KR102008448B1 - 블렌드 조성물, 이를 포함하는 자동차 부품 및 전자 부품 - Google Patents

블렌드 조성물, 이를 포함하는 자동차 부품 및 전자 부품 Download PDF

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Abstract

폴리케톤계 제1 고분자; 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자; 및 에틸렌계 구조단위의 제1 블록, 아크릴레이트계 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체를 포함한 제 3 고분자;를 포함하는 블렌드 조성물, 이를 포함하는 자동차 부품 및 전자 부품이 개시된다.

Description

블렌드 조성물, 이를 포함하는 자동차 부품 및 전자 부품{Blend composition, vehicle parts and electronic component including the same}
블렌드 조성물, 이를 포함하는 자동차 부품 및 전자 부품에 관한 것이다.
폴리케톤계 고분자는 반결정성 고분자 신소재로서 범용 엔지니어링 플라스틱(EP)보다 우수한 물성을 가지기에 상업적으로 활용될 가치가 높은 물질이다.
폴리케톤계 고분자는 다른 반결정성 고분자와 비슷하게 낮은 균열 진행 에너지 (crack propagation energy)를 가지기 때문에, 노치(notch) 또는 이물질과 같은 결함(defect)이 존재할 경우, 민감하게 작용하여 취성 파괴 거동(brittle fracture behavior)을 보일 수 있다. 이를 보완하기 위하여 다른 고분자 소재와의 블렌드 또는 유/무기필러 도입을 통한 복합체 개발 등이 시도되어 왔다. 상기 복합체의 경우에, 유/무기필러의 분산이 좋지 않을 경우에 기계적 물성이 오히려 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 블렌드의 경우에는, 고분자 수지 간의 상용성이 부족한 경우가 많다. 따라서 원하는 물성을 달성하기 위해서는 계면접착력을 향상시킬 수 있는 적합한 상용화제가 도입된 블렌드 조성물 개발이 필요하다.
이와 같이 폴리케톤계 고분자의 상업적 활용범위를 넓이기 위해서 다른 고분자 소재와의 신규한 블렌드 조성물의 개발이 여전히 요구된다.
일 측면은 제2 고분자 분산상의 분산성을 향상시키면서 파단신율 및 충격강도와 같은 기계적 물성이 향상된 블렌드 조성물을 제공하는 것이다.
다른 측면은 상기 블렌드 조성물을 포함하는 자동차 부품을 제공하는 것이다.
또다른 측면은 상기 블렌드 조성물을 포함하는 전자 부품을 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
폴리케톤계 제1 고분자;
스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자; 및
에틸렌계 구조단위의 제1 블록, 아크릴레이트계 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체를 포함한 제 3 고분자;를 포함하는 블렌드 조성물이 제공된다.
다른 측면에 따르면,
전술한 블렌드 조성물을 포함하는 자동차 부품이 제공된다.
또다른 측면에 따르면,
전술한 블렌드 조성물을 포함하는 전자 부품이 제공된다.
일 측면에 따른 블렌드 조성물은, 폴리케톤계 제1 고분자와 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자의 상용성을 높이기 위하여 제 3 고분자 첨가상을 포함하여 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상의 입자직경이 감소될 뿐만 아니라 분산성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 상기 블렌드 조성물은 파단신율 및 충격강도와 같은 기계적 물성이 향상될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 블렌드 조성물 구성의 모식도이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 각각 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3의 시편의 제2 고분자 분산상을 FE-SEM(field emission scanning electron microscope) 사진으로 분석한 결과이다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c은 각각 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3의 시편의 제2 고분자 분산상의 수평균입자직경(dn)을 분석한 결과이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 각각 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3의 시편의 균열 선단 부근의 손상면을 광학현미경으로 관찰한 결과이다.
이하에 첨부된 도면을 참조하면서, 예시적인 일 구현예에 따른 블렌드 조성물, 이를 포함하는 자동차 부품 및 전자 부품에 대해서 상세하게 설명한다. 이하는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "~계 고분자(또는 (공)중합체)" 는 "~계 고분자(또는 (공)중합체) 및 이의 유도체"를 포함하는 넓은 개념의 용어로 사용된다.
