의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 겔 유형의 저광택 첨가제의 예는 간단한 지방족 디에폭시드, 예를 들어, 도데카트리엔 디옥시드, 디펜텐 디옥시드 및 1,2,7,8-디에폭시옥탄; 비스-글리시딜 에테르/에스테르, 예를 들어, 비스페놀 A의 비스글리시딜 에테르 및 이의 축합 생성물; 지환족 디에폭시드, 예를 들어, 3,4-에폭시사이클로헥실-3,4-에폭시사이클로헥산카르복실레이트 및 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)아디페이트; 혼합된 지방족/지환족 디에폭시드, 예를 들어, 비닐사이클로부텐 디옥시드, 비닐사이클로펜타디엔 디옥시드 및 부테닐사이클로펜텐 디옥시드; 노볼락 수지의 글리시딜 에테르; 에폭시화 헤테로고리, 예를 들어, 트리글리시딜 이소시아누레이트; 및 에폭시화 오일, 예를 들어, 에폭시화 톨 유(tall oil), 아마인유(linseed oil) 및 대두유; 및 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합 등을 포함한다.

저광택 첨가제는 3개 이상의 반응기를 갖는 다관능성 첨가제일 수 있으며, 적어도 하나의 반응기는 에폭시기이고, 두 번째 기는 에폭시기, 하이드록실기, 이소시아네이트, 실란, 글리시딜 메타크릴레이트 개질된 폴리올레핀 등, 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 다관능성 저광택 첨가제의 예는 에폭시기를 또한 포함하는 트리메톡시 또는 트리에톡시 실란과 같은 분자를 포함하며, 예를 들면, (3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸트리에톡시실란, (3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란 및 3-글리시드옥시프로필트리에톡시실란을 포함한다. 저광택 첨가제는 폴리머 입자, 예를 들어, 모노-비닐 방향족 모노머 및 다중-비닐 방향족 모노머의 코폴리머일 수 있으며, 모노-비닐 방향족 모노머의 예는 스티렌, 에틸비닐벤젠, α-메틸-스티렌, 1-비닐 나프탈렌, 2-비닐 나프탈렌, 비닐 톨루엔, 메톡시스티렌, t-부톡시스티렌, 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴 및 아랄킬 유도체를 포함한다.

선택적으로, 저광택 첨가제는 겔 유형 저광택 첨가제를 포함할 수 있다. 겔 유형 저광택 첨가제는 폴리에폭시드 및 에틸렌성 불포화 니트릴을 포함하는 폴리머의 반응 생성물을 포함하고, 폴리카보네이트를 더 포함할 수 있다. 상기 성분들은 고온에서 반응적으로 조합되어 겔 유형 저광택 첨가제를 형성한다. 겔 유형 저광택 첨가제의 예 및 이들의 제조 방법은 Bradtke의 미국 특허 제5,530,062호에 개시되어 있다.

겔 유형 저광택 첨가제의 제조시 사용 가능한 폴리에폭시드는 다음을 포함한다: 간단한 지방족 디에폭시드, 예를 들어, 도데카트리엔 디옥시드, 디펜텐 디옥시드 및 1,2,7,8-디에폭시옥탄; 비스-글리시딜 에테르/에스테르, 예를 들어, 비스페놀 A의 비스글리시딜 에테르 및 이의 축합 생성물; 지환족 디에폭시드, 예를 들어, 3,4-에폭시사이클로헥실-3,4-에폭시사이클로헥산카르복실레이트 및 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)아디페이트; 혼합된 지방족/지환족 디에폭시드, 예를 들어, 비닐사이클로부텐 디옥시드, 비닐사이클로펜타디엔 디옥시드 및 부테닐사이클로펜텐 디옥시드; 노볼락 수지의 글리시딜 에테르; 에폭시화 헤테로고리, 예를 들어, 트리글리시딜 이소시아누레이트; 및 에폭시화 오일, 예를 들어, 에폭시화 톨 유, 아마인유 및 대두유; 및 전술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합 등. 구체적으로 유용한 폴리에폭시드는 3,4-에폭시사이클로헥실-3,4-에폭시사이클로헥산카르복실레이트와 같은 지환족 폴리에폭시드이며, 이는 Union Carbide로부터 상표명 ERL-4221로 입수가능하다.

또한, 1종 이상의 에틸렌성 불포화 니트릴(예를 들어, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및/또는 푸마로니트릴)로부터 유도된 반복 단위를 함유하는 추가적인 폴리머(들)이 사용될 수 있다. 적어도 일부의 다른 단위가 비닐 방향족 화합물로부터 유도된 코폴리머로서 이기는 하지만 아크릴로니트릴이 특히 유용하다. 이러한 유형의 코폴리머의 예는 스티렌-아크릴로니트릴 (SAN) 코폴리머, α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 아크릴로니트릴-스티렌-메타크릴산 에스테르 터폴리머, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 수지, 아크릴로니트릴-에틸 아크릴레이트-스티렌 코폴리머 및 고무 개질된 아크릴로니트릴-스티렌-부틸 아크릴레이트 폴리머 뿐만 아니라, 전술한 것들 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함한다.

스티렌-아크릴로니트릴 (SAN) 코폴리머가 특히 유용하다. SAN 코폴리머는 5 중량% 이상, 구체적으로 15 내지 35 중량%의 에틸렌성 불포화 니트릴 단위를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, SAN 코폴리머는, 공중합 혼합물 중 모노머의 비율과 관련 없이, 75 중량%의 스티렌 및 25 중량%의 아크릴로니트릴 단위를 포함할 수 있고, 따라서 이는 가장 흔히 사용되는 비율이다. 추가적인 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 폴리카보네이트 표준을 기준으로 하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정될 때, 30,000 내지 150,000 달톤일 수 있다.

전술한 폴리카보네이트가 겔 유형 저광택 첨가제에 첨가될 수 있다. 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 예를 들어, 비스페놀 A로부터 유도된 폴리카보네이트가 특히 유용하다. 바람직한 폴리카보네이트의 중량 평균 분자량은 폴리스티렌 표준을 기준으로 하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정될 때, 10,000 내지 100,000 달톤일 수 있다.

폴리에폭시드 및 에틸렌성 불포화 니트릴을 함유 코폴리머(예를 들어, SAN)는 용용 블렌딩되어 배치식 또는 연속식 모드에서 반응할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리머들은 압출되어 겔 유형 저광택 첨가제를 형성한다. 폴리에폭시드 및 에틸렌성 불포화 니트릴 함유 폴리머와 동시에 에폭시드 개환(ring-opening) 촉매(예를 들어, 도데실벤젠술폰산과 같은 술폰산)가 압출기의 공급 목(feed throat)으로 첨가될 수 있다. 폴리에폭시드는 에틸렌성 불포화 니트릴 함유 코폴리머의 양을 기준으로 1.5 내지 6.0 중량%의 양으로 800 내지 1,800 ppm 중량의 양의 촉매와 함께 존재할 수 있다. 또한, 물이 도입될 수 있으며, 예를 들어, 에틸렌성 불포화 니트릴 함유 코폴리머의 양에 대하여 0.05 내지 1.0 중량%의 양으로 도입될 수 있다.

폴리머의 압출은 220 내지 300℃의 온도에서 작동하는 이축 압출기를 사용하여 수행될 수 있으며, 생성된 반응 생성물은 겔로서 얻어진다.

상기 겔은 겔 유형 저광택 첨가제의 제조 동안, 350℃ 이하의 온도에서 폴리카보네이트와 함께 용융 블렌딩됨으로써 최소한의 에너지 주입으로 스트랜드성(strandable) 제품의 제조를 촉진할 수 있다. 또한, 상기 겔의 광택 감소 효율은 겔이 폴리카보네이트와 블렌딩되어 겔 유형 저광택 첨가제를 형성하는 경우에 개선될 수 있으므로, 동등한 광택 감소를 나타내기 위해서 적은 양의 겔이 필요하다.

