KR102065122B1 - 고탄성률 및 초고연성 블렌딩된 열가소성 조성물 - Google Patents

고탄성률 및 초고연성 블렌딩된 열가소성 조성물 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서 개시되는 것은 적어도 1종의 폴리카보네이트 성분, 적어도 1종의 충격 개질제 성분, 적어도 1종의 무기 충전제 성분, 적어도 1종의 무기 충전제, 및 적어도 1종의 난연제를 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물이다. 그 결과의 조성물은 고탄성률, 초고연성, 우수한 유동, 박벽 난연성(thin wall flame retardancy) 및 우수한 내열성을 갖는 재료를 요구하는 물품의 제조에 사용될 수 있다. 이 요약서는 특정한 기술분야에서 서치의 목적을 위한 스캐닝 도구로서 의도되는 것이며 본 발명을 제한하기 위한 의도가 아니다.

Description

고탄성률 및 초고연성 블렌딩된 열가소성 조성물{High modulus and ultra-high ductility blended thermoplastic compositions}
본 발명은 적어도 1종의 폴리카보네이트 성분, 적어도 1종의 충격 개질제, 적어도 1종의 무기 충전제, 및 적어도 1종의 난연제 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다. 그 결과의 조성물은 고탄성률, 초고연성, 우수한 유동, 박벽 난연성(thin wall flame retardancy) 및 우수한 내열성을 갖는 재료를 요구하는 물품의 제조에 사용될 수 있다.
강한 난연성을 갖는 개선된 블렌딩된 열가소성 조성물, 예를 들면 강화 폴리카보네이트 조성물의 개발은 탄성률, 연성, 유동, 박벽 난연성 및 우수한 내열성의 적당한 균형을 유지하는 조성물을 개발하는 데 있어서 상당한 기술적 도전을 제기한다. 예를 들면, 탄성률은 무기 충전제를 첨가하면 개선될 수 있지만, 충격 인성은 충전제를 첨가하지 않은 조성물에 비하여 상당히 저하할 것이다. 전기 및 전자 분야, 특히 소비자 전자 산업의 응용 분야에서 블렌딩된 열가소성 조성물을 사용하는 것은, 이들 조성물이 박벽 디자인을 갖는 응용분야에서 이용되고 있기 때문에, 탄성률, 유동, 외관, 난연성 및 내열성에 관하여 엄격한 요구조건을 만족시킬 수 있는 조성물을 점점 더 요구한다. 특히, 소비자 전자 산업에서는, 우수한 가공성 및 박벽 난연성과 함께, 고탄성률 및 초고연성, 즉 충전제를 첨가하지 않은 폴리카보네이트 조성물로 얻어지는 수준과 유사한 충격 인성 및 인장 신율을 달성할 수 있는 조성물에 대한 강한 필요성이 있다.
따라서, 다른 성질들의 균형잡힌 프로파일을 유지하면서도 강성 및 연성의 적절한 균형을 더 잘 이용하는 조성물에 대한 필요성이 남아있다. 따라서, 우수한 가공성 및 박벽 난연성과 같은 다른 성질들의 적절한 균형을 유지하면서도 고탄성률 및 초고연성을 갖는 열가소성 수지 조성물을 블렌딩하면 유익할 것이다.
일 측면에 있어서, 블렌딩된 열가소성 조성물은,
(a) 약 60 wt% 내지 약 80 wt%의 폴리카보네이트 성분; (b) 약 0 wt% 초과 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분; (c) 약 0 wt% 초과 내지 약 25 wt%의 무기 충전제(mineral filler) 성분; 및 (d) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 난연제 성분을 포함하며: 여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다. 일부 구현예들에서, 상기 폴리카보네이트 성분은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 5-15 wt%의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머를 포함한다.
다른 측면에 있어서, 블렌딩된 열가소성 조성물은,
a) 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제1 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 약 20 g/10 min 내지 약 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제2 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 약 4.0 g/10 min 내지 약 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 25,000 내지 약 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제2 폴리카보네이트 성분; c) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 제3 폴리카보네이트 성분으로서, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머이며, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머의 약 15 wt% 내지 약 30 wt%의 폴리실록산 블록을 포함하는 제3 폴리카보네이트 성분; d) 약 0 wt% 초과 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분; e) 약 0 wt% 초과 내지 약 25 wt%의 무기 충전제 성분; 및 f) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 난연제 성분을 포함한다: 여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
본 발명의 측면들이 시스템 법정 종류(system statutory class)와 같은 특정 법정 종류로 기재되고 권리주장될 수 있지만, 이는 단지 편의상이며 본 기술분야의 기술자는 본 발명의 각 측면이 임의의 법정 종류로 기재되고 권리주장될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 다른 측면들이 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 또한 부분적으로 다음의 설명으로부터 자명할 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 배울 수 있을 것이다. 본 발명의 이점들이 첨부된 특허청구범위에서 특히 지적된 요소 및 조합에 의해 실현되고 얻어질 것이다. 전술한 일반적인 기술 및 하기의 상세한 설명 모두는 예시적이고 설명적인 것에 지나지 않고, 특허청구범위에서 권리주장된 발명을 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명은 적어도 1종의 폴리카보네이트 성분, 적어도 1종의 충격 개질제, 적어도 1종의 무기 충전제, 및 적어도 1종의 난연제 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다. 그 결과의 조성물은 고탄성률, 초고연성, 우수한 유동, 박벽 난연성 및 우수한 내열성을 갖는 재료를 요구하는 물품의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 포함된 다음의 발명의 상세한 설명 및 실시예를 참조하여 더욱 용이하게 이해될 수 있다.
본 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고 기재되기 전에, 이들은 달리 명시되지 않는 한 특정 합성 방법으로 제한되지 않고, 또는 달리 명시되지 않는 한 특정 시약에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 왜냐하면, 그러한 것들은 당연히 다양할 수 있기 때문이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정한 측면을 설명하기 위한 목적일 뿐이며 한정하기 위한 의도가 아닌 것이 또한 이해되어야 한다. 비록 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 또는 동등한 임의의 방법 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및 재료가 이제 설명된다.
본 명세서에 사용된 용어 "폴리카보네이트" 또는 "폴리카보네이트들"은 코폴리카보네이트, 호모폴리카보네이트 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다.
용어 폴리카보네이트는 추가적으로 하기 화학식(1)의 반복 구조 단위를 갖는 조성으로 정의될 수 있다:
Figure 112015124472774-pct00001
,
여기서, R1기 전체 수의 적어도 60 퍼센트는 방향족 유기 라디칼이고, 그 나머지는 지방족, 지환족(alicyclic), 또는 방향족 라디칼이다. 추가적인 측면에서, 각 R1은 방향족 유기 라디칼이고, 더 바람직하게는 하기 화학식 (2)의 라디칼이다:
Figure 112015124472774-pct00002
(2),
상기 식에서, 각각의 A1 및 A2는 단일고리의 2가 아릴 라디칼이며 Y1는 A1를 A2로부터 분리시키는 1개 또는 2개의 원자를 갖는 연결 라디칼이다. 다양한 측면에서, 1개의 원자가 A1을 A2로부터 분리한다. 예를 들면, 이러한 유형의 라디칼은, 이에 제한되지 않지만, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 메틸렌, 시클로헥실-메틸렌, 2-[2.2.1]-비시클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 시클로헥실리덴, 시클로펜타데실리덴, 시클로도데실리덴 및 아다만틸리덴과 같은 라디칼을 포함한다. 연결 라디칼 Y1은 바람직하게는 메틸렌, 시클로헥실리덴, 또는 이소프로필리덴과 같은 탄화수소기 또는 포화 탄화수소기이다. 폴리카보네이트 재료는 미국 특허 제7, 786,246호에 개시되고 설명된 재료를 포함하며, 상기 미국 특허는 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 상기 조성물을 제조하는 방법을 개시할 구체적인 목적을 위해 그 전문이 참조에 의하여 본 명세서에 통합된다. 폴리카보네이트 폴리머는 본 기술분야의 기술자에게 알려진 수단에 의하여 제조될 수 있다.
일부 조성물은 2종 이상의 폴리카보네이트 폴리머를 포함한다. 일부 구현예들에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 약 20 중량 퍼센트(wt%) 내지 약 40 wt%의 제1 폴리카보네이트 성분을 포함한다. 일부 구현예들에서, 상기 제1 폴리카보네이트 폴리머는 ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2 킬로그램(kg)의 하중하에서 측정되었을 때, 약 20 g/10 min 내지 약 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 갖는다. 특정 구현예들에서, 상기 제1 폴리카보네이트 폴리머는 BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다.
