KR102083231B1 - 보강된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 조성물 - Google Patents

보강된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보강된 조성물로서, 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및 나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며, 상용화된 블렌드가 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 혼합물과, 상용화에 영향을 미치기에 충분한 함량의 관능화제로부터 제조되며, 조성물이 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며, 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 보강된 조성물을 개시한다.

Description

보강된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 조성물{REINFORCED POLYPHTHALAMIDE/POLY(PHENYLENE ETHER) COMPOSITION}
본 출원은 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 블렌드, 보다 특히 보강된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 블렌드에 관한 것이다.
유리 충전된 폴리(페닐렌 에테르)/폴리아미드 66(GF-PPE/PA66) 블렌드는 수 펌프 및 수 계량기와 같은 용도로 오랫동안 사용되어 왔다. PPE/PA66 블렌드의 형태는, PPE 입자가 (섬과 같이) 분산상이고 PA66이 (바다와 같이) 연속상인, "해-중-섬(islands-and-sea)"으로서 정의된다. 그 결과, PPE/PA66 블렌드는 일반적으로 산업분야에서 내열성이 보다 높고, 치수 안정성이 보다 양호하며, 뒤틀림과 새깅(warpage and sagging)이 적고, 흡습성이 낮은 등의 성능이 우수한 개질된 나일론으로서 인식된다. 그렇지만, PA66가 가진 고유한 성질로 인해, PPE/PA66 블렌드는 또한, 나일론 매트릭스 내 수분 함량 증가에 따라, 굴곡 탄성율(flexural modulus) 및 인장 강도의 감소와 같은 수분-유도성 특성 변화에 취약하다. 물을 정제하기 위해 승온된 온도가 적용되거나 및/또는 염소와 같은 공격적인 화학제가 첨가되는 일부 경우들에서, GF PA66 및 GF PPE/PA66 순(neat) 블렌드는 심각한 나일론 가수분해에 의해 야기되는 부분 실패(part failure)가 조기에 발생할 수 있다.
당해 기술 분야에서는 고온 가수분해 안정성이 향상된, 보강된 폴리아미드 (나일론) 블렌드가 요구되고 있다.
상기한 문제와 그외 문제들은,
폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및 나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드는, 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 혼합물과, 상용화에 영향을 미치기에 충분한 함량의 관능화제(functionalizing agent)로부터 제조되며,
조성물이 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 보강된 조성물에 의해 일부 해소된다.
또 다른 구현예에서, 보강된 조성물은,
폴리프탈아미드와 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및
나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 폴리프탈아미드는,
(a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
(b) Q1이 1,6-헥실기이고, 반복 유닛의 방향족이 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%: 및
(c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드는 상기 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 혼합물과 시트르산 0.2 중량% 내지 0.9 중량%로부터 제조되며,
상기 조성물은 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다:
Figure 112015095727875-pct00001
상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족이 테레프탈산으로부터 유래되며;
Figure 112015095727875-pct00002
상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기이다.
또 다른 구현예에서, 물품은,
폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%, 및 나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드는, 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 혼합물과, 상용화에 영향을 미치기에 충분한 함량의 관능화제로부터 제조되며,
조성물이 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것인, 보강된 조성물을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 물품은,
폴리프탈아미드와, 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및
나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 폴리프탈아미드가,
(a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
(b) Q1이 1,6-헥실기이고, 반복 유닛의 방향족이 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%: 및
(c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드가 상기 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 혼합물과 시트르산 0.2 중량% 내지 0.9 중량%로부터 제조되며,
조성물이 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다:
Figure 112015095727875-pct00003
상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족이 테레프탈산으로부터 유래되며;
Figure 112015095727875-pct00004
상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기이다.
본 발명은 또한, 보강된 조성물의 제조 방법을 개시한다.
폴리프탈아미드(PPA)는 준-방향족의 고온 나일론으로서, 전형적으로 용융점이 290℃보다 높으며, 유리 전이 온도는 80℃보다 높다. PPA는 일반적으로, 폴리아미드 6T를 기재로 한다. 그러나, 폴리아미드 6T는 용융점이 370℃이며, 따라서, 폴리페닐렌 에테르(PPE)와 같은 다른 폴리머와 함께 처리하거나 및/또는 블렌딩하기가 어렵다. PPA는 일반적으로, 용융 유동, 용융점 및 유리 전이 온도와 같은 특성들을 조절하기 위해, 폴리아미드 6T, 폴리아미드 6I 및 폴리아미드 6/6를 다양한 비율들로 가지는 코폴리머이다. PPA는, 방향족 반복 유닛을 55 중량% 이상의 함량으로 포함한다는 점에서, 고온 나일론(HTN)과 별개이다. 유리 전이 온도 및 용융점은 PPA의 방향족 함량에 대한 지표(indicative)이다.
