KR101963877B1 - 폴리에테르이미드 폴리카르보네이트 블렌드 - Google Patents

폴리에테르이미드 폴리카르보네이트 블렌드 Download PDF

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Abstract

본 개시는 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내는 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 폴리에테르이미드 15 중량% 이상; 폴리카르보네이트 35 중량% 이상; 폴리에테르이미드 실록산; 및 선택적으로, 1종 이상의 UV 안정화제를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 이러한 조성물의 형상화 방법 및 이러한 조성물로부터 제조된 물품에 관한 것이다.

Description

폴리에테르이미드 폴리카르보네이트 블렌드{Polyetherimide polycarbonate blends}
폴리에테르이미드와 같은 고열 열가소성 물질들은 뛰어난 고성능 물질로서 공지되어 있다. 폴리에테르이미드는 ASTM D543-06에 따라, 217℃의 높은 유리 전이 온도(Tg), 높은 모듈러스, 및 고온에서의 강도 및 우수한 내화학성을 가질 수 있다. 폴리에테르이미드는 50 초과의 황색도 지수를 갖는 황색(amber color)을 갖는다. 폴리에테르이미드의 이러한 물리적 특징은 이의 착색성(colorability) 범위를 어두운 색 및 꽤 밝은 색으로 제한하지만, 예를 들어, 특정 정도의 백색과 같이 매우 밝은 색에는 미치지 못한다. 더욱이, 폴리에테르이미드는 실온에서 낮은 충격 강도를 갖는다.
폴리카르보네이트(PC) 및 이의 개질된 버전(예를 들어, 이에 한정되지 않지만, 폴리카르보네이트 에스테르)와 같은 저열 물질은 우수한 착색성, 높은 충격 강도 및 매우 양호한 유동 성질을 갖는다. 그러나, 이러한 물질들은 강력한 화학 시약에 대해 열악한 저항성을 가지며 환경 응력 균열성(environmental stress cracking)에 취약하고, 밝은 색의 경우 UV 저항성이 열악하며, 폴리에테르이미드에 비하여 상대적으로 낮은 강도 및 모듈러스를 갖는다.
따라서, 상술한 바와 같은 도전적이긴 하나 바람직한 특성들, 예를 들어, 내화학성, 고유동, 백색으로의 착색성, 및 양호한 충격 성능을 하나로 조합할 수 있는 중합체 시스템에 대한 요구가 존재한다.
폴리에테르이미드 및 PC의 블렌드는 더욱 높은 열, 향상된 연성 및 난연성에 대해 평가되었다. 그러나, ASTM D543-06에 따라, 강력한 화학 시약(예를 들어, 농축된 황산, 인산 등)에 우수한 내화학성, 고유동(1 mm 미만의 얇은 벽), 특정 '백색'(L,a,b, 수치로 정의됨)으로의 착색성, 양호한 노치 충격 강도(15 중량% 초과의 TiO2 안료 로딩 수준에서 23℃/2 lb 해머 중량에서 최소 50 J/m)를 갖는 UV 저항성(ASTM D4459에 300 시간의 노출 이후 6 내지 7 단위 미만의 색 이동 dE(DE* 또는 ΔE)) 및 다수의 화학 물질, 예를 들어, 손 세정제, 보습제, 선스크린, 쿠킹 오일, 예를 들어, 올리브 오일, 핸드 크림 등에 대한 내환경 응력 균열성을 동시에 부여하는 특정 조합의 중합체 시스템에 대한 요구가 존재한다.
더욱이, 상술한 바람직한 특징들을 모두 갖는 것에 이외에, 금속, 예를 들어, 알루미늄(이에 한정되지는 않음)으로 금속화 될 수도 있는 플라스틱 물질로서, 바람직하게는, 알루미늄이 증착되고 양극 산화 처리되어 바람직한 특성, 예를 들어, 내부식성, 내마모성, 나금속(bare metal)에 비해 페인트 및 염료에 대한 더욱 양호한 접착성을 제공하는 플라스틱 물질에 대한 명백한 요구가 존재한다.
그러나, 대부분의 중합체 물질들은 양극 산화 처리 공정 동안 통상적으로 수반되는 플라스틱 물질에 대한 다양한 기계적/화학적 처리(예를 들어, 예비 처리, 에칭, 밀링, 스멋 제거(desmutting), 양극 산화 처리, 착색, 밀봉이 있으나, 이에 한정되지 않음)를 견디지 못할 수 있다.
상술한 이유들로, 앞서 언급한 바람직한 특징들을 가질 수 있을 뿐만 아니라 이의 성질 및 구조적 일체성을 유지함으로써 양극 산화 처리 공정을 견딜 수 있는 플라스틱 물질에 대한 요구가 존재한다.
일 구현예는 특별한 조합의 성질들을 갖는 PEI-PC-실록산-PEI를 포함하는 신규한 중합체 시스템에 관한 것이다. 상기 성질들은 고유동(1 mm 미만), ASTM D543-06에 따른 강력한 시약에 대한 내화학성, 환경 응력 균열 저항성(ESCR) 조건하에서 강도 유지율, ASTM D4459에 300 시간 노출 후 UV 저항성, 양호한 강도, 모듈러스 및 매우 높은 TiO2 안료 로딩 수준에서도 양호한 충격 성능, 강력한 화학 물질(예를 들어, 황산, 인산, 질산, 아세트산, 포름산 등이 있으나 이에 제한되지 않음)에의 노출 후 양극 산화 처리에 대한 매우 양호한 내구성, 매우 밝은 색(백색)에서 어두운 색(제트 블랙)까지의 착색성을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 중합체 및 첨가 시스템의 상승적 작용은 소비자 전자 산업에서 매우 큰 관심을 받는 양극 산화 처리를 견디는 것 이외에 양호한 기계적 성질, UV 저항성, ASTM D543-06에 따른 내화학성, 고유동, 착색성, ESCR의 바람직한 특성들을 실현하는데 중요하다.
다양한 구현예들은 폴리에테르이미드 실록산이 아닌 1종 이상의 폴리에테르이미드 15 중량% 이상; 1종 이상의 폴리카르보네이트 35 중량% 이상; 1종 이상의 폴리에테르이미드 실록산; 1종 이상의 UV 안정화제; 및 1종 이상의 착색제를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 10 단위 이하 범위의 색 변화(ΔE)의 UV 저항성을 나타낼 수 있다.
상기 조성물은 회색, 흑색, 백색, 밝은 회색 및 이의 조합으로부터 선택되는 색을 가질 수 있다. 상기 회색 및 흑색은 모두 80 미만의 L* 값을 나타낼 수 있다. 상기 조성물이 회색 또는 흑색 중 어느 하나를 갖는 경우, 1종 이상의 착색제는 0.001 pph(parts per hundred) 이상의 카본 블랙을 포함할 수 있다. 백색 및 밝은 회색은 모두 80 이상의 L* 값을 나타낼 수 있다. 상기 조성물이 백색 또는 밝은 회색 중 어느 하나를 갖는 경우, 1종 이상의 착색제는 50 pph 미만의 이산화티타늄을 포함할 수 있다.
폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 중량비는 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서, 1.5 내지 6 g/min의 범위인 용융 지수를 갖는 조성물을 제공할 수 있다. 용융 지수는 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동(cavity)안으로 상기 조성물을 성형할 수 있기에 충분할 수 있다.
상기 조성물을 포함하고, 성형, 압출 및 이의 조합으로부터 선택된 하나로 형상화된 물품은 약 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1.0% 및 이의 조합으로부터 선택된 변형률 수준에서, 2 내지 24 시간 동안 산 용액에 침지되는 경우, 50% 이상의 강도 유지율을 나타낼 수 있다. 상기 산 용액은 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 상기 산 용액은 20% 이상의 농도를 갖는다.
다른 구현예에서, 일 구현예는
1종 이상의 폴리에테르이미드 15 중량% 이상;
1종 이상의 폴리카르보네이트 35 중량% 이상;
1종 이상의 폴리에테르이미드 실록산;
1종 이상의 UV 안정화제; 및
1종 이상의 착색제
를 포함하는 조성물이며,
여기서, 상기 조성물은 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내고;
상기 조성물은 회색, 흑색, 백색, 밝은 회색 및 이의 조합으로부터 선택되는 색을 가지며,
회색 및 흑색은 모두 80 미만의 L* 값을 나타내며;
상기 조성물이 회색 또는 흑색을 갖는 경우, 1종 이상의 착색제는 0.001 pph 이상의 카본 블랙을 포함하고;
백색 및 밝은 회색은 모두 80 이상의 L* 값을 나타내고;
상기 조성물이 백색 또는 밝은 회색을 갖는 경우, 1종 이상의 착색제는 50 pph 미만의 이산화티타늄을 포함하고;
상기 폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 중량비는 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서, 1.5 내지 6 g/min 범위의 용융 지수를 갖는 조성물을 제공하고;
상기 용융 지수는 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 상기 조성물을 성형할 수 있기에 충분하며;
상기 조성물을 포함하고, 성형, 압출 및 이의 조합으로부터 선택된 하나로 형상화된 물품은 약 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1.0% 및 이의 조합으로부터 선택된 변형률 수준에서, 1 시간 미만 24 시간 이하 동안 산 용액에 침지되는 경우, 50% 이상의 강도 유지율을 나타내고;
상기 산 용액은 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 상기 산 용액은 20% 이상의 농도를 갖는다.
다른 구현예는 이러한 조성물의 형상화 및 이러한 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징, 측면 및 이점들은 하기 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위와 관련하여 더욱 이해될 것이다. 상기 pph는 상기 조성물 100 중량부를 기준으로 한다.
몇몇 구현예는 특정 조건에서 폴리에테르이미드, 폴리카르보네이트, 및 폴리에테르이미드 실록산 공중합체의 특정 조합을 사용함으로써 조성물로부터 제조된 물품이 몇몇 적용 분야에 적합한 UV 저항 특성을 나타내도록 조성물을 제조하는 것이 가능하다는 놀라운 발견에 기초한다. 또한, 유리하게, 상기 조성물은 UV 저항 특성을 유지하면서 특정 색으로 착색될 수 있다. 몇몇 구현예들은 예를 들어, 소비자 전자 제품 분야에 적합하도록 하는 유동 성질, ASTM D543-06에 따른 내화학 성질, 및 특정 적용 분야, 및 자외선 저항 성질의 특별한 조합을 나타낼 수도 있는 조성물(및 상기 조성물로부터 제조된 물품)에 관한 것이다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 구현예의 하기 상세한 설명 뿐만 아니라 본 명세서에 포함된 실시예에 의해 더욱 용이하게 이해될 수 있다. 본 명세서에서, 모든 수치 값은, 명확히 기재되어 있든 아니든, 용어 "약"으로 수정되는 것으로 한다. 용어 "약"은 일반적으로 통상의 기술자가 기재된 수치와 동등한 것(즉, 동일한 기능 또는 결과를 가짐)으로 고려하게 되는 숫자의 범위를 지칭한다. 많은 예에서, 용어 "약"은 가장 가까운 유효 숫자로 반올림된 숫자들을 포함할 수 있다.
일 구현예는 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내는 조성물에 관한 것이다. 일반적으로, 다양한 구현예들이 하기를 포함하는 조성물에 관한 것이다: (a) 폴리에테르이미드 15 중량% 이상; (b) 폴리카르보네이트 35 중량% 이상; 및 (c) 폴리에테르이미드 실록산. 상기 조성물은 유용한 성질을 다양하게 가질 수 있다. 유리하게, 일 구현예에서, 본 발명의 조성물로부터 성형된 또는 압출된 물품은 소비자 전자 제품 분야에서 유용한 UV 저항성, 착색성 및 내화학성의 조합을 나타낼 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 ASTM D638 프로토콜에 따라 인장 탄성 모듈러스 (MPa)를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700 및 3800 MPa로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물은 2800 MPa 내지 3300MPa의 인장 탄성 모듈러스(MPa)를 가질 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 ASTM D638 프로토콜에 따라 인장 항복 신율을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물은 4% 내지 10% 범위의 인장 항복 신율을 가질 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 ASTM D638 프로토콜에 따라 인장 파단 신율을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 및 90%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물은 ASTM D638 프로토콜에 따라, 1 내지 80%의 인장 파단 신율을 가질 수 있다. 상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 ASTM D638에 따른 인장 항복 응력을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 하한은 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 MPa로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물은 55 MPa 내지 80 MPa 범위의 인장 파단 응력을 가질 수 있다.
다양한 구현예에 따른 조성물의 ASTM D638 프로토콜에 따른 인장 파단 응력은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내일 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120 및 125 MPa로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 다양한 구현예에 따른 조성물의 인장 파단 응력은 10 내지 100 MPa의 범위일 수 있다.
다양한 구현예에 따른 조성물의 ASTM D648 프로토콜에 따른 열변형 온도(1.82 MPa 하중)는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내일 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 및 200℃로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 다양한 구현예에 따른 조성물의 열변형 온도(1.82 MPa 하중)는 120℃ 내지 160℃일 수 있다.
성형 조성물에 의해 가해지는 성형 수축(mold shrinkage)은 일반적으로 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내일 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95, 1, 1.05, 1.1, 1.15, 1.2, 1.25, 1.3, 1.35, 1.4, 1.45, 1.5, 1.55, 1.6, 1.65, 1.7, 1.75, 1.8, 1.85, 1.9, 1.95 및 2%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 일반적으로, 성형 조성물에 의해 가해지는 성형 수축은 0.2 내지 0.8%의 범위일 수 있다.
상기 조성물로부터 성형 또는 압출에 의해 형상화된 물품은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내인 ASTM D256 프로토콜에 따른 노치 아이조드 (noteched Izod) 충격 강도를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 하한 및/또는 상한은, 노치 아이조드(2 Ib 해머, 23℃)로 측정하였을 때, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490 및 500 J/m으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물을 성형 또는 압출하여 형상화된 물품이 노치 아이조드(2 Ib 해머, 23℃)로 측정하였을 때, 50 J/m 이상의 충격 강도를 가질 수 있다.
상기 조성물을 성형 또는 압출하여 형상화된 물품은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내인 ASTM D256 프로토콜에 따른 역 노치(reverse-notched) 충격 특성 100 J/m(2 lb-ft/inch) 내지 2300 J/m(46 lb-ft/inch)를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 노치 아이조드(5 lb 해머, 23℃)로 측정하였을 때, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300 J/m로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물로부터 성형 또는 압출되어 형상화된 물품은 23℃에서 5 lb 해머를이용하는 역노치 아이조드로 측정하였을 때, 2000 J/m 이상의 충격 강도를 가질 수 있다.
상기 조성물은 낮은 변동을 갖는 색도 C*(chromaticity C*)를 갖는 천연 중합체 색을 가질 수 있다. 색도 C*의 변동은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내일 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은, 관찰각을 기준으로, 시야각이 15°에서 110°로 변하는 경우, 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5 및 20 단위로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예에 따르면, 관찰각을 기준으로, 시야각이 15°에서 110°로 변하는 경우, 색도 C*의 변동은 12 단위 미만일 수 있다.
상기 조성물의 색상각(hue angle)은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 다양할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5 및 10도로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물이 착색제를 포함하지 않는 경우에도, 15°내지 110°의 시야각 변화를 기준으로 상기 조성물의 색상각은 5° 미만으로 변할 수 있다.
색도 C* 및 색상각은 관찰각이 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내의 양으로 변하는 경우, 앞서 기재한 변동을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105 및 110도로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 관찰각을 기준으로, 시야각이 10°내지 110°정도로 변하는 경우, 색도 C*는 앞서 기재한 변동을 가질 수 있다.
성형에 있어서, 다양한 구현예에 따른 조성물들은 일반적으로 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 성형된 물품이 ASTM D256 프로토콜에 따라 노치 내충격 성질을 갖게 할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 200, 300, 400 및 500 lb-ft/inch로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 성형에 있어서, 다양한 구현예에 따른 조성물들은 실온에서 일반적으로 1 lb-ft/inch(노치 아이조드에 대해 50 J/m) 이상의 내충격 성질을 갖게 할 수 있다. 다른 구현예에서, 하한 및/또는 상한은 노치 아이조드(5 lb 해머, 23℃)로 측정하였을 때, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300 J/m로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물을 성형 또는 압출하여 형상화된 물품은 23℃에서 5 lb 해머를 이용하여 역노치 아이조드로 측정하였을 때, 2000 J/m 이상의 충격 강도를 가질 수 있다.
상기 조성물은 1종 이상의 폴리에테르이미드를 포함하여 내열성, 다수의 시약에 대해 ASTM D543-06에 따른 높은 내화학성을 제공할 수 있으며, 밝은 백색, 제트 블랙(jet black) 및 기타 임의의 색으로 착색된 제품을 제조하기에 충분한 초기 중합체 색광(color light)을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내 함량의 폴리에테르이미드를 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45 및 50 중량%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따르면, 상기 조성물은 15 중량% 이상의 폴리에테르이미드 양을 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 동종 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 상기 폴리에테르이미드는 (i) 폴리에테르이미드 동종 중합체, 예를 들어, 폴리에테르이미드, (ii) 폴리에테르이미드 공중합체, 예를 들어, 실록산-폴리에테르이미드, 폴리에테르이미드 술폰, 및 (iii) 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 폴리에테르이미드는 공지된 중합체이며 SABIC Innovative Plastics에 의해 ULTEM*, EXTEM*, 및 SILTEM* 상표로 판매된다.
일 구현예에서, 상기 폴리에테르이미드는 화학식 (1)이다:
Figure 112014102028754-pct00001
(1)
상기 화학식 (1)에서, a는 1 초과이고, 예를 들어, 10 내지 1000 또는 그 이상, 또는 더욱 구체적으로 10 내지 500이다.