폴리케톤계 고분자는 일반적으로 일산화탄소, 에틸렌 및 프로필렌의 공중합으로 구성되어 있다. 이러한 폴리케톤계 고분자는 주사슬의 높은 대칭성과 카르보닐기 간의 쌍극자 상호작용에 따른 빠른 결정화 속도와 높은 강도를 갖고 있다. 범용 플라스틱 소재인 폴리아미드6 (polyamide6)과 비교하면, 폴리케톤계 고분자는 산, 염기에 대한 내화학성이 우수하고 수분 또는 기체에 대한 내투과성이 뛰어나 연료튜브, 탱크 등에 적용할 수 있다. 폴리케톤계 고분자는 또한 내마모성이 우수하여 각종 기어부품으로 적용할 수 있으며, 기존 섬유 대비 고강도 및 고탄성율을 가지고 있어 타이어코드, 산업용 로프 등의 소재로서 이용될 수 있다.
그렇지만 폴리케톤계 고분자는 낮은 균열 진행 에너지 (crack propagation energy)를 갖고 있으므로, 노치(notch) 또는 이물질과 같은 결함(defect)이 존재한다면 민감하게 작용하여 취성 파괴 거동(brittle fracture behavior)을 보일 수 있다.
이러한 폴레케톤계 고분자의 내충격성을 향상시키기 위하여 고무를 도입한 블렌드 조성물에 대한 연구가 주로 진행되어 왔다. 그러나, 연성소재인 고무(rubber)를 도입할 경우, 블렌드의 충격강도는 향상되나 영률이 크게 감소하는 문제가 있었다.
본 발명의 발명자는 이러한 문제를 해결하고자 본 발명을 제안하고자 한다.
일 구현예에 따른 블렌드 조성물은, 폴리케톤계 제1 고분자; 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자; 및 에틸렌계 구조단위의 제1 블록, 아크릴레이트계 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체를 포함한 제 3 고분자;를 포함할 수 있다. 이러한 블렌드 조성물은 폴리케톤계 제1 고분자의 내충격성을 향상시키기 위하여 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자를 도입하여 폴리케톤계 제1 고분자와 제2 고분자의 블렌드 조성물을 이루고, 이들 간에 부족한 상용성을 높이기 위하여 에틸렌계 구조단위의 제1 블록, 아크릴레이트계 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체를 포함한 제 3 고분자를 포함함으로써 충격강도와 같은 기계적 물성이 향상될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 블렌드 조성물 구성의 모식도이다.
일 구현예에 따른 블렌드 조성물은, 폴리케톤계 제1 고분자 매트릭스 (1); 및 상기 제1 고분자 매트릭스 (1) 내에 상기 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2), 및 상기 제 3 고분자 첨가상(addition phase) (3);을 포함할 수 있다.
스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)은 저온에서 우수한 내충격성을 가지며 내열성 및 내화학성 측면에서 우수하지만, 제1 고분자 매트릭스 (1) 내에서 제2 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)과의 비혼화적 (immscible) 특성으로 인해 분산성이 저하될 수 있다. 이로 인해, 상기 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 입자직경이 크며 이의 분포가 불규칙하다. 또한 제1 고분자 매트릭스 (1)와 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 블렌드 조성물 시편에 인장의 힘이 가해졌을 경우, 제1 고분자 매트릭스 (1)와 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2) 간의 계면이 쉽게 떨어지면서 결함(defect)이 발생하여 조기에 파단이 일어날 수 있다. 그 결과, 인장강도 및 파단신율이 저하될 수 있다.
또한, 내충격성의 측면에서도, 충격의 힘이 제1 고분자 매트릭스 (1)와 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 블렌드 조성물 시편에 가해졌을 때, 상기 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)이 응력 응집자(stress concentrator) 역할을 한다. 그런데, 제1 고분자 매트릭스 (1)/스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 계면이 좋지 않을 경우, 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 조기 탈착이 발생하고 상기 블렌드 조성물 시편의 충격강도가 저하될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 제1 고분자 매트릭스 (1)와 상기 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 블렌드 조성물에 제 3 고분자 첨가상(addition phase) (3)을 도입하여 폴리케톤계 제1 고분자 매트릭스 (1)와 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2) 간에 상용성을 증가시킴으로써 계면장력이 감소할 수 있다. 이로 인해, 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상 (2)의 입자직경 및 이의 분포가 감소될 수 있고 분산성이 향상될 수 있다. 그 결과, 상기 블렌드 조성물은 파단신율 및 충격강도와 같은 기계적 물성이 향상될 수 있다.
상기 제3 고분자 첨가상은 하기 화학식 1로 표시되는 고분자를 포함할 수 있고, 상기 고분자는 에틸렌 구조단위의 제1 블록, 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성될 수 있다:
<화학식 1>
Figure 112017130031404-pat00001
상기 화학식 1에서,
n은 0 내지 4의 정수일 수 있으며;
R1 및 R3는 서로 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기일 수 있으며;
R2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기일 수 있다.