2종 이상의 폴리카보네이트 폴리머를 포함하는 특정 조성물에 있어서, 제2 폴리카보네이트 폴리머는 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제2 폴리카보네이트 성분의 양으로 존재한다. 일부 바람직한 제2 폴리카보네이트 폴리머는, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 약 4.0 g/10 min 내지 약 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 갖는다. 일부 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 25,000 내지 약 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다.
일부 조성물은 또한 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머를 포함한다. 특정한 구현예들에서, 이 코폴리머는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물에서 제3 폴리머이다. 일부 구현예들에서, 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 양으로 존재한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머"는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머, 폴리카보네이트-폴리실록산 폴리머, 또는 폴리실록산-폴리카보네이트 폴리머와 동등한 것이다. 다양한 측면에서, 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머는 하나 이상의 폴리카보네이트 블록 및 하나 이상의 폴리실록산 블록을 갖는 블록 코폴리머일 수 있다. 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머는 아래 일반식 (13)의 구조 단위를 포함하는 폴리디오가노실록산 블록을 포함한다:
Figure 112015124472774-pct00003
(13)
여기에서, 상기 폴리디오가노실록산 블록 길이 (E)는 약 20 내지 약 60이며; 각각의 R 그룹은 동일할 수도 다를 수도 있으며, C1-13 1가 유기기로부터 선택되며; 여기에서 각각의 M은 동일할 수도 다를 수도 있으며, 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C8 알킬티오, C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, C2-C8 알케닐, C2-C8 알케닐옥시기, C3-C8 시클로알킬, C3-C8 시클로알콕시, C6-C10 아릴, C6-C10 아릴옥시, C7-C12 아랄킬, C7-C12 아랄콕시, C7-C12 알킬아릴, 또는 C7-C12 알킬아릴옥시로부터 선택되며, 여기에서 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이다. 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머는 또한 아래 일반식 (14)의 구조 단위를 포함하는 폴리카보네이트 블록을 포함한다:
Figure 112015124472774-pct00004
(14)
여기에서, R1기의 총 수의 적어도 60 퍼센트는 방향족 모이어티를 포함하며, 그 나머지는 지방족, 지환족 또는 방향족 모이어티를 포함한다. 폴리카보네이트-폴리실록산 재료는 미국 특허 제7,786,246호에 개시되고 설명된 재료를 포함하며, 상기 미국 특허는 다양한 조성물 및 상기 조성물을 제조하는 방법을 개시할 구체적인 목적을 위해 그 전문이 참조에 의하여 본 명세서에 통합된다.
일부 구현예들에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은, 260℃에서 2.16kg의 하중하에서 ASTM D1238에 따라 시험하였을 때 약 10 g/10 min 이상의 용융 유량(MFR)을 갖는다. 특정한 구현예들에서 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은, ASTM D256에 따라 시험하였을 때, 약 500 줄/미터(J/m) 이상의 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖는다. 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 일부 성형 샘플들은, ASTM D648에 따라 1.82 메가파스칼(MPa)에서 3.2 밀리미터(mm) 두께 막대(bar)에 대하여 시험하였을 때, 약 90℃ 이상의 열 변형 온도(heat deflection temperature: HDT)를 갖는다. 특정한 바람직한 구현예들에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은 약 0.85 이상의 제1회 통과(first time pass) 확률 (pFTP)을 갖는다.
일부 블렌딩된 열가소성 조성물은 약 60 wt% 내지 약 80 wt%의 폴리카보네이트 성분; 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분; 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 무기 충전제 성분; 및 약 5 wt% 내지 약 12 wt%의 난연제 성분을 포함한다. 다른 블렌딩된 열가소성 조성물은 약 60 wt% 내지 약 80 wt%의 폴리카보네이트 성분; 약 1 wt% 내지 약 4 wt%의 충격 개질제 성분; 약 10 wt% 내지 약 20 wt%의 무기 충전제 성분; 및 약 5 wt% 내지 약 10 wt%의 난연제 성분을 포함한다. 또 다른 블렌딩된 열가소성 조성물은 약 60 wt% 내지 약 80 wt%의 폴리카보네이트 성분; 약 1 wt% 내지 약 3 wt%의 충격 개질제 성분; 약 12.5 wt% 내지 약 17.5 wt%의 무기 충전제 성분; 및 약 6 wt% 내지 약 9 wt%의 난연제 성분을 포함한다. 또 다른 블렌딩된 열가소성 조성물은 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제1 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 약 20 g/10 min 내지 약 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분; 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제2 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 약 4.0 g/10 min 내지 약 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 25,000 내지 약 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제2 폴리카보네이트 성분; 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 제3 폴리카보네이트 성분으로서, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머이며, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머의 약 15 wt% 내지 약 30 wt%의 폴리실록산 블록을 포함하는 제3 폴리카보네이트 성분; 약 0 wt% 초과 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분; 약 0 wt% 초과 내지 약 25 wt%의 무기 충전제 성분; 및 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 난연제 성분을 포함한다.
다른 블렌딩된 열가소성 조성물은 (a) 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제1 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 약 20 g/10 min 내지 약 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분; (b) 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제2 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 약 4.0 g/10 min 내지 약 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 25,000 내지 약 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제2 폴리카보네이트 성분; (c) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 제3 폴리카보네이트 성분으로서, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머이며, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머의 약 15 wt% 내지 약 30 wt%의 폴리실록산 블록을 포함하는 제3 폴리카보네이트 성분; (d) 약 0 wt% 초과 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분; (e) 약 0 wt% 초과 내지 약 25 wt%의 무기 충전제 성분; 및 (f) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 난연제 성분을 포함하며: 여기에서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 하며; 여기에서 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은, 260℃에서 2.16kg의 하중하에서 ASTM D1238에 따라 시험하였을 때 약 10 g/10 min 이상의 용융 유량(MFR)을 가지며; 여기에서 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은, ASTM D256에 따라 시험하였을 때, 약 500 J/m 이상의 노치형 아이조드 충격 강도를 가지며; 여기에서 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은, ASTM D648에 따라 1.82 MPa에서 3.2 mm 두께 막대에 대하여 시험하였을 때, 약 90℃ 이상의 열 변형 온도(HDT)를 가지며; 여기에서 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은 약 0.85 이상의 pFTP 값을 갖는다. 앞의 블렌딩된 열가소성 조성물들의 각각에 있어서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
추가적인 성분들은 충격 개질제, 유동 개질제, 충전제(예를 들면, 입자상 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 유리, 탄소, 무기물(mineral), 또는 금속), 강화제(예를 들면, 유리 섬유), 산화방지제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선(UV) 광 안정화제, UV 흡수 첨가제, 가소제, 윤활제, 이형제(예를 들면 주형 이형제), 대전방지제, 김서림 방지제(anti-fog agent), 항균제(antimicrobial agent), 사슬 연장제(chain extender), 착색제(예를 들면, 염료 또는 안료), 탈형제(de-molding agent), 유동 촉진제, 유동 개질제, 표면 효과 첨가제, 방사선 안정화제, 난연제, 적하방지제(예를 들면, PTFE-캡슐화 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머(TSAN)), 또는 상기한 것들의 1종 이상의 조합을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 충전제, 난연제, 및 표면 개선제와 같은 첨가제는 본 명세서에 개시된 상기 블렌딩된 열가소성 조성물에 첨가될 수 있다. 예시적인 충전제 및 난연제는 미국 특허 제7, 786,246호에서 논의되며, 상기 미국 특허는 다양한 조성물을 개시할 구체적인 목적을 위해 그 전문이 참조에 의하여 본 명세서에 통합된다.
특정한 충전제들이 미국 특허 공개 공보 제2014/0107266호에서 논의되며, 상기 미국 공개 특허 출원은 그 전문이 본 명세서에 통합된다. 충전제 성분은 유리 비드, 유리 섬유, 유리 플레이크, 운모, 탈크, 점토, 규회석(wollastonite), 황화 아연, 산화 아연, 탄소 섬유(표준 탄소 섬유, 고성능(performance) 탄소 섬유, 또는 장 탄소 섬유), 세라믹 코팅 흑연, 이산화 티타늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 조성물은 무기 충전제를 포함한다. 일부 구현예들에서, 무기 충전제 성분은 섬유상 충전제, 판상 충전제(platy filler), 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 바람직한 무기 충전제는 탈크, 규회석, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예들에서, 무기 충전제 성분은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 0 wt% 내지 약 25 wt%의 양으로 존재한다. 다른 구현예들에서, 무기 충전제는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 10 wt% 내지 약 20 wt%의 양으로 존재한다.