겔 유형 저광택 첨가제는 겔 유형 저광택 첨가제의 총중량을 기준으로, 25 내지 75 중량%의 폴리카보네이트 및 75 내지 25 중량%의 상기 겔을 포함할 수 있으며, 상기 겔은 공반응된 폴리에폭시드 및 에틸렌성 불포화 니트릴 함유 코폴리머를 포함한다.

선택적으로, 폴리에폭시드 및 에틸렌성 불포화 니트릴 함유 코폴리머가 겔 유형 저광택 첨가제를 형성하기 위해 사용되는 폴리카보네이트의 초기 분량과 조합되어, 압출기의 공급 목으로 공급될 수 있다. 겔 유형 저광택 첨가제를 형성하기 위해 사용되는 폴리카보네이트의 잔존 부분은 압출기의 하류 공급 포트를 사용하여 첨가될 수 있다. 예를 들어, 겔 유형 저광택 첨가제를 형성하기 위해 사용되는 폴리카보네이트의 제1 부분인 20 내지 60 중량%가 폴리에폭시드 및 에틸렌성 불포화 니트릴 함유 폴리머와 함께 압출기의 공급 목으로 첨가될 수 있으며, 겔 유형 저광택 첨가제를 형성하기 위해 사용되는 폴리카보네이트의 80 내지 20 중량%를 포함하는 제2 부분(즉, 겔 유형 저광택 첨가제를 형성하기 위해 사용되는 폴리카보네이트의 나머지)은 압출기의 하류 공급 포트로 첨가될 수 있다.

폴리카보네이트 조성물

일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트 조성물은 80 내지 93 중량%의 폴리카보네이트 및 7 내지 20 중량%의 반사제를 포함한다. 다른 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트 조성물은 85 내지 87.5 중량%의 폴리카보네이트 및 12.5 내지 15 중량%의 반사제를 포함한다. 다른 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트 조성물은 69 내지 93 중량%의 폴리카보네이트; 7 내지 20 중량%의 반사제; 0 내지 1 중량%의 UV 안정화제; 및 0 내지 10 중량%의 난연제를 포함한다. 상기 조성물은 금속화되지 않을 수 있으며, 고반사율을 제공하기 위해 오직 반사제에 의존한다. 전술한 모든 중량% 값은 상기 조성물의 합계 중량을 기준으로 한다.

상기 폴리카보네이트 조성물은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 분말 폴리카보네이트, 충격 개질제, 이산화 티타늄, 선택적인 난연제, 선택적인 UV 안정화제 및/또는 기타 선택적인 성분들이 선택적으로 충전제와 함께 HENSCHEL-Mixer^TM 고속믹서 내에서 먼저 블렌딩된다. 또한, 핸드 믹싱(hand mixing)을 포함하나 이제 한정되지 않는 기타 저전단 공정이 이러한 블렌딩을 달성할 수 있다. 상기 블렌드는 이후 이축 압출기의 목에 호퍼(hopper)를 통해 공급된다. 대안적으로, 상기 성분의 하나 이상이 측면 스터퍼(side-stuffer)를 통해 압출기의 목 및/또는 하류의 지점에서 압출기로 직접 공급함으로써 상기 조성물에 혼입될 수 있다. 또한, 첨가제가 마스터배치로 바람직한 폴리머 수지와 컴파운딩되어 압출기로 공급될 수 있다. 상기 압출기는 일반적으로 상기 조성물이 유동하는데 필요한 온도보다 높은 온도에서 작동된다. 상기 압출물은 수조(water batch)에서 즉시 급랭(quenched)되고, 펠렛화된다. 이렇게 제조된 상기 펠렛은 압출물을 절단하는 경우, 필요에 따라 1/4 인치 이하의 길이일 수 있다. 이러한 펠렛은 후속적인 성형(molding), 형상화(shaping) 또는 형성(forming)에 사용될 수 있다.

상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는, Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계 (D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95.0% 이상, 구체적으로 96.0% 이상, 더욱 구체적으로, 96.5% 이상, 더욱 구체적으로, 97.0% 이상, 더더욱 구체적으로, 97.5% 이상, 더더욱 구체적으로, 98.0%의 반사율(최대 반사율로도 지칭됨)을 가질 수 있다.

상기 카보네이트 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 10 kg의 하중 하의 250℃에서 및/또는 2.16 kg의 하중 하의 260℃에서 및/또는 1.2 kg의 하중 하의 300℃에서측정될 때, 5 g/10분 이상, 더욱 구체적으로 7g/10분 이상의 용융 부피 유량(MVR)을 가질 수 있다. 상기 폴리카보네이트 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 10 kg의 하중 하의 250℃에서 및/또는 2.16 kg의 하중 하의 260℃에서 및/또는 1.2 kg의 하중 하의 300℃에서 측정될 때, 5 내지 50 g/10분, 더욱 구체적으로 7 내지 30 g/10분의 용융 부피 유량(MVR)을 가질 수 있다.

상기 폴리카보네이트 조성물은 85% 이상, 더욱 구체적으로, 90% 이상의 1회 통과 합격 확률(probability of first time pass)을 가질 수 있다. 상기 폴리카보네이트 조성물은 1.5 mm에서 UL94 V0 등급을 달성할 수 있다. 플라크 형태의 상기 폴리카보네이트 조성물은 1.5 mm에서 HB의 UL94 등급, 구체적으로, V2의 UL94 등급, 더욱 구체적으로 V0의 UL94 등급을 달성할 수 있다. 5VA 등급은 3.0 mm, 구체적으로 2.5 mm의 두께에서 달성될 수 있다.

상기 폴리카보네이트는 우수한 색 안정성을 가질 수 있다. 즉, 상기 조성물의 3.2 mm 플라크가 6개의 LED 광(GE-Tetra LED System 5 Amp 최대 출력 20 와트(watt))을 갖는 광 박스 내의 발광 다이오드(LED) 광에 2,000 시간 동안 노출되었을 때, 0.5 DE(델타 E 단위) 이하, 구체적으로, 0.25 DE 이하의 색 변화를 낳는다. DE는 2.54 밀리미터(mm) 유색 칩(color chip)이 상기 LED 광 시스템에 노출되기 이전과 노출된 이후의 색 파라미터 L*[밝은 값 (L*=100)과 어두운 값 (L*=0) 사이 값의 차이], a*[녹색(-a*)과 적색(+a*) 사이의 차이] 및 b*[황색(+b*)과 청색(-b*) 사이의 차이]의 변화를 나타낸다. 색 이동은 더 청색을 띌 수 있고, 반사율의 수준이 향상될 수 있다.

상기 폴리카보네이트 조성물로부터 성형된 물품은 ASTM D1003-00에 의해 측정될 때 2.5 mm의 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 가질 수 있거나 및/또는 ASTM D1925에 의해 측정될 때, 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 가질 수 있다.