화학식 (1)에서 V기는 에테르기(본 명세서에서 사용되는 것과 같은 "폴리에테르이미드") 또는 에테르기 및 아릴렌 술폰기의 조합("폴리에테르이미드 술폰")을 포함하는 4가 연결기이다. 이러한 연결기는 하기를 포함하나, 이에 한정되지 않는다: (a) 에테르기, 아릴렌 술폰기, 또는 에테르기 및 아릴렌 술폰기의 조합으로 선택적으로 치환되고, 5개 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 모노사이클릭 및 폴리사이클릭기; 및 (b) 에테르기, 또는 에테르기, 아릴렌 술폰기, 및 아릴렌 술폰기의 조합으로 선택적으로 치환되고, 1개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기; 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합. 적절한 추가 치환기는 에테르, 아미드, 에스테르 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
화학식 (1)에서 R기는 하기와 같은 치환 또는 비치환 2가 유기기를 포함하나, 이에 한정되지 않는다: (a) 6개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소기 및 이의 할로겐화 유도체; (b) 2개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기; (c) 3개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬렌기, 또는 (d) 화학식 (2)의 2가기:
Figure 112014102028754-pct00002
(2)
상기 화학식 (2)에서, Q1은 2가 모이어티, 예를 들어, -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, -CyH2y-(여기서, y는 1 내지 5의 정수이다), 및 퍼플루오로알킬렌기를 포함하는 이들의 할로겐화 유도체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
일 구현예에서, 연결기 V는 화학식 (3)의 4가 방향족기를 포함하나, 이에 한정되지 않는다:
Figure 112014102028754-pct00003
(3)
상기 화학식 (3)에서, W는 -O-, -SO2-, 또는 화학식 -O-Z-O- 기를 포함하는 2가 모이어티이고,
상기 -O- 또는 상기 -O-Z-O-기의 2가 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 존재하고, Z는 화학식 (4)의 2가 기를 포함하나, 이에 한정되지 않는다:
Figure 112014102028754-pct00004
(4)
상기 화학식 (4)에서, Q1은 -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, -CyH2y-(여기서, y는 1 내지 5의 정수이다), 및 퍼플루오로알킬렌기를 포함하는 이들의 할로겐화 유도체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
구체적인 일 구현예에서, 상기 폴리에테르이미드는 1개 초과, 구체적으로 10 내지 1,000, 또는 더욱 구체적으로, 10 내지 500개의 화학식 (5)의 구조 단위를 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00005
(5)
상기 화학식 (5)에서, T는 -O- 또는 화학식 -O-Z-O-의 기이고, 상기 -O- 또는 상기 -O-Z-O-기의 2가 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 존재하고; Z는 상술한 바와 같은 화학식 (3)의 2가 기이고; 및 R는 상술한 바와 같은 화학식 (2)의 2가 기이다.
다른 구체적인 구현예에서, 상기 폴리에테르이미드 술폰은 에테르기 및 술폰기를 포함하는 폴리에테르이미드이고, 여기서, 화학식 (1)에서 연결기 V 및 R기의 50 몰% 이상은 2가 아릴렌 술폰기를 포함한다. 예를 들어, 모든 연결기 V가 아릴렌 술폰기를 포함하고 R기는 아릴렌 술폰기를 포함할 수 없거나; 또는 모든 R기가 아릴렌 술폰기를 포함하고 연결기 V는 아릴렌 술폰기를 포함할 수 없거나; 또는 아릴렌 술폰이 연결기 V 및 R기의 일부에 존재할 수 있고, 단, 아릴렌 술폰기를 포함하는 V 및 R기의 총 몰 분율이 50 몰% 이상이다.
더더욱 구체적으로, 폴리에테르이미드 술폰은 1개 초과, 구체적으로 10개 내지 1000개, 또는 더욱 구체적으로 10개 내지 500개의 화학식 (6)의 구조 단위를 포함할 수 있다:
Figure 112014102028754-pct00006
(6),
상기 화학식 (6)에서, Y는 -O-, -SO2-, 또는 화학식 -O-Z-O- 기이고, 여기서, 상기 -O-, -SO2-, 또는 -O-Z-O-기의 2가 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 존재하며, Z는 상술한 바와 같은 화학식 (3)의 2가 기이고, R은 상술한 바와 같은 화학식 (2)의 2가 기이며, 단, 화학식 (2)에서 Y 몰수 + R 몰수의 총합의 50 몰% 초과가 -SO2-기를 포함한다.
상기 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 술폰은 에테르 또는 에테르 및 술폰기를 포함하지 않는 연결기 V, 예를 들어, 화학식 (7)의 연결기를 선택적으로 포함할 수 있는 것으로 이해된다:
Figure 112014102028754-pct00007
(7).
이러한 연결기를 포함하는 이미드 단위는 일반적으로 총 단위 개수의 0 내지 10 몰%, 구체적으로 0 내지 5 몰% 범위의 양으로 존해한다. 일 구현예에서, 추가적인 연결기 V가 상기 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 술폰에 존재하지 않는다.
다른 구체적 구현예에서, 상기 폴리에테르이미드는 10 내지 500개의 화학식 (5)의 구조 단위를 포함하고, 상기 폴리에테르이미드 술폰은 10 내지 500개의 화학식 (6)의 구조 단위를 포함한다.
상기 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 술폰은 화학식 (8)에 대한 비스(프탈이미드)의 반응을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 방법으로 제조될 수 있다:
Figure 112014102028754-pct00008
(8)
상기 화학식 (8)에서, R은 상술한 바와 같고, X는 니트로기 또는 할로겐이다. 비스-프탈이미드(8)는 예를 들어, 화학식 (9)의 상응하는 무수물과 화학식 (10)의 유기 디아민의 축합에 의해 형성될 수 있다:
Figure 112014102028754-pct00009
(9),
상기 화학식 (9)에서, X는 니트로기 또는 할로겐이다.
Figure 112014102028754-pct00010
(10)
상기 화학식 (10)에서, R은 상술한 바와 같다.
화학식 (10)의 아민 화합물의 예는 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 트리메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 1,12-도데칸디아민, 1,18-옥타데칸디아민, 3-메틸헵타메틸렌디아민, 4,4-디메틸헵타메틸렌디아민, 4-메틸노나메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌디아민, 2,5-디메틸헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헵타메틸렌디아민, 2,2-디메틸프로필렌디아민, N-메틸-비스(3-아미노프로필) 아민, 3-메톡시헥사메틸렌디아민, 1,2-비스(3-아미노프로폭시)에탄, 비스(3-아미노프로필) 술파이드, 1,4-사이클로헥산디아민, 비스-(4-아미노사이클로헥실) 메탄, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, m-자일렌디아민, p-자일렌디아민, 2-메틸-4,6-디에틸-1,3-페닐렌-디아민, 5-메틸-4,6-디에틸-1,3-페닐렌-디아민, 벤지딘, 3,3'-디메틸벤지딘, 3,3'-디메톡시벤지딘, 1,5-디아미노나프탈렌, 비스(4-아미노페닐) 메탄, 비스(2-클로로-4-아미노-3,5-디에틸페닐) 메탄, 비스(4-아미노페닐) 프로판, 2,4-비스(b-아미노-t-부틸) 톨루엔, 비스(p-b-아미노-t-부틸페닐)에테르, 비스(p-b-메틸-o-아미노페닐) 벤젠, 비스(p-b-메틸-o-아미노펜틸) 벤젠, 1,3-디아미노-4-이소프로필벤젠, 비스(4-아미노페닐) 에테르 및 1,3-비스(3-아미노프로필) 테트라메틸디실록산을 포함한다. 이러한 아민의 혼합물이 사용될 수 있다. 술폰기를 포함하는 화학식 (10)의 아민 화합물의 예시적인 예는 디아미노 디페닐 술폰(DDS) 및 비스(아미노페녹시 페닐) 술폰(BAPS)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상술한 아민들 중 임의의 것을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 상전이 촉매의 존재 또는 부존재 하에서, 비스(프탈이미드) (8)과 화학식 HO-V-OH의 디하이드록시 치환된 방향족 탄화수소의 알칼리 금속염의 반응에 의해 합성될 수 있고, 여기서, V는 상술한 바와 같다. 적절한 상전이 촉매가 미국 특허공보 제5,229,482호에 개시되어 있다. 구체적으로, 상기 디하이드록시 치환된 방향족 탄화수소, 비스페놀, 예를 들어, 비스페놀 A, 또는 비스페놀의 알칼리 금속염 및 다른 디하이드록시 치환된 방향족 탄화수소의 알칼리 금속염의 조합이 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 폴리에테르이미드는 화학식 (5)의 구조 단위를 포함하고, 각각의 R은 독립적으로 p-페닐렌 또는 m-페닐렌 또는 상술한 것 중 하나 이상을 포함하는 혼합물이고; 및 T는 화학식 -O-Z-O- 기이며, 여기서, 상기 -O-Z-O-기의 2가 결합은 3,3' 위치에 존재하고, Z는 2,2-디페닐렌프로판 기(비스페놀 A기)이다. 나아가, 상기 폴리에테르이미드 술폰은 화학식 (6)의 구조 단위를 포함하고, 여기서, R기의 50 몰% 이상이 화학식 (4)이고, Q는 -SO2-이며, 나머지 R기는 독립적으로 p-페닐렌 또는 m-페닐렌 또는 상술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합이고; T는 화학식 -O-Z-O-의 기이고, 여기서, 상기 -O-Z-O-기의 2가 결합은 3,3' 위치에 존재하고, Z는 2,2-디페닐렌프로판기이다.
상기 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 술폰은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 단지 폴리에테르이미드만 사용된다. 다른 구현예에서, 폴리에테르이미드:폴리에테르이미드 술폰의 중량비는 99:1 내지 50:50일 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정하였을 때, 5,000 내지 100,000 g/mole의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 Mw는 10,000 내지 80,000일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 분자량은 절대 중량 평균된 분자량(Mw)을 지칭한다.
상기 폴리에테르이미드는 25℃에서 m-크레졸 내에서 측정하였을 때, 0.2 dl/g 이상의 고유 점도를 가질 수 있다. 이러한 범위 내에서, 고유 점도는 25℃에서 m-크레졸 내에서 측정하였을 때, 0.35 내지 1.0 dl/g일 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 ASTM 시험 D3418에 따라 시차주사 열량계(DSC)를 사용하여 측정하였을 때, 180℃ 초과, 구체적으로 200℃ 내지 500℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 폴리에테르이미드 및 특히, 폴리에테르이미드는 240 내지 350℃의 유리 전이 온도를 갖는다.
상기 폴리에테르이미드는 6.7 kg 중량을 사용하여 340 내지 370℃에서 ASTM(Amerian Society for Testing Materials) DI238에 의해 측정하였을 때, 0.1 내지 10 g/min의 용융 지수를 가질 수 있다.
구조 (1)을 갖는 폴리에테르이미드의 한가지 제조 방법은 니트로 치환 공정(nitro-displacement process)으로 지칭된다(화학식 (8)에서 X는 니트로이다). 니트로 치환 공정의 일례에서, N-메틸 프탈이미드는 99% 질산으로 니트로화되어 N-메틸-4-니트로프탈이미드(4-NPI) 및 N-메틸-3-니트로프탈이미드(3-NPI)의 혼합물을 생성한다. 정제 후, 대략 95 부의 4-NPI 및 5 부의 3-NPI를 포함하는 혼합물은 톨루엔 내에서 상전이 촉매의 존재하에서 비스페놀-A(BPA)의 이나트륨염과 반응한다. 이러한 반응은 BPA-비스이미드와 NaNO2를 생성하며 이것이 니트로 치환 단계로 알려져 있다. 정제 후, 상기 BPA-비스이미드는 이미드 교환 반응에서 프탈산 무수물과 반응하여 BPA-디안하이드라이드(BPADA)를 제공하며, 이는 다시 이미드화 중합 단계에서 오르쏘-디클로로벤젠 내에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 반응하여 상기 폴리에테르이미드 생성물을 제공한다.
구조 (1)을 갖는 폴리에테르이미드에 대한 대안적인 화학적 경로는 클로로 치환 공정으로 지칭되는 공정이다(화학식 (8)에서 X는 Cl이다). 상기 클로로 치환 공정은 하기와 같이 설명된다: 4-클로로 프탈산 무수물과 메타-페닐렌 디아민이 촉매량의 소듐 페닐 포스피네이트 촉매의 존재하에서 반응하여 메타-페닐렌 디아민의 비스클로로 프탈이미드(CAS No. 148935-94-8)를 생성한다. 상기 비스클로로 프탈이미드는 이후 오르쏘-디클로로벤젠 또는 아니솔 용매 내에서 촉매의 존재 하에서 BPA의 이나트륨염과의 클로로 치환 반응으로 중합된다. 대안적으로, 3-클로로 및 4-클로로프탈산 무수물의 혼합물이 사용되어 상술한 바와 같이 BPA 이나트륨염과의 클로로 치환에 의해 중합될 수 있는 이성질체 비스클로로 프탈이미드의 혼합물을 제공하는데 사용될 수 있다.
실록산 폴리에테르이미드는 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로, 0 초과 40 중량% 미만의 실록산 함량을 갖는 폴리실록산/폴리에테르이미드 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 블록 공중합체는 화학식 (I)의 실록산 블록을 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00011
(I)
상기 화학식 (I)에서, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 5개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 모노사이클릭기, 5개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 폴리사이클릭기, 1개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬기, 또는 2개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알케닐기이고, V는 5개 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 모노사이클릭 및 폴리사이클릭기, 1개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬기, 2개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알케닐기, 및 상술한 연결기들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 선택되는 4가 연결기이고, g는 1 내지 30이고, d는 2 내지 20이다. 상업적으로 입수 가능한 실록산 폴리에테르이미드가 SABIC으로부터 SILTEM* 상표명으로 입수될 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000, 20000, 21000, 22000, 23000, 24000, 25000, 26000, 27000, 28000, 29000, 30000, 31000, 32000, 33000, 34000, 35000, 36000, 37000, 38000, 39000, 40000, 41000, 42000, 43000, 44000, 45000, 46000, 47000, 48000, 49000, 50000, 51000, 52000, 53000, 54000, 55000, 56000, 57000, 58000, 59000, 60000, 61000, 62000, 63000, 64000, 65000, 66000, 67000, 68000, 69000, 70000, 71000, 72000, 73000, 74000, 75000, 76000, 77000, 78000, 79000, 80000, 81000, 82000, 83000, 84000, 85000, 86000, 87000, 88000, 89000, 90000, 91000, 92000, 93000, 94000, 95000, 96000, 97000, 98000, 99000, 100000, 101000, 102000, 103000, 104000, 105000, 106000, 107000, 108000, 109000 및 11000 달톤으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에테르이미드는 5,000 내지 100,000 달톤, 5,000 내지 80,000 달톤, 또는 5,000 내지 70,000 달톤의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 1차 알킬 아민 개질된 폴리에테르이미드는 비개질된 출발 폴리에테르이미드보다 낮은 분자량 및 높은 용융 유동을 가질 것이다.
상기 폴리에테르이미드는 예를 들어, 미국 특허공보 제3,875,116호; 제6,919,422호 및 제6,355,723호에 기술된 바와 같은 폴리에테르이미드, 예를 들어, 미국 특허공보 제4,690,997호, 제4,808,686호에 기술된 바와 같은 실리콘 폴리에테르이미드, 미국 특허공보 제7,041,773호에 기술된 바와 같은 폴리에테르이미드 술폰, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 이러한 문헌들의 전체가 참조로서 본 명세서에 통합된다.
상기 폴리에테르이미드는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내의 양으로 디메틸 실리콘을 포함하는 실리콘 폴리에테르이미드일 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, 20, 20.5, 21, 21.5, 22, 22.5, 23, 23.5, 24, 24.5, 25, 25.5, 26, 26.5, 27, 27.5, 28, 28.5, 29, 29.5, 30, 30.5, 31, 31.5, 32, 32.5, 33, 33.5, 34, 34.5, 35, 35.5, 36, 36.5, 37, 37.5, 38, 38.5, 39, 39.5, 40, 40.5, 41, 41.5, 42, 42.5, 43, 43.5, 44, 44.5, 45, 45.5, 46, 46.5, 47, 47.5, 48, 48.5, 49, 49.5, 50, 50.5, 51, 51.5, 52, 52.5, 53, 53.5, 54, 54.5, 55, 55.5, 56, 56.5, 57, 57.5, 58, 58.5, 59, 59.5 및 60 중량%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에테르이미드는 1 내지 40 중량%의 디메틸 실리콘 블록 또는 5 내지 40 중량%의 디메틸 실리콘 블록을 포함하는 실리콘 폴리에테르이미드일 수 있다. 상기 폴리에테르이미드는 상술한 바와 같은 디메틸 실리콘의 양을 포함하는 실리콘 폴리에테르이미드일 수 있고, 상기 디메틸 실리콘은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 실리콘 블록 길이를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 및 75개의 실리콘 반복 단위로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에테르이미드는 5개 내지 40개의 디메틸 실리콘 반복 단위를 포함하는, 즉, 5개 내지 50개의 반복 단위의 실리콘 블록 길이를 갖는 실리콘 폴리에테르이미드일 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 및 300℃로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에테르이미드는 약 200℃ 초과의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다.
상기 폴리에테르이미드는 벤질릭(benzylic) 양성자가 실질적으로 없을 수 있다. 상기 폴리에테르이미드는 벤질릭 양성자가 없을 수 있다. 상기 폴리에테르이미드는 100 ppm 미만의 벤질릭 양성자의 양을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 벤질릭 양성자의 양은 0 초과 100 ppm 미만의 범위이다. 다른 구현예에서, 벤질릭 양성자의 양은 검출이 불가능하다.
상기 폴리에테르이미드는 할로겐 원자가 실질적으로 없을 수 있다. 상기 폴리에테르이미드는 할로겐 원자가 없을 수 있다. 상기 폴리에테르이미드는 100 ppm 미만의 할로겐 원자의 양을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 할로겐 원자의 양은 0 초과 내지 100 ppm 미만의 범위이다. 다른 구현예에서, 할로겐 원자의 양은 검출이 불가능하다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 폴리카르보네이트의 양을 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 및 70 중량%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물은 35 중량% 이상의 폴리카르보네이트 또는 50 중량% 이상의 폴리카르보네이트의 양을 포함할 수 있다.