보강된 PPA는 보강된 PA66보다 양호한 가수분해 안정성을 가진다. 그러나, 본원에 기술되는 바와 같은 보강된 PPE/PPA 블렌드가 보강된 PPA보다 양호한 가수분해 안정성을 가진다는 것을 놀라웠다.
일부 구현예에서, 본원에 기술되는 조성물에는 지방족 폴리아미드가 실질적으로 첨가되지 않을 수 있다. 지방족 폴리아미드가 실질적으로 첨가되지 않는다는 것은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 첨가된 지방족 폴리아미드의 함량이 2 중량% 이하, 보다 구체적으로 1 중량% 이하, 보다 구체적으로 0.5 중량% 이하인 것으로 정의된다. 첨가되는 지방족 폴리아미드는, 폴리프탈아미드 이외에 첨가되는 지방족 폴리아미드로서 정의된다. 폴리프탈아미드는, 폴리프탈아미드의 합성으로부터 기인하여 잔류하는 지방족 폴리아미드를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 지방족 폴리아미드는, 지방족 폴리아미드가 방향족 모이어티를 포함하는 반복 유닛을 가지지 않는다는 점에서, 폴리프탈아미드와 구별된다. 지방족 폴리아미드는 호모폴리머 및 코폴리머를 둘 다 포함한다.
폴리프탈아미드는 식 (I)을 가진 반복 유닛을 포함하며:
Figure 112015095727875-pct00005
상기 식 (I)에서, Q1은 각각 독립적으로 탄소수 4 내지 8의 분지형 또는 비분지형의 지환족 알킬기이다. 일부 구현예에서, Q1은 각각 독립적으로 1,6-헥실기이다. 폴리아미드 수지는 일반적으로, 카르복실산과 아민의 축합 생성물인 아미드기(-C(O)NH-)의 존재를 특징으로 한다. 폴리프탈아미드는 테레프탈산과 아민의 축합 생성물, 이소프탈산과 아민의 축합 생성물, 또는 테레프탈산, 이소프탈산과 아민의 조합의 축합 생성물이다. 2종 이상의 다이아민이 사용되는 경우, 다이아민의 비율은 생성되는 폴리머의 물리적 특성들 중 일부, 예컨대 용융점에 영향을 미칠 수 있다. 2종 이상의 산이 사용되는 경우, 산의 비율 역시, 생성되는 폴리머의 물리적 특성들 중 일부에 영향을 미칠 수 있다. 다이카르복실산에 대한 다이아민의 비율은 전형적으로, 등몰량(equimolar)이지만, 한가지 또는 다른 한가지를 과량으로 사용하여 말단 기의 관능성을 측정할 수 있다. 또한, 반응은, 사슬 정지제(chain stopper)로서 작용하여 적어도 부분적으로는 말단 기의 관능성을 측정하는, 모노아민 및 모노카르복실산을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 아민 말단 기는, 약 30 밀리당량/그램(meq/g) 이상, 보다 구체적으로 약 40 meq/g 이상인 것이 바람직하다.
일부 구현예에서, 폴리프탈아미드는 식 (I)의 유닛 및 식 (II)의 유닛을 포함하는 블록 코폴리머 또는 랜덤 코폴리머이며:
Figure 112015095727875-pct00006
상기 식 (II)에서, Q2 및 Q3는 각각 독립적으로 탄소수 4 내지 12의 분지형 또는 비분지형의 지환족 알킬기이다. Q2 및 Q3는 동일하거나 또는 상이한 지환족 알킬기일 수 있다.
폴리프탈아미드는 유리 전이 온도(Tg)가 80℃ 이상, 100℃ 이상, 120℃ 이상이다. 폴리프탈아미드는 또한, 용융점(Tm)이 290℃ 내지 330℃이다. 상기한 범위 내에서, Tm은 300℃ 이상일 수 있다. 또한, 상기한 범위 내에서, Tm은 325℃ 이하일 수 있다.
폴리프탈아미드는 조성물의 총 중량을 기준으로 30 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 존재한다. 상기한 범위 내에서, 폴리프탈아미드의 양은 35 중량% 이상, 보다 구체적으로 40 중량% 이상일 수 있다. 또한, 상기한 범위 내에서, 폴리프탈아미드의 양은 60 중량% 이하, 보다 구체적으로 55 중량% 이하일 수 있다.