난연제 성분은 인 함유 난연제를 포함한다. 그 예는 포스파젠, 아릴 포스페이트, 비스페놀 A 디스포스페이트, 레조르시놀 비스-디페닐 포스페이트, 비스페놀 A 디페닐 포스페이트, 또는 레조르시놀 디포스페이트, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정한 난연제들이 미국 특허 공개 공보 제2014/0107266호에서 논의되며, 상기 미국 공개 특허 출원은 그 전문이 본 명세서에 통합된다.
일부 구현예들에서, 상기 인 함유 난연제는 제1 난연제 및 제2 난연제를 포함한다. 제1 난연제로서의 선택지는 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트), 레조르시놀 비스(디자일레닐 포스페이트), 하이드로퀴논 비스(디페닐 포스페이트), 비스페놀-A 비스(디페닐 포스페이트), 4,4'-비페놀 비스(디페닐 포스페이트), 트리페닐 포스페이트, 메틸네오펜틸 포스파이트, 펜타에리트리톨 디에틸 디포스파이트, 메틸 네오펜틸 포스포네이트, 페닐 네오펜틸 포스페이트, 펜타에리트리톨 디페닐 디포스페이트, 디시클로펜틸 하이포디포스페이트, 디네오펜틸 하이포포스파이트, 페닐피로카테콜 포스파이트, 에틸피로카테콜 포스페이트 및 디피로카테콜 하이포디포스페이트를 포함한다. 제2 난연제로서의 선택지는 다음의 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 방향족 환상 포스파젠 화합물을 포함한다.
Figure 112015124472774-pct00005
여기에서, A1 및 A2의 각각은, 독립적으로, 탄소수 1 내지 4를 갖는 1 내지 4개의 알킬기로 선택적으로 치환된 탄소수 6 내지 10를 갖는 아릴기이며; n은 3 내지 6의 정수이다. 특정한 구현예들에서, 제1 난연제는 상기 블렌딩된 조성물의 약 1 wt% 내지 약 4 wt%의 양으로 존재하며, 제2 난연제는 상기 블렌딩된 조성물의 약 4 wt% 내지 약 8 wt%의 양으로 존재한다.
충격 개질제는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 폴리머 성분, 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 (MBS) 폴리머 성분, 벌크 중합된 ABS (BABS) 폴리머, 폴리올레핀 엘라스토머 (POE) 폴리머 성분, 및 실리콘 고무 충격 개질제 (SRIM) 폴리머 성분, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정한 충격 개질제들이 미국 특허 공개 공보 제2014/0107266호에서 논의되며, 상기 미국 공개 특허 출원은 그 전문이 본 명세서에 통합된다.
일부 블렌딩된 조성물은 산화방지제를 갖는다. 일부 산화방지제는 입체장애 페놀 및 2차 아릴 아민과 같은 1차 산화방지제(primary antioxidant)이다. 일부 산화방지제는 오가노포스페이트, 티오에스테르, 또는 이들의 조합과 같은 2차 산화방지제(secondary antioxidant)이다. 블렌딩된 조성물은 1차 산화방지제, 2차 산화방지제, 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 1차 산화방지제는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 중량을 기준으로 약 0.01 wt% 내지 약 0.50 wt%의 양으로 존재한다. 특정한 구현예들에서, 2차 산화방지제는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 0.01 wt% 내지 약 0.50 wt%의 양으로 존재한다.
일 측면에서, 본 발명은 상기 블렌딩된 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 형상화된, 형성된, 또는 성형된 물품에 관한 것이다. 상기 블렌딩된 폴리카보네이트 조성물은 물품을 형성하기 위한 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 열 성형과 같은 다양한 수단에 의해 유용한 형상의 물품으로 성형될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 또한 라미네이트 시스템의 성분뿐만 아니라 필름 및 시트로도 제조될 수 있다. 추가적인 측면에 있어서, 물품 제조 방법은 상기 폴리카보네이트 폴리머, 상기 충격 개질제 성분, 상기 난연제 성분, 상기 무기 충전제 성분을 용융 블렌딩하는 단계; 및 압출된 조성물을 물품으로 성형하는 단계를 포함한다. 더 추가적인 측면에 있어서, 압출은 이축 압출기로 수행된다. 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 압출 성형된다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 사출 성형된다.
형성된 물품은, 예를 들어, 개인용 컴퓨터, 노트북 및 휴대용 컴퓨터, 무선전화 안테나 및 다른 그러한 통신 장비, 의료 분야, RFID 응용 분야, 자동차 응용 분야 등을 포함한다. 다양한 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 컴퓨터 및 사무기기 하우징, 예를 들어, 고급 랩탑 개인용 컴퓨터, 모니터, 휴대용 전자 장치 하우징, 예를 들어 스마트폰용 하우징, 태블릿용 하우징, 음악 장치 전기 커넥터용 하우징, 및 조명 기구(lighting fixture)의 부품용 하우징, 장식품용 하우징, 가전 제품용 하우징 등이다.
추가적인 측면에 있어서, 본 발명은 개시된 블렌딩된 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 전기 또는 전자 장치와 관련이 있다. 추가적인 측면에 있어서, 개시된 블렌딩된 폴리카보네이트 조성물을 포함하는 전기 또는 전자 장치는 무선전화, MP3 플레이어, 컴퓨터, 랩탑, 카메라, 비디오 레코더, 전자 태블릿, 무선호출기, 핸드 수신기, 비디오 게임, 계산기, 무선 자동차 엔트리 장치(wireless car entry device), 자동차 부품, 필터 하우징, 수하물 카트, 사무실 의자, 주방 기기, 전기 하우징, 전기 커넥터, 조명기구, 발광 다이오드, 전기 부품, 또는 전기 통신(telecommunication) 부품이다.
다양한 측면에 있어서, 상기 폴리머 조성물이 전자 분야에서 사용될 수 있다. 추가적인 측면에 있어서, 개시된 상기 블렌딩된 열가소성 폴리머 조성물을 사용할 수 있는 분야의 비제한적인 예는 전기, 전자-기계, 라디오 주파수 (RF) 기술, 전기 통신, 자동차, 항공(aviation), 의료, 센서, 군사, 및 보안 분야를 포함한다. 더 추가적인 측면에 있어서, 개시된 상기 블렌딩된 열가소성 폴리머 조성물의 사용은, 예를 들어, 자동차 또는 의료 공학에서 사용될 수 있는 기계적 및 전자적 특성을 통합시킨, 예를 들면, 메카트로닉 시스템과 같이, 중첩되는 분야에서 존재할 수도 있다.
추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 전자 장치, 자동차 장치, 전기 통신 장치, 의료 장치, 보안 장치, 또는 메카트로닉스 장치이다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 콤퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, Wi-Fi 장치, 블루투스(Bluetooth) 장치, GPS 장치, 무선 전화 안테나 장치(cellular antenna device), 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치(shielding device), RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 콤퓨터 장치, 센서 장치, 보안 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 콤퓨터 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 RF 안테나 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 물품은 LED 장치이다. 더 추가적인 측면에 있어서, 상기 LED 장치는 LED 튜브, LED 소켓, 및 LED 히트 싱크로부터 선택된다.
다양한 측면에 있어서, 본 발명에 따른 성형 물품은 하나 이상의 상기한 분야에서의 장치를 제조하는 데 사용될 수 있다. 더 추가적인 측면에 있어서, 본 발명에 따른 상기 개시된 블렌딩된 열가소성 폴리머 조성물을 사용할 수 있는 이들 분야에서의 그러한 장치의 비제한적인 예는 콤퓨터 장치, 가전 제품, 장식 장치(decoration device), 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, Wi-Fi 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 무선 전화 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 군사용 장치, 항공 우주 장치, 보청기와 같은 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, 또는 RFID 장치를 포함한다.
추가적인 측면에 있어서, 상기 성형 물품은 자동차 분야에서의 장치를 제조하는 데 사용될 수 있다. 더 추가적인 측면에 있어서, 차량 내장(vehicle's interior)에서 상기 개시된 블렌딩된 열가소성 폴리머 조성물을 사용할 수 있는 자동차 분야에서의 그러한 장치의 비제한적인 예는 감응식 순항 제어(adaptive cruise control), 헤드라이트 센서, 바람막이창 와이퍼 센서, 및 도어/윈도우 스위치를 포함한다. 추가적인 측면에 있어서, 차량 외장(vehicle's exterior)에서 상기 개시된 블렌딩된 열가소성 폴리머 조성물을 사용할 수 있는 자동차 분야에서의 그러한 장치의 비제한적인 예는 엔진 관리용 압력 및 유동 센서(pressure and flow sensor), 공기 조화, 충돌 감지, 및 외장 조명 기구(exterior lighting fixture)를 포함한다.