상기 폴리카르보네이트는 동종 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 상기 폴리카르보네이트는 폴리카르보네이트 및 실록산의 공중합체 또는 폴리카르보네이트 및 폴리카르보네이트-에스테르의 공중합체 또는 다른 폴리카르보네이트 공중합체일 수 있다. 상기 폴리카르보네이트는 하기에서 추가로 기술되는 바와 같이, 폴리카르보네이트 동종 중합체 또는 폴리카르보네이트 공중합체일 수 있다. 폴리카르보네이트는 카르보네이트 반복 구조 단위 (1)을 갖는 중합체이다:
Figure 112014102028754-pct00012
(1)
상기 화학식 (1)에서, 총 R1기의 개수의 60 퍼센트 이상이 방향족 모이어티를 포함하고, 나머지는 지방족, 지환족 또는 방향족이다. 일 구현예에서, 각각의 R1은 C6 -30 방향족 기이며, 즉, 하나 이상의 방향족 모이어티를 포함한다. R1은 화학식 HO-R1-OH, 특히 (2)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도될 수 있다:
Figure 112014102028754-pct00013
(2)
상기 화학식 (2)에서, 각각의 A1 및 A2는 모노사이클릭 2가 방향족기이고, Y1은 단일 결합 또는 A1와 A2를 분리시키는 하나 이상의 원자를 갖는 브릿징기(bridging group)이다. 예시적인 일 구현예에서, 하나의 원자가 A1와 A2를 분리시킨다. 또한, 비스페놀 화합물 (3)이 포함된다:
Figure 112014102028754-pct00014
(3)
상기 화학식 (3)에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 할로겐 원자 또는 1가 탄화수소기이고, 동일하거나 상이할 수 있으며; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고; Xa는 2개의 하이드록시 치환된 방향족기를 연결하는 브릿징기이고, 여기서, 상기 브릿징기 및 각각의 C6 아릴렌기의 하이드록시 치환기는 C6 아릴렌기 상에서 서로에 대해 오르쏘, 메타 또는 파라 (구체적으로 파라)에 위치한다. 일 구현예에서, 상기 브릿징기 Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)- 또는 C1-18 유기기이다. C1 -18 유기 브릿징기는 사이클릭 또는 비사이클릭(acyclic), 방향족 또는 비방향족일 수 있고, 헤테로원자, 예를 들어, 할로겐, 산소, 질소, 황, 규소, 또는 인을 추가로 포함할 수 있다. C1 -18 유기기는 이들에 연결된 C6 아릴렌기가 C1-18 유기 브릿징기의 공통된 알킬리덴 탄소 또는 상이한 탄소에 연결되도록 위치할 수 있다. 특히, Xa는 C1 -18 알킬렌기, C3 -18 사이클로알킬렌기, 접합된 C6 -18 사이클로알킬렌기 또는 화학식 -B1-W-B2-의 기이고, 여기서, B1 및 B2는 동일하거나 상이한 C1 -6 알킬렌기이며, W는 C3 -12 사이클로알킬리덴기 또는 C6 -16 아릴렌기이다.
예시적인 C1 -18 유기 브릿징기는 메틸렌, 사이클로헥실메틸렌, 에틸리덴, 네오펜틸리덴, 및 이소프로필리덴, 뿐만 아니라, 2-[2.2.1]-바이사이클로헵틸리덴 및 사이클로알킬리덴, 예를 들어, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜틸리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴을 포함한다. Xa가 치환된 사이클로알킬리덴인 비스페놀 (3)의 구체적인 예는 사이클로헥실리덴 브릿징된 알킬 치환된 비스페놀 (4)이다:
Figure 112014102028754-pct00015
(4)
상기 화학식 (4)에서, Ra' 및 Rb'는 각각 독립적으로 C1 -12 알킬이고, Rg는 C1 -12 알킬 또는 할로겐이며, r 및 s는 각각 독립적으로 1 내지 4이고, t는 0 내지 10이다. 구체적인 일 구현예에서, 각각의 Ra' 및 Rb' 중 하나 이상은 사이클로헥실리덴 브릿징기에 대해 메타에 위치한다. 적절한 개수의 탄소 원자를 포함하는 경우, 치환기 Ra', Rb' 및 Rg는 직쇄, 사이클릭, 바이사이클릭, 분지형, 포화 또는 불포화일 수 있다. 일 구현예에서, Ra' 및 Rb'는 각각 독립적으로 C1 -4 알킬이고, Rg는 C1 -4 알킬이며, r 및 s는 각각 1이고, t는 0 내지 5이다. 다른 구체적인 구현예에서, Ra', Rb' 및 Rg는 각각 메틸이고, r 및 s는 각각 1이고, t는 0 또는 3이다. 또 다른 예시적인 구현예에서, 사이클로헥실리덴 브릿징된 비스페놀은 2몰의 크레졸과 1몰의 수소화된 이소포론(예를 들어, 1,1,3-트리메틸-3-사이클로헥산-5-온)의 반응 생성물이다.
또한, 비스페놀 (3)에서 Xa는 치환된 C3 -18 사이클로알킬리덴 (5)일 수 있다:
Figure 112014102028754-pct00016
(5)
상기 화학식 (5)에서, Rr, Rp, Rq, 및 Rt는 독립적으로 수소, 할로겐, 산소 또는 C1 -12 유기기이고; I는 직접 결합, 탄소 또는 2가 산소, 황, 또는 -N(Z)-이고, 여기서 Z는 수소, 할로겐, 하이드록시, C1 -12 알킬, C1 -12 알콕시, 또는 C1 -12 아실이고; h는 0 내지 2이고, j는 1 또는 2이며, i는 0 또는 1의 정수이고, k는 0 내지 3의 정수이고, 단, Rr, Rp, Rq, 및 Rt의 2개 이상은 함께 접합된 지환족, 방향족, 또는 헤테로방향족 고리를 형성한다. 접합된 고리가 방향족인 경우, 상기 고리는 화학식 (5)에서 나타난 바와 같이, 상기 고리가 접합된 위치에서 불포화된 탄소-탄소 결합을 가질 것으로 이해될 것이다. k가 1이고 i가 0인 경우, 화학식 (5)에서 나타난 바와 같은 고리는 4개의 탄소 원자를 포함하고, k가 2인 경우 화학식 (5)에서 나타난 바와 같은 고리는 5개의 탄소 원자를 포함하며, k가 3인 경우 상기 고리는 6개의 탄소 원자를 포함한다. 일 구현예에서, 2개의 인접한 기(예를 들어, Rq 및 Rt는 함께) 방향족기를 형성하고, 다른 구현예에서, Rq 및 Rt는 함께 하나의 방향족기를 형성하며, Rr 및 Rp는 함께 두번째 방향족기를 형성한다. Rp 및 Rt가 함께 방향족기를 형성하는 경우, Rp는 이중 결합된 산소 원자, 즉, 케톤일 수 있다.
비스페놀 화합물 (3)의 다른 구체적인 구현예에서, C1 -18 유기 브릿징기는 -C(Rc)(Rd)- 또는 -C(=Re)- 기를 포함하고, 여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가 C1 -6 선형 또는 사이클릭 탄화수소기이고, Re는 2가 탄화수소기이고, p 및 q는 각각 0 또는 1이고, Ra 및 Rb는 각각, 각각의 아릴렌기 상에서 하이드록시기에 대해 메타에 위치한 C1 -3 알킬기, 구체적으로, 메틸이다.
화학식 HO-R1-OH의 다른 유용한 방향족 디하이드록시 화합물은 방향족 디하이드릭 화합물 (6)을 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00017
(6)
상기 화학식 (6)에서, 각각의 Rh는 독립적으로 할로겐 원자, C1 -10 하이드로카빌, 예를 들어, C1 -10 알킬기, 할로겐 치환된 C1 -10 알킬기, C6 -10 아릴기, 또는 할로겐 치환된 C6 -10 아릴기이고, n은 0 내지 4이다. 할로겐은 일반적으로 브롬이다.
구체적인 방향족 디하이드록시 화합물의 몇몇 예는 하기를 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-3-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)술파이드, 비스(4-하이드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-하이드록시페닐)술폰, 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-디하이드록시페녹잔틴, 2,7-디하이드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디하이드록시벤조푸란, 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-큐밀 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-큐밀 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 상술한 디하이드록시 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합.
비스페놀 화합물 (3)의 구체적인 예는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판("비스페놀 A" 또는 "BPA"로도 알려짐), 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)을 포함한다. 또한, 상술한 디하이드록시 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 구체적인 일 구현예에서, 상기 폴리카르보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된 선형 동종 중합체이고, 여기서, 각각의 A1 및 A2는 p-페닐렌이고, 화학식 (13)에서, Y1은 이소프로필리덴이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "폴리카르보네이트"는 호모폴리카르보네이트(상기 중합체에서 각각의 R1은 동일하다), 카르보네이트 단위에서 상이한 R1 모이어티를 포함하는 공중합체(본 명세서에서 "코폴리카르보네이트"로 지칭됨), 카르보네이트 단위 및 다른 유형의 중합체 단위(예를 들어, 에스테르 단위, 디오가노실록산 단위, 우레탄 단위, 아릴렌 에테르 단위, 아릴렌 술폰 단위, 아릴렌 케톤 단위 및 이들의 조합)을 포함하는 공중합체, 및 하나 이상의 호모폴리카르보네이트 및/또는 하나 이상의 코폴리카르보네이트 및/또는 하나 이상의 폴리카르보네이트 공중합체의 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금(alloy), 반응 생성물 등을 포함한다.
구체적인 폴리카르보네이트 공중합체는 폴리(카르보네이트-에스테르)이다. 이러한 공중합체는 카르보네이트 반복 단위 (1) 이외에, 에스테르 반복 단위 (7)을 추가로 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00018
(7)
상기 화학식 (7)에서, J는 디하이드록시 화합물로부터 유도된 2가 기이고, 예를 들어, C2 -10 알킬렌기, C6 -20 지환족기, C6 -20 방향족기 또는 알킬렌기가 2개 내지 6개의 탄소 원자, 구체적으로, 2개, 3개 또는 4개의 탄소 원자를 포함하는 폴리옥시알킬렌기일 수 있고; 디카르복시산으로부터 유도된 T 2가 기는 예를 들어, C2 -10 알킬렌기, C6 -20 지환족기, C6 -20 알킬 방향족기 또는 C6 -20 방향족기일 수 있다. 상이한 T 및/또는 J기의 조합을 포함하는 폴리(카르보네이트-에스테르)가 사용될 수 있다. 상기 폴리(카르보네이트-에스테르)는 분지형 또는 선형일 수 있다.
일 구현예에서, J는 직쇄, 분지쇄, 또는 사이클릭(폴리사이클릭 포함) 구조를 갖는 C2 -30 알킬렌기이다. 다른 구현예에서, J는 방향족 디하이드록시 화합물 (3)으로부터 유도된다. 다른 구현예에서, J는 방향족 디하이드록시 화합물 (4)로부터 유도된다. 다른 구현예에서, J는 방향족 디하이드록시 화합물 (6)으로부터 유도된다.
폴리에스테르 단위를 제조하는데 사용될 수 있는 예시적인 방향족 디카복실산은 이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-디(p-카르복시페닐)에탄, 4,4'-디카르복시디페닐 에테르, 4,4'-비스벤조산, 또는 상술한 산들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 또한, 접합 고리를 포함하는 산이 예를 들어, 1,4-, 1,5-, 또는 2,6-나프탈렌디카르복시산에서 존재할 수 있다. 구체적인 디카르복시산은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복시산, 사이클로헥산 디카르복시산, 또는 상술한 산들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 구체적인 디카르복시산은 이소프탈산 및 테레프탈산의 조합을 포함하며, 여기서, 이소프탈산 대 테레프탈산의 중량비는 91:9 내지 2:98이다. 다른 구체적인 구현예에서, J는 C2 -6 알킬렌기이고, T는 p-페닐렌, m-페닐렌, 나프탈렌, 2가 지환족기, 또는 이들의 조합이다.
공중합체에서 카르보네이트 단위 대 에스테르 단위의 몰비는 최종 조성물의 목적하는 성질에 따라 매우 다양할 수 있으며, 예를 들어, 1:99 내지 99:1, 구체적으로 10:90 내지 90:10, 더욱 구체적으로 25:75 내지 75:25일 수 있다.
폴리(카르보네이트-에스테르) (8)의 구체적인 구현예는 반복 방향족 카르보네이트 및 방향족 에스테르 단위를 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00019
(8)
상기 화학식 (8)에서, Ar은 디카르복시산의 2가 방향족 잔기 또는 디카르복시산들의 조합이고, Ar'은 비스페놀 (3) 또는 디하이드릭 화합물 (6)의 2가 방향족 잔기이다. 따라서, Ar은 아릴기이고, 바람직하게는 이소프탈산 (9a), 테레프탈산 (9b), 또는 이들의 조합의 잔기이다:
Figure 112014102028754-pct00020
(9a)
Figure 112014102028754-pct00021
(9b)
Ar'은 폴리사이클릭, 예를 들어, 비스페놀 또는 비스페놀 A의 잔기, 또는 모노사이클릭, 예를 들어, 하이드로퀴논 또는 레조르시놀의 잔기일 수 있다.
나아가, 폴리(카르보네이트-에스테르) (8)에서, x 및 y는 상기 공중합체 총 100 중량부를 기준으로, 방향족 에스테르 단위 및 방향족 카르보네이트 단위의 각각의 중량부를 나타낸다. 구체적으로, 각각 단위 x + y의 총 중량을 기준으로, 방향족 에스테르 함량 x는 20 내지 100 중량% 미만, 구체적으로 30 내지 95 중량%, 더더욱 구체적으로 50 내지 95 중량%이고, 카르보네이트 함량 y는 0 초과 내지 80 중량%, 5 내지 70 중량%, 더더욱 구체적으로 5 내지 50 중량%이다. 일반적으로, 폴리에스테르의 제조에 통상적으로 사용되는 어떠한 방향족 디카르복시산이라도 폴리(카르보네이트-에스테르) (8)의 제조에 사용될 수 있으나, 테레프탈산 단독으로 사용되거나 테레프탈산과 이소프탈산의 혼합물이 사용될 수 있으며, 테레프탈산 대 이소프탈산의 중량비는 5:95 내지 95:5의 범위이다. 35 내지 45 중량%의 카르보네이트 단위 및 55 내지 65 중량%의 에스테르 단위를 포함하고, 에스테르 단위가 이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비 45:55 내지 55:45를 갖는 폴리(카르보네이트-에스테르) (8)가 종종 폴리(카르보네이트-에스테르) (PCE)로 지칭되고, 15 내지 25 중량%의 카르보네이트 단위 및 75 내지 85 중량%의 에스테르 단위를 포함하고 이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비 98:2 내지 88:12를 갖는 공중합체가 종종 폴리(프탈레이트-카르보네이트) (PPC)로 지칭된다. 이러한 구현예에서, PCE 또는 PPC (8)는 비스페놀 A 및 포스겐과 이소- 및 테레프탈로일 클로라이드의 반응으로부터 유도될 수 있고, 0.5 내지 0.65 dl/g의 고유 점도(25℃의 온도에서 메틸렌 클로라이드 내에서 측정)를 가질 수 있다.
다른 구체적인 구현예에서, 폴리(카르보네이트-에스테르)는 비스페놀 화합물 (3)으로부터 유도된 카르보네이트 단위 (1) 및 방향족 디카르복시산과 디하이드록시 화합물 (6)로부터 유도된 에스테르 단위를 포함한다. 구체적으로, 상기 에스테르 단위는 아릴레이트 에스테르 단위 (9)이다:
Figure 112014102028754-pct00022
(9)
상기 화학식 (9)에서, 각각의 R4는 독립적으로 할로겐 또는 C1 -4 알킬이고, p는 0 내지 3이다. 아릴레이트 에스테르 단위 (9)는 테레프탈산 및 이소프탈산의 혼합물 또는 이들의 화학적 균등물과 화합물, 예를 들어, 5-메틸 레조르시놀, 5-에틸 레조르시놀, 5-프로필 레조르시놀, 5-부틸 레조르시놀, 5-t-부틸 레조르시놀, 2,4,5-트리플루오로 레조르시놀, 2,4,6-트리플루오로 레조르시놀, 4,5,6-트리플루오로 레조르시놀, 2,4,5-트리브로모 레조르시놀, 2,4,6-트리브로모 레조르시놀, 4,5,6-트리브로로 레조르시놀, 카테콜, 하이드로퀴논, 2-메틸 하이드로퀴논, 2-에틸 하이드로퀴논, 2-프로필 하이드로퀴논, 2-부틸 하이드로퀴논, 2-t-부틸 하이드로퀴논, 2,3,5-트리메틸 하이드로퀴논, 2,3,5-트리-t-부틸 하이드로퀴논, 2,3,5-트리플루오로 하이드로퀴논, 2,3,5-트리브로모 하이드로퀴논, 또는 상술한 화합물들 중 하나 이상을 포함하는 조합의 반응으로부터 유도될 수 있다. 아릴레이트 에스테르 단위 (8)은 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀 에스테르) 단위일 수 있으며, 이는 "ITR" 에스테르로도 알려져 있다.
아릴레이트 에스테르 단위 (9)를 포함하는 폴리(카르보네이트-에스테르)는 공중합체의 총 중량을 기준으로, 비스페놀 화합물 (3)로부터 유도된 카르보네이트 단위 (1)을 1 내지 100 중량% 미만, 10 내지 100 중량% 미만, 20 내지 100 중량% 미만, 또는 40 내지 100 중량% 미만으로 포함할 수 있고, 방향족 디카르복시산 및 디하이드록시 화합물 (6)으로부터 유도된 에스테르 단위를 0 초과 99 중량%, 0 초과 90 중량%, 0 초과 80 중량%, 또는 0 초과 60 중량%로 포함할 수 있다. 아릴레이트 에스테르 단위 (9)를 포함하는 구체적인 폴리(카르보네이트-에스테르)는 폴리(비스페놀-A 카르보네이트)-코-폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀 에스테르)이다.
다른 구체적인 구현예에서, 상기 폴리(카르보네이트-에스테르)는 비스페놀 (3)과 방향족 디하이드릭 화합물 (6)의 조합으로부터 유도된 카르보네이트 단위 (1), 및 아릴레이트 에스테르 단위 (9)를 포함한다. 비스페놀 (3)으로부터 유도된 카르보네이트 단위 대 방향족 디하이드릭 화합물 (6)으로부터 유도된 카르보네이트 단위의 몰비는 1:99 내지 99:1일 수 있다. 이러한 유형의 구체적인 폴리(카르보네이트-에스테르)는 폴리(비스페놀-A 카르보네이트)-코-(레조르시놀 카르보네이트)-코(이소프탈레이트-테레프탈레이트-게조르시놀 에스테르)이다.