상기 화학식 1에서 사용된 치환(기)의 정의에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
상기 화학식 1에서 사용되는 알킬기가 갖는 “치환”은 할로겐 원자, 할로겐 원자로 치환된 C1 내지 C10의 알킬기 (예: CCF3, CHCF2, CH2F, CCl3 등), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 또는 C1 내지 C10의 알킬기, C2 내지 C10의 알케닐기, C2 내지 C10의 알키닐기, C1 내지 C10의 알콕시기, C1 내지 C20의 헤테로알킬기, C6 내지 C20의 아릴기, C6 내지 C20의 아릴알킬기, C6 내지 C20의 헤테로아릴기, 또는 C6 내지 C20의 헤테로아릴알킬기로 치환된 것을 의미한다.
상기 화학식 1에서 사용되는 C1 내지 C5의 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, ter-부틸, neo-부틸, 또는 iso-아밀, 또는 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 "치환"에서 정의한 바와 같은 치환기로 치환가능하다.
상기 "치환"에서 사용되는 C2-C10의 알케닐기의 구체적인 예로는 비닐렌, 알릴렌 등을 들 수 있다.
상기 "치환"에서 사용되는 C2-C10의 알키닐기의 구체적인 예로는 아세틸렌 등을 들 수 있다.
상기 "치환"에서 사용되는 C1 내지 C20의 헤테로알킬기 또는 아릴알킬기는 알킬기를 구성하는 탄소원자 중 하나 이상이 N, O, S, 또는 P와 같은 헤테로원자 또는 페닐 등과 같은 아릴기로 대체된 것을 의미한다.
상기 "치환"에서 사용되는 C6 내지 C20의 아릴기는 단독 또는 조합하여 사용될 수 있고 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 시스템인 것을 의미하며, 예를 들어 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등을 들 수 있다.
상기 "치환"에서 사용되는 C6 내지 C20의 헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 유기 화합물인 것을 의미하며, 예를 들어 피리딜 등을 들 수 있다.
상기 "치환"에서 사용되는 C6 내지 C20의 헤테로아릴알킬기는 알킬기를 구성하는 탄소원자 중 하나 이상이 전술한 헤테로아릴기로 대체된 것을 의미한다.
상기 화학식 1에서, 상기 에틸렌 구조단위의 제1 블록의 함량은 30 내지 80 몰%일 수 있고, 상기 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록의 함량은 10 내지 60몰%일 수 있고, 상기 아크릴산 구조단위의 제3 블록의 함량은 1 내지 10몰%일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1 및 R3는 수소원자일 수 있으며, R2는 비치환된 C1 내지 C3의 알킬기일 수 있다. 예를 들어, R2는 비치환된 메틸기일 수 있다.
상기 제2 고분자 분산상의 수평균직경(dn)은 1.5 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 제2 고분자 분산상의 수평균직경(dn)은 예를 들어, 1.4 ㎛ 이하일 수 있고, 예를 들어 1.3㎛ 이하일 수 있다. 상기 제2 고분자 분산상의 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비는 1.4 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 고분자 분산상의 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비는 1.3 이하일 수 있다.
폴리케톤계 제1 고분자, 또는 상기 제1 고분자와 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자로 구성된 블렌드 조성물과 비교하여, 상기 제2 고분자 분산상의 수평균직경(dn) 또는/및 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비가 상대적으로 감소되어 상기 제1 고분자 매트릭스와 제2 고분자 분산상 간에 계면장력을 낮출 수 있고 분산성이 조절됨으로써 균일도가 향상될 수 있다. 이로 인해, 상기 블렌드 조성물은 충격강도와 같은 기계적 물성이 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 고분자는 아크릴로니트릴 구조단위의 A 블록, 부타디엔 구조단위의 B 블록, 및 스티렌 구조단위의 C 블록으로 구성된 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 제2 고분자는, 상기 아크릴로니트릴 구조단위의 A 블록의 함량은 15 내지 35 몰%일 수 있고, 상기 부타디엔 구조단위의 B 블록의 함량은 5 내지 30 몰%일 수 있고, 상기 스티렌 구조단위의 C 블록의 함량은 40 내지 60 몰%일 수 있다.