추가적인 측면에 있어서, 그 결과의 개시된 조성물은 임의의 소망하는 형상화된, 형성된, 또는 성형된 물품을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 개시된 조성물은 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 열 성형과 같은 다양한 수단에 의해 유용한 형상의 물품으로 성형될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 개시된 조성물은 전자 부품 및 장치의 제조에 사용하는 데 특히 적합하다. 따라서, 일부 측면에 따르면, 상기 개시된 조성물은 인쇄 회로 기판 캐리어, 번인 테스트(burn in test) 소켓, 하드 디스크 드라이브용 유연성 받침대(flex bracket) 등과 같은 물품을 형성하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어가 단지 특정한 측면을 설명하기 위한 것이며 제한하려는 것이 아님이 이해되어야 한다. 명세서 및 특허청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는"은 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진" 구현예들을 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 명세서 및 그 후의 특허청구범위에서, 본 명세서에서 정의되는 다수의 용어들이 참조될 것이다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 문맥이 명백히 달리 언급하지 않으면 복수의 지시 대상(referent)을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "폴리카보네이트"에 대한 참조는 2종 이상의 그러한 폴리카보네이트의 혼합물들을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
"약" 하나의 특정 값에서, 및/또는 "약" 다른 특정 값까지와 같은 범위가 본 명세서에 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 측면은 상기 하나의 특정 값에서 및/또는 상기 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해 값이 근사치로 표현될 때, 그 특정한 값이 다른 측면을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과 독립적으로 모두 의미가 있음이 더욱 이해될 것이다. 또한 본 명세서에는 많은 값들이 개시되어 있으며, 이러한 각각의 값은 그 값 자체에 더하여 그 특정 값에 "약"을 붙인 값으로 본 명세서에 개시되어 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10" 또한 개시된 것이다. 또한, 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위 또한 개시됨이 이해될 것이다. 예를 들어, 10 및 15가 개시된 경우, 11, 12, 13, 및 14 또한 개시된 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "약" 및 "에서 또는 약"은 논의되는 양 또는 값이 대략 또는 거의 동일한 어떤 다른 값으로 지정된 값일 수 있다는 것을 의미한다. 달리 언급되거나 유추되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 공칭 값(nominal value)은 ±10% 편차를 나타낸다는 것이 일반적으로 이해되어야 한다. 이 용어는 유사한 값이 특허청구범위에 기재된 동등한 결과 또는 효과를 촉진한다는 것을 전달하기 위한 것이다. 즉, 양, 크기, 배합물, 파라미터, 및 다른 양 및 특성은 정확하지 않거나 정확할 필요가 없으나, 대략적이거나 및/또는, 소망하는 대로, 더 크거나 더 작을 수 있으며, 허용 오차(tolerance), 환산 계수(conversion factor), 반올림(rounding off), 측정 오차 등, 및 본 기술분야에서 통상의 기술자에게 알려진 다른 요인을 반영할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 양, 크기, 배합물, 파라미터, 다른 양 또는 특성은 그러한 것으로 명시적으로 진술된 것과 관계없이 "약" 또는 "대략적"이다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 수량 값의 앞에 "약"이 사용되는 경우, 그 파라미터는 그 특정한 수량 값 자체를 또한 포함한다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용되는 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는 다음에 기재된 사건 또는 상황이 발생될 수 있거나 또는 발생되지 않을 수 있고, 상기 기술은 사건 또는 상황이 발생하는 경우 및 발생하지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들어, "선택적으로 치환된 알킬"이라는 구는 알킬기가 치환될 수 있거나 또는 치환될 수 없는 것을 의미하고 상기 기술은 치환 및 비치환된 알킬기 모두를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 "유효량"은 상기 조성물 또는 재료의 물리적 특성의 바람직한 변형(modification)을 달성하기에 충분한 양을 나타낸다. 예를 들어, 무기 충전제의 "유효량"은 그 배합물 성분에 의해 조절된 특성에서의 소망하는 개선을 달성하기에, 예를 들어 바람직한 수준의 탄성률을 달성하기에 충분한 양을 나타낸다. 조성물에서 유효량으로서 요구되는 wt%(중량%)의 측면에서 구체적인 수준은 폴리카보네이트의 양 및 유형, 열 전도성 충전제의 양 및 유형, 및 상기 조성물을 이용하여 만든 물품의 최종 용도를 포함하여, 다양한 요인들에 의존할 것이다.
본 명세서에 개시된 방법에서 사용되는 조성물 자체뿐만 아니라 본 발명의 조성물을 제조하기 위해 사용되는 성분들이 개시된다. 이들 재료 및 다른 재료가 본 명세서에 개시되고, 이들 재료들의 조합, 부분 집합(subset), 상호 작용, 그룹 등이 개시되고, 반면 이들 화합물의 각각 다양한 개별적인 및 집단적인 조합 및 순열(permutation)에 대한 구체적인 언급이 명시적으로 개시될 수 없는 경우, 본 명세서에 각각이 명확하게 고려되고 기재되어 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정한 화합물이 개시 및 논의되고 상기 화합물을 포함하는 다수의 분자들에 이루어질 수 있는 다수의 변형이 논의되는 경우, 반대로 명확하게 기술되어 있지 않는 한 상기 화합물의 각각 그리고 모든 조합 및 순열 및 가능한 변형들이 구체적으로 고려된 것이다. 따라서, 분자 D, E, 및 F의 부류뿐만 아니라 분자 A, B, 및 C의 부류가 개시되어 있고 조합 분자의 일 예, A-D가 개시되어 있다면, 심지어 각각 개별적으로 언급되어 있지 않다고 할지라도 각각은 개별적으로 및 집단적으로 고려된 것이고, 이는 조합들 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 개시된 것으로 간주되는 것을 의미한다. 마찬가지로, 이들의 임의의 부분 집합 또는 조합이 또한 개시된다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 하위 그룹이 개시된 것으로 간주될 것이다. 이 개념은 본 발명의 조성물의 제조방법 및 사용방법에서의 단계들을 포함하는 본 출원의 모든 측면들에 적용되나, 이에 제한되지 않는다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가적인 단계들이 있다면, 이들 추가적인 단계 각각은 본 발명의 방법의 임의의 특정한 측면 또는 측면들의 조합으로 수행될 수 있음이 이해된다.
본 명세서 및 결론적인 특허청구범위에서, 조성물 또는 물품 중의 특정 요소 또는 성분의 중량부에 대한 언급은 중량부로 표현된 상기 조성물 또는 물품 중의 상기 요소 또는 성분과 임의의 다른 요소 또는 성분들 사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2 중량부의 성분 X 및 5 중량부의 성분 Y를 포함하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 추가적인 성분이 상기 화합물에 포함되는지 여부와 관계없이 이러한 비율로 존재한다.
상호교환적으로 사용될 수 있는, 본 명세서에서 사용된 용어 "중량 퍼센트", "wt%" 및 wt.%"는 달리 명시하지 않는 한, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여 주어진 성분의 중량 퍼센트를 나타낸다. 즉, 달리 명시하지 않는 한, 모든 wt% 값은 상기 조성물의 총 중량에 기초한 것이다. 개시된 조성물 또는 배합물에서 모든 성분들의 wt% 값들의 합은 100과 같다.
본 명세서에 사용된 용어 "수 평균 분자량" 또는 "Mn"은 상호 교환가능하게 사용될 수 있고, 샘플 내의 모든 폴리머 사슬들의 통계적인 평균 분자량을 나타내며, 하기의 식에 의해 정의된다:
Figure 112015124472774-pct00006
여기서, Mi는 어느 사슬의 분자량이고, Ni는 그 분자량의 사슬들의 수이다. Mn은 분자량 표준, 예를 들어, 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게 인증된(certified) 또는 추적할 수 있는(traceable) 분자량 표준을 사용하여 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법으로, 폴리머, 예를 들어, 폴리카보네이트 폴리머에 대하여 결정될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "중량 평균 분자량" 또는 "Mw"는 상호 교환가능하게 사용될 수 있고, 하기의 식에 의해 정의된다:
Figure 112015124472774-pct00007
여기서, Mi는 어느 사슬의 분자량이고, Ni는 그 분자량의 사슬들의 수이다. Mn과 비교하여, Mw는 분자량 평균에 대한 기여를 결정하는데 주어진 사슬의 분자량을 고려한다. 그러므로, 주어진 사슬의 분자량이 클수록, 그 사슬이 Mw에 더 많이 기여한다. Mw는 분자량 표준, 예를 들어, 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게는 인증된 또는 추적할 수 있는 분자량 표준을 사용하여 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법에 의해 폴리머, 예를 들어, 폴리카보네이트 폴리머에 대해 결정될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "다분산 지수(polydispersity index)" 또는 "PDI"가 상호 교환적으로 사용되고, 하기 식에 의해 정의된다:
Figure 112015124472774-pct00008
PDI는 1 이상의 값을 갖지만, 폴리머 사슬들이 균일한 사슬 길이에 접근함에 따라, PDI는 1에 접근한다.