상기 폴리카르보네이트는 실록산 단위, 예를 들어, 폴리(카르보네이트-실록산) 또는 폴리(카르보네이트-에스테르-실록산)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실록산 단위는 폴리실록산 블록에서 공중합체에 존재하며, 실록산 반복 단위 (10)를 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00023
(10)
상기 화학식 (10)에서, 각각의 R은 독립적으로 동일하거나 상이한 C1 -13 1가 유기기이다. 예를 들어, R은 C1-C13 알킬, C1-C13 알콕시, C2-C13 알케닐기, C2-C13 알케닐옥시, C3-C6 사이클로알킬, C3-C6 사이클로알콕시, C6-C14 아릴, C6-C10 아릴옥시, C7-13 아릴알킬, C7-C13 아랄콕시, C7-C13 알킬아릴, 또는 C7-C13 알킬아릴옥시일 수 있다. 상술한 기들은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 또는 이들의 조합으로 완전히 또는 부분적으로 할로겐화될 수 있다. 일 구현예에서, 투명한 폴리실록산-폴리카르보네이트가 바람직한 경우, R은 할로겐으로 비치환된다. 상술한 R기들의 조합이 동일한 공중합체에서 사용될 수 있다.
화학식 (10)에서 E의 값은 상기 조성물에서 각각의 성분의 유형 및 상대량, 상기 조성물의 바람직한 성질 등의 고려에 따라 다양할 수 있다. 일반적으로, E는 5 내지 50, 구체적으로 5 내지 약 40, 더욱 구체적으로 10 내지 30의 평균값을 가진다. 제1 및 제2 (또는 그 이상) 공중합체의 조합이 사용될 수 있고, 여기서, 상기 제1 공중합체의 E의 평균값은 제2 공중합체의 E의 평균값보다 작다.
일 구현예에서, 상기 폴리실록산 블록은 화학식 (11) 또는 (12)인 것이다:
Figure 112014102028754-pct00024
(11)
Figure 112014102028754-pct00025
(12)
상기 화학식 (11) 및 (12)에서, E는 실록산 (10)에서 정의된 바와 같고, 각각의 R은 동일하거나 상이하며 실록산 (1)에서 정의된 바와 같다. 블록 (11) 및 (12)에서 각각의 Ar은 동일하거나 상이할 수 있고, 치환 또는 비치환 C6-C30 아릴렌기이며, 여기서, 결합은 방향족 모이어티에 직접 연결된다. 화학식 (11)에서 Ar기는 비스페놀 (3), 예를 들어, 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 술파이드), 및 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)프로판으로부터 유도될 수 있다. 또한, 상술한 화합물들 중 하나 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 화학식 (12)에서 각각의 R5은 독립적으로 2가 C1-C30 유기기이고, 예를 들어, 2가 C2-C8 지방족기이다.
구체적인 일 구현예에서, 상기 폴리실록산 블록은 화학식 (13)의 것이다:
Figure 112014102028754-pct00026
(13)
상기 화학식 (13)에서, R 및 E는 화학식 (10)에서 정의된 바와 같고; R6은 2가 C2-C8 지방족기이고; 각각의 M은 독립적으로, 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 알킬아릴옥시이고, 여기서 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; R2는 디메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌기이고; R은 C1 -8 알킬, 할로알킬, 예를 들어, 트리플루오로프로필, 시아노알킬, 또는 C6 -8 아릴, 예를 들어, 페닐, 클로로페닐 또는 톨릴이다. 다른 구현예에서, R은 메틸, 또는 메틸 및 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸 및 페닐의 조합이다. 또 다른 구현예에서, M은 메톡시이고, n은 1이며, R2은 2가 C1-C3 지방족기이고, R은 메틸이다.
일 구현예에서, 상기 폴리카르보네이트는 비스페놀 (3), 특히 비스페놀 A로부터 유도된 카르보네이트 단위 (1), 및 실록산 단위 (13)를 포함하는 폴리(카르보네이트-실록산)이며, 여기서, M은 메톡시이고, n은 1이며, R2은 2가 C1-C3 지방족 기이고 R은 메틸이다. 상기 폴리(카르보네이트-실록산)은 50 내지 99 중량%의 카르보네이트 단위 및 1 내지 50 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다. 이러한 범위 내에서, 상기 폴리(카르보네이트-실록산)은 70 내지 98 중량%, 더욱 구체적으로 75 내지 97 중량%의 카르보네이트 단위, 및 2 내지 30 중량%, 더욱 구체적으로 3 내지 25 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 폴리카르보네이트는 비스페놀 (3), 구체적으로 비스페놀 A로부터 유도된 카르보네이트 단위 (1); 실록산 단위 (13) 및 에스테르 단위 (9), 구체적으로 (이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀) 에스테르 단위를 포함하는 폴리(카르보네이트-에스테르-실록산)이고, 여기서, M은 메톡시이고, n은 1이며, R2은 2가 C1-C3 지방족 기이고, R은 메틸이다.
폴리카르보네이트는 계면 중합 및 용융 중합과 같은 공정에 의해 제조될 수 있다. 계면 중합을 위한 반응 조건이 다양할 수 있음에도 불구하고, 예시적인 공정은 일반적으로 수성 가성 소다 또는 가성 칼리(potash) 중에서 2가 페놀 반응물을 용해 또는 분산시키는 단계, 수득된 혼합물을 수 불혼화성 용매 매체에 첨가하는 단계, 및 상기 반응물을 제어된 pH 조건, 예를 들어, pH 8 내지 12 하에서 트리에틸아민 및/또는 상전이 촉매와 같은 촉매의 존재 하에서 카르보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함한다. 가장 일반적으로 사용되는 수 불혼화성 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 톨루엔 등을 포함한다.
예시적인 카르보네이트 전구체는 카르보닐 할라이드, 예를 들어, 카르보닐 브로마이드 또는 카르보닐 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)을 포함한다. 또한, 상술한 유형의 카르보네이트 전구체 중 하나 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 예시적인 일 구현예에서, 카르보네이트 결합을 형성하는 계면 중합 반응은 포스겐을 카르보네이트 전구체로 사용하며, 포스겐화 반응으로도 지칭된다.
사용될 수 있는 상전이 촉매 중에서, 화학식 (R3)4Q+X의 촉매가 사용될 수 있고, 여기서, 각각의 R3은 동일하거나 상이하며, C1 -10 알킬기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; X는 할로겐 원자 또는 C1 -8 알콕시기 또는 C6 -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-, 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 구현예에서, 상전이 촉매의 유효량은 포스겐화 혼합물 중의 비스페놀의 중량을 기준으로 0.5 내지 2 중량%일 수 있다.
모든 유형의 폴리카르보네이트 말단기가 상기 폴리카르보네이트 조성물에서 유용한 것으로 고려되며, 단, 이러한 말단기는 상기 조성물의 바람직한 성질에 상당히 부정적인 영향을 주지 않아야 한다.
분지화 폴리카르보네이트 블록은 중합 동안 분지화제를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 이러한 분지화제는 하이드록실, 카르복실, 카르복실산 무수물, 할로포르밀, 및 상술한 관능기의 혼합물로부터 선택된 3개 이상의 관능기를 포함하는 다관능성 유기 화합물을 포함한다. 구체적인 예는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리틱 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 테트라카르복실산을 포함한다. 상기 분지화제는 0.05 내지 2.0 중량%의 수준으로 첨가될 수 있다. 선형 폴리카르보네이트 및 분지형 폴리카르보네이트를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.
연쇄정지제(캡핑제로도 지칭됨)가 중합동안 포함될 수 있다. 상기 연쇄정지제는 분자량 증가 속도를 제한하여 폴리카르보네이트의 분자량을 제어한다. 예시적인 연쇄정지제는 특정 모노페놀류 화합물, 모노카르복시산 클로라이드, 및/또는 모노클로로포르메이트를 포함한다. 모노페놀류 연쇄정지제로는 모노사이클릭 페놀, 예를 들어, 페놀 및 C1-C22 알킬 치환된 페놀, 예를 들어, p-큐밀-페놀, 레조르시놀 모노벤조에이트, 및 p- 및 tert-부틸 페놀; 및 디페놀의 모노에테르, 예를 들어, p-메톡시페놀이 예시된다. 8개 또는 9개의 탄소 원자를 갖는 분지쇄 알킬 치환기로 알킬 치환된 페놀이 특히 언급될 수 있다. 또한, 특정 모노페놀류 UV 흡수제가 캡핑제로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 4-치환-2-하이드록시벤조페논 및 이의 유도체, 아릴 살리실레이트, 디페놀의 모노에스테르, 예를 들어, 레조르시놀 모노벤조에이트, 2-(2-하이드록시아릴)-벤조트리아졸 및 이의 유도체, 2-(2-하이드록시아릴)-1,3,5-트리아진 및 이의 유도체 등이 있다.
또한, 모노카르복시산 클로라이드가 연쇄정지제로서 사용될 수 있다. 이들은 모노사이클릭, 모노카르복시산 클로라이드, 예를 들어, 벤조일 클로라이드, C1-C22 알킬 치환된 벤조일 클로라이드, 톨루일 클로라이드, 할로겐 치환된 벤조일 클로라이드, 브로모벤조일 클로라이드, 신나모일 클로라이드, 4-나디미도벤조일 클로라이드 및 이들의 조합; 폴리사이클릭, 모노카르복시산 클로라이드, 예를 들어, 트리멜리트 산 무수물 클로라이드, 및 나프토일 클로라이드; 및 모노사이클릭 및 폴리사이클릭 모노카르복시산 클로라이드의 조합을 포함한다. 22개 이상의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노카르복시산의 클로라이드가 유용하다. 또한, 지방족 모노카르복시산의 관능화 클로라이드, 예를 들어, 아크릴로일 클로라이드 및 메타크릴로일 클로라이드가 유용하다. 또한, 모노사이클릭, 모노클로로포르메이트, 예를 들어, 페닐 클로로포르메이트, 알킬 치환된 페닐 클로로포르메이트, p-큐밀 페닐 클로로포르메이트, 톨루엔 클로로포르메이트 및 이들의 조합을 포함하는 모노클로로포르메이트가 유용하다.
대안적으로, 용융 공정이 폴리카르보네이트를 제조하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 용융 중합 공정에서, 폴리카르보네이트는 균일한 분산물을 형성하기 위한 Banbury® 혼합기, 이축 압출기 등에서 에스테르교환 촉매의 존재하에서 용융 상태에서의 디하이드록시 반응물(들)과 디아릴 카르보네이트 에스테르, 예를 들어, 디페닐 카르보네이트의 공반응으로 제조될 수 있다. 휘발성 1가 페놀은 증류에 의해 용융 반응물로부터 제거되고 중합체는 용융 잔여물로서 분리된다. 폴리카르보네이트를 제조하기 위한 구체적으로 유용한 용융 공정은 아릴 상에 전자 흡인기를 갖는 디아릴 카르보네이트 에스테르를 사용한다. 전자 흡인 치환기를 갖는 구체적으로 유용한 디아릴 카르보네이트 에스테르의 예는 비스(4-니트로페닐)카르보네이트, 비스(2-클로로페닐)카르보네이트, 비스(4-클로로페닐)카르보네이트, 비스(메틸 살리실)카르보네이트, 비스(4-메틸카르복실페닐)카르보네이트, 비스(2-아세틸페닐)카르복실레이트, 비스(4-아세틸페닐)카르복실레이트, 또는 상술한 에스테르 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 추가로, 유용한 에스테르교환 촉매는 식 (R3)4Q+X의 상전이 촉매를 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 R3, Q 및 X는 상술한 바와 같다. 예시적인 에스테르교환 촉매는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 메틸트리부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 아세테이트, 테트라부틸 포스포늄 하이드록사이드, 테트라부틸포스포늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 페놀레이트, 또는 상술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
또한, 폴리에스테르-폴리카르보네이트는 특히, 일반적으로 폴리카르보네이트에 관하여 상술한 바와 같은 계면 중합으로 제조될 수 있다. 디카르복시산 또는 디올 그 자체를 사용하기보다 산 또는 디올의 반응성 유도체, 예를 들어, 상응하는 산 할라이드, 특히 산 디클로라이드 및 산 디브로마이드가 유용할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 이소프탈산, 테레프탈산, 또는 상술한 산 중 하나 이상을 포함하는 조합을 사용하는 대신, 이소프탈로일 디클로라이드, 테레프탈로일 디클로라이드, 또는 상술한 디클로라이드 중 하나 이상을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
폴리카르보네이트는 25℃에서 클로로포름 내에서 측정하였을 때, 0.3 내지 1.5 dl/gm, 구체적으로 0.45 내지 1.0 dl/gm의 고유 점도를 가질 수 있다. 폴리카르보네이트는 가교결합된 스티렌-디비닐벤젠 컬럼을 사용하여 겔투과 크로마토그래피(GPC)로 측정하고 폴리카르보네이트 표준으로 검정하였을 때, 10,000 내지 200,000 달톤, 구체적으로, 20,000 내지 100,000 달톤의 중량 평균 분자량를 가질 수 있다. GPC 샘플들은 1mg/ml의 농도로 제조되며 1.5 ml/min의 유속으로 용출된다. 상이한 유동 성질의 폴리카르보네이트 조합이 전체적으로 바람직한 유동 성질을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 폴리카르보네이트가 비스페놀 A에 기초하며, 여기서 각각의 A3 및 A4는 p-페닐렌이고, Y2는 이소프로필리덴이다. 폴리카르보네이트의 중량 평균 분자량은 상술한 바와 같이 GPC로 측정하였을 때, 5,000 내지 100,000 달톤, 또는 더욱 구체적으로 10,000 내지 65,000 달톤 또는, 더욱더 구체적으로 15,000 내지 35,000 달톤일 수 있다.
특히 폴리에스테르-폴리카르보네이트는 일반적으로 고분자량인 것이고 25℃에서 클로로포름에서 측정하였을 때 0.3 내지 1.5 dl/gm 및 더욱 바람직하게는 0.45 내지 1.0 dl/gm의 고유 점도를 갖는다. 이러한 폴리에스테르-폴리카르보네이트는 분지형 또는 비분지형일 수 있고, 일반적으로, 상술한 바와 같이 GPC로 측정하였을 때, 10,000 내지 200,000, 바람직하게는 20,000 내지 100,000의 중량 평균 분자량을 가질 것이다.
폴리(카르보네이트-실록산)은 1 mg/ml의 샘플 농도에서 가교결합된 스티렌-디비닐 벤젠 컬럼을 사용하여 겔투과 크로마토그래피로 측정하고 폴리카르보네이트 표준으로 검정하였을 때, 2,000 내지 100,000 달톤, 구체적으로 5,000 내지 50,000 달톤의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리(카르보네이트-실록산)은 300℃/1.2kg에서 측정하였을 때, 1 내지 50 cc/10min, 구체적으로 2 내지 30 cc/10min의 용융 부피 유속(melt volume flow rate)를 가질 수 있다. 상이한 유동 성질의 폴리오가노실록산-폴리카르보네이트의 혼합물이 전체적으로 바람직한 유동 성질을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
상술한 폴리카르보네이트는 단독으로 또는 조합하여, 예를 들어, 호모폴리카르보네이트 및 1종 이상의 폴리(카르보네이트-에스테르)의 조합 또는 2종 이상의 폴리(카르보네이트-에스테르)의 조합으로 사용될 수 있다. 상이한 폴리카르보네이트-에스테르의 블렌드가 이러한 조성물에서 사용될 수 있다.
상기 폴리카르보네이트 성분은 얇은 벽 구조(0 초과 및 3 mm 이하 또는 2 mm 이하 또는 1 mm 이하)를 위한 고유동에 기여할 수 있고, 높은 충격 강도(50 J/m 초과)에 기여할 수 있고, 중합체 YI를 감소시킬 수 있으며 착색된 제품의 균일성을 제공하기 위한 블렌드의 착색성/균일 색상을 향상시킬 수 있다.
조성물이 얇은 벽을 채우도록 매우 양호한 유동을 가지기 위해, 조성물이 295℃, 6.7kg 하중에서 1.5 g/min 이상의 용융 지수(MI)를 가지는 것이 유용할 수 있다. 본 발명의 목적으로 위해서, 얇은 벽은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내의 두께를 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 및 4 mm로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 얇은 벽은 0 초과 내지 3 mm, 또는 0 초과 2 mm 이하, 또는 0 초과 1 mm 이하의 두께를 포함할 수 있다.
다양한 구현예들이 귀중한 유동 특징들을 제공할 수 있다. 상기 조성물은 충분한 양으로 폴리에테르이미드 성분 및 폴리카르보네이트 성분을 가지며, 상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 용융 지수를 나타낼 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 20, 25, 30, 35 및 40 g/min으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물이 충분한 양으로 폴리에테르이미드 성분과 폴리카르보네이트 성분을 갖는 경우, 상기 조성물은 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서 1.5 내지 3 g/min의 범위의 용융 지수를 나타낼 수 있다. 몇몇 바람직한 구현예에 따라, 폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 중량비는 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서 1.5 내지 6 g/min 범위의 용융 지수를 갖는 조성물을 제공하도록 선택될 수 있다. 이러한 유동 특징들은 상기 조성물이 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내의 치수를 갖는 공동(cavity)안으로 성형될 수 있기에 충분할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 및 4 mm로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 얇은 벽은 0 초과 내지 3 mm, 또는 0 초과 2 mm 이하, 또는 0 초과 1 mm 이하의 두께를 포함할 수 있다.
유리하게는, 상기 용융 지수는 상기 조성물이 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 성형될 수 있기에 충분할 수 있다. 바람직하게는, 상기 용융 지수는 상기 조성물이 0 초과 내지 1 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 성형될 수 있기에 충분할 수 있다.
또한, 바람직한 용융 지수를 갖는 것 이외에, 상기 조성물은 높은 노치 및 비노치 충격 강도를 나타낼 수 있다. 상기 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 충격 강도를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 및 500 J/m로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은 50 J/m 이상의 충격 강도를 가질 수 있다.