상기 열가소성 수지(예를 들어, 폴리카보네이트)를 포함하는 형상화된, 형성된 또는 성형된 물품이 또한 제공된다. 상기 조성물은 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 열성형과 같은 다양한 방법에 의해 유용한 형상화된 물품으로 성형될 수 있다. 상기 물품은 반사성일 수 있기 때문에, 상기 조성물은 반사성이 바람직한 물품에 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기 물품은 금속화되지 않을 수 있다(예를 들어, 반사 표면 상에 금속화가 없음). 몇몇 가능한 물품은 기재, 윈도우 또는 하우징을 포함한다. 상기 물품은 반사체, 예를 들어, 스위치(예를 들어, 조명(illuminating) 푸시 스위치 또는 광전자 스위치)용 반사체, 자동 판매기의 디스플레이 내부 프레임, 백라이트 디스플레이 장치에서의 반사체, 스토로보스코프(stroboscopic) 반사체 등일 수 있다. 상기 물품은 조명 분야(실내 조명, 옥외 조명, 운송 수단 조명(vehicle lighting), 디스플레이 등)에서 부품으로서, 예를 들어, 전조등, 천장등(overhead light), 가로등, 매립등(recessed light), 손전등(예를 들어, 플래시라이트), 자동차의 전면 조명/미등, 인테리어 운송수단등 등으로 사용될 수 있다. 상기 조성물을 포함하는 물품은 운송 수단 응용분야(예를 들어, 자동차, 선박, 열차 및 항공기); 건축 응용 분야(예를 들어, 주택, 아파트, 사무실, 상점 및 터널)에서 사용될 수 있다. 조명 분야에서, 상기 물품은 임의의 바람직한 반사 표면, 예를 들어, 광원(예를 들어, 전구, 레이저 또는 LED)에 대한 반사체 또는 하우징을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 이러한 응용 분야에서 도 1에 도시된 바와 같은 트로퍼 내의 반사체로 사용될 수 있다. 예를 들어, 조명 응용 분야에서, 조명 장치는 광원, 사용시 상기 광원과 광학적으로 연통되어 있는 반사체(상기 반사체는 상기 폴리카보네이트 조성물을 포함하고, 선택적으로, 광원과의 광학적 연통시 상기 반사체의 표면은 금속화되지 않음) 및 전력원으로부터 광원으로 전력을 전달하는 전력 요소를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 장치는 열 제거, 예를 들어, 광원에 의해 발생한 열의 제거를 위한 방열체(heat sink)를 더 포함할 수 있다.

상기 폴리카보네이트 조성물은 하기 비제한적인 실시예에 의해 추가적으로 실증된다.

실시예

실시예에서, 상기 수지의 반사율 수준은, 예를 들어, 3.2 mm 두께의 플라크에 대하여 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하여 360 부터 750 nm까지 10 나노미터(nm)의 간격에서 측정하였다. 10 nm의 파장 간격에서 360 nm 내지 750 nm까지 측정하였다. 680 nm에서의 반사율 값을 각각의 재료 배합물에 대한 최대 백분율 반사율로 정의하는데 사용하였다.

ASTM D1238-04에 따라 1.2kg 중량을 사용하여 300℃에서 용융 부피 유량(MVR)을 측정하였다.

상기 폴리카보네이트 조성물의 색은 CIELAB 색공간에 따라 측정하였다. CIELAB 색공간은 3개의 파라미터를 갖는다: L*, a* 및 b*. L*는 색의 밝기를 나타내며, L*=0은 흑색이고, L*=100은 백색이다.

"플라스틱 재료의 인화성 테스트, UL94"라는 이름의 Underwriter's Laboratory Bulletin 94의 절차에 따라 인화성 테스트를 수행하였다. 이 절차에 따르면, 특정 샘플 두께의 5개의 샘플에 대하여 얻어진 테스트 결과에 기초하여 HB, V0, V1, V2, 5VA 및/또는 5VB로 분류될 수 있다. 표준 ASTM 성형 기준을 사용하는 UL94 테스트 절차에 따라 샘플이 만들어진다. 테스트된 각각의 인화성 분류에 대한 기준이 이래 기술되어 있다.

V0: 샘플의 장축이 불꽃에 180˚가 되도록 놓여진 샘플에서 점화 불꽃을 제거한 후 타오름(flaming) 및/또는 그을음(smolding) 평균 기간이 10초를 넘지 않고, 수직으로 놓여진 샘플 중 어느 것도 흡수성 면(absorbent cotton)을 점화시키는 연소 입자 적하를 생성하지 않고, 어떠한 시편도 타오름 또는 작멸(glow) 이후에 지지 클램프까지 타오르지 않는다. 5개 막대 불꽃 정지 시간(flame out time: FOT)은 5개 막대의 불꽃 정지 시간의 합이며, 각각은 50초의 최대 불꽃 정지 시간 동안 각각 10초간 2회 점화된다. FOT1은 1차 점화 이후의 평균 불꽃 정지 시간이다. FOT2는 2차 점화 이후의 평균 불꽃 정지 시간이다.

V1, V2, FOT: 샘플의 장축이 불꽃에 180˚가 되도록 놓여진 샘플에서 점화 불꽃을 제거한 후 타오름 및/또는 그을음의 평균 기간이 25초를 넘지 않고, V1 등급의 경우, 수직으로 놓여진 샘플 중 어느 것도 흡수성 면을 점화시키는 연소 입자의 적하를 생성하지 않는다. V2의 표준은 V1과 동일하나, 단 적하가 허용된다. 5개 막대 불꽃 정지 시간(FOT)은 5개 막대의 불꽃 정지 시간의 합이며, 각각은 250초의 최대 불꽃 정지 시간 동안 각각 10초간 2회 점화된다.

또한, 평균 불꽃 정지 시간, 불꽃 정지 시간의 표준 편차 및 총 적하수를 계산함으로써 데이타를 분석하였고, 통계학적 방법을 사용함으로써 이러한 데이터를, 특정 샘플 배합물이 5개의 막대에 대한 종래의 UL94 V0 또는 V1 시험에서 "합격" 등급을 달성할 확률인, 1회 통과 확률 또는 "p(FTP)"의 예측으로 전환하였다. 첫 시도시 1회 합격을 달성할 확률(pFTP)은 하기 식에 따라 결정될 수 있다:

pFTP = (P_t1 _> _mbt _{, n=0}x P_t2 _> _mbt _{, n=0} x P_total _<= _mtbt x P_{적하, n=0})

여기서, P_t1 _> _mbt _{, n=0} 는 1차 연소 시간이 최대 연소 시간(maximum burn time) 값을 초과하지 않을 확률이고, P_t2 _> _mbt _{, n=0} 는 2차 연소 시간이 최대 연소 시간 값을 초과하지 않을 확률이고, P_total<= _mtbt 는 연소 시간의 합이 최대 총 연소 시간 값보다 작거나 동일할 확률이고, P_{적하, n=0} 는 시편이 불꽃 테스트 동안 적하를 나타내지 않을 확률이다. 1차 및 2차 연소 시간은 1차 및 2차 불꽃 인가 이후에 각각의 연소 시간을 지칭한다.

1차 연소 시간이 최대 연소 시간 값을 초과하지 않을 확률, P_t1 _> _mbt _{, n=0}은 하기 식으로부터 결정될 수 있다:

P_t1 _> _mbt _{, n=0} =(1-P_t1 _> _mbt)⁵

여기서, P_t1 _> _mbt 는 t1>mbt 일 때, 로그 정규 분포 곡선 아래의 면적이고, 지수 "5"는 테스트된 막대의 개수에 관한 것이다.

2차 연소 시간이 최대 연소 시간 값을 초과하지 않을 확률은 하기 식으로부터 결정될 수 있다:

P_t2 _> _mbt _{, n=0} =(1-P_t2 _> _mbt)

여기서, P_t2 _> _mbt 는 t2>mbt 일 때, 정규 분포 곡선 아래의 면적이다. 위와 같이, 연소 시간 데이터 세트의 평균 및 표준 편차가 정규 분포 곡선을 계산하는데 사용된다. UL-94 V0 등급의 경우, 최대 연소 시간은 10초이다. V1 또는 V2 등급의 경우, 최대 연소 시간은 30초이다.

시편이 불꽃 테스트 동안 적하를 나타내지 않을 확률, P_{적하, n=0} 은 속성(attribute)함수로서, 하기 식으로 추산된다:

(1-P_적하) ⁵

여기서, P_적하 =(적하하는 막대의 수/테스트된 막대의 수)이다.