용어 "BisA", "BPA", 또는 "비스페놀 A"는 상호 교환적으로 사용될 수 있고, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 하기의 식에 의해 표현되는 구조를 갖는 화합물을 지칭한다:
Figure 112015124472774-pct00009
BisA는 이름 4,4'-(프로판-2,2-디일)디페놀; p,p'-이소프로필리덴비스페놀; 또는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판에 의해 지칭된다. BisA는 CAS # 80-05-7를 갖는다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "폴리카보네이트"는 카보네이트 결합에 의해 연결된 하나 이상의 디하이드록시 화합물, 예를 들어, 디하이드록시 방향족 화합물의 잔기를 포함하는 올리고머 또는 폴리머를 지칭하고; 이는 또한 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트, 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다. 폴리머의 구성 성분과 관련하여 사용되는 용어 "잔기" 및 "구조 단위"는 본 명세서 전체를 통하여 동의어이다.
특정한 축약어들은 다음과 같이 정의된다: "g"은 그램이고, "kg"은 킬로그램이고, "℃"는 섭씨 온도이고, "min"은 분(minute)이고, "mm"은 밀리미터이고, "MPa"은 메가파스칼이고, "WiFi"는 원격 기계로부터 인터넷에 접속하는 시스템이고, "GPS"는 위치 및 속도 데이타를 제공하는 미국 항행 위성의 전세계적 시스템인 위성 위치 확인 시스템이고, "LED"는 광 발광 다이오드이고, "RF"는 무선 주파수이고, 및 "RFID"는 무선 주파수 식별이다.
본 명세서에서 달리 반대로 언급하지 않는 한, 모든 시험(test) 표준은 본원 출원시에 실시되고 있는 가장 최근의 표준이다.
본 명세서에 개시된 재료들 각각은 상업적으로 입수 가능하거나 및/또는 그것의 제조 방법이 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려져 있다. 본 명세서에서 개시된 각각의 재료들은 상업적으로 입수가능하거나 및/또는 그의 제조 방법은 본 기술분야의 기술자에게 알려져 있다. 본 명세서에 개시된 조성물들은 특정한 기능을 가진다는 것이 이해된다. 상기 개시된 기능들을 수행하기 위한 특정한 구조적 요건이 본 명세서에 개시되며, 개시된 구조와 관련된 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조들이 있고, 이러한 구조들이 일반적으로 동일한 결과를 달성할 것임이 이해된다.
다양한 측면에서, 본 발명은 적어도 다음의 측면에 관한 것이며 다음의 측면을 포함한다.
측면 1: 블렌딩된 열가소성 조성물로서,
(a) 약 60 wt% 내지 약 80 wt%의 폴리카보네이트 성분;
(b) 약 0 wt% 초과 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분;
(c) 약 0 wt% 초과 내지 약 25 wt%의 무기 충전제(mineral filler) 성분; 및
(d) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 난연제 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물: 여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다. 특정한 조성물에서, 상기 폴리카보네이트 성분은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 5-15 wt%의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머를 포함한다.
측면 2: 측면 1에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 ASTM D790에 따라 측정되었을 때 3500 MPa보다 큰 굴곡 탄성률(flexural modulus)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 3: 측면 1 또는 2에 있어서, 상기 호모폴리머는 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 4: 측면 1 내지 3 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 폴리카보네이트는, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 40,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 5: 측면 1 내지 4 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분 및 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 6: 측면 5에 있어서, 상기 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분은 ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 약 20 g/10 min 내지 약 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 7: 측면 5 또는 6에 있어서, 상기 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분은, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 23,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 8: 측면 5 내지 7 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은 ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 약 4.0 g/10 min 내지 약 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 9: 측면 5 내지 8 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 25,000 내지 약 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 10: 측면 5 내지 9 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분은 약 25 wt% 내지 약 40 wt% 범위의 양으로 존재하고, 상기 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은 약 25 wt% 내지 40 wt% 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 11: 측면 1 내지 10 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 충격 개질제 성분은 적어도 1종의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 폴리머 성분, 적어도 1종의 폴리올레핀 엘라스토머 (POE) 폴리머 성분, 적어도 1종의 실리콘 고무 충격 개질제 (SRIM) 폴리머 성분, 또는 적어도 1종의 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 (MBS) 폴리머 성분, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 12: 측면 1 내지 11 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 난연제 성분은 인 함유 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 13: 측면 1 내지 12 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 무기 충전제 성분은 섬유상 충전제(fibrous filler), 판상 충전제(platy filler), 또는 이들의 조합으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 14: 측면 1 내지 13 중 어느 한 측면에 있어서, 적하방지제(anti-drip agent), 산화방지제, 대전방지제, 사슬 연장제(chain extender), 착색제, 탈형제(de-molding agent), 염료, 유동 촉진제, 유동 개질제, 광 안정제, 윤활제, 주형 이형제(mold release agent), 안료, 소광제(quenching agent), 열 안정제, UV 흡수 물질(UV absorbent substance), UV 반사 물질, 및 UV 안정화제로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 15: 측면 1 내지 14 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 260℃에서 2.16kg의 하중하에서 ASTM D1238에 따라 측정되었을 때 약 10 g/10 min 이상의 용융 유량(MFR)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 16: 측면 1 내지 15 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은, ASTM D256에 따라 시험되었을 때, 약 500 J/m 이상의 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 17: 측면 1 내지 16 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은, ASTM D648에 따라 1.82 MPa에서 3.2 mm 두께 막대(bar)에 대하여 시험되었을 때, 약 90℃ 이상의 열 변형 온도(HDT)를 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 18: 측면 1 내지 17 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은, (a) 약 60 wt% 내지 약 80 wt%의 상기 폴리카보네이트 성분; (b) 약 1 wt% 내지 약 4 wt%의 상기 충격 개질제 성분; (c) 약 10 wt% 내지 약 20 wt%의 상기 무기 충전제 성분; 및 (d) 약 5 wt% 내지 약 10 wt%의 상기 난연제 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물: 여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
측면 19: 블렌딩된 열가소성 조성물로서,
a) 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제1 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 약 20 g/10 min 내지 약 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 18,000 내지 약 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 40 wt%의 제2 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 약 4.0 g/10 min 내지 약 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 약 25,000 내지 약 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제2 폴리카보네이트 성분; c) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 제3 폴리카보네이트 성분으로서, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머이며, 상기 제3 폴리카보네이트 성분은 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머의 약 15 wt% 내지 약 30 wt%의 폴리실록산 블록을 포함하는 제3 폴리카보네이트 성분; d) 약 0 wt% 초과 내지 약 5 wt%의 충격 개질제 성분; e) 약 0 wt% 초과 내지 약 25 wt%의 무기 충전제 성분; 및 f) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의 난연제 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물: 여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 약 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
측면 20. 측면 1 내지 19 중 어느 한 측면에 있어서, 1.0 내지 1.2 mm(±10%)의 두께에서 UL94 V0 등급을 달성할 수 있는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
측면 21. 측면 1 내지 20 중 어느 한 측면의 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 물품.
측면 22. 측면 21에 있어서, 상기 물품은 성형(molding)된 것을 특징으로 하는 물품.
측면 23. 측면 21 또는 22에 있어서, 상기 물품은 압출 성형된 것을 특징으로 하는 물품.
측면 23: 측면 20 또는 21에 있어서, 상기 물품은 사출 성형된 것을 특징으로 하는 물품.
측면 24: 측면 20 내지 23 중 어느 한 측면에 있어서, 상기 물품은 콤퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, Wi-Fi 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 무선 전화 안테나 장치(cellular antenna device), 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치(security device), 차폐 장치(shielding device), RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된 것을 특징으로 하는 물품.
실시예
하기 실시예들은 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 본 명세서에서 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치, 및/또는 방법이 어떻게 제조되고 평가되는지에 대한 완전한 개시 및 설명을 제공하기 위해 제시되며, 이는 순전히 예시적인 것으로 의도되고, 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 수(예를 들면, 양, 온도 등)에 대한 정확성을 보장하기 위해 노력하였으나, 약간의 오류 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 표시되지 않는 한, 부는 중량부이며, 온도는 ℃ 단위이거나 또는 주위 온도(ambient temperature)이고, 압력은 대기압이거나 또는 그 근처이다. 달리 표시되지 않는 한, 조성을 나타내는 퍼센트는 중량%이다.
반응 조건들, 예를 들어 성분 농도, 원하는 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력, 및 다른 반응 범위 및 원하는 공정으로부터 얻은 생산품 순도 및 수율을 최적화하는데 사용될 수 있는 조건들의 다양한 변형 및 조합이 있다. 단지 합리적이고 일상적인 실험만이 이러한 공정 조건들을 최적화하는데 요구될 것이다. 표 1에 나타낸 재료들을 표 2, 4, 6 및 8에 기재되고 본 명세서에서 평가된 조성물을 제조하는데 사용하였다.