상기 바람직한 용융 지수 및 바람직한 충격 강도를 제공하는데 사용되는 폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 중량비는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내이다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 1:5, 2:5, 3:5, 4:5, 및 5:5로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 바람직한 용융 지수 및 바람직한 충격 강도를 제공하는데 사용되는 폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 중량비는 2:5 내지 4:5일 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 벽 두께를 충전하는 능력을 갖는 복잡한 물품 형태로 성형되는 우수한 용융 가공성을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 및 3 mm로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물은 1 mm 미만의 벽 두께를 채우는 능력을 갖는 복잡한 물품 형태로 성형되는 우수한 용융 가공성을 가질 수 있다.
상기 조성물은 하기와 같은 사출 성형, 압출 및 이들의 조합을 사용하여 용융 가공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 조성물은 폴리에테르이미드를 함유하여 폴리카르보네이트와 비교하였을 때 향상된 양호한 용융 안정성 및 30 min 이하의 용융 점도를 제공할 수 있다. 상기 조성물은 490℉(254℃)의 최소 가공 온도에서 용융 가공될 수 있다.
상기 조성물은 1종 이상의 폴리에테르이미드 실록산 공중합체를 포함할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 실록산 폴리에테르이미드는 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로 0 초과 내지 40 중량% 미만의 실록산 함량을 갖는 폴리실록산/폴리에테르이미드 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 블록 공중합체는 화학식 (I)의 실록산 블록을 포함한다:
Figure 112014102028754-pct00027
(I)
상기 화학식 (I)에서, R1 -6은 각각 독립적으로 5개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 모노사이클릭기, 5개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 폴리사이클릭기, 1개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬기 및 2개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알케닐기로부터 선택되고, V는 5개 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 모노사이클릭 및 폴리사이클릭기, 1개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬기, 2개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알케닐기 및 상술한 연결기 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 선택되는 4가 연결기이고, g는 1 내지 30이며, d는 2 내지 20이다. 상업적으로 입수가능한 실록산 폴리에테르이미드는 SABIC Innovative Plastics로부터 SILTEM*의 상표명으로 입수가능할 수 있다.
다양한 구현예는 귀중한 UV 저항성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 상기 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은 상기 물품이 자외선 광에 300 시간 노출된 후 ASTM D-4459에 따라 4 내지 10 단위 범위의 ΔE의 자외선 광 노출에 대한 저항성을 나타낸다. 다양한 구현예에 따라, 상기 조성물은 자외선 안정화제를 추가로 포함할 수 있다.
적절한 자외선(UV) 안정화제는 임의의 안정화제를 포함할 수 있으며, 본 발명에 따라 사용되는 경우, 이는 본 발명의 조성물(또는 상기 조성물로부터 유도된 물품)이 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 자외선 광에 300 시간 동안 노출 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내게 할 수 있다. 적절한 UV 안정화제의 예는 벤조페논, 트리아진, 벤족사지논, 벤조트리아졸, 벤조에이트, 포름아미딘, 신나메이트/프로페노에이트, 방향족 프로판디온, 벤즈이미다졸, 지환족 케톤, 포름아닐라이드, 시아노아크릴레이트, 벤조피라논, 살리실레이트, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. UV 안정화제의 구체적인 예는 LA-31RG로 입수가능하고 CAS 103597-45-1을 갖는 2,2''-메틸렌비스(6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-4(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀; Cyasorb UV-3638로 입수가능하고 CAS:18600-59-4를 갖는 2,2'-(p-페닐렌)비스-4H-3,1-벤족사진-4-온을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
적절한 UV 안정화제는 통상적인 것이어서 본 발명의 조성물에 압출 조건이 가해지는 경우, 상기 안정화제의 70% 이상이 상기 조성물에 유지된다. 몇몇 구현예에서, 압출 조건은 상기 조성물을 600℉ 내지 620℉ 범위의 다이 온도에서 펠릿으로 압출하는 것을 수반한다. 상기 조성물은 인 안정화제를 하한 및/또는 상한을 갖는 범위의 양으로 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20 중량%로부터 선택될 수 있다. 상기 인 안정화제는 상기 조성물의 다른 성분들과 함께 혼합될 수 있다. 대안적으로, 상기 인 안정화제는 (a) 폴리에테르이미드 수지, 및 (b) 인 함유 안정화제를 포함하는 폴리에테르이미드 열가소성 수지의 성분으로서 도입될 수 있다. 상기 폴리에테르이미드 수지를 위한 바람직한 인 함유 안정화제는 미국 특허공보 제6,001,957호에 기술되며, 상기 문헌은 전체가 본 명세서에서 참조로서 통합된다. 상기 인 함유 안정화제는 상기 폴리에테르이미드 수지의 용융 안정성을 증가시키는데 효과적인 양으로 존재하며, 여기서, 상기 인 함유 안정화제는 낮은 휘발성을 나타내어, 인 함유 안정화제 샘플의 초기량의 중량 분석으로 측정하였을 때, 샘플 초기량의 10 중량% 이상이 불활성 분위기 하에서 20℃/min의 가열 속도로 상기 샘플을 실온에서 300℃로 가열하여도 증발되지 않은 상태로 유지되며, 여기서, 상기 인 함유 화합물은 구조식 P-R1 a에 따른 화합물이고, 여기서, 각각의 R1은 독립적으로 H, 알킬, 알콕시, 아릴, 아릴옥시 또는 옥소이고, a는 3 또는 4이다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물은 0.01 내지 10 중량%, 0.05 내지 10 중량%, 또는 5 내지 10 중량%의 양으로 인 안정화제를 포함할 수 있다.
UV 첨가제 로딩 수준은 상기 착색된 제품이 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서, ASTM D4459 프로토콜에 따라 300 시간의 UV 노출 후, 이의 본래 색에 대한 dE*(색 변화)를 갖도록 선택될 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5 및 12 단위로부터 선택될 수 있다. UV 첨가제의 상기 하한 및/또는 상한은 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20 중량%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, UV 첨가제 로딩 수준은 상기 착색된 제품이 ASTM D4459 프로토콜에 따라 300 시간의 UV 노출 후, 이의 본래 색에 대해 5 내지 6 단위보다 작은 dE*(색 변화)을 갖도록 선택될 수 있다.
밝은 색으로 착색된 제품이 제조될 수 있다. 상기 밝은 색으로 착색된 제품은 80 이상의 L* 값을 나타내는 백색 또는 밝은 회색일 수 있다. 상기 밝은 색으로 착색된 제품은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내 양의 UV 첨가제로 제조될 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 및 500 pph로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 밝은 색으로 착색된 제품은 2 pph 초과의 UV 첨가제 양으로 제조될 수 있다.
다양한 구현예에 따른 상기 조성물 및 색 패키지는 화학 물질의 공격에 내성을 가질 수 있다. 또한, 상기 착색된 제품은 부품 제조 공정 동안 제한된 색 변화를 나타낼 수 있다.
다양한 구현예들이 다양한 시약에 대해, ASTM D543-06에 따른 귀중한 내화학성을 제공할 수 있다. 다양한 구현예에 따른 조성물은 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 실록산의 조합을 포함하여 다양한 화학 시약에의 노출에 우수한 내환경 응력 균열성(environmental stress crack resistance, ESCR)을 제공할 수 있다. 상기 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 강도 유지율을 나타낼 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은, 상기 물품이 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1% 및 이의 조합의 그룹으로부터 선택된 변형률 수준에서 20 내지 70% 범위의 산 농도를 갖는 산 용액의 그룹으로부터 선택된 화학 물질에 1분 내지 1시간 미만 또는 24 시간 이하의 기간 동안 침지되고, 상기 산 용액이 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산, 및 이의 조합으로부터 선택되는 경우, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은, 상기 물품이 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1% 및 이의 조합의 그룹으로부터 선택된 변형률 수준에서 20 내지 70% 범위의 산 농도를 갖는 산 용액의 그룹으로부터 선택된 화학 물질에 1분 내지 1시간 미만 또는 24시간 이하의 기간 동안 침지되고, 상기 산 용액이 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산, 및 이의 조합으로부터 선택되는 경우, 50% 이상의 강도 유지율을 나타낼 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은, 상기 물품이 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1%, 및 이의 조합의 그룹으로부터 선택된 변형률 수준에서 1분 내지 1 시간 미만 또는 24 시간 이하의 기간 동안, 올리브유, 바나나 보트 선크림 SPF-30, 퓨렐 손세정제 (Purell® Hand Sanitizer), 피지(피부에서 자연적으로 분비된 오일), 및 이의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학 시약에 침지되었을 때, 50% 이상의 강도 유지율을 나타낼 수 있다. 유리하게, 따라서, 본 발명의 조성물로부터 성형 또는 압출된 물품은 소비자 전자 제품 분야에서 유용한 UV 저항성, 착색성 및 내화학성의 유용한 조합을 나타낼 수 있다.
상기 조성물은 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 실록산의 조합을 포함하여 성형품에 나타나는 2차 화학적 노출에 대해 ASTM D543-06에 따라 우수한 내화학성을 제공할 수 있다. 화학적 노출의 예는 20℃ 또는 그 이상의 온도 조건에서 최소 20% 농도에서 황산, 질산, 포름산, 인산, 아세트산을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
통상적인 폴리카르보네이트는 쿠킹 오일, 손 세정제, 보습제, 선스크린, 핸드 크림 등에 노출된 후 다양한 구현예에 따른 조성물과 같은 수준의 성능으로 수행할 수 없다. 폴리카르보네이트는 노출 후 최소 30%의 강도 유지율을 제공할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 중합체 시스템은, 다양한 환경적 화학 시약에 노출(23℃, 1 시간 미만 내지 24 시간 이하)된 후 최소 30%의 유지율을 유지할 수 있다.
다양한 구현예는 귀중한 색 특성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 착색제를 포함할 수 있다. 상기 착색제는 안료, 염료, 및/또는 이의 조합을 포함하는 임의의 적절한 착색제일 수 있다. 상기 착색제는 유기 착색제, 무기 착색제, 및/또는 이의 조합일 수 있다. 상기 착색제는 이산화티타늄, 카본 블랙 및/또는 이의 조합일 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 착색제 양을 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70 및 75 중량%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물은 0 초과 내지 50 중량% 또는 0 초과 내지 25 중량%의 양으로 착색제를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 백색, 밝은 회색, 및/또는 이의 조합을 포함하는 임의의 적절한 색을 가질 수 있다. 상기 백색 또는 밝은 회색은 80 이상의 L* 값을 나타낼 수 있다. 백색 또는 밝은 회색을 갖는 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 이산화티타늄의 양을 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 및 70 pph로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 백색 또는 밝은 회색을 갖는 조성물은 50 pph 미만의 이산화티타늄 양을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 회색, 흑색, 및/또는 이의 조합을 포함하는 임의의 적절한 색을 가질 수 있다. 상기 회색 또는 흑색은 80 미만의 L* 값을 나타낼 수 있다. 회색 또는 흑색을 갖는 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 카본 블랙의 양을 포함할 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0.001, 0.002, 0.003, 0.004, 0.005, 0.006, 0.007, 0.008, 0.009, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 및 1000 pph로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 회색 또는 흑색을 갖는 조성물은 0.001 pph 이상의 양의 카본 블랙을 포함할 수 있다.
다른 구현예들은 상기 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다. 상기 조성물로부터 성형된 물품은 착색제가 존재하지 않는 경우 120 미만이고 착색제가 존재하는 경우 100 미만인 황색도 지수를 가질 수 있다. 상기 조성물로부터 성형된 물품은 65 미만인 황색도 지수를 가질 수 있다. 상기 조성물로부터 성형된 물품은 25 pph 초과의 양으로 이산화티타늄을 사용하지 않고서, 85 초과의 L* 값을 가질 수 있다. 상기 조성물을 포함하는 블렌드의 향상된 착색성 및 균일한 색은 착색된 제품의 균일성을 보장할 수 있다.
상기 조성물은 25 pph 초과의 양으로 이산화티타늄을 사용하지 않고서, 백색 또는 밝은 회색을 가질 수 있으며, 85 초과의 L* 값을 나타낸다. 상기 폴리카르보네이트 성분은 YI, L*, a* 및 b*의 색 값을 갖는 중합체 시스템의 초기 색을 제공하는 것을 도울 수 있다.
최소한의 로딩 수준의 SILTEM(폴리에테르이미드 실록산)을 사용하고 폴리카르보네이트 유형을 주의 깊게 선택함으로써, 상기 중합체 시스템의 밝은 색으로 착색된 제품, 예를 들어, 백색의 제품은 UV 첨가제 없이, ASTM D4459에 따라 UV 노출시 10 내지 11 단위를 초과하지 않는 색 변화(dE*-CIE 94)를 제공할 수 있다.
상기 조성물은 25 pph 초과의 TiO2를 사용하지 않고, 85 초과의 L* 값을 갖는 밝은 색으로 착색된 제품, 예를 들어, 백색 또는 밝은 회색의 제품으로 제조될 수 있다. 중합체 배합물에서 TiO2 로딩 및 첨가제 색이 제어될 수 있다. 상기 밝은 색은 설정된 설계 목표에 대하여 50 pph(part-per-hundred) 미만의 TiO2 로딩에서 0.5 단위 보다 작은 dE* 내에서 달성될 수 있다. 상기 중합체 시스템은 표면 상에서 백색의 진주 광택 효과(whitish pearlescent effect) 없는 제트 블랙으로 제조될 수 있다. 상기 밝은 색으로 착색된 제품은 85 초과의 L* 값을 가질 수 있다.
초기 중합체 색 및 첨가제에 의해 제공된 색은 중합체 시스템의 착색성을 제어할 수 있다. 상기 중합체 시스템은 설정된 색 목표에 대해 0.3 내지 0.5 단위보다 작은 CIE 94 표준에 따른 dL*, da*, db* 및 dE*를 갖는 백색을 제공할 수 있다. 초기 중합체는 시야각 의존성이 아니거나 진주 광택 효과를 갖는 균일한 색을 가질 수 있다. 성분 블렌드성(blendability)은 균일한 색이 달성가능한 것을 보장하기 이하여 다중 시야각 분광광도계에 의해 측정될 수 있다. 다양한 구현예에 따라, 상기 조성물의 색은 관찰각을 기준으로, 낮은 변동을 나타낸다. 상기 착색된 제품은 제조된 후에 이들의 성질을 유지할 수 있다.
다른 구현예는 다양한 다른 구현예에 따른 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다. 예를 들어, 조성물은 폴리에테르이미드 15 중량% 이상; 폴리카르보네이트 35 중량% 이상; 폴리에테르이미드 실록산; 및 선택적으로, 1종 이상의 UV 안정화제를 포함하며, 여기서, 상기 조성물은 ASTM D-4459 프로토콜에 따라, 자외선 광에 300 시간 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타낸다. 상기 물품은 성형품(molded article)일 수 있다. 상기 물품은 기계 가공될 수 있다. 상기 물품은 필름, 섬유, 발포체, 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 구현예들은 상기 조성물을 포함하는 금속화 물품에 관한 것이다. 예를 들어, 몇몇 구현예에 따라, 상기 물품은 금속 기판을 추가로 포함할 수 있다. 상기 금속은 금속층에 양호한 접착성을 나타내고 양호한 미적 외관을 제공할 수 있는 임의의 금속일 수 있다. 상기 중합체 시스템은 예를 들어, 금속층에 양호한 접착성을 제공하고 양호한 미적 외관을 나타내는 알루미늄 또는 다른 금속으로 코팅되는 다양한 금속화 공정에 노출된 후 이의 성질 및 구조적 일체성을 유지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 조성물을 포함하고 성형, 압출, 및 이의 조합으로부터 선택된 하나에 의해 형상화된 물품은 약 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1.0% 및 이의 조합으로부터 선택된 변형률 수준에서 1분 내지 1 시간 미만 또는 24 시간 이하의 기간 동안 산 용액에 침지되는 경우, 50% 이상의 강도 유지율을 나타낼 수 있다. 산 용액은 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산, 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다. 상기 산 용액은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 농도를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 및 90%로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 산 용액은 20% 이상 또는 70% 미만의 농도를 가질 수 있다.
일 구현예는 다른 구현예에 따른 하나 이상의 조성물을 압출, 사출 성형, 압축 성형, 기계 가공, 필름 프레싱하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 금속 기판을 상기 물품에 도포하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다양한 구현예에 따라, PEI, 폴리카르보네이트 및 SILTEM의 블렌드를 포함하는 중합체 시스템은 천연색, 매우 밝은 색 또는 백색에서 매우 어두운 색 또는 흑색에 걸친 다양한 색의 최종 물품으로 성형될 수 있다. 상기 색들은 특정 dE* 한계 내에서 제공될 수 있다. 상기 색들을 나타내는 복합적 성질들은 최종 물품이 예를 들어, UV, ESCR 및 기계적 접촉(이에 제한되는 것은 아님)과 같은 다수의 환경 조건에 노출된 후 유지될 수 있다. 상기 기계적 접촉은 분쇄(grinding)/비드 블래스팅(bead-blasting)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 구현예는 기타 구현예에 따라 기술된 상기 조성물을 형상화하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 사출 성형, 압축 성형, 압출, 필름 성형, 기계 가공 및 이의 조합으로부터 선택된 하나 이상에 의해 상기 조성물을 형상화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 공정은 기판을 공동안에 위치시키고, 그 이후에 상기 조성물이 공동안으로 사출 성형되어 상기 조성물이 상기 기판에 접착되는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 기판은 금속일 수 있다. 상기 금속은 알루미늄일 수 있다. 상기 공정은 상기 조성물을 압출하는 단계 및 성형품을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 조성물은 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내의 치수를 갖는 공동안으로 사출 성형될 수 있다. 상기 범위는 하한 및/또는 상한을 포함 또는 배제할 수 있다. 상기 하한 및/또는 상한은 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 및 3.0 mm로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 특정 구현예에 따라, 상기 조성물은 0 초과 내지 1 mm 미만의 치수를 갖는 공동안으로 사출 성형될 수 있다.