연소 시간의 총합이 최대 총 연소 시간 값보다 작거나 동일할 확률, P_total<=mtbt 은 시뮬레이션된 5개의 막대의 총 연소 시간의 정규 분포 곡선으로부터 결정될 수 있다. 상기 분포는 위에서 결정된 연소 시간 데이터의 분포를 사용하여 5개의 막대 1000 세트에 대한 Monte Carlo 시뮬레이션으로부터 작성될 수 있다. Monte Carlo 시뮬레이션 기법은 당해 기술분야에 잘 알려져 있다. 5개의 막대의 총 연소 시간에 대한 정규 분포 곡선은 시뮬레이션된 1000 세트의 평균 및 표준 편차를 사용하여 작성될 수 있다. 따라서, P_total<= _mtbt 은 총 연소 시간<=최대 총 연소 시간일 때, Monte Carlo 시뮬레이션된 1000 세트의 5개 막대의 총 연소 시간의 로그 정규 분포 곡선 아래의 면적으로부터 결정될 수 있다. UL-94 V-0 등급의 경우, 최대 총 연소 시간은 50초이다. V1 또는 V2 등급의 경우, 최대 총 연소 시간은 250초이다.

바람직하게는, UL 테스트의 최대 난연 성능의 경우, p(FTP)는 가능한 한 1에 가깝고, 예를 들어. 0.7 이상(≥), 선택적으로 0.85 이상, 선택적으로 0.9 이상, 또는 더욱 구체적으로, 0.95 이상이다. 단순히 참조 V0 또는 V1 테스트를 준수하도록 정하는 것보다 p(FTP)≥0.7, 구체적으로 p(FTP)≥0.85가 더욱 엄격한 표준이다.

실시예들에 사용된 하기의 성분들이 표 1이 설명된다.

약어	성분**	공급처
고흐름PC	21,900 달톤의 중량 평균 MW를 갖는 BPA-폴리카보네이트	SABIC's Innovative Plastics business
100 등급 PC	29,900 달톤의 중량 평균 MW를 갖는 BPA-폴리카보네이트	SABIC's Innovative Plastics business
PC-M	개선된 순도 PC^#	SABIC's Innovative Plastics business
PC-Br	23,600 달톤의 중량 평균 MW 및 26.5%의 테트라브로모 BPA를 갖는 테트라브로모 BPA-폴리카보네이트 코폴리머	SABIC's Innovative Plastics business
TiO₂	유기 폴리실록산 코팅으로 코팅된 이산화 티타늄	Kronos
UV1	UV 안정화제, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀	Cytec Industrial Corp.
UV2	UV 안정화제, 2-(2-하이드록시-3,5-디쿠밀) 벤조트리아졸	BASF
UV3	UV 안정화제, 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온)	Cytec Industrial Corp.
Irgafos 168	열 안정화제, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스페이트	BASF/Ciba Specialty Chemicals
KSS	포타슘 디페닐술폰 술포네이트	SLOSS INDUSTRIES CORPORATION
Rimar 염	포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트	LANXESS
NaTS	p-톨루엔 술폰산 소듐 염	Arichem
TSAN	SAN 캡슐화된 PTFE	SABIC's Innovative Plastics business
PETS	펜타에리트리톨 테트라스테아레이트	Lonza
실리콘 1	옥타페닐사이클로테트라실록산	Momentive
실리콘 2	폴리메틸페닐실록산	Momentive

*폴리카보네이트 표준을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피로 측정됨

** 중량%는 상기 성분의 총중량을 기준으로 함

^#PC-M 는 99.65% 초과의 BAP 순도, 2ppm 미만의 황 수준 및 150 ppm 미만의 하이드록시 수준의 BPA로부터 중합된 향상된 순도의 PC임

실시예 1: LEXAN^TM의 반사율

상기 폴리카보네이트의 조성물(예를 들어, 폴리카보네이트 및 이산화 티나늄을 포함함)의 총중량을 기준으로 15 중량%의 이산화 티타늄을 포함하는 폴리카보네이트인 샘플 B의 반사율을 측정하였다. 반사율 데이터 대 파장이 도 2에 도시된다. 430 nm 내지 700 nm에 걸친 파장의 평균 반사율은 95.1%이었고, 680 nm에서 측정된 최대 반사율은 96.3%이었다.

실시예 2: 다양한 첨가제 수준의 조성물

계면 축합 중합으로 비스페놀 A 및 포스겐에 의해 생성된 폴리카보네이트 분말에, 표 2에 보여진 다양한 첨가제들을 각각의 양으로 첨가하였고, 블렌더로 블렌딩하고, 배기된 2축 압출기를 사용하여 용융 혼련(melt-kneaded)함으로써 펠렛을 얻었다. 얻어진 펠렛을 열풍 순환 유형 건조기로 120℃에서 6시간 동안 건조한 다음, 사출 성형기를 사용하여 매끄럽고, 평평한 판 형태의 테스트 조각(길이: 75 mm, 폭: 50 mm 및 두께: 25 mm)을 성형하였다. 이때, 실린더의 온도는 270℃ 내지 290℃였고, 주형 온도는 80℃ 내지 90℃였고, 사출 속도는 150 mm/초였다.

다양한 샘플들의 용융 흐름(melt flow: MF)의 평가 및 이들의 각각의 색 성질이 표 2에 보여진다. 여기서, DE는 샘플 A와의 비교를 기준으로 하고, 3.2 mm 두께에서의 색 이동이다. 반사율은 표 2에 (반사율-최대)로 기록된 최대 반사율로 기록된다.

샘플	PC (wt%)		TiO₂ (중량%)*	UV 유형	UV (중량%)*	MF (g/10 분)	L	a*	b*	DE	반사율-최대 (%)
샘플	고 흐름	100 등급	TiO₂ (중량%)*	UV 유형	UV (중량%)*	MF (g/10 분)	L	a*	b*	DE	반사율-최대 (%)
A	0	100	10	-	-	9.5	98.12	-0.50	2.63	-	96.53
B	0	100	15	-	-	9.35	98.22	-0.51	2.45	0.21	96.66
C	0	100	10	UV1	0.4	10.4	98.24	-0.65	3.12	0.53	96.92
D	0	100	15	UV1	0.4	10.8	98.30	-0.63	2.94	0.38	97.00
E	0	100	10	UV1	0.2	9.88	98.22	-0.59	2.92	0.32	96.84
F	45	55	12.5	UV1	0.2	15.1	98.41	-0.62	2.67	0.32	97.11
G	0	100	7.5	-	-	8.76	98.09	-0.49	2.61	0.03	96.45
H	0	100	7.5	UV1	0.4	10.5	98.12	-0.62	3.07	0.46	96.60
I	80	20	10	-	-	22.1	98.33	-0.57	2.18	0.50	96.68
J	80	20	15	-	-	22.4	98.43	-0.58	2.12	0.60	96.86
K	80	20	10	UV1	0.4	24.3	98.38	-0.66	2.48	0.34	96.86
L	80	20	15	UV1	0.4	25.7	98.52	-0.64	2.38	0.50	97.17
M	80	20	10	UV1	0.2	23.9	98.40	-0.61	2.32	0.43	96.81
N	80	20	7.5	-	-	21.9	98.34	-0.56	2.23	0.46	96.75
O	80	20	7.5	UV1	0.4	25.6	98.23	-0.65	2.56	0.20	96.52
P	0	100	12.5	UV2	0.2	9.99	98.37	-0.57	2.25	0.46	96.78
Q	80	20	12.5	UV2	0.2	24.4	98.44	-0.64	2.48	0.38	97.02
R	0	100	15	UV2	0.4	12.8	98.21	-0.74	3.30	0.72	96.81
S	80	20	15	UV2	0.4	30.5	98.23	-0.80	3.19	0.65	96.68
T	0	100	12.5	UV3	0.2	9.19	98.37	-0.56	2.47	0.30	96.98
U	80	20	12.5	UV3	0.2	24	98.45	-0.63	2.69	0.36	97.25
V	0	100	15	UV3	0.4	9.89	98.37	-0.58	2.60	0.26	97.03
W	80	20	15	UV3	0.4	24.5	98.47	-0.64	2.69	0.38	97.28
X	0	100	20	-	-	9.4	97.89	-0.55	2.19	0.50	95.53

* 중량%는 상기 조성물의 총중량을 기준으로 함

표 2는 모든 샘플에 대하여 샘플의 색이 최소 색 이동(1 미만의 DE)과 일치함을 보여준다. 또한, 표 2는 더 높은 수준의 UV 안정화제가 최대 색 이동을 나타냄을 보여준다. 그러나, 여전히 1 미만의 색 이동을 유지할 수 있다.