성분 화학적 설명 공급처
PC1 300℃/1.2 kg에서 약 23.5 내지 약 28.5 g/10min의 MFR을 갖는 용융 중합에 의해 제조된 BPA 폴리카보네이트 수지
 SABIC Innovative Plastics ("SABIC I.P.")
PC2 300℃/1.2 kg에서 약 5.1 내지 약 6.9 g/10min의 MFR을 갖는 계면 중합에 의해 제조된 BPA 폴리카보네이트 수지. 일부 구현예들에서, PC2 성분의 일부분은 PC-PS1을 포함한다. SABIC I.P.
PC-PS1 약 20 wt%의 실록산 및 약 80 wt%의 BPA를 포함하는 BPA 폴리카보네이트-폴리디메틸실록산 블록 코폴리머; PCP 말단 캡핑됨; 약 45 의 폴리디오르가노실록산 사슬 길이(D45) 및 약 29,900 Dalton의 Mw를 가짐. SABIC I.P.
ABS 메타크릴레이트 부틸 아크릴레이트의 에멀젼 코폴리머이며 코아-쉘 구조를 갖는 아크릴 충격 개질제; 상표명 HR181하에 상업적으로 입수할 수 있음. Kumho
MBS 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 폴리머 충격 개질제; 상표명 EXL 2650A 하에 상업적으로 입수할 수 있음. Dow Chemical
POE 폴리올레핀 엘라스토머; 상표명 Engage 8401 하에 상업적으로 입수할 수 있음. Dow Chemical
SRIM 실리콘 고무 충격 개질제; 상표명 Metablen S-2001 하에 상업적으로 입수할 수 있음. Mitsubishi
TALC 평균 입자 크기 1.8 미크론의 표면 개질된 탈크 (마그네슘 실리케이트 수화물). 상표명 Luzenac® R7 하에 판매됨. Imerys
WOLL 중위 섬유 직경 약 4.5 ㎛이고 길이 약 50 ㎛의 규회석; 상표명 Nyglos® 4W 10992 하에 상업적으로 입수할 수 있음. Nyco Minerals, Inc.
MICA 중위 입자 크기 약 150 ㎛의 금운모 운모(phlogopite mica);
상표명 Suzorite® 150-S 하에 상업적으로 입수할 수 있음.		 Imerys
FR1 화학식 (C12H10NPO2)n의 방향족 환상 포스파젠 함유 난연제, 여기에서 n은 약 3 내지 약 6이며; 상표명 Rabitle FP-110 하에 상업적으로 입수할 수 있음. Fushimi Pharmaceutical Co., Ltd.
FR2 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트), CAS 등록번호 181028-79-5; 상표명 CR741 하에 상업적으로 입수할 수 있음. Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.
TSAN PTFE 캡슐화 SAN (50 wt.% PTFE, 50 wt.% SAN). SABIC I.P.
AO1 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐) 포스파이트; 상표명 Irgaphos™ I-168 하에서 입수할 수 있음. Great Lakes Chemical Corp.
AO2 입체장애 페놀 산화방지제,
옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)- Ciba Specialty
프로피오네이트(CAS# 2082-79-3); Cemicals, Ltd.
상표명 Irganox® 1076 하에서 입수할 수 있음.
PETS 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 Faci Asia Pacific Pte. Ltd.
공칭 용융 온도 265℃을 사용하고 분당 400 회전(rpm)에서 운전하는 Toshiba 이축 압출기 상에서 용융 압출하여 모든 샘플을 준비하였다. 용융 유량("MFR")은 ASTM D1238에 따라 10분에 걸쳐 2.16 kg 하중하에서 260℃에서 측정하였다. 각각의 보고된 값은 세 개의 시험 시편의 평균값이다. 결과는 10분 당 그램수 단위로 보고된다. 노치형 아이조드 충격 강도("NII")는 플라스틱 재료의 내충격성을 비교하기 위하여 사용되었으며, 3.2 mm 두께의 노치된 아이조드 막대를 사용하고 5.5 Joule 해머로 표시된 온도에서 ASTM D256에 따라 측정하였다. ASTM 결과는 시험 시편을 파괴하는데 사용된 줄 단위의 충격 에너지를 노치에서의 시편 면적으로 나눈 값으로 정의된다. 그 결과는 J/m 단위로 보고된다.
인장 시험은 ASTM D638에 따라 5 mm/min에서 실시되었다. 굴곡 시험은 ASTM D790에 따라 1.27 mm/min에서 실시되었다. 열 변형 온도("HDT")는 ASTM D 648에 따라 3.2 mm 두께의 샘플상에서 1.82 MPa에서 측정되었다.
본 명세서에 참조에 의하여 통합되는 "플라스틱 재료의 인화성 시험, UL94"라는 이름의 Underwriter's Laboratory Bulletin 94의 절차에 따라 인화성 시험을 수행하였다. 이 절차에 따라, 5개의 샘플에 대하여 얻어진 시험 결과에 기초하여 재료들을 UL94 V0, UL94 V1, 또는 UL94 V2로 분류하였다. UL94에 따른 이들 인화성 분류의 각각에 대한 절차 및 기준은 간략히 아래와 같다. 두께당 다수개의 시편(5개 또는 10개)을 시험하였다. 일부 시편들은 23℃, 50% 상대 습도에서 48 시간 동안 상태조절한 후에 시험되었다. 다른 시편들은 70℃에서 168 시간 동안 상태조절한 후 시험되었다. 상기 막대를 인화성 시험을 위하여 장축이 수직하게 장착하였다. 시편 하단부가 분젠 버너 튜브 위에서 9.5 mm가 되도록 시편을 지지하였다. 19 mm 높이의 청색 불꽃을 10초 동안 시편의 하부 가장자리의 중심에 가했다. 막대의 타오름(flaming)이 중지할 때까지의 시간을 기록하였다(T1). 불타는 것이 중지되면, 불꽃을 추가적으로 10초 동안 다시 가하였다. 다시, 막대의 타오름(flaming)이 중지할 때까지의 시간을 기록하였다(T2). 시편이 입자를 적하(滴下)하면, 이들 입자들이 시편 아래 305 mm에 위치하는 미처리 외과용 면(cotton)의 층 위에 떨어지도록 한다.
V0: 샘플의 장축이 불꽃에 180˚가 되도록 놓여진 샘플에서 점화 불꽃(igniting flame)을 제거한 후 타오름(flaming) 및/또는 그을음(smolding) 평균 기간이 10초를 넘지 않고, 수직으로 놓여진 샘플 중 어느 것도 흡수성 면(absorbent cotton)을 점화시키는 연소 입자 적하를 생성하지 않고, 어떠한 시편도 타오름 또는 작멸(glow) 이후에 지지 클램프까지 타오르지 않는다.
또한, 평균 불꽃 정지 시간, 불꽃 정지 시간의 표준 편차 및 총 적하수를 계산함으로써 데이타를 분석하였고, 통계학적 방법을 사용함으로써 이러한 데이터를, 특정 샘플 배합물이 5개의 막대에 대한 종래의 UL94 V0 또는 V1 시험에서 "합격" 등급을 달성할 확률인, 제1회 통과(first time pass) 확률 또는 "p(FTP)"의 예측으로 전환하였다. 첫 시도시 제1회 통과 확률(pFTP)은 하기 식에 따라 결정될 수 있다:
pFTP = (Pt1 > mbt , n=0 X Pt2 > mbt , n=0 X Ptotal<=mtbt X P적하, n=0)
여기에서, Pt1 > mbt , n= 0는 어떠한 1차 연소 시간도 최대 연소 시간(maximum burn time) 값을 초과하지 않을 확률이고, Pt2 > mbt , n= 0는 어떠한 2차 연소 시간도 최대 연소 시간 값을 초과하지 않을 확률이고, Ptotal <= mtbt는 연소 시간들의 합이 최대 총 연소 시간 값보다 작거나 동일할 확률이고, P적하 , n= 0는 어떠한 시편도 불꽃 시험 동안 적하를 나타내지 않을 확률이다. 1차 및 2차 연소 시간은 1차 및 2차 불꽃 인가 이후 각각의 연소 시간을 지칭한다.