다른 구현예는 형상화 물품의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 제조 방법은 다양한 다른 구현예에 따른 조성물을 형상화하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 조성물은 폴리에테르이미드 15 중량% 이상; 폴리카르보네이트 35 중량% 이상; 폴리에테르이미드 실록산; 및 선택적으로, 1종 이상의 UV 안정화제를 포함하며, 여기서, 상기 조성물은 ASTM D-4459 프로토콜에 따라, 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타낸다.
상기 형상화는 사출 성형, 압축 성형, 압출, 필름 성형, 기계 가공, 및/또는 이의 조합일 수 있다. 상기 제조 방법은 상기 조성물을 압출하는 단계 및 성형품을 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은 상기 조성물을 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 사출 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 공동은 0 초과 내지 1 mm 미만의 치수를 가질 수 있다.
기판이 공동안에 위치되고, 그 이후 상기 조성물이 공동안으로 사출 성형되어 상기 조성물이 상기 기판에 접착될 수 있다. 상기 기판은 임의의 적절한 물질, 예를 들어, 금속일 수 있다. 상기 금속은 임의의 적절한 금속, 바람직하게는 알루미늄, 구리, 철강, 및/또는 이의 조합일 수 있다.
다른 구현예는 다양한 다른 구현예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 형상화 물품에 관한 것이다. 물품은 전자 기기의 부품일 수 있다. 상기 전자 기기는 개인용 컴퓨터, 전화기(휴대전화 뿐만 아니라 일반 전화), 디지털 카메라, 위성위치확인 시스템(GPS) 장치, 음악 재생기, 비디오 플레이어, 비디오 디스플레이, 휴대용 장치, 예를 들어, 터치 스크린 장치, 예를 들어, 컴퓨터 랩탑, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 및/또는 이의 조합일 수 있다.
다양한 구현예들은, 1종 이상의 폴리에테르이미드 15 중량% 이상; 1종 이상의 폴리카르보네이트 35 중량% 이상; 1종 이상의 폴리에테르이미드 실록산; 1종 이상의 UV 안정화제; 및 1종 이상의 착색제를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물은 ASTM D-4459 프로토콜에 따라, 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타낼 수 있다.
상기 조성물은 회색, 흑색, 백색, 밝은 회색, 및 이의 조합으로부터 선택되는 색을 가질 수 있다. 회색 및 흑색은 모두 80 미만의 L* 값을 나타낼 수 있다. 상기 조성물이 회색 또는 흑색을 갖는 경우, 1종 이상의 착색제는 0.001 pph 이상의 카본 블랙을 포함할 수 있다. 백색 및 밝은 회색은 모두 80 이상의 L* 값을 나타낼 수 있다. 상기 조성물이 백색 또는 밝은 회색을 갖는 경우, 1종 이상의 착색제는 50 pph 미만의 이산화티타늄을 포함할 수 있다.
폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 중량비는 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서, 1.5 내지 6 g/min 범위의 용융 지수를 갖는 조성물을 제공할 수 있다. 상기 용융 지수는 상기 조성물이 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 성형될 수 있기에 충분할 수 있다.
또한, 다른 구현예에서, 폴리카르보네이트 대 폴리에테르이미드의 부피비는 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서, 1.5 내지 6 g/min 범위의 용융 지수를 갖는 조성물을 제공할 수 있다. 상기 용융 지수는 상기 조성물이 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 성형될 수 있기에 충분할 수 있다.
상기 조성물을 포함하고 성형, 압출 및 이의 조합으로부터 선택된 하나에 의해 형상화된 물품은 약 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1.0% 및 이의 조합으로부터 선택된 변형률 수준에서 1 시간 미만 24 시간 이하의 기간 동안 산 용액에 침지되는 경우, 50% 이상의 강도 유지율을 나타낼 수 있다.
상기 산 용액은 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산, 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있고, 여기서, 상기 산 용액은 20% 이상의 농도를 갖는다.
상술한 구현예 중 임의의 것에서, 상기 폴리에테르이미드는 (a) 폴리에테르이미드 수지; 및 (b) 상기 폴리에테르이미드 수지의 용융 안정성을 증가시키는데 효과적인 양의 인 함유 안정화제를 포함하는 조성물이며, 여기서, 인 함유 안정화제 샘플의 초기량의 중량 분석으로 측정하였을 때, 상기 인 함유 안정화제는 불활성 분위기 하에서 20℃/min의 가열 속도로 실온에서 300℃로 샘플을 가열하였을 때, 샘플 초기량의 10 중량% 이상이 증발되지 않는 상태로 유지될 정도로 낮은 휘발성을 나타낸다.
다른 구현예들은 이러한 조성물의 형상화 및 이러한 조성물들을 포함하는 물품에 관한 것이다.
[실시예]
하기는 중합체 배합물에서 사용된 물질의 목록이다.
Figure 112014102028754-pct00028

기계적 성질 평가를 위한 물품 제조 방법
사출 성형
ASTM 부품의 사출 성형을 180 톤 DEMAG 기계에서 수행하였다. 성형 전 펠릿을 최소 8 시간 동안 250℉에서 건조시켰다. 오일 가열된 몰드를 200℉로 설정하였다. 플랫 배럴 온도 프로파일을 550℉ 내지 570℉로 설정하였다. 사출 속도는 약 1 inch/sec로 스크류 속도를 75 RPM으로 설정하였다. 체류 시간을 식 1로 계산하였다.
[식 1]
Figure 112014102028754-pct00029
상기 식으로부터, 30초의 사이클 시간이 ASTM 부품을 성형하는데 사용하였다(체류 시간 2.5 분).
색 및 기계적 성질 평가를 위한 테스트 절차
펠릿(측정 전 125℃에서 4 시간 동안 건조됨)상의 용융 유속(MFR)을 360초의 체류 시간, 6.6 kg의 하중 및 295℃의 온도에서 ASTM D1238법에 따라 측정하였다.
용융 흐름의 또 다른 지표인 모세관 점도를 ASTM D3835 또는 ISO D11433으로 측정하였다. 건조된 펠릿을 모세관 점도계를 통해 압출하였고, 다양한 전단 속도에서의 힘을 측정하여 전단 점도를 평가하였다.
인장 성질을 23℃에서 5 mm/min의 크로스헤드 스피드(crosshead speed)로 사출 성형 바를 사용하여 ASTM D638에 따라 테스트하였다.
아이조드 노치 및 역노치 충격 강도를 각각 ASTM D256 법에 따라 2 lbf/fit의 진자 및 5 lbf/ft 진자 에너지로 23℃에서 측정하였다.
굽힘 성질(flexural properties) 또는 3점 굽힘(three point bending)을 ASTM D790법에 따라 1.3 mm/min의 크로스헤드 스피드로 23℃에서 측정하였다.
열변형 온도를 ASTM법 D648을 사용하여 5 x 0.5 x 0.125 인치(127 x 12.7 x 3.2 mm) 치수를 갖는 5개의 바에 대해 테스트하였다.
착색 플라크를 구체화된 화학적 농도 및 노출 조건으로 함침시켜 내화학성 테스트를 수행하였다. 색 차이 dE*를 화학적 노출 이전 및 이후 사이의 차이에 대해 분광 광도계로 측정하였다. 유사하게, ASTM 인장 바를 설정된 노출 조건에 대해 동일한 화학 물질에 침지시켰고, 부품을 상술한 바와 동일한 ASTM D638법을 사용하여 화학적 노출 이전 및 이후에 강도 유지율에 대해 테스트하였다.
색 측정을 CWF 발광, 10도 관찰자 CIE 94 표준, UV 및 정반사광 포함(SCI) 모드의 측정 조건 하에서 X-Rite에 의해 제조된 i7 분광 광도계를 사용하여 0.1 인치 두께에서 사출 형성된 2 인치 x 3 인치 착색 플라크에서 수행하였다.
UV 테스트를 ASTM D4459에 따라 수행하였고, DE*의 색 변이는 노출 이전 및 이후의 착색 플라크 사이의 차이였으며, i7 분광 광도계로 측정하였다.
색 매칭 및 UV 안정성 평가를 위한 조성물의 제조 방법
중합체 및 착색제 성분을 건식 블렌딩하였다. 블렌드를 600℉ 내지 620℉ 다이 온도에서 Prizm 25 mm 이축압출기 모델 TSE24 HC를 사용하여 펠릿으로 압출하였다.
색 매칭 및 UV 안정도 평가를 위한 물품의 성형 방법
압출된 펠릿을 600℉ 내지 620℉의 배럴 온도 및 200℉ 내지 225℉의 몰드 페이스 온도에서 Nissei 85 톤 성형기 모델 FN1000을 사용하여 2 인치 x 3 인치 착색 플라크로 성형하였다. 일반 사출 속도 및 표준 사이클 시간을 사용하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1
실시예들의 목적은 본 발명에 따르는 조성물을 제조하는 것이며, 본 발명의 조성물이 중합체 착색성, 향상된 UV 성능 및 양호하게 유지되는 물리적 성질들의 측면에서 균형 잡힌 성질들을 갖는다는 것을 증명하는 것이었다.
상술한 절차에 따라 조성물을 제조하였고, 여기서, 상기 절차에 따라 표 1에서의 모든 성분들이 건식 블렌딩, 압출 및 착색 플라크로 성형하였다. 표 1에서의 각각의 실시예는 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드의 초 백색(super white)을 나타낸다. 실시예 1 내지 4는 UV 안정화제 B를 포함하는 반면, 비교예 1은 동일한 기본 처방(base formula)에서의 직접 비교를 위해 UV 안정화제 B를 배제한다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 사용된 조성물
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
폴리에테르이미드 A 33.900 33.900 33.900 33.900 33.900
실록산
폴리에테르이미드		 6.000 6.000 6.000 6.000 6.000
폴리카르보네이트 A 56.8800 56.8800 56.8800 56.8800 56.8800
폴리카르보네이트 B 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000
UV 안정화제 A 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200
TiO2 18.660 18.6600 18.6600 18.6600 18.6600
S.R.52 0.00166 0.00166 0.00166 0.00166 0.00166
S.V.13 0.00084 0.00084 0.00084 0.00084 0.00084
P.B.28 0.0720 0.0720 0.0720 0.0720 0.0720
UV 안정화제 B 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000 0
본 결과는 본 발명의 실시예인 본 발명의 조성물로부터 제조된 물품이 ASTM D-4459 프로토콜에 따라, 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE*의 UV 저항성을 나타내었음을 보여준다. 또한, 본 결과는 물품이 본 발명에 따른 조성물로부터 제조되지 않은 경우, 물품이 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하의 범위의 DE*(ΔE*)의 UV 저항성을 나타내지 않았다는 것을 보여준다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 대한 초기 색 정보
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
L* 91.29 91.05 90.67 90.14 91.32
a* -0.56 -0.64 -0.67 -0.76 -0.66
b* 0.21 0.79 1.27 1.76 -0.2
표 2는 UV 노출 전의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 초기 색 정보를 나타낸다. UV 안정화제는 그 자체가 일반적으로 황색을 갖기 때문에, 백색 기본 처방에 이를 첨가하는 것이 목적하는 색에 영향을 줄 것이며, 일반적으로 백색을 덜 백색으로 만들고 L* 값을 감소시킬 것이다. 표 1 및 2에서 볼 수 있듯이, 실시예 1 내지 4에서 이상적인 UV 안정화제 B는 8 pph(parts-per-hundred) 만큼 높은 로딩에서도 비교예 1에 비해 L* 값을 실질적으로 감소시키지 않는다. 이것은 특히, 실제 적용 분야, 예를 들어, 소형(hand-held) 소비자 전자 기기에서 목표하는 색이 90 단위를 초과하는 L* 값을 갖는 초 백색이면서 동시에, 기기 사용자가 상기 색을 매일 직접 바라보기 때문에 UV 안정성이 필수적인 경우에 중요하다. 일반적으로, L* 값이 착색 물질, 예를 들어, 황색의 UV 안정화제의 첨가에 의해 감소되는 경우, 백색 안료, 예를 들어, TiO2의 로딩을 증가시키는 것이 L* 값을 증가시키는 유일한 방법이다. 그러나, 높은 TiO2 로딩은 예를 들어, 높은 용융 유동 및 낮은 충격 강도와 같은 수지의 물리적 성질을 종종 감소시키기 때문에 바람직하지 않다. 표 2에서의 초기 색 정보는 UV 안정화제 B가 포함된 본 발명의 조성물이 TiO2 로딩을 증가시킬 필요 없이 90 초과의 L* 값을 갖는 백색을 달성할 수 있다는 것을 증명한다. 동시에, 표 3에서 ASTM D4459에 따라 300시간의 UV 노출 정보는 실시예 1 내지 4가 UV 안정화제 B의 로딩에 따라 20 내지 54%를 초과하는 향상된 UV 안정성과 함께, 비교예 1에 비하여 DE*(dE)를 감소시킨다는 것을 보여준다.
데이터는 본 발명의 조성물이, 황색 UV 안정화제가 높은 로딩인 경우에도, 비교예 1에 비하여 TiO2 로딩을 증가시킬 필요 없이 90을 초과하는 L* 값을 갖는 백색을 달성할 수 있었다는 것을 증명한다. 이의 중요성은 황색 UV 안정화제의 포함에 의한 UV 성능(표 3 참조)의 향상이 TiO2 로딩의 상당한 증가 없이도 높은 L* 값을 갖는 바람직한 백색을 달성할 수 있는 중합체 착색성을 희생하여 이루어지지 않는다는 것이다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 UV 노출 정보
DE* 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
초기 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
100 시간 4.77 3.66 2.73 2.38 6.43
200 시간 5.84 4.66 3.61 3.22 7.68
300 시간 7.46 6.08 5.04 4.38 9.59
UV 안정성 향상 22.2% 36.6% 42.2% 54.3% 0
실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 물리적 성질
시험 ASTM 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
굽힘 모듈러스 D790 MPa 2813 NA NA 3192 2861
굽힘 강도 D790 MPa 109 NA NA 117 107
인장 모듈러스 D638 MPa 2882 NA NA 3054 2841
인장 강도 D638 MPa 68 NA NA 71 67
충격 강도 (N) D256 J/m 112 NA NA 341 166
충격 강도 (RN) D256 J/m 2120 NA NA 1576 2121
HDT (0.45 MPa) D648 ℃ NA NA
HDT (1.82 MPa) D648 ℃ 135 NA NA 130.4 136
MI
(295℃, 6.7 kg)		 D1238 ℃ 1.77 NA NA 3.21 1.29
비중 D792 - 1.36 NA NA 1.36 1.37
실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 대한 기계적 성질, 예를 들어, 인장, 굽힘, HDT 및 아이조드 충격 강도가 표 4에 열거된다. 실시예 1, 4, 및 비교예 1은 서로 비교할만한 정도로 양호한 기계적 성질, 예를 들어, 인장 및 굽힘 성질, HDT 성질들을 유지한다. 여기서, 실시예 4가 가장 우수한 충격 및 유동 성질을 나타내었다는 점이 반드시 언급되어야 한다. 이러한 결과는 UV 안정화제 B의 포함이 8 pph(part per hundred of resin) 만큼 높은 로딩에서도 목표하는 물리적 성질에 부정적인 영향을 주지 않는다는 것이 명확함을 증명한다. 따라서, 본 발명은 양호한 기계적 성질을 유지하면서 착색성의 균형 및 향상된 UV 성능을 달성하는 수지 조성물을 제조한다.
실시예 5 내지 7 및 비교예 2
실시예 5 내지 7의 목적은 본 발명의 조성물이 비교예 2에 비해 적절히 선택된 중합체 성분의 결과로서 향상된 초기 색 균일성을 갖는다는 것을 보여주는 것이었다. 폴리에테르이미드는 일반적으로 폴리카르보네이트와 같은 다른 수지들과는 양호하게 블렌딩되지 않는다. 이들 2종이 함께 블렌딩되는 경우, 이들은 서로에 대해 불혼화성이며, 2개의 형태론적 상들을 갖는 불투명 수지 시스템을 형성하며, 이러한 2개의 상들은 블렌드가 비균일한 색 외관을 나타내게 하는 방식으로 입사광과 상호작용한다. 이러한 비균일 천연 수지 색은 이후 착색된 물품이 상기 수지 블렌드로부터 제조되는 경우 표면 색 변동을 초래할 것이다. 표 5는 상술한 절차에 따라 블렌딩, 압출 및 성형되는 각각의 실시예의 조성물을 나타낸다.
실시예 5 내지 7 및 비교예 2에서 사용된 조성물
실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 2
폴리에테르이미드 A 33.900 33.900 33.900 33.9000
실록산
폴리에테르이미드 		6.000 6.000 6.000 6.000
폴리카르보네이트 A 56.8800 56.8800 56.8800 0
폴리카르보네이 B 3.0000 3.0000 3.0000 0
UV 안정화제 A 0.1200 0.1200 0.1200 0
UV 안정화제 B 4.000 6.000 8.000 0
폴리카르보네이트 C 0 0 0 60.000
Figure 112014102028754-pct00030
표 6은 15°내지 110°의 다중 관찰각에서 색 성질을 측정하는 Gonio 분광 광도계를 사용하여 2 인치 x 3 인치 착색 플라크에서 측정된 색 정보를 나타낸다. 색 파라미터 C*는 색 포화도를 나타내는 색도(chromaticity)이다. 이 값이 높을수록 색은 더욱 포화되며, 이에 따라 더욱 강렬한 것으로 여겨진다. 색 파라미터 h°는 색상 각(hue angle)이며 각각의 각은 특정 색을 나타낸다. 표 6에서 비교예 2는 통상적인 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드를 나타내고 실시예 5, 6 및 7은 폴리카르보네이트 C를 폴리카르보네이트 A 및 B로 대체한 새로운 블렌드들이다. 표 6에서의 데이터는 관찰각이 15°에서 110°로 변화하는 경우, C* 및 h°모두 상이한 숫자를 갖게 되므로 천연 중합체의 색이 변화한다는 것을 암시한다. 그러나, 실시예 5 내지 7의 색도 C*는 각각 9.3, 9.6 및 9.3의 델타 범위를 가지며, 모두 비교예 2의 27.4보다 훨씬 작다. 시각적으로, 비교예는 관찰각이 변화되는 경우, 실시예보다 훨씬 더 큰 색 강도 차이가 감지된다. 유사한 방식으로, 색상각 h°의 델타 범위는 관찰각이 15°에서 110°로 변하는 경우, 실시예 5 내지 7에서 각각 1.4°, 0.8° 및 1.1°인 반면 비교예 2는 76°이다. C* 및 h°의 작은 델타 범위는 모두 폴리카르보네이트 C가 폴리카르보네이트 A 및 B로 대체되는 경우, 실시예가 비교예 2보다 성형 플라크의 표면상에 더욱 균일한 색을 갖는 것을 암시한다.