표 2의 결과를 더욱 실증하기 위하여, 최대 반사율 대 용융 흐름, 최대 반사율 대 이산화 티타늄 농도 및 최대 반사율 대 UV 안정화제 UV1 농도를 각각 표 3, 4 및 5에 도시하였다. 도 3, 4 및 5의 데이터 산포는 표 2에 표시된 다른 변수들, 즉, 이산화 티타늄의 농도의 변동 때문임을 주의해야 한다.

도 3은 상기 수지의 용융 흐름을 증가시키면 반사율의 증가를 낳음을 보여준다.

도 4는 약 12.5 내지 15 중량%의 이산화 티타늄에서 최대 반사율 평탄역을 명백히 보여주며, 반사율은 약 20 중량%의 이산화 티타늄에서 감소하는 것으로 보여진다. 더 높은 수준의 이산화 티타늄이 더 높은 반사율을 낳을 것으로 기대했었기 때문에 이 결과는 놀라운 것이다. 증가된 이산화 티타늄의 수준이 상기 폴리카보네이트의 열화를 유발하여 그 결과 반사율이 낮아진 것인지 여부를 결정하기 위하여, GPC 테스트 및 SEM 이미지 실험을 수행하였다. GPC 결과는 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%의 TiO₂를 함유하는 샘플들 사이의 분자량의 변화가 없음을 보여주었고, GPC는 모든 샘플이 대략 26,000 g/mol의 중량 평균 분자량 (Mw), 대략 11,000 g/mol의 수평균 분자량 (Mn) 및 대략 2.33의 다분산도 (PDI)를 가짐을 보여주었다. 따라서, 폴리카보네이트의 열화가 20% TiO₂에서 감소된 반사율의 원인은 아닌 것으로 믿어진다.

제조된 샘플의 샘플 표면 상에서 그리고 두 부분으로 절단한 샘플 내부에서 얻을 수 있는 표면상 모두에서 10 중량%, 15 중량% 및 20 중량%의 TiO₂를 함유하는 SEM 이미지를 찍었다. 상기 폴리머 샘플 내부 표면의 이미지는 10 중량%, 15 중량% 및 20 중량%의 TiO₂를 함유하는 샘플 모두의 경우 성형된 부품 내에서의 분산 수준이 동일함을 보여주었다. 그러나, 제조된 샘플의 표면 이미지는 상기 조성물 중의 TiO₂의 수준이 증가함에 따라, 표면 상의 TiO₂의 양 및 TiO₂ 클러스터링(clustering)의 수준이 모두 증가함을 보여주었다. 이러한 표면 효과는 높은 TiO₂ 수준에서 반사율의 감소를 설명할 수 있다.

도 5는 UV 안정화제가 첨가되는 경우 반사율의 증가를 표시하나, UV 안정화제의 유형 및 배합물 중의 이산화 티타늄의 양과 상승효과적(synergistic) 관계를 갖는 것으로 보인다. 도 5는 이산화 티타늄의 양이 증가함에 따라, UV 안정화제의 효과가 더욱 분명해진다. 예를 들어, 15 중량%의 이산화 티타늄을 포함하는 샘플 B 및 L의 경우, 0.4% UV1을 첨가하는 것이 96.66에서 97.17%까지 0.35% 만큼의 반사율을 증가시켰다. 당해 기술분야의 통상의 기술자는 UV 안정화제의 첨가가 이들 첨가제의 흡수성으로 인해 반사율을 감소시킬 것으로 예상했을 것이기 때문에 이러한 결과는 놀라운 것이다.

실시예 3: LED 광의 노출에 대한 색 안정성

표준 PC 및 12.5 중량%의 이산화 티타늄을 포함하고 예측된 용융 흐름 7을 갖는 폴리카보네이트 샘플을 6개의 LED 광(GE-Tetra LED System 5 Amp 최대 출력 20 와트(watt))을 갖는 광 박스 내의 LED 광에 2,000 시간 동안 놓았다. 평균 색 변화는 단지 0.15 DE이었고, 더 청색을 띄는 이동이었고, 반사율 수준은 0.2%의 평균 증가로 약간 개선되었다. 반사율의 증가는 샘플의 황색의 약간의 감소때문이었을 것이다.

실시예 4-20: 난연성

다양한 샘플들의 난연성 평가가 표 3-4에 보여진다. 이때, 양은 폴리카보네이트 및 이산화 티타늄 100 중량부를 기준으로 한다.

실시예
	4	5	6	7	8	9	10	11
고흐름 PC	28.3	28.3	28.3	28.3	58.2	58.2	80.8	80.8
100 등급 PC	56.7	56.7	56.7	56.7	26.8	26.8	4.2	4.2
TiO₂	15	15	15	15	15	15	15	15
Irgafos 168	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06
TSAN	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
PETS	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
KSS	0.3				0.3		0.3
Rimar 염		0.1	0.04			0.1		0.1
NaTS			0.06	0.1
합계	101.06	100.86	100.86	100.86	101.06	100.86	101.06	100.86
흐름
MVR, 6 분, 1.2 kg (g/10 분)	7.19	8.52	8.85	10.4	11.4	12.4	16	16.9
화염 성능
1.5 mm, 23℃, 48 h에서의 UL94	V0	V0	V1	V1	V0	V0	V0	V0
V0 p(FTP)	0.95	0.55	0.62	0.35	0.86	0.6	1	0.72

1.5 mm, 70℃ 168 h에서의 UL94	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0
V0 p(FTP)	0.92	1	0.95	0.94	1	0.99	1	1

표 3은 모든 샘플들이 168 시간 이후에 1.5 mm에서 UL94 V0 등급을 달성함을 보여준다. 따라서, 난연제를 포함하지 않고 오직 UL94 V2 등급만을 달성할 수 있을 뿐인 표 2의 샘플 B의 폴리카보네이트와 같은 폴리카보네이트와 비교할 때, 난연제는 상기 조성물의 난연 특성을 향상시키는 역할을 한다. KSS 배합물은 48시간에서 86 내지 100%의 p(FTP) 값을 갖는다. Rimar 염이 사용되는 경우, p(FTP)은 55% 내지 75%로 떨어졌고, NATS를 첨가하면 약 35%까지 더욱 감소했다.

실시예
	12	13	14	15	16	17	18	19	20
고흐름 PC	39.5	70	86.5	39.5	70	83.5	39.5	70	86.5
100 등급 PC	47	16.5		44	13.5		47	16.5
PC-Br				3	3	3
TiO₂	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5
Irgafos 168	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06
TSAN	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
PETS	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
KSS	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
UV1	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
실리콘1							0.1	0.1	0.1
실리콘2							0.4	0.4	0.4
합계	100.36	100.36	100.36	100.36	100.36	100.36	100.36	100.36	100.36
흐름
MVR, 6분, 1.2 kg (g/10 분)	8.2	12.2	15.5	7.2	13.2	15.8	10.9	16.8	20.6
화염 성능
3.0 mm, 23℃, 48 h에서의 UL94	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA
평균 후 불꽃 시간(after-flame time) (초)	9.9	6.3	3.5	1.6	2.2	1.5	8.0	5.2	7.3
3.0 mm, 70℃, 168 h에서의 UL94	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA	5VA
평균 후 불꽃 시간 (초)	1.94	4.22	4.32	2.82	2.06	3.24	10.9	7.52	3.3
1.5 mm, 23℃, 48 h에서의 ¹UL94	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0
V0 p(FTP)	1	1	1	1	1	1	0.96	0.97	0.99
1.5 mm, 70℃, 168 h 에서의¹UL94	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0
V0 p(FTP)	1	1	1	1	1	1	1	1	1

* UL94 5VA 테스트는 막대 및 플라크 시편으로 구성되며, 막대의 경우 합격 기준은 60초 이하의 불꽃 시간 이후에 어떠한 종류의 적하도 없는 것이고, 플라크의 경우 합격 기준은 구멍 생성 또는 어떠한 종류의 적하도 없는 것이다. 따라서, 주어진 두께에서 막대 및 플라크 기준 모두에 대하여 만족하면 조성물에 의해 5VA 등급이 달성된다.