어떠한 1차 연소 시간도 최대 연소 시간 값을 초과하지 않을 확률, Pt1 > mbt , n=0 은 하기 식으로부터 결정될 수 있다:
Pt1>mbt, n=0 =(1 - Pt1>mbt)5
여기서, Pt1 > mbt는 t1>mbt 일 때 로그 정규 분포 곡선 아래의 면적이고, 지수 "5"는 시험된 막대의 개수에 관한 것이다. 어떠한 2차 연소 시간도 최대 연소 시간 값을 초과하지 않을 확률은 하기 식으로부터 결정될 수 있다:
Pt2>mbt, n=0 =(1 - Pt2>mbt)
여기서, Pt2 > mbt는 t2>mbt 일 때, 정규 분포 곡선 아래의 면적이다. 위와 같이, 연소 시간 데이터 세트의 평균 및 표준 편차가 정규 분포 곡선을 계산하는데 사용된다. UL-94 V0 등급의 경우, 최대 연소 시간은 10초이다. V1 또는 V2 등급의 경우, 최대 연소 시간은 30초이다. 어떠한 시편도 불꽃 시험 동안 적하를 나타내지 않을 확률, P적하, n=0은 속성(attribute) 함수로서, 하기 식으로 추산된다:
P적하, n=0 = (1-P적하) 5
여기서, P적하 =(적하하는 막대의 수/시험된 막대의 수)이다.
연소 시간의 총합이 최대 총 연소 시간 값보다 작거나 동일할 확률, Ptotal<=mtbt은 시뮬레이션된 5개의 막대의 총 연소 시간의 정규 분포 곡선으로부터 결정될 수 있다. 상기 분포는 위에서 결정된 연소 시간 데이터의 분포를 사용하여 5개의 막대 1000 세트에 대한 Monte Carlo 시뮬레이션으로부터 작성될 수 있다. Monte Carlo 시뮬레이션 기법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있다. 5개의 막대의 총 연소 시간에 대한 정규 분포 곡선은 시뮬레이션된 1000 세트의 평균 및 표준 편차를 사용하여 작성될 수 있다. 따라서, Ptotal <= mtbt은 총 연소 시간 ≤ 최대 총 연소 시간일 때, Monte Carlo 시뮬레이션된 1000 세트의 5개 막대의 총 연소 시간의 로그 정규 분포 곡선 아래의 면적으로부터 결정될 수 있다. UL-94 V-0 등급의 경우, 최대 총 연소 시간은 50초이다. V1 또는 V2 등급의 경우, 최대 총 연소 시간은 250초이다.
표 1에 설명된 재료들을 사용하여 예시적인 배합물들을 표 2에 설명된 바와 같이 준비하였다. 표 2에서 모든 양은 wt% 단위로 주어진다. 다양한 시험에서 상기 배합물들의 성능 데이타는 표 3에 나타낸다. 표 2의 PC2 성분은 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 10 중량%에 해당하는 PC-PS1의 양을 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 구현예들에서 대체적으로 5-15 중량%(블렌딩된 열가소성 조성물의 중량 기준)의 PC-PS1가 이용될 수 있는 것에 주의하여야 한다. 상기 데이타는 15 wt% 규회석, 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머, 및 MBS를 포함하는 조성물들이 난연제의 성질에 좌우되어 매우 뚜렷한 성능 결과를 갖는 것을 나타내며, 예를 들면 FR1 및 FR2를 각각 따로 포함하는 조성물과 FR1 및 FR2를 모두 포함하는 조성물을 비교하라. 각각 FR1 및 FR2를 동일한 함량(6 wt%)으로 포함하는 샘플 #1 및 #2로부터 알 수 있듯이, FR1은 FR2과 비교할 때 굴곡 탄성률에서 열등하였으며, 반면 FR2는 FR1과 비교할 때 더 나쁜 난연성 효율을 가졌다. FR2의 함량이 증가함에 따라, MFR, 탄성률 및 박벽 난연성 성능은 증가하였지만, HDT 및 충격 인성 특성이 감소하였으며, 예를 들면 샘플 #2, #3, 및 #4를 비교하라. 그러나, FR1 및 FR2의 조합은 상승 효과(synergy)를 제공하여(즉, 샘플 #5를 보라) 강건한 충격 강도 및 인장 신율이 무기물이 없는 유사한 배합물에서 전형적으로 실현되는 성질과 동일하거나 또는 더 큰 수준으로 실현되었으며, 동시에 샘플 #5는 우수한 유동, 열저항, 고탄성률, 및 V0/1.0 mm의 강건한 난연 성능을 가졌다.
성분 #1 #2 #3 #4 #5
PC1 30.29 30.29 28.99 27.49 28.99
PC2 45.5 45.5 43.8 42.3 43.8
MBS 2 2 2 2 2
WOLL 15 15 15 15 15
TSAN 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
AO-1 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
AO-2 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
PETS 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
FR1 6 6
FR2 6 9 12 3
#1 #2 #3 #4 #5
MFR, 260C, 2.16Kg g/10 min 13.0 9.2 12.7 17.3 11.7
굴곡 탄성률 MPa 3220 3640 3960 4830 3650
HDT, 1.82MPa, 3.2 mm oC 100 97 90 84 93
노치형 충격 강도, 23C J/m 868 770 406 71 849
연성 % 100 100 100 0 100
탄성률(Modulus of Elasticity) MPa 2908 3324 3457 4211 3190
항복 응력(Stress at Yield) MPa 50 54 55 59 51
파단 신율
(Elongation at Break)		 % 79 80 78 44 89
V0/1.0mm, 23C, 48hr pftp 1.00 0.07 0.92 1.00 0.87
Avg t2, s 2.9 9.1 3.8 2.0 3.1
UL 코멘트 -- 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음
UL 94 V0 @ 1.0mm
 -- V0 V1 V0 V0 V0
추가적인 배합물들을 준비하고 시험하였다(배합 정보는 표 4를 참조하고 표 4의 배합물에서 얻어진 데이타는 표 5를 참조하라). 표 4의 PC2 성분은 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 10 중량%에 해당하는 PC-PS1의 양을 포함할 수 있다. 추가적인 배합물들은 대체적인 충격 개질제를 사용하였다. 데이타는, FR1 및 FR2의 조합의 존재하에서, MBS에서 얻어진 바와 같이 다른 충격 개질제에서 유사한 결과가 얻어졌음을 나타낸다. 예를 들면, 샘플 #7은 MFR, 파단 신율, 및 탄성률과 같은 다른 성질에서 우수한 성능 결과를 유지하면서도 실온에서 900 J/m 초과의 노치형 충격 강도를 가졌다. 상기 시험된 배합물들(샘플 #6-9)은 놀랍게도 심지어 0℃에서의 100% 신율과 강건한 난연 성능을 제공하였다.
성분 #6 #7 #8 #9
PC1 28.99 28.99 28.99 28.49
PC2 43.8 43.8 43.8 43.3
MBS 2
POE 2
SRIM 2
ABS 3
WOLL 15 15 15 15
TSAN 0.5 0.5 0.5 0.5
AO-1 0.08 0.08 0.08 0.08
AO-2 0.08 0.08 0.08 0.08
PETS 0.5 0.5 0.5 0.5
FR1 6 6 6 6
FR2 3 3 3 3
#6 #7 #8 #9
MFR, 260C, 2.16Kg g/10 min 11.7 12.7 11.2 12.8
굴곡 탄성률 MPa 3650 3520 3890 3700
HDT, 1.82MPa, 3.2mm oC 93 91 93 92
노치형 충격 강도, 23C J/m 849 904 840 769
연성 % 100 100 100 100
노치형 충격 강도, 0C J/m 259 303 320 353
연성 % 100 100 100 100
탄성률 MPa 3190 3068 3289 3313
항복 응력 MPa 51 50 50 49
파단 신율 % 89 106 87 89
V0/1.0mm, 23C, 48hr pftp 0.87 0.99 1.00 0.97
Avg t2, s 3.1 2.8 2.6 3.8
UL 코멘트 -- 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음
UL 94 V0 @ 1.0mm -- V0 V0 V0 V0
배합물들의 성능에 대한 폴리카보네이트-폴리실록산 및 충격 개질제 모두를 포함하는 영향을 표 6에 기술된 배합물들을 이용하여 평가하였으며, 이들 배합물들의 시험 데이타는 표 7에 나타나있다. 표 6의 PC2 성분은 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 10 중량%에 해당하는 PC-PS1의 양을 포함할 수 있다. 데이타는, 이들 배합물에서 폴리카보네이트-폴리실록산 및 충격 개질제의 조합이 다른 성질의 성능을 손실시키지 않고 초고연성의 최적 결과를 제공하였다는 것을 나타낸다. 표 8의 데이타는, 시험된 다른 성질들의 우수한 성능 밸런스를 유지하면서, 강건한 연성 성능 및 난연성을 제공하는 데 있어서 FR1 및 FR2의 조합의 상승 효과를 더욱 강조한다.