폴리프탈아미드 외에도, 조성물은 폴리(페닐렌 에테르)를 포함한다. 폴리(페닐렌 에테르)는 식 (III)의 반복 구조 유닛을 포함하며:
Figure 112015095727875-pct00007
상기 식 (III)에서, 각각의 구조 유닛에 대해, Z1은 각각 독립적으로 할로겐, 비치환 또는 치환된 C1-C12 하이드로카르빌로서 하이드로카르빌기가 3차 하이드로카르빌이 아닌 C1-C12 하이드로카르빌, C1-C12 하이드로카르빌티오, C1-C12 하이드로카르빌옥시, 또는 C2-C12 할로하이드로카르빌옥시이며, 여기서, 할로겐과 산소 원자 사이에 2 이상의 탄소 원자가 존재하며; Z2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 비치환 또는 치환된 C1-C12 하이드로카르빌로서 하이드로카르빌기가 3차 하이드로카르빌이 아닌 C1-C12 하이드로카르빌, C1-C12 하이드로카르빌티오, C1-C12 하이드로카르빌옥시, 또는 C2-C12 할로하이드로카르빌옥시이며, 여기서, 할로겐과 산소 원자 사이에 2 이상의 탄소 원자가 존재한다.
본원에서, 용어 "하이드로카르빌"은 그 자체로 사용되거나, 또는 접두어, 접미어 또는 다른 용어의 일부로서 사용되든지 간에, 탄소와 수소만을 포함하는 잔기를 지칭한다. 이 잔기는 지방족 또는 방향족, 직쇄, 고리형, 이중고리형, 분지형, 포화 또는 불포화된 것일 수 있다. 이는 또한 지방족, 방향족, 직쇄, 고리형, 이중고리형, 분지형, 포화 및 불포화된 탄화수소 모이어티들의 조합을 포함할 수 있다. 그러나, 하이드로카르빌 잔기가 "치환된" 것으로 기술되는 경우, 이는 선택적으로는 치환 잔기의 탄소 및 수소 구성원 위로 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 따라서, 구체적으로 치환된 것으로 기술되는 경우, 하이드로카르빌 잔기는 또한, 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 카르보닐기, 카르복실산 기, 에스테르기, 아미노기, 아미드기, 설포닐기, 설폭실기, 설폰아미드기, 설파모일기, 하이드록실기, 알콕실기 등을 포함할 수 있으며, 하이드로카르빌 잔기의 골격 내에 헤테로 원자를 포함할 수 있다.
폴리(페닐렌 에테르)는, 전형적으로 하이드록시기에 대해 오르토의 위치에 위치하는 아미노알킬-함유 말단기(들)를 가진 분자를 포함할 수 있다. 또한, 전형적으로 테트라메틸 다이페노퀴논 부산물이 존재하는 반응 혼합물로부터 수득되는 테트라메틸다이페노퀴논(TMDQ) 말단기가 종종 존재한다.
폴리(페닐렌 에테르)는 호모폴리머; 코폴리머; 그래프트 코폴리머; 이오노머; 또는 블록 코폴리머; 뿐만 아니라 상기 폴리머들 중 2 이상을 포함하는 조합의 형태일 수 있다. 폴리(페닐렌 에테르)는, 선택적으로 2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛과 조합하여, 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함한다.
폴리(페닐렌 에테르)는 2,6-크실레놀 및/또는 2,3,6-트리메틸페놀과 같은 모노하이드록시방향족 화합물(들)의 산화적 커플링에 의해 제조될 수 있다. 촉매 시스템은 일반적으로 이러한 커플링에 사용되며; 이들은 구리, 망간 또는 코발트 화합물과 같은 중금속 화합물(들)을, 통상적으로 2차 아민, 3차 아민, 할라이드 또는 상기들 중 2 이상이 조합과 같은 다양한 다른 물질들과 조합하여, 포함할 수 있다.
폴리(페닐렌 에테르)의 일부는 하기 기술되는 바와 같이 다관능성 화합물(관능화제)로 관능화될 수 있다. 폴리(페닐렌 에테르)는 조성물의 제조 전에 관능화될 수 있거나, 또는 조성물의 제조 일부로서 관능화될 수 있다. 더욱이, 관능화 전에, 폴리(페닐렌 에테르)는 압출될 수 있으며, 예를 들어, 펠렛으로 형성될 수 있다. 또한, 폴리(페닐렌 에테르)는 관능화를 방해하지 않는 다른 첨가제들과 함께 용융 혼합될 수 있다. 이러한 타입의 예시적인 첨가제로는 유동 촉진제 등이 포함된다.