¹UL94 결과는 p(FTP) 테스트로부터 얻어진 결과에 기초하여 예상된 결과이다.

표 4는 모든 샘플들이 3.0 mm에서 70℃에서 168시간 이후 및 23℃에서 48시간 이후에 UL94 5VA 등급을 달성할 것으로 예상됨을 보여준다.

실시예 21: 다양한 첨가제 수준의 조성물

비스페놀 A 및 포스겐의 계면 축합 중합으로부터 제조된 폴리카보네이트 분말(표준 PC-M(표 5에 보여진 샘플 A-G) 또는 PC(표 6에 보여진 샘플 H-N))에, 표 5 및 6에 보여진 다양한 첨가제들을 각각의 양으로 첨가하고, 블렌더에 의해 블렌딩하고, 배기된 이축 압출기의 사용에 의해 용융혼련함으로써 펠렛을 얻었다. 얻어진 펠렛을 열풍 순환 유형 건조기로 120℃에서 6시간 동안 건조한 이후, 매끄럽고, 평평한 판 형태의 테스트 시편(길이: 75 mm, 폭: 50 mm 및 두께: 25 mm)을 사출 성형기를 사용하여 성형하였다. 이때, 실린더 온도는 270 내지 290℃였고, 주형 온도는 80 내지 90℃였고, 사출 속도는 150 mm/초였다.

다양한 샘플들의 용융 흐름의 평가 및 이들의 각각의 색 특성이 표 5 및 6에 보여진다. 반사율은 기록된 최대 반사율(반사율-최대)로서 표 5 및 6에 기록되고, 중량%는 상기 조성물의 총중량을 기준으로 한다. 표 6은 추가적으로 PC를 포함하는 조성물 및 PC-M을 포함하는 대응 조성물 사이의 b*의 변화, 노화 이후 반사율-최대 변화 및 노화 이후 YI 변화의 비교를 보여준다.

샘플	A	B	C	D	E	F	G
TiO₂ (중량%)	10	15	15	10	7.5	7.5	12.5
UV1 (중량%)	0.0	0.0	0.4	0.2	0.0	0.4	0.3
KSS (예(Y) 또는 아니오 (N))	N	N	N	N	N	N	Y
특성
MF (g/10분)	8.1	8.0	10.0	8.8	10.4	9.6	6.0
L	98.13	98.33	98.20	98.16	97.98	98.01	97.91
a*	-0.48	-0.50	-0.62	-0.55	-0.49	-0.57	-0.46
b*	2.25	2.28	2.82	2.67	2.01	2.80	2.02
5000시간에서 b*의 변화	3.03	3.14	3.13	3.15	3.14	3.44	7.78
반사율-최대 (%)	96.34	96.83	96.67	96.58	95.70	96.38	95.77
5000시간에서 반사율-최대 (%)	94.74	94.76	94.78	94.83	94.63	94.77	94.90
노화 이후 반사율-최대 변화 (%)	1.60	2.07	1.90	1.75	1.07	1.62	0.87
YI	3.40	3.42	4.35	4.06	2.98	4.41	3.69
5000시간에서 YI	9.35	9.61	10.70	10.35	9.09	11.37	17.65
노화 이후 YI 변화	5.95	6.19	6.35	6.29	6.11	6.97	13.96

샘플	H	I	J	K	L	M	N
TiO₂ (중량%)	10	15	15	10	7.5	7.5	12.5
UV1 (중량%)	0.0	0.0	0.4	0.2	0.0	0.4	0.3
KSS (예(Y) 또는 아니오(N))	N	N	N	N	N	N	Y
특성
MF (g/10분)	9.5	9.4	10.8	9.9	8.8	10.5	6.4
L	98.12	98.22	98.30	98.22	98.09	98.12	97.94
a*	-0.50	-0.51	-0.63	-0.59	-0.49	-0.62	-0.51
b*	2.63	2.45	2.94	2.92	2.61	3.07	2.17
5000 시간에서 b*의 변화	3.78	3.62	3.87	3.54	3.83	4.06	8.44
반사율-최대(%)	96.50	96.64	96.65	96.50	96.14	96.31	95.83
5000시간에서 반사율-최대(%)	94.21	94.29	94.28	94.30	94.26	94.07	94.56
노화 이후 반사율-최대 변화 (%)	2.29	2.36	2.37	2.20	1.88	2.24	1.27
YI	4.07	3.77	4.50	4.46	4.07	4.90	4.01
5000 시간에서 YI	11.54	10.87	12.21	11.52	11.60	13.09	19.28
노화 이후 YI 변화	7.47	7.10	7.71	7.06	7.54	8.19	15.27
샘플 비교(PC - PC-M)
비교 샘플	A-H	B-I	C-J	D-K	E-L	F-M	G-N
5000 시간에서 b*의 변화	0.74	0.48	0.74	0.39	0.69	0.62	0.66
노화 이후 반사율-최대 변화 (%)	0.69	0.28	0.48	0.45	0.81	0.62	0.40
노화 이후 YI 변화	1.52	0.91	1.36	0.76	1.42	1.23	1.31

표 5 및 6은 표준 PC와 동일한 조성의 PC-M 배합물과 비교할 때, PC-M을 포함하는 조성물이 더 적은 YI의 변화(황화(yellowing)가 적음), 더 적은 반사율 변화(반사율 손실이 적음), 및 더 적은 b*의 변화(황화가 적음)를 낳음을 명백하게 보여준다.

상기 폴리카보네이트 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 물품의 몇몇 구현예들이 아래 제시된다.

구현예 1: 폴리카보네이트 조성물로서, 폴리카보네이트; 상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 7 중량% 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 선택적으로 난연제; 및 선택적으로 UV 안정화제;를 포함하고, 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 2: 구현예 1의 조성물로서, 상기 난연제를 포함하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 3: 구현예 1 또는 구현예 2의 조성물로서, 85% 이상의 p(FTP)를 달성하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 4: 구현예 1 내지 3 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10분 당 5 내지 50 g의 용융 부피 유량(melt volume rate)을 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 5: 구현예 1 내지 4 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10분 당 5 내지 30 g의 용융 부피 유량을 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 6: 폴리카보네이트 조성물로서, 폴리카보네이트; 7 내지 20 중량%의 이산화 티타늄; 난연제; 및 선택적인 UV 안정화제;를 포함하고, 상기 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10분 당 5 내지 30 g의 용융 부피 유량을 가지며; 1.5 mm 막대의 형태의 상기 조성물은 85% 이상의 UL94 V0 p(FTP)를 달성하고; 3.0 mm 플라크 형태의 상기 조성물은 70℃에서 168시간 이후 및 23℃에서 48시간 이후에 UL94 5VA 등급을 달성할 수 있는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 7: 구현예 6의 조성물에 있어서, 상기 폴리카보네이트 조성물로부터 형성된 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 8: 구현예 1 내지 5 및 7 중 어느 하나의 조성물로서, 최대 반사율이 96% 이상인 폴리카보네이트 조성물.

구현예 9: 구현예 1 내지 5, 7 및 8 중 어느 하나의 조성물로서, 최대 반사율이 97% 이상인 폴리카보네이트 조성물.