성분 #10 #11 #12 #13 #14
PC1 28.99 28.99 28.99 28.99 23.99
PC2 43.8 43.8 43.8 43.8 38.8
MBS 2 2 2
POE 2 2
WOLL 15 15 25
TALC 15 15
TSAN 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
AO-1 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
AO-2 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
PETS 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
FR1 6 6 6 6 6
FR2 3 3 3 3 3
#10 #11 #12 #13 #14
MFR, 260C, 2.16Kg g/10 min 11.7 12.7 9.9 12.3 10.0
굴곡 탄성률 MPa 3650 3520 3570 3420 4650
HDT, 1.82MPa, 3.2 mm oC 93 91 98 98 90
노치형 충격 강도, 23C J/m 849 904 630 585 546
연성 % 100 100 100 100 100
탄성률 MPa 3190 3068 3561 3512 3956
강복 응력 MPa 51 50 52 52 47
파단 신율 % 89 106 91 66 53
V0/1.0mm, 23C, 48hr pftp 0.87 0.99 1.00 1.00 1.00
Avg t2, s 3.1 2.8 1.2 1.2 2.7
UL 코멘트 -- 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음
UL 94 V0 @ 1.0mm -- V0 V0 V0 V0 V0
다른 무기 충전제(즉 15 wt%의 규회석, 탈크 및 운모)의 효과를 표 8에 기술된 배합물들에서 평가하였으며, 이들 배합물들의 시험 데이타는 표 9에 나타나있다. 데이타는 규회석 및 탈크에 대하여는 강건한 성능을 나타낸 반면, 운모로 얻어진 결과는 규회석 및 탈크 만큼 우수하지 않았다.
성분 #17 #18 #19 #20 #21 #22
PC1 28.99 28.99 28.99 28.99 28.99 28.99
PC2 33.8 33.8 33.8 33.8 33.8 33.8
PC-PS1 10 10 10 10 10 10
MBS 2 2 2
POE 2 2 2
WOLL 15 15
TALC 15 15
MICA 15 15
FR1 6 6 6 6 6 6
FR2 3 3 3 3 3 3
시험 Units #17 #18 #19 #20 #21 #22
MFR, 260C, 2.16Kg g/10 min 12 13 10 12 9 10
굴곡 탄성률 MPa 3650 3520 3570 3420 4630 4310
항복점에서의 굴곡 탄성률 MPa 88 85 89 88 94 92
HDT, 1.82MPa, 3.2 mm oC 93 91 98 98 101 102
노치형 충격 강도, 23C J/m 849 904 630 585 102 117
Ductility % 100 100 100 100 100 100
탄성률 MPa 3190 3068 3561 3512 4652 4562
항복 응력 MPa 51 50 52 52 54 53
판단 신율 % 89 106 91 66 3 3
V0/1.0mm, 23C, 48hr pftp .87 .99 1.00 1.00 1.00 1.00
Avg t2, s 3.1 2.8 1.2 1.2 2.2 2.7
UL 코멘트 -- 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음		 적하
없음
UL 94 V0 @ 1.0mm -- V0 V0 V0 V0 V0 V0
위에서 설명된 개시 배합물들은 노치형 아이조드 충격 강도(≥ 500 J/m), 강건한 인장 신율 성능(≥ 50%)의 측면에서의 초고연성, 높은 굴곡 탄성률(≥ 3500 MPa), 우수한 유동(2.16 kg 하중하 및 260℃에서 MFR ≥ 10 g/10 min), 높은 HDT (≥ 90℃), 및 현저한 박벽 난연 성능(V0 ≤ 1 mm 박벽 두께)를 제공한다. 본 개시 배합물들의 상기 실증된 특성은 이들을 전기 및 전자 제품 시장에서의 물품을 제조하는 데 편리하게 한다.
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변화가 본 발명에서 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명의 다른 구현예들은 본 명세서의 고려 및 본 명세서에서 개시된 본 발명의 실시로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 특허청구범위에 의해 나타나는 것이 의도된다.
본 발명의 특허가능한 범위는 특허청구범위에 의해 정의되고, 본 기술분야의 기술자에게 일어나는 다른 실시예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은 이들이 특허청구범위의 문언과 다르지 않은 구조적 요소를 갖는 경우, 또는 특허청구범위의 문언과 비실질적인 차이를 갖는 균등한 구조적 요소를 포함하는 경우 특허청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 블렌딩된 열가소성 조성물로서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은,
    a) 60 wt% 내지 80 wt%의 폴리카보네이트 성분으로서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 5-15 wt%의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머를 포함하는 폴리카보네이트 성분;
    b) 0 wt% 초과 내지 5 wt%의 충격 개질제 성분;
    c) 0 wt% 초과 내지 25 wt%의 무기 충전제(mineral filler) 성분; 및
    d) 5 wt% 내지 15 wt%의 난연제 성분을 포함하며,
    상기 난연제 성분은 제1 난연제 및 제2 난연제를 포함하며,
    상기 제1 난연제는 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트), 레조르시놀 비스(디자일레닐 포스페이트), 하이드로퀴논 비스(디페닐 포스페이트), 비스페놀-A 비스(디페닐 포스페이트), 4,4'-비페놀 비스(디페닐 포스페이트), 트리페닐 포스페이트, 메틸네오펜틸 포스파이트, 펜타에리트리톨 디에틸 디포스파이트, 메틸 네오펜틸 포스포네이트, 페닐 네오펜틸 포스페이트, 펜타에리트리톨 디페닐 디포스페이트, 디시클로펜틸 하이포디포스페이트, 디네오펜틸 하이포포스파이트, 페닐피로카테콜 포스파이트, 에틸피로카테콜 포스페이트 및 디피로카테콜 하이포디포스페이트로부터 선택되고, 상기 제2 난연제는 다음의 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 방향족 환상 포스파젠 화합물인 블렌딩된 열가소성 조성물:
    Figure 112019110183963-pct00010

    여기에서, A1 및 A2의 각각은, 독립적으로, 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1개 내지 4개의 알킬기로 선택적으로 치환된 6개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴기이며; n은 3 내지 6의 정수이며;
    상기 제1 난연제는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 1 wt% 이상 내지 4 wt% 미만의 양으로 존재하며, 상기 제2 난연제는 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 4 wt% 내지 8 wt%의 양으로 존재하며;
    여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 260℃에서 2.16kg의 하중하에서 ASTM D1238에 따라 측정되었을 때 10 g/10 min 이상의 용융 유량(MFR)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트는, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 18,000 내지 40,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 성분은 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분 및 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분은 ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 20 g/10 min 내지 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분은, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 18,000 내지 23,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은 ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때 4.0 g/10 min 내지 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 25,000 내지 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분은 25 wt% 내지 40 wt% 범위의 양으로 존재하고, 상기 제2 폴리카보네이트 폴리머 성분은 25 wt% 내지 40 wt% 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충격 개질제 성분은 적어도 1종의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 폴리머 성분, 적어도 1종의 폴리올레핀 엘라스토머 (POE) 폴리머 성분, 적어도 1종의 실리콘 고무 충격 개질제 (SRIM) 폴리머 성분, 또는 적어도 1종의 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 (MBS) 폴리머 성분, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충전제 성분은 섬유상 충전제(fibrous filler), 판상 충전제(platy filler), 또는 이들의 조합으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    1.0 내지 1.2 mm의 두께에서 UL94 V0 등급을 달성할 수 있는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 성형 샘플은, ASTM D648에 따라 1.82 MPa에서 3.2 mm 두께 막대(bar)에 대하여 시험되었을 때, 90℃ 이상의 열 변형 온도(HDT)를 갖는 것을 특징으로 하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 블렌딩된 열가소성 조성물은,
    a) 60 wt% 내지 80 wt%의 상기 폴리카보네이트 성분;
    b) 1 wt% 내지 4 wt%의 상기 충격 개질제 성분;
    c) 10 wt% 내지 20 wt%의 상기 무기 충전제 성분; 및
    d) 5 wt% 내지 10 wt%의 상기 난연제 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물:
    여기서, 모든 성분의 합계 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며; 모든 중량 백분율 값은 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 성분은,
    20 wt% 내지 40 wt%의 제1 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 20 g/10 min 내지 30 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 18,000 내지 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제1 폴리카보네이트 폴리머 성분; 및
    20 wt% 내지 40 wt%의 제2 폴리카보네이트 성분으로서, ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2kg의 하중하에서 측정되었을 때, 4.0 g/10 min 내지 10.0 g/10 min의 용융 유량(MFR)을 가지며, 또한, BPA 폴리카보네이트 표준을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되었을 때, 25,000 내지 30,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 제2 폴리카보네이트 성분;을 더 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 블렌딩된 열가소성 조성물을 포함하는 물품.
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