실시예 8 내지 14, 실시예 1 및 비교예 3
표 7 및 8에서의 실시예들은 본 발명의 다른 측면을 나타내기 위한 것이며, 비교예 3에서 나타난 통상적인 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드에서 폴리카르보네이트 C를 단독의 폴리카르보네이트 A 또는 폴리카르보네이트 B와의 조합으로 대체함으로써, 또는 심지어 단독의 폴리카르보네이트 D에 의해서도 UV 안정화제의 사용없이 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트의 새로운 블렌드가 향상된 UV 성능을 갖는 것이다. 추가적 UV 안정성이 요구되는 경우, 적절한 UV 안정화제가 블렌드의 착색성에 상당히 부정적인 영향을 주지 않고서 사용될 수 있다.
표 7 및 8은 실시예 8 내지 14, 실시예 1 및 비교예 3의 조성물이다. UV 테스트를 위해 이들을 2 인치 x 3 인치 착색 플라크로 압출 및 성형하였다. 이러한 실시예들의 목적은 폴리카르보네이트 C가 단독의 폴리카르보네이트 A 또는 폴리카르보네이트 B와의 조합으로 상이한 수준에서 대체되거나 폴리카르보네이트 D로 완전히 대체되는 경우, 본 발명의 조성물의 UV 성능 향상을 증명하는 것이었다. 각각의 조성물은 백색을 나타내었고, TiO2, 카본 블랙, S.R.52 및 P.B.28을 포함하는 동일한 백색 패키지를 비교한다.
실시예 8 내지 11, 실시예 1 및 비교예 3의 조성물
명칭 실시예 8 실시예 1 실시예 9 실시예 10 실시예 11 비교예 3
폴리에테르이미드 B 33.900 33.900 53.900 53.900 33.900 33.900
실록산
폴리에테르이미드		 6.0000 6.000 6.0000 6.0000 6.00 6.0000
폴리카르보네이트 A 56.8800 56.8800 36.8800 36.8800 0 0
폴리카르보네이트 B 3.0000 3.000 3.0000 3.0000 0 0
폴리카르보네이트 C 0 0 0 0 0 60.0000
폴리카르보네이트 D 0 0 0 0 59.802 0
UV 안정화제 A 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200 0
TiO2 16.7580 18.660 16.7580 16.7580 16.7580 16.7580
카본 블랙 0.0006 0.00166 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006
S.R.52 0.00170 0.00084 0.00170 0.00170 0.00170 0.00170
P.B.28 0.0900 0.0720 0.0900 0.0900 0.0900 0.0900
UV 안정화제 B 0 2.000 0 2.000 0 0
실시예 8 내지 11, 실시예 1 및 비교예 3의 조성물
명칭 실시예 12 실시예 13 실시예 14 비교예 3
폴리에테르이미드 B 33.900 53.900 53.900 33.900
실록산
폴리에테르이미드		 6.00 6.00 6.00 6.0000
폴리카르보네이트 A 0 0 0 0
폴리카르보네이트 B 0 0 0 0
폴리카르보네이트 C 0 0 0 60.0000
폴리카르보네이트 D 59.802 39.802 39.802 0
UV 안정화제 A 0.1200 0.1200 0.1200 0
TiO2 16.7580 16.7580 16.7580 16.7580
카본 블랙 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006
S.R.52 0.00170 0.00170 0.00170 0.00170
P.B.28 0.0900 0.0900 0.0900 0.0900
UV 안정화제 B 2.000 0 2.000 0
실시예 8 내지 14, 실시예 1 및 비교예 3의 초기 색 정보
실시예 8 실시예 1 실시예 9 실시예 10 실시예 11 비교예 3
L* 88.13 91.29 88.87 89.36 88.69 91.32
a* -0.59 -0.56 -0.72 -0.81 -0.11 -0.66
b* 0.02 0.21 0.61 1.17 1.90 -0.20
실시예 8 내지 14, 실시예 1 및 비교예 3의 초기 색 정보
실시예 12 실시예 13 실시예 14 비교예 3
L* 88.85 88.26 88.50 91.32
a* -0.20 -0.32 -0.38 -0.66
b* 2.18 2.33 2.72 -0.20
표 9 및 10은 UV 노출 전의 초기 색 정보를 나타낸다. 비교예 3은 90 초과의 L* 값을 갖는 초 백색을 형성할 수 있도록 달성되는 통상적인 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드의 양호한 착색성을 나타내었다. 그러나, 이의 UV 성능은 300 시간의 노출 이후 14 단위의 DE*를 나타낸다(표 11).
실시예 8은 본 발명의 배합물을 나타내며, 폴리카르보네이트 C가 폴리카르보네이트 A 및 B로 대체되었다. 또한, 상기 배합물은 비교예 3와 같이 폴리카르보네이트가 풍부하도록 제조되었다. 이러한 새로운 블렌드는 300 시간의 노출 후 10.0의 DE*를 가지며, 이는 30.3%의 향상을 나타낸다(표 11). 실시예 1에서 볼 수 있듯이 추가적 UV 안정화제 B를 사용하여(표 7), UV 성능이 7.46의 DE*로 추가로 향상되며, 이는 47.8% 향상을 나타낸다(표 11). 동시에, 실시예 1은 TiO2 로딩을 약간 조정함으로써 비교예 3과 동일한 L*값을 달성할 수 있다.
실시예 9는 또 다른 본 발명의 배합물을 나타내며, 여기서, 폴리카르보네이트 C는 폴리카르보네이트 A 및 폴리카르보네이트 B로 대체되었다. 그러나, 실시예 8과 달리, 이 배합물은 폴리에테르이미드가 풍부하도록 제조된다(표 7). 또한, 이의 UV 성능은 300 시간의 노출 이후, 비교예 3의 14 단위보다 작은 11.03의 DE*를 나타냄에 따라 향상되었으며, 이는 22.9% 향상을 나타낸다. 실시예 10에서 볼 수 있듯이 추가적 UV 안정화제를 사용하여, UV 성능은 9.14의 더더욱 작은 DE*로 추가로 향상되었으며, 이는 36.04%의 향상을 나타낸다(표 11).
실시예 10은 본 발명의 또 다른 배합물을 나타내며, 여기서, 폴리카르보네이트 C는 폴리카르보네이트 D로 대체되고(표 7), 이 배합물은 비교예 3과 같이 폴리카르보네이트가 풍부하도록 제조되었다. UV 안정화제 없이, 상기 배합물은 300 시간의 노출 이후, 비교예 3에서의 14 단위의 DE*와 달리, 이보다 훨씬 적은 3.78의 DE*의 우수한 UV 성능을 나타내었으며, 이는 73.54%의 향상을 나타낸다(표 11). 실시예 12에서 볼 수 있듯이 추가적 UV 안정화제로(표 8), DE*는 2.01로 추가로 감소될 수 있으며, 이는 85.93%의 향상을 나타낸다(표 12).
실시예 13은 본 발명의 또 다른 배합물을 나타내며, 여기서, 폴리카르보네이트 C는 폴리카르보네이트 D로 대체되었다. 그러나, 실시예 11과 달리, 상기 배합물은 폴리에테르이미드가 풍부하도록 제조되었다(표 8). 이의 UV 성능은 300 시간의 노출 이후 비교예 3에서의 14의 DE*보다 작은 7.76의 DE*로 향상되며, 이는 45.70%의 향상을 나타낸다. 추가적 UV 안정화제에 의해 UV 성능은 실시예 14에서 볼 수 있듯이 DE*가 6.30으로 추가로 감소됨에 따라 더욱 향상되었으며, 이는 55.91%의 향상을 나타낸다(표 12).
데이터는 폴리카르보네이트 C가 폴리카르보네이트 A/폴리카르보네이트 B 또는 폴리카르보네이트 D로 대체되는 경우, 실시예 8 내지 14의 중합체 조성물은 여전히 합리적인 TiO2 로딩으로 85 초과의 L* 값을 갖는 밝은 백색을 형성할 수 있다는 것을 암시한다. 비교예 3과 같이 백색이 90 초과의 L*을 갖는 경우, 실시예 8과 같이 중합체 조성물은 실시예 1에서 볼 수 있듯이, 색 패키지의 성분, 특히 TiO2 로딩을 약간 조정함으로써 이의 L*, a* 및 b* 값을 매칭할 수 있다. 추가적 UV 안정화제 B가 포함되는 경우, 실시예 8의 UV 성능은 추가로 향상되었다(표 11 및 12에서 실시예 8 대 실시예 1 참조).
실시예 8 내지 14, 실시예 1 및 비교예 3에서 300 시간의 노출 후 UV 정보
　 실시예 8 실시예 1 실시예 9 실시예 10 실시예 11 비교예 3
초기 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
DE* 100 시간 5.95 4.77 6.65 5.03 1.41 11.12
200 시간 8.64 5.84 9.82 7.99 2.92 13.41
300 시간 10.00 7.46 11.02 9.14 3.78 14.29
UV 안정성 향상 30.0% 47.8% 22.9% 36.0% 73.5% 0
실시예 8 내지 14, 실시예 1 및 비교예 3에서 300 시간의 노출 후 UV 정보
실시예 12 실시예 13 실시예 14 비교예 3
초기 0.00 0.00 0.00 0.00
DE* 100 시간 1.38 3.99 2.67 11.12
200 시간 1.43 6.82 5.23 13.41
300 시간 2.01 7.76 6.30 14.29
UV 안정성 향상 85.9% 45.7% 55.9% 0
표 11 및 12는 실시예 8 내지 14, 1 및 비교예 3에 대한 ASTM D4459에 따른 UV 노출 데이터를 나타낸다. 데이터는 폴리카르보네이트 C가 폴리카르보네이트 A 및 폴리카르보네이트 B 또는 폴리카르보네이트 D로 대체되는 경우, UV 성능이 비교예 3의 14.29에서, 실시예 8의 10.00으로, 실시예 9의 11.02으로, 실시예 11의 3.78로, 실시예 13의 7.76으로 감소된 DE*에서 보듯이 상당히 향상되었다. 실시예 1에서 볼 수 있듯이 UV 안정화제 B가 사용되었던 경우, DE*가 실시예 8의 10.00에서 실시예 1에서의 7.46으로, 실시예 9의 11.02에서 실시예 10의 9.14로, 실시예 11의 3.78에서 실시예 12의 2.01로, 실시예 13의 7.76에서 실시예 14의 6.30으로 추가로 감소됨에 따라 UV 성능이 추가로 향상된다.
실시예 8 내지 11, 1 및 비교예 3에서의 물리적 성질
시험 ASTM 단위 실시예 8 실시예 1 실시예 9 실시예 10 비교예 3
굽힘 모듈러스 D790 MPa 2861 2813 2992 2744 2551
굽힘 강도 D790 MPa 107 109 120 115 112
인장 모듈러스 D638 MPa 2841 2882 2972 3151 2372
인장 강도 D638 MPa 67 68 73 76 81
충격 강도 (N) D256 J/m 166 112 119 151 315
충격 강도 (RN) D256 J/m 2121 2120 2073 2130 2143
HDT (0.45 MPa) D648 ℃
HDT (1.82 MPa) D648 ℃ 136 135 143 156 161
MI
(295℃, 6.7 kg)		 D1238 ℃ 1.29 1.77 1.4 2.45*
비중 D792 - 1.37 1.36 1.37 1.37 1.36
실시예 8 내지 11, 1 및 비교예 3에서의 물리적 성질
시험 ASTM 단위 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14 비교예 3
굽힘 모듈러스 D790 MPa 2558 2703 2834 3006 2551
굽힘 강도 D790 MPa 74 78 107 112 112
인장 모듈러스 D638 MPa 2668 2779 2813 3833 2372
인장 강도 D638 MPa 55 51 69 70 81
충격 강도 (N) D256 J/m 91 77 94 64 315
충격 강도 (RN) D256 J/m 862 361 1794 1053 2143
HDT (0.45 MPa) D648 ℃
HDT (1.82 MPa) D648 ℃ 127 121 142 145 161
MI
(295℃, 6.7 kg)		 D1238 ℃ 1.78 - 1.8 - 2.45*
비중 D792 - 1.35 1.32 1.37 1.38 1.36
* 비교예 3의 용융 지수는 시험 조건(337℃, 6.7kg)에서 수행되었음.
인장, 굽힘, HDT 및 아이조드 충격과 같은 기계적 성질이 표 13 및 14에 나열된다. 비교예 3은 지시된 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드가 달성할 수 있는 몇몇 성질들을 나타낸다. 비교예 3의 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드가 몇몇 유용한 성질들을 달성하였으나, 비교예 3은 본 발명의 조성물로부터 성형된 물품이 나타내는 UV 저항성을 나타내지 않았다(비교예 3은 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안의 자외선 광에 노출된 후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내지 않았음).
폴리카르보네이트 A/B 및 PEI를 포함하는 실시예 8의 조성물은 표에서 나타나듯이 인장, 굽힘, 양호한 아이조드 충격 및 유동 성질과 같은 양호한 기계적 성질들을 유지하였다. 실시예 1의 기계적 성질들은 이미 앞서 기술되었다. UV 안정화제를 포함하는 실시예 1은 성질들이 실시예 8(UV 안정화제 없음)에 아주 필적할만하다. 실시예 1에 대한 노치 충격 강도는 실시예 8에 비해 약 30% 낮았다. 이러한 현상에 대한 하나의 가능한 이유는 실시예 8에 비해 실시예 1의 더 높은 TiO2 안료의 로딩 수준으로 비롯된 것일 수 있다. ULTEM 폴리에테르이미드 성분이 증가하고 이에 따라 폴리카르보네이트 A/B 성분이 낮은 실시예 9의 조성물의 경우, 노치 충격 성질이 대략 30%로 감소되었다.
유사하게, 실시예 10은 실시예 9의 UV 안정화된 버전이며, 여기서, 실시예 9와 유사한 기계적 성질을 볼 수 있다. 실시예 11에서, 폴리카르보네이트 C는 폴리카르보네이트 D로 대체되었고, 기계적 성질들은 표에 나타난다. 기계적 성질들은 실시예 8 내지 10에 견줄만하였으나, 충격 성질은 91 MPa(노치 아이조드)로 감소된다. 실시예 12는 실시예 11의 UV 안정화된 버전이며, 기게적 성질들은 실시예 11과 견줄만하거나 실시예 11과 유사하다. 또한, 실시예 11 및 12에 대한 낮은 HDT는 실록산 공중합체를 포함하는 폴리카르보네이트 D 때문이라는 것을 알 수 있다. ULTEM 폴리에테르이드 성분이 증가하고 이에 따라 폴리카르보네이트 D 성분이 감소된 실시예 13의 조성물의 경우, 기계적 성질이 실시예 11 및 12와 유사하나 HDT가 증가한다. 이는 더욱 높은 HDT를 낳는 높은 PEI 함량 때문일 수 있다. 다른 모든 성질들은 비슷하다. 마지막으로, 실시예 14는 실시예 13의 UV 안정화된 버전이며, 여기서 성질들은 예상되는 바와 같이 실시예 13과 유사하다. 비교예 3은 실시예 1 및 8 내지 14와 기계적 성질들을 비교하기 위해 나타낸다. 비교예 3은 인장, 굽힘, 충격, HDT 및 유동 성질들을 포함하는 양호한 기계적 성질들을 갖는다.
또한, 비교예 3에서 사용된 조성물은 하기 표에서 나타나듯이 인장, 굽힘, 매우 양호한 아이조드 충격 및 유동 성질과 같은 양호한 기게적 성질들을 유지하였다. 이러한 중합체 조성물은 실시예 4에서 사용된 조성물과 유사하게 매우 높은 충격 성질들을 생성하였고, 더불어, 양호한 유동 성질을 가졌다.
전체적으로 양호한 착색성, 상당히 향상된 UV 성능과 동시에, 양호하게 유지된 물리적 성질들은 비교예 3과 같은 양호한 폴리에테르이미드/폴리카르보네이트 블렌드에 의해 달성 불가능한 것으로, 본 발명의 블렌드가 색채 미학(color aesthetics) 및 UV 안정성이 제품 디자이너에게 가장 중요한 파라미터인 분야, 특히 소비자 전자 시장에 적용시 상당한 이점을 제공하며, 이는 색이 소비자에 의해 가장 먼저 매일 보여지는 것이기 때문이다. 비용 및 이익이 재료 선택에서 중요 요인이 되는 경우, 본 발명의 상이한 수준의 UV 안정성 향상과 함께 더욱 넓은 수지 블렌드 유연성은 전자 제품 디자이너에게 다양한 선택을 제공한다. 실시예들이 비교예 3에 비해 HDT의 감소를 나타내었으나, 이들은 소비자 전자 제품 분야, 특히, 소형 기기에 대해 허용가능한 범위를 충분히 초과하며, 이는 배터리 작동 기기 장치에 의한 열 생성이 굉장히 제한되기 때문이다.
실시예 2 및 비교예 4 및 5
표 15는 실시예 2 및 비교예 3 내지 5의 조성물들이다. 이러한 조성물들을 물리적 성질 시험 및 비교를 위해 ASTM 부품으로 압출 및 성형하였다. 이러한 실시예들의 목적은 비교예 4(100% 폴리카르보네이트 A), 비교예 5(100% 폴리에테르이미드) 및 비교예 3(폴리카르보네이트 C-폴리에테르이미드 A 블렌드)와 비교하여, 인장 성질, 굽힘 성질, 충격 성질과 같은 기계적 성질 및 유동 성질 뿐만 아니라 UV 노출 저항성 및 다양한 범위의 화학 물질에 대한 내화학성의 조합과 같은 본 발명의 뛰어난 성능을 증명하는 것이었다. 각각의 조성물은 백색을 나타내며, TiO2, 카본 블랙, S.R.52 및 P.B.28을 포함하는 백색 패키지에서 비교하였다.