구현예 10: 구현예 1 내지 5 및 7 내지 9 중 어느 하나의 조성물로서, 최대 반사율이 97.5% 이상인 폴리카보네이트 조성물.

구현예 11: 구현예 1 내지 10 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 이산화 티타늄이 10 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 12: 구현예 1 내지 11 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 이산화 티타늄이 10 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 13: 구현예 1 내지 12 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 이산화 티타늄이 12.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 14: 구현예 1 내지 13 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 이산화 티타늄은 30 nm 내지 500 nm의 평균 입자 크기를 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 15: 구현예 1 내지 14 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 이산화 티타늄은 코팅된 이산화 티타늄을 포함하고, 상기 이산화 티타늄은 알루미나 및/또는 폴리실록산으로 코팅된 것인 폴리카보네이트 조성물

구현예 16: 구현예 1 내지 15 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 이산화 티타늄은 루타일(rutile) 이산화 티타늄을 포함하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 17: 구현예 2 내지 16 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 난연제는 포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트, KSS, NaTS 또는 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함하는 폴리카보네이트 조성물

구현예 18: 구현예 2 내지 17 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 난연제는 KSS를 포함하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 19: 구현예 1 내지 18 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 UV 안정화제가 존재하고, 상기 UV 안정화제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀, 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온) 또는 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 20: 구현예 1 내지 19 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물은 상기 조성물의 총중량을 기준으로 0 중량% 초과 내지 3 중량%의 양의 대전 방지제를 더 포함하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 21: 구현예 1 내지 20 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물로부터 형성된 3.2 mm 플라크가 6개의 LED 광(GE-Tetra LED System 5 Amp 최대 출력 20 와트(watt))을 갖는 광 박스 내의 LED 광에 2,000 시간 동안 노출되었을 때, 0.5 DE 이하의 색 변화를 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 22: 구현예 1 내지 21 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물은 1.5 mm에서 UL94 V0 등급을 달성할 수 있는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 23: 구현예 1 내지 22 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물은 TSAN을 더 포함하는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 24: 구현예 1 내지 23 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00에 따라 측정될 때, 2.5 mm의 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 갖거나 및/또는 ASTM D1925에 의해 측정될 때 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 갖는 폴리카보네이트 조성물.

구현예 25: 구현예 1 내지 24 중 어느 하나의 조성물로서, 상기 폴리카보네이트는 99.65% 초과의 BPA 순도, 2 ppm 미만의 황 수준 및 150 ppm 미만의 하이드록시 수준의 BPA로부터 중합된 것인 폴리카보네이트 조성물.

구현예 26: 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법으로서, 폴리카보네이트와 7 중량% 내지 20 중량%의 이산화 티타늄을 조합하여 상기 조성물을 형성하는 단계로서, 중량 백분율은 상기 조성물의 총중량을 기준으로 하는 단계; 및 상기 조성물을 펠렛화하여 펠렛을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 조성물로부터 형성된 성형 플라크는 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 95% 이상의 반사율을 갖는 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법.

구현예 27: 구현예 26의 제조 방법으로서, 상기 펠렛은 압출기를 사용하여 생산되는 제조 방법.

구현예 28: 구현예 26 또는 27의 제조 방법으로서, 최대 반사율이 96% 이상인 제조 방법.

구현예 29: 구현예 26 내지 28 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 최대 반사율이 97% 이상인 제조 방법.

구현예 30: 구현예 26 내지 29 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 최대 반사율이 97.5% 이상인 제조 방법.

구현예 31: 구현예 26 내지 30 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10분 당 5 내지 50 g의 용융 부피 유량을 갖는 제조 방법.

구현예 32: 구현예 26 내지 31 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 이산화 티타늄은 10 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 제조 방법.

구현예 33: 구현예 26 내지 32 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 이산화 티타늄은 30 nm 내지 500 nm의 평균 입자 크기를 갖는 제조 방법.

구현예 34: 구현예 26 내지 33 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 이산화 티타늄은 코팅된 이산화 티타늄을 포함하고, 상기 이산화 티타늄은 알루미나 및/또는 폴리실록산으로 코팅된 것인 제조 방법.

구현예 35: 구현예 26 내지 34 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 난연제를 상기 폴리카보네이트 및 상기 이산화 티타늄과 조합하는 단계를 더 포함하며, 상기 난연제는 포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트, KSS, NaTS 및 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합으로부터 선택되는 제조 방법.

구현예 36: 구현예 35의 제조 방법으로서, 상기 난연제는 KSS를 포함하는 제조 방법.

구현예 37: 구현예 26 내지 36 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 조성물은 85% 이상의 p(FTP)를 달성하는 제조 방법.

구현예 38: 구현예 26 내지 37 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 3.0 mm 플라크 형태의 상기 조성물은 70℃에서 168시간 이후 및 23℃에서 48시간 이후에 UL94 5VA 등급을 달성할 수 있는 제조 방법.

구현예 39: 구현예 26 내지 38 중 어느 하나의 제조 방법으로서, UV 안정화제를 상기 폴리카보네이트 및 상기 이산화 티타늄과 조합하는 단계를 더 포함하며, 상기 UV 안정화제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀, 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온) 및 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합으로부터 선택되는 제조 방법.

구현예 40: 구현예 26 내지 39 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 대전 방지제와 상기 폴리카보네이트 및 상기 이산화 티타늄을 조합하는 단계를 더 포함하며, 상기 대전 방지제는 상기 조성물의 총중량을 기준으로 0 중량% 초과 내지 3 중량%의 양으로 존재하는 제조 방법.

구현예 41: 구현예 26 내지 40 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 조성물로부터 형성된 플라크가 6개의 LED 광(GE-Tetra LED System 5 Amp 최대 출력 20 와트)을 갖는 광 박스 내의 LED 광에 2,000 시간 동안 출되었을 때, 0.5 DE 이하의 색 변화를 갖는 제조 방법.

구현예 42: 구현예 26 내지 41 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 조성물의 성형품은 ASTM D1003-00에 의해 측정될 때 2.5 mm 두께에서 90.0% 이상의 투과 수준을 갖거나 및/또는 ASTM D1925에 의해 측정될 때 1.5 이하의 황색 지수(YI)를 갖는 제조 방법.

구현예 43: 구현예 26 내지 42 중 어느 하나의 제조 방법으로서, 상기 폴리카보네이트는 99.65% 초과의 BPA 순도를 갖는 BPA, 2 ppm 미만의 황 수준 및 150 ppm 미만의 하이드록시 수준으로부터 중합되는 제조 방법.

구현예 44: 구현예 1 내지 43 중 어느 하나의 조성물로부터 제조된 물품.

구현예 45: 구현예 44의 물품으로서, 상기 물품은 반사체(reflector)인 물품.

구현예 46: 구현예 44의 물품으로서, 상기 반사체는 금속 코팅이 없는 물품.

구현예 47: 구현예 44 내지 46 중 어느 하나의 물품으로서, 상기 물품은 95% 이상의 반사율을 갖는 반사 표면을 가지며, 상기 반사 표면은 금속화되지 않은 물품.

구현예 48: 구현예 44 내지 47 중 어느 하나의 물품으로서, 상기 물품은 1.5 mm 에서 UL94 V0 등급을 갖는 물품.

구현예 49: 구현예 45 내지 48 중 어느 하나의 반사체; 조명원; 및 상기 조명원에 전력을 제공하는 전력원;을 포함하는 조명 장치.

구현예 50: 구현예 48의 조명 장치로서, 조명 수단이 LED를 포함하는 조명 장치.

구현예 51: 구현예 49 또는 50의 조명 장치로서, 상기 반사체와 물리적으로 접촉하는 렌즈를 더 포함하는 조명 장치.