상기 제2 고분자의 스티렌계 공중합체의 함량은 폴리케톤계 제1 고분자 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부 내지 40 중량부일 수 있다. 상기 제2 고분자의 스티렌계 공중합체의 함량은 폴리케톤계 제1 고분자 100 중량부를 기준으로 하여, 예를 들어 20 중량부 내지 40 중량부일 수 있다.
상기 제3 고분자의 공중합체의 함량은 폴리케톤계 제1 고분자 100 중량부를 기준으로 하여 2 중량부 내지 15 중량부일 수 있다. 상기 제3 고분자의 공중합체의 함량은 폴리케톤계 제1 고분자 100 중량부를 기준으로 하여, 예를 들어 2.5 중량부 내지 14 중량부일 수 있고, 예를 들어 2.5 중량부 내지 13 중량부일 수 있고, 예를 들어 2.5 중량부 내지 12.5 중량부일 수 있다.
상기 제2 고분자의 스티렌계 공중합체의 함량 또는/및 상기 제3 고분자의 공중합체의 함량이 상기 범위 이내라면, 분산성이 보다 적절하게 조절됨으로써 균일도가 보다 향상될 수 있다. 이로 인해, 상기 블렌드 조성물은 파단신율, 충격강도와 같은 기계적 물성이 보다 향상될 수 있다.
상기 블렌드 조성물의 파단신율은 140 % 이상일 수 있다. 상기 블렌드 조성물의 파단신율은, 예를 들어 141 % 이상일 수 있고, 142 % 이상일 수 있고, 143 % 이상일 수 있고, 144 % 이상일 수 있고, 145 % 이상일 수 있고, 146 % 이상일 수 있고, 147 % 이상일 수 있다.
상기 블렌드 조성물의 충격강도는 80.0 J/m 이상일 수 있다. 상기 블렌드 조성물의 충격강도는, 예를 들어 80.5 J/m 이상일 수 있고, 예를 들어 81.0 J/m 이상일 수 있고, 예를 들어 81.5 J/m 이상일 수 있고, 82.0 J/m 이상일 수 있다.
다른 일 구현예에 따른 자동차 부품은 전술한 블렌드 조성물을 포함할 수 있다. 상기 자동차 부품의 예로는 자동차의 용도에 사용되는 모든 부품이 포함될 수 있다.
또다른 일 구현예에 따른 전자 부품은 전술한 블렌드 조성물을 포함할 수 있다. 상기 전자 부품의 예로는 전자 기기 또는 전자 장치의 용도에 사용되는 모든 부품이 포함될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자, 및 에틸렌 구조단위의 제1 블록, 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체(AEM 수지, Vamac G, Dupont 제조) 제3 고분자를 각각 80:20:2 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
실시예 2: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자, 및 에틸렌 구조단위의 제1 블록, 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체(AEM 수지, Vamac G, Dupont 제조) 제3 고분자를 각각 80:20:2 중량비로 혼합한 대신 80:20:5 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
실시예 3: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자, 및 에틸렌 구조단위의 제1 블록, 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체(AEM 수지, Vamac G, Dupont 제조) 제3 고분자를 각각 80:20:2 중량비로 혼합한 대신 80:20:7 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
실시예 4: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자, 및 에틸렌 구조단위의 제1 블록, 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체(AEM 수지, Vamac G, Dupont 제조) 제3 고분자를 각각 80:20:2 중량비로 혼합한 대신 80:20:10 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
비교예 1: 조성물 준비
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자 100 중량부의 조성물을 준비하였다.
비교예 2: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자 및 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자를 각각 90:10 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
비교예 3: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자 및 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자를 각각 80:20 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
비교예 4: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자 및 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자를 각각 70:30 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
비교예 5: 블렌드 조성물의 제조
폴리케톤(M330A, 효성 제조) 제1 고분자 및 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 공중합체(ABS 수지, HF380, 엘지화학 제조) 제2 고분자를 각각 60:40 중량비로 혼합하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
분석예 1: 제2 고분자 분산상 몰폴로지 및 입자직경 (분포) 분석
실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 5에 의해 제조된 조성물 또는 블렌드 조성물을 다음과 같은 압출공정을 통해 시료를 제조하였다.
압출공정은 19 mm 직경의 이축 스크류를 갖추고 L/D (length to diameter)가 40인 압출기를 이용하여 약 230 내지 240 ℃ 온도 및 200 rpm 속도에서 진행하였다.