실시예 2 및 비교예 4 및 5의 조성물
명칭 실시예 2 비교예 4 비교예 5 비교예 3
폴리에테르이미드 A 33.900 - 100.000 33.900
실록산
폴리에테르이미드		 6.000 - - 6.0000
폴리카르보네이트 A 56.8800 97.000 - -
폴리카르보네이트 B 3.0000 3.000 - -
폴리카르보네이트 C - - - 60.000
UV 안정화제 A 0.1200 - - -
TiO2 18.6600 2.000 - 16.7580
S.R.52 0.00166 - - 0.0006
S.V.13 0.00084 - - 0.00170
P.B.28 0.0720 - - 0.0900
UV 안정화제 B 4.0000 - - -
표 16는 표 15에 나열된 조성물에 대해 본 특허의 특허청구범위에서 나열된 바람직한 성질들의 요약을 나타낸다.
시험 ASTM 단위 실시예 2 비교예 4 비교예 5 비교예 3
　 　 　
굽힘 모듈러스 D790 MPa 3192 2340 3510 2510
굽힘 강도 D790 MPa 117 93 165 112
인장 모듈러스 D638 MPa 3054 2380 3580 2580
인장 강도 D638 MPa 71 62 110 74
충격 강도 (N) D256 J/m 341 907 53 315
충격 강도 (RN) D256 J/m 1576 - 1335 2143
HDT (0.45 MPa) D648 ℃ - 137 210 -
HDT (1.82 MPa) D648 ℃ 130 132 201 160
내화학성 - - 매우 양호 나쁨 우수 매우 양호
유동 성질 - - 매우 양호 우수 양호 매우 양호
착색성 - - 매우 양호 우수 나쁨 매우 양호
UV 안정성 - - 매우 양호 양호 매우 양호 나쁨
위에서 나타난 표 16에서, 비교예 4가 인장 및 굽힘 성질과 같은 양호한 기계적 성질 및 우수한 충격 성질을 나타내고, 밝은 색으로의 양호한 착색성을 가지나, 설정된 노출 조건에 따라 열악한 UV 안정성 및 표 17에서 나타난 바와 같은 본 특허에서 나열된 화학 물질의 일부에 대해 열악한 내화학성을 가졌다.
비교예 5는 인장 및 굽힘 성질과 같은 매우 양호한 기계적 성질, 합리적인 충격 강도, 나열된 화학 물질에 대한 우수한 내화학성을 나타낸다. 그러나, 비교예 5의 조성물은 열악한 유동 성질 및 매우 열악한 밝은 색으로의 착색성을 나타내었고, 이는 비교예 5의 물품이 본 발명의 조성물에 의해 달성될 수 있는 목적하는 백색으로 착색될 수 조차 없을 수 있다는 것을 의미한다.
비교예 3은 인장, 굽힘 성질, 우수한 충격 성질과 같은 양호한 기계적 성질 및 유동 성질, 나열된 화학물질에 대한 매우 양호한 내화학성을 나타낸다. 그러나, 비교예 3에서 사용된 물품 및 조성물은 열악한 UV 안정성을 가졌다(ASTM D-4459 프로토콜에 따라 300 시간 동안의 자외선 광 노출 이후 0 초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내지 않았음).
그러므로, 비교예 3, 4 및 5에서 사용된 조성물들은 일부 양호한 성질 및 일부 열악한 성질들을 가지나, 어느 것도 모든 바람직한 성질들의 조합을 가지지 않는다.
실시예 12는 상술한 성질들, 즉, 양호한 기계적 성질들, 예를 들어, 인장, 굽힘 성질, 우수한 충격 및 유동 성질, 나열된 화학 물질에 대한 매우 양호한 내화학성 및 매우 양호한 UV 안정성의 우수한 조합을 가진다. 이러한 실시예는 표 16에서 보여지는 바와 같이 성질들의 보기 드물면서 매우 특별한 조합을 나타낸다.
본 출원에서 논의된 바와 같은 본 발명의 결과들이 표 17 및 표 17에 이어지는 설명에서 요약된다.
나열된 화학 물질에 대한 내화학성
분류 　 실시예 2 비교예 4 비교예 5 비교예 3
화학 물질 노출
기간		 변형률
수준
(%)		 항복
강도		 공칭
파단
변형률		 항복 강도 공칭
파단
변형률		 항복 강도 공칭
파단
변형률		 항복 강도 공칭
파단
변형률
올리브유 1 일 0 100% 100% - - 101% 97% 102% 96%
1 일 0.5 101% 89% - - 105% 105% 101% 110%
1 일 1 100% 98% 101% 85% 112% 100% 99% 111%
바나나 보트 선스크린 SPF-30 1 일 0 100% 100% 100% 96% 103% 101% 102% 103%
1 일 0.5 100% 135% 100% 87% 99% 90% 101% 80%
1 일 1 100% 97% 0% 0% 98% 99% 100% 100%
퓨렐
손 세정제		 1 일 0 100% 100% - - 99% 99% 100% 99%
1 일 0.5 101% 82% - - 115% 105% 101% 80%
피지 1 일 0 100% 100% - - 95% 102% 100% 100%
1 일 0.5 102% 84% 101% 82% 106% 98% 101% 89%
1 일 1 101% 84% 98% 6% 111% 100% 101% 97%
70% 황산 120 분 0 100% 86% 52% 49% 108% 114% 100% 119%
표 17는 표 14에 나열된 조성물에 대해 다양한 화학 물질들을 사용하는 본발명에 따른 실시예 및 비교예를 나타낸다.
본 결과는 본 발명의 조성물로부터 제조된 물품이 상기 조성물이 유동 성질, 내화학 성질, 및 내자외선 성질의 조합을 나타내기에 충분한 양으로 폴리에테르이미드 성분 및 폴리카르보네이트 성분을 가졌다는 것을 보여준다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 물품은 295℃의 온도 및 6.7kg의 하중에서 2 내지 4 g/min 범위의 용융 지수를 나타내었으며, 이는 상기 조성물이 0 초과 내지 1 mm 미만의 치수를 갖는 공동안으로 성형될 수 있기에 충분하다. 상기 물품은 30 J/m 이상의 충격 강도를 가졌다. 내화학성에 관하여, 본 발명의 조성물로부터 제조된 물품은 상기 물품이 20 내지 70%의 범위의 산 농도를 갖는 산 용액의 그룹으로부터 선택되는 화학 물질에 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1% 및 이의 조합의 그룹으로부터 선택된 변형률 수준에서 2 내지 24 시간 동안 침지되고, 상기 산 용액은 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산, 및 이의 조합으로부터 선택되는 경우, 50% 이상의 강도 유지율을 나타내었다. 자외선 저항성에 관하여, 본 발명의 조성물로부터 제조된 물품은 상기 물품이 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 ASTM D-4459 프로토콜에 따라 4 내지 10 단위 범위의 델타 E의 자외선 광 노출에 대한 저항성을 나타내었다.
표 16 및 17에서 폴리카르보네이트 A, 종래(legacy) 폴리에테르이미드 B, 및 폴리카르보네이트-에스테르 공중합체-폴리에테르이미드 블렌드의 실패예 및 마지막으로, 양호한 기계적 성질, 가공성(폴리카르보네이트 조건에서), 내화학성, 유동 성질, 착색성 및 UV 안정성의 매우 특별한 조합을 갖는 실시예 4의 새로운 폴리카르보네이트 동종 중합체-폴리에테르이미드 블렌드의 실시예가 비교된다. 이러한 까다로운 성질들의 조합은 매우 드문 것이며, 본 발명의 범위에 상응하는 상술한 모든 요건들을 수행할 수 있는 다른 물질들은 알려지지 않았다.
실시예 15 내지 19 및 비교예 1
표 18에서 실시예 2 및 15 내지 19의 목적은 적합한 UV 안정화제를 증명하는 것이었다. 동일한 기본 백색 배합물에서 비교하였다. UV 노출을 앞서 설명한 압출 및 성형 절차에 따라 제조된 2" x 3" 착색 플라크에서 ASTM D4459에 따라 시험하였다. 초기 UV 안정화제를 4 pph로 로딩하였다. 압출 후, 각각의 배합물에 보유된 UV 안정화제를 GC로 분석하였고, 초기 로딩량을 기초로 계산된 유지율에 대한 중량 퍼센트로 기록하였다. UV 안정화제 E(4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올을 갖는 디메틸 숙시네이트 중합체)를 포함하는 실시예 17은 UV 안정화제 E가 압출 온도 하에서 분해되어 발포 스트랜드를 야기하였기 때문에 압출 불가능하였다. 실시예 2, 15, 16, 18 및 19는 84% 초과의 유지율을 나타내며, 이는 UV 안정화제 B, C, D, F 및 G가 수지 가공 온도에서 열 안정적이라는 것을 암시한다. 결과적으로, 각각의 실시예는 300 시간의 노출 후 비교예 1에 비해 감소된 DE*를 나타내며, 이는 각각 300 시간의 노출 후 33.35%, 30.16%, 25.96%, 33.26% 및 38.47%의 UV 안정성 향상을 나타낸다.
초기 백색에 대한 UV 안정화제의 황색 성질의 영향을 평가하였고, 이 결과를 표 18에 나타낸다. 이들이 L* 값에는 그다지 영향을 주지 않았으나, 각각의 초기 백색의 b* 값이 영향을 받았으며, 이는 b* 값이 증가함에 따라 비교예 1에 비해 다양한 정도에서 백색을 황색화하였다. 실시예 2, 15 및 16에서 나타난 바와 같이 UV 안정화제 B, C, D가 초기 색 변화가 미미하기 때문에 UV 안정화제 G 및 F보다 더 선호된다. UV 안정화제 G 및 F는 높은 가공 온도 하에서 모두 열안정적이고, 우수한 유지율을 가지며 수지-착색 조성물의 UV 안정성을 향상시키나, 초기 색을 상당히 변화시켰기 때문이다.
배합물 　 비교예 1 실시예 2 실시예 15 실시예 16 실시예 18 실시예 19
폴리에테르이미드 A 33.900 33.900 33.900 33.900 33.900 33.900
실록산
폴리에테르이미드		 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000
폴리카르보네이트 A 56.8800 56.8800 56.8800 56.8800 56.8800 56.8800
폴리카르보네이트 B 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000
UV 안정화제 A 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200 0.1200
TiO2 18.6600 18.6600 18.6600 18.6600 18.6600 18.6600
S.R.52 0.00166 0.00166 0.00166 0.00166 0.00166 0.00166
S.V.13 0.00084 0.00084 0.00084 0.00084 0.00084 0.00084
P.B.28 0.0720 0.0720 0.0720 0.0720 0.0720 0.0720
UV 안정화제 B 　 4.0000 　 　 　 　
UV 안정화제 C 　 　 4.0000 　 　 　
UV 안정화제 D 　 　 　 4.0000 　
UV 안정화제 F 　 　 　 　 　 4.0000
UV 안정화제 G 　 　 　 　 　 　 4.0000
분석
데이터		 초기 로딩 (%) 　 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37
분석적 (%) 0 2.95 3.08 3.23 NA 2.84 3.02
압출 후 유지율 (%) 　 87.54% 91.43% 95.88% NA 84.30% 89.64%
UV
노출 (DE*)		 300 시간 9.59 6.20 6.70 7.10 NA 6.40 5.90
UV
안정성
향상		 300 시간 　 35.35% 30.16% 25.96% NA 33.26% 38.47%
초기
색 		L* 92.19 91.21 91.97 91.76 NA 90.67 91.70
a* -0.99 -1.21 -0.92 -1.27 NA -0.69 -2.00
b* -0.69 0.42 -0.71 0.29 NA 3.83 1.51
하기 특허 문헌들은 전체가 본 명세서에 참조에 의해 통합된다: US 4,629,759; US 4,816,527; US 5,051,483; US 5,106,915; US 5,387,639; US 7,452,944; US 4,548,997; US 4,673,708; US 4,816,527; US 6,011,122; US 6,310,145; US 3,405,042; US 3,616,310; 및 US 5,229,482. 하기 비특허 문헌들은 전체가 본 명세서에 참조에 의해 통합된다:
http://www.aacoa.com/anodizing/process.htm;
http://www.anodizing.org/Anodizing/processes.html; 및
http://en.wikipedia.org/wiki/Anodizing.
본 발명이 이의 바람직한 특정 버전과 관련하여 상당히 구체적으로 기술되었으나, 다른 버전들도 가능하다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위의 취지 및 범위는 본 명세서에 포함된 바람직한 버전의 기술에 한정되어서는 안된다.
본 명세서(첨부된 특허청구범위, 요약 및 도면을 포함)에 개시된 모든 구성들은 달리 명확히 언급되지 않는 한, 동일, 균등 또는 유사한 목적에 도움이 되는 대안적 구성들로 대체될 수 있다. 따라서, 달리 명확히 언급되지 않는 한, 개시된 각각의 구성은 균등 또는 유사한 구성의 포괄적인 시리즈의 단지 일례일 뿐이다.

Claims (50)

  1. 조성물로서,
    폴리에테르이미드 실록산 공중합체가 아닌 폴리에테르이미드 15 중량% 이상;
    폴리카르보네이트 35 중량% 이상;
    폴리에테르이미드 실록산 공중합체; 및
    선택적으로, 1종 이상의 UV 안정화제를 포함하고,
    상기 폴리카르보네이트가 폴리카르보네이트 및 실록산의 공중합체이고,
    상기 조성물이 ASTM D-4459에 따라 300 시간 동안 자외선 광에 노출된 후 0초과 내지 10 단위 이하 범위의 ΔE의 UV 저항성을 나타내는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트가 폴리(카르보네이트-에스테르-실록산)인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 대 상기 폴리에테르이미드의 중량비가 3:5 내지 4:5인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 인 안정화제(phosphorus stabilizer) 0.1 내지 10 중량%를 추가로 포함하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 착색제를 추가로 포함하고, 선택적으로 상기 착색제가 안료, 염료, 및 이의 조합으로부터 선택되며, 선택적으로 상기 착색제가 0 초과 내지 49.9 중량%의 양으로 존재하는 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 착색제가 이산화티타늄, 카본 블랙, 및 이의 조합으로부터 선택되는 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 UV 안정화제가 0.5 중량% 초과 내지 15 중량% 범위의 양으로 존재하는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리에테르이미드가
    (a) 폴리에테르이미드 수지; 및
    (b) 상기 폴리에테르이미드 수지의 용융 안정도를 증가시키기에 충분한 양의 인 함유 안정화제를 포함하는 열가소성 수지 조성물이고,
    상기 인 함유 안정화제 샘플의 초기량의 열중량 분석으로 측정하였을 때, 불활성 분위기 하에서 20℃/min의 가열 속도로 실온에서 300℃로 상기 샘플을 가열하였을 때, 샘플 초기량의 10 중량% 이상이 증발되지 않는 상태로 유지될 정도로 상기 인 함유 안정화제가 낮은 휘발성을 나타내는 조성물.
  9. 물품으로서,
    상기 물품이 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하고, 선택적으로 상기 물품이 필름, 섬유, 발포체(foam), 및 이의 조합으로부터 선택되는 물품.
  10. 형상화 물품(shaped article)의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 조성물을 형상화하는 단계를 포함하며,
    상기 형상화가 사출 성형, 압축 성형, 압출, 필름 성형, 기계 가공 및 이의 조합으로부터 선택되는 형상화 물품의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조성물을 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동(cavity)안으로 사출 성형하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  12. 형상화 물품의 제조 방법으로서,
    제1항의 조성물을 형상화하는 단계를 포함하며,
    상기 형상화가 상기 조성물을 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동(cavity)안으로 사출 성형하는 단계를 포함하며,
    기판이 상기 공동 안에 위치되고, 그 이후에 상기 조성물이 상기 공동안으로 사출 성형되어 상기 조성물이 상기 기판에 접착되는 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기판이 금속이고, 선택적으로 상기 금속이 알루미늄, 구리, 철강, 및 이의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 물품이 전자 기기의 부품이고,
    선택적으로 상기 전자 기기가 개인용 컴퓨터, 전화기, 디지털 카메라, 위성위치확인 시스템(GPS) 장치, 음악 재생기, 비디오 플레이어, 비디오 디스플레이, 및 이의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    1종 이상의 착색제를 더 포함하고,
    상기 1종 이상의 UV 안정화제가 0.5 중량% 초과 내지 15 중량% 범위의 양으로 존재하고,
    상기 조성물이 회색, 흑색, 백색, 밝은 회색(light gray), 및 이의 조합으로부터 선택되는 색을 갖고,
    상기 회색 및 상기 흑색은 모두 80 미만의 L* 값을 나타내고;
    상기 조성물이 상기 회색 또는 상기 흑색을 갖는 경우, 상기 1종 이상의 착색제는 0.001 pph 이상의 카본 블랙을 포함하며;
    상기 백색 및 상기 밝은 회색은 모두 80 이상의 L* 값을 나타내고;
    상기 조성물이 상기 백색 또는 상기 밝은 회색을 갖는 경우, 상기 1종 이상의 착색제는 50 pph 미만의 이산화티타늄을 포함하고;
    상기 폴리카르보네이트 대 상기 폴리에테르이미드의 중량비는 상기 조성물에 295℃ 및 6.7 kg의 하중 수준에서 1.5 내지 6 g/min의 범위의 용융 지수를 제공하고;
    상기 용융 지수는 상기 조성물이 0 초과 내지 3 mm 이하의 치수를 갖는 공동안으로 성형될 수 있기에 충분하며;
    상기 조성물을 포함하고 성형(molding), 압출, 및 이의 조합으로부터 선택된 방법으로 형상화된 물품이 23℃의 온도 및 0%, 0.5%, 1.0% 및 이의 조합으로부터 선택되는 변형률 수준에서 1 분 내지 1 시간 미만 또는 24 시간 이하의 기간 동안 산 용액에 침지된 후 50% 이상의 강도 유지율을 나타내고;
    상기 산 용액이 황산, 질산, 인산, 포름산, 아세트산 및 이의 조합으로부터 선택되고, 상기 산 용액이 20% 이상의 농도를 갖는 조성물:
    여기에서, 상기 pph는 상기 조성물 100 중량부를 기준으로 한다.
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