구현예 52: 구현예 1 내지 43 중 어느 하나의 조성물을 포함하는 반사 표면을 광원으로부터의 광으로 조명하는 단계를 포함하는 광 반사 방법.

예시적인 구현예들을 참조하여 본 개시를 설명하였으나, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화가 가능하고, 이들의 요소로 균등물이 대체될 수 있음은 당해 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 뿐만 아니라, 본 개시의 본질적인 범위를 벗어나지 않고, 이들의 교시에 대한 특정 상황 또는 재료에 적합하도록 많은 변형이 가능하다. 따라서, 본 개시는 이러한 개시를 수행하기 위해 고려된 최적 모드로서 개시된 특정 구현예에 제한되지 않는 것으로 의도되며, 단 본 개시는 첨부된 청구항의 범위 내에 해당하는 모든 구현예들을 포함할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 구현예들을 설명하기 위한 목적으로, 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 문맥에서 달리 명백히 표시하지 않는 한, 복수 형태 또한 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"가 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징, 영역, 정수, 단계, 작동, 요소 및/또는 부품의 존재를 명시하는 것으로, 다른 특징, 영역, 정수, 단계, 작동, 요소, 부품 및/또는 기(group) 중 하나 이상의 존재 또는 첨가를 배제하는 것은 아님이 추가적으로 이해될 것이다. 동일한 성분 또는 특성에 관한 모든 범위의 종점(endpoint)은 종점을 포함하고 독립적으로 조합가능하다. 본 명세서에서 수치 범위의 언급의 경우, 사이에 개재된 각각의 숫자는 동일한 정밀도로 명시적으로 고려된다. 예를 들어, 6 내지 9의 범위의 경우, 6 및 9 뿐만 아니라, 숫자 7 및 9가 고려되고, 6.0 내지 7.0의 범위의 경우, 숫자 6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9 및 7.0이 명시적으로 고려된다. "조합"은 블랜드, 혼합물, 알로기(alloys), 반응 생성물 등을 포함한다. 본 명세서에서 전체에 걸친 "일 구현예", "다른 구현예" 등의 언급은 해당 구현예와 관련되어 설명된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조 및/또는 특성)가 본 명세서에 설명된 하나 이상의 구현예들에 포함되고, 다른 구현예들에 존재할 수 있거나 또는 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 뿐만 아니라, 설명된 요소들은 다양한 구현예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.

화합물은 표준 명명법을 사용하여 설명된다. 예를 들어, 임의의 표시된 기로 치환되지 않은 모든 위치는 그 원자가가 표시된 결합, 또는 수소 원자로 채워진 것으로 이해된다. 두 문자 또는 기호 사이에 있지 않은 대쉬("-")는 치환기의 부착점을 나타내기 위하여 사용된다. 예를 들면, 알데히드기 -CHO는 카보닐기의 탄소를 통하여 부착된다. 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 본 명세서 전체에 걸쳐서, 다양한 2가기(divalent group)들이 언급된다. 이러한 기들은 유사한 이름의 1가기(monovalent group)들과 동일하고, 전형적으로 "엔(ene)" 접미사로 표시된다. 예를 들어, C₁ 내지 C₆ 알킬렌기는 C₁ 내지 C₆ 알킬기와 동일한 구조를 갖는 이가 연결기이다.

달리 표시되지 않는 한, 전술한 기들 각각은 비치환 또는 치환될 수 있으나, 단, 치환체는 화합물의 합성, 안정성 또는 사용에 상당한 악영향을 주지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "치환된"은 지정된 원소 또는 기에 하나 이상의 수소가 다른 기로 대체된 것을 의미하며, 단 지정된 원자의 정상(normal) 원자가는 초과하지 않는다. 치환체가 옥소(즉, =O)인 경우, 원자 상의 2개의 수소가 대체된다. 치환이 화합물의 합성 또는 사용에 상당한 악영향을 주지 않는 한 치환체 및/또는 변형물의 조합이 허용된다.

모든 인용 특허, 특허 출원, 및 다른 참고 문헌들은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 그러나, 본 출원의 용어가 통합된 참고 문헌 내의 용어와 모순되거나 또는 충돌하는 경우, 본 출원의 용어가 충돌하는 통합된 참고 문헌의 용어보다 우선한다.

Claims

조명 장치로서,
발광 다이오드;
반사체; 및
상기 반사체와 물리적으로 접촉하는 렌즈를 포함하며,
상기 반사체가
조성물로서,
폴리카보네이트;
상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 12.5 중량% 내지 15 중량%의 이산화 티타늄;
선택적으로 난연제; 및
선택적으로 UV 안정화제;를 포함하는 조성물을 포함하고,
상기 조성물이 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 96.5% 이상의 반사율을 가지며; 상기 조성물은 금속화되지 않으며, 상기 반사율을 제공하기 위해 오직 이산화 티타늄에 의존하는 조명 장치.
제1항에 있어서,
최대 반사율이 97% 이상인 조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이산화 티타늄은 30 nm 내지 500 nm의 평균 입자 크기를 갖는 조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이산화 티타늄은 코팅된 이산화 티타늄을 포함하고, 상기 이산화 티타늄은 알루미나 및/또는 폴리실록산으로 코팅된 것인 조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 난연제가 존재하고, 상기 난연제는 포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트, 포타슘 디페닐술폰 술포네이트, p-톨루엔술폰산 소듐염, 및 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합으로부터 선택되는 조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 UV 안정화제가 존재하고, 상기 UV 안정화제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀, 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온), 및 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합으로부터 선택되는 조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조성물은 1.5 mm에서 UL94 V0 등급을 달성할 수 있는 조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 난연제가 존재하고,
상기 조성물은 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg 중량을 사용하여 300℃에서 측정될 때, 10분 당 5 내지 30 g의 용융 부피 유량(melt volume rate)을 가지며;
1.5 mm 막대의 형태에서 상기 조성물은 85% 이상의 UL94 V0 1회 통과 합격 확률(UL94 V0 probability of first time pass)을 달성하고; 및
3.0 mm 플라크 형태에서 상기 조성물은 70℃에서 168시간 이후 및 23℃에서 48시간 이후에 UL94 5VA 등급을 달성할 수 있는 조명 장치.
광 반사 방법으로서,
반사체를 발광 다이오드로부터의 광으로 조명하는 단계;를 포함하고,
상기 반사체가
폴리카보네이트 조성물로서,
폴리카보네이트;
상기 폴리카보네이트 조성물의 총중량을 기준으로 12.5 중량% 내지 15 중량%의 이산화 티타늄;
선택적으로 난연제; 및
선택적으로 UV 안정화제;를 포함하는 폴리카보네이트 조성물을 포함하고,
상기 폴리카보네이트 조성물이 Gretag Macbeth Coloreye 분광 광도계(D65 광원, 10˚ 관찰자, UV 포함)를 사용하는 반사율 측정에 의해 680 nm의 파장에서 측정될 때, 96.5% 이상의 반사율을 가지며; 상기 폴리카보네이트 조성물은 금속화되지 않으며, 상기 반사율을 제공하기 위해 오직 이산화 티타늄에 의존하는 광 반사 방법.
제9항에 있어서,
최대 반사율이 97% 이상인 광 반사 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 이산화 티타늄은 30 nm 내지 500 nm의 평균 입자 크기를 갖는 광 반사 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 이산화 티타늄은 코팅된 이산화 티타늄을 포함하고, 상기 이산화 티타늄은 알루미나 및/또는 폴리실록산으로 코팅된 것인 광 반사 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 난연제가 존재하고, 상기 난연제는 포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트, 포타슘 디페닐술폰 술포네이트, p-톨루엔술폰산 소듐염, 및 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합으로부터 선택되는 광 반사 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 난연제는 포타슘 디페닐술폰 술포네이트를 포함하는 광 반사 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 UV 안정화제가 존재하고, 상기 UV 안정화제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀, 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온), 및 전술한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합으로부터 선택되는 광 반사 방법.
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