상기 제조된 시료를 펠렛타이저(pelletizer)를 이용하여 펠렛 형태로 잘라주었고 60 ℃ 오븐에서 건조한 후 사출 성형기(Boy 12A, Boy Machines Inc. 제조)를 이용하여 240 ℃ 온도, 200 rpm 속도, 및 8.5 bar 배압(back pressure)으로 사출하여 가로 63.5 mm, 세로 3.18 mm, 두께 3.2 mm의 시편을 제작하였다.
1- 1. 제2 고분자 분산상 몰폴로지 분석
상기 제작된 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 5의 시편 중에서, 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3의 시편에 대한 제2 고분자 분산상의 몰폴로지를 FE-SEM(field emission scanning electron microscope) 사진으로 분석하였다.
제2 고분자 분산상의 몰폴로지는 제2 고분자 분산상을 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 용매로 에칭시켜 제거한 후 분석하였다. 상기 FE-SEM 분석시 분석기기로서 JEOL사의 JSM-6701F을 이용하였다. 그 결과를 도 2a 내지 도 2c에 나타내었다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 육안으로 관찰할 때 실시예 1 및 실시예 2의 시편의 제2 고분자 분산상의 입자직경이 비교예 3의 시편의 제2 고분자 분산상의 입자직경보다 작음을 알 수 있다.
1- 2. 제2 고분자 분산상 입자직경 (분포) 분석
상기 제작된 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1, 비교예 3 내지 비교예 5의 시편에 대한 제2 고분자 분산상의 입자직경(분포)를 분석하였다. 제2 고분자 분산상의 입자직경(분포)는 상기 FE-SEM 분석결과를 그래픽 태블릿으로 투사하여 각 입자들의 직경에 대한 수평균직경(dn)과 중량평균직경(dw)을 구하였고, 이로부터 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비를 계산하였다. 그 결과를 도 3a 내지 도 3c, 및 표 1에 나타내었다.
구분 dn (㎛) dw (㎛) dw/dn
실시예 1 0.6 0.8 1.3
실시예 2 0.5 0.7 1.3
실시예 3 1.1 1.6 1.4
실시예 4 1.3 1.9 1.4
비교예 1 - - -
비교예 3 3.1 4.6 1.5
비교예 4 5.8 8.7 1.5
비교예 5 8.3 13.6 1.6
상기 표 1 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4의 시편의 수평균직경(dn)은 1.5 ㎛ 이하이었고, 이와 비교하여 비교예 3 내지 비교예 5의 시편의 수평균직경(dn)은 3.1 ㎛ 이상이었다. 또한 실시예 1 내지 실시예 4의 시편의 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비는 1.4 이하이었고, 이와 비교하여 비교예 3 내지 비교예 5의 시편의 수평균직경(dn)은 1.5 이상이었다.
이로부터, 실시예 1 내지 실시예 4의 시편은 제3 고분자 첨가상을 포함하여 제2 고분자 분산상 입자직경, 구체적으로 수평균직경(dn), 중량평균직경(dw)이 감소하였으며, 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비가 감소하였음을 알 수 있다.
이는 폴리케톤 제1 고분자와 제2 고분자 분산상 간의 상용성이 증가함에 기인한 것으로 여겨진다.
평가예 1: 기계적 물성 평가
상기 제작된 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 5의 시편에 대하여 영률(Young's modulus), 인장강도, 파단신율, 및 충격강도를 각각 평가하였다.
상기 영률(Young's modulus), 인장강도, 및 파단신율 평가시 측정기기로서 universal testing machine (UTM, Lloyds Instruments사 제조)를 이용하였고, 충격강도 평가시 측정방법으로는 notched Izod impact strength (ASTM D-256)법을 이용하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
구분 영률(Mpa) 인장강도(Mpa) 파단신율(%) 충격강도(J/m)
실시예 1 1361 50.1 158 82.2
실시예 2 1324 53.5 185 91.6
실시예 3 1245 50.7 154 106.6
실시예 4 1212 49.3 147 142.5
비교예 1 1181 78.9 268 84.9
비교예 2 1221 62.2 208 80.2
비교예 3 1388 52.3 105 70.8
비교예 4 1445 47.4 67 57.0
비교예 5 1518 43.2 55 55.0
표 2를 참조하면, 비교예 2 내지 비교예 5의 시편은 제2 고분자 분산상의 함량이 증가할수록 영률은 증가하는 반면, 인장강도, 파단신율, 및 충격강도가 감소함을 알 수 있다. 이는 제 2 고분자 분산상이 폴리케톤 제1 고분자와의 상용성이 부족한 것에 기인한 것으로 여겨진다.
실시예 1 내지 실시예 4의 시편은 제2 고분자 분산상의 함량이 증가함에 따라 충격강도도 함께 증가됨을 알 수 있다. 실시예 4의 시편은 비교예 3과 충격강도를 비교하여 볼 때 약 202% 높은 수치를 나타내었다. 실시예 2의 시편은 파단신율에서 최대치를 나타내었다.
평가예 2: 시편의 손상면에 대한 광학현미경 (OM) 관찰
상기 제작된 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3의 시편을 2노치-4점 굽힘 시험(double-notch four-point-bend, DN-4PB) 테스트를 수행한 후 상기 시편을 얇게 연마하여 시편의 균열 선단 부근의 손상면을 광학현미경으로 관찰하였다. 상기 광학현미경 기기로서 (Leica)사의 (Leitz Laborlux 12 POL S)을 이용하였다. 그 결과를 도 4a 내지 도 4c에 나타내었다.
도 4a 및 도 4c를 참조하면, 비교예 3의 시편은 균열 선단에서 좁은 영역에서의 크레이즈(craze)를 보여주고 있는 반면, 실시예 1 및 실시예 2의 시편은 비교예 3의 시편과 비교하여 균열 선단 주변에 집단적인 크레이즈가 점차 관찰되기 시작함을 알 수 있다. 이로부터, 실시예 1 및 실시예 2의 시편은 충격강도가 향상되었음을 알 수 있다.
1: 폴리케톤계 제1 고분자 매트릭스,
2: 스티렌계 공중합체의 제2 고분자 분산상,
3: 에틸렌계 구조단위의 제1 블록, 아크릴레이트계 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체의 제3 고분자 첨가상

Claims (15)

  1. 폴리케톤계 제1 고분자 매트릭스;
    상기 제1 고분자 매트릭스 내에 스티렌계 공중합체를 포함하는 제2 고분자 분산상; 및
    에틸렌계 구조단위의 제1 블록, 아크릴레이트계 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성된 공중합체를 포함한 제 3 고분자 첨가상(addition phase);을 포함하고,
    상기 제3 고분자 첨가상은 하기 화학식 1로 표시되는 고분자를 포함하고, 상기 고분자는 에틸렌 구조단위의 제1 블록, 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록, 및 아크릴산 구조단위의 제3 블록으로 구성되고,
    상기 제3 고분자의 공중합체의 함량이 폴리케톤계 제1 고분자 100 중량부를 기준으로 하여 2 중량부 내지 15 중량부인 블렌드 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112019026414304-pat00013

    상기 화학식 1에서,
    n은 0 내지 4의 정수이며;
    R1 및 R3는 서로 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이며;
    R2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서,
    상기 에틸렌 구조단위의 제1 블록의 함량이 30 내지 80 몰%이고,
    상기 알킬 아크릴레이트 구조단위의 제2 블록의 함량이 10 내지 60몰%이고,
    상기 아크릴산 구조단위의 제3 블록의 함량이 1 내지 10몰%인 블렌드 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서,
    R1 및 R3는 수소원자이며;
    R2는 비치환된 C1 내지 C3의 알킬기인 블렌드 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자 분산상의 수평균직경(dn)이 1.5 ㎛ 이하인 블렌드 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자 분산상의 중량평균직경/수평균직경(dw/dn)의 비가 1.4 이하인 블렌드 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자는 아크릴로니트릴 구조단위의 A 블록, 부타디엔 구조단위의 B 블록, 및 스티렌 구조단위의 C 블록으로 구성된 공중합체를 포함하는 블렌드 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 고분자는,
    상기 아크릴로니트릴 구조단위의 A 블록의 함량이 15 내지 35 몰%이고,
    상기 부타디엔 구조단위의 B 블록의 함량이 5 내지 30 몰%이고,
    상기 스티렌 구조단위의 C 블록의 함량이 40 내지 60 몰%인 블렌드 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자의 스티렌계 공중합체의 함량이 폴리케톤계 제1 고분자 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부 내지 40 중량부인 블렌드 조성물.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 블렌드 조성물의 파단신율이 140 % 이상인 블렌드 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 블렌드 조성물의 충격강도가 80.0 J/m 이상인 블렌드 조성물.
  14. 제1항, 제4항 내지 제10항, 제12항, 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 블렌드 조성물을 포함하는 자동차 부품.
  15. 제1항, 제4항 내지 제10항, 제12항, 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 블렌드 조성물을 포함하는 전자 부품.
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