일부 구현예에서, 폴리(페닐렌 에테르)는 폴리(페닐렌 에테르)의 총 중량을 기준으로, 관능화제 유래의 구조 유닛을 0.1 중량% 내지 90 중량%로 포함할 수 있다. 상기한 범위 내에서, 폴리(페닐렌 에테르)는 폴리(페닐렌 에테르)의 총 중량을 기준으로, 관능화제 유래의 구조 유닛을 80 중량% 이하, 보다 구체적으로 70 중량% 이하로 포함할 수 있다.
폴리(페닐렌 에테르)는, 단분산 폴리스티렌 표준, 40℃에서 스티렌 다이비닐 벤젠 겔 및 클로로포름 1 ml 당 1 mg의 농도를 가진 샘플을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정 시, 3,000 그램/몰(g/mol) 내지 40,000 g/mol의 수 평균 분자량, 및 5,000 g/mol 내지 80,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리(페닐렌 에테르) 또는 폴리(페닐렌 에테르)들의 조합은 25℃, 클로로포름에서 측정 시, 0.1 데시리터/그램(dl/g) 내지 0.60 dl/g의 초기 고유 점도를 가진다. 초기 고유 점도는 조성물의 다른 성분들과의 용융 혼합 전 폴리(페닐렌 에테르)의 고유 점도로서 정의되며, 최종 고유 점도는 조성물의 다른 성분들과의 용융 혼합 후 폴리(페닐렌 에테르)의 고유 점도로서 정의된다. 당해 기술 분야의 당업자가 이해하는 바와 같이, 폴리(페닐렌 에테르)의 점도는 용융 혼합 후 30%보다 더 높을 수 있다. 증가%는 (최종 고유 점도 - 초기 고유 점도)/초기 고유 점도에 의해 계산될 수 있다. 2개의 초기 고유 점도를 사용하는 경우, 정확한 비율을 측정하는 것은, 사용되는 폴리(페닐렌 에테르)의 정확한 고유 점도, 및 의도되는 궁극적인 물리적 특성에 따라 다소 다를 것이다.
폴리(페닐렌 에테르)는 조성물의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 존재한다. 상기한 범위 내에서, 폴리(페닐렌 에테르)는 15 중량% 이상, 보다 구체적으로 18 중량% 이상의 함량으로 존재할 수 있다. 또한, 상기한 범위 내에서, 폴리(페닐렌 에테르)는 25 중량% 이하, 보다 구체적으로 20 중량% 이하의 함량으로 존재할 수 있다.
상용화된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 블렌드는 관능화제를 사용하여 제조된다. 본원에 사용되는 경우, 표현 "관능화제"는 폴리(페닐렌 에테르), 폴리아미드 수지 또는 둘 다와 상호작용하는 다관능성 화합물을 지칭한다. 이러한 상호작요은 화학적(예를 들어, 그래프팅) 및/또는 물리적(예를 들어, 분산 상의 표면 특징들에 영향을 미침)일 수 있다. 어느 경우든지, 생성되는 상용화된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 조성물이 특히 증강된 충격 강도, 몰드 니트 라인 강도(mold knit line strength) 및/또는 연신율(elongation)에 의해 입증되는 바와 같이 향상된 상용성을 나타내는 것으로 보인다. 본원에서, 표현 "상용화된 폴리프탈아미드/폴리(페닐렌 에테르) 블렌드"는, 관능화제와 물리적 및/또는 화학적으로 상용화된 조성물을 지칭한다.
관능화제는 2가지 타입 중 1가지 타입인 다관능성 화합물을 포함한다. 제1 타입은 분자에, (a) 탄소-탄소 이중 결합 및 (b) 카르복실산, 무수물, 에폭시기, 이미드기, 아미드기, 에스테르기 또는 이의 관능성 당량기 중 1종 이상 둘 다 가진다. 이러한 다관능성 화합물의 예로는, 말레산; 말레산 무수물; 푸마르산; 말레산 하이드라자이드; 다이클로로 말레산 무수물; 및 불포화 다이카르복실산(예를 들어, 아크릴산, 부텐산, 메타크릴산, t-에틸아크릴산, 펜텐산)을 포함한다. 일부 구현예에서, 관능화제는 말레산 무수물 및/또는 푸마르산을 포함한다.
제2 타입의 다관능성 관능화제 화합물은 (a) (OR)로 표시되는 기로서, 상기 식에서, R은 수소 또는 알킬, 아릴, 아실 또는 카르보닐 다이옥시기인, 기 및 (b) 2종 이상의 기로서, 각각은 카르복실산 산 할라이드, 무수물, 산 할라이드 무수물, 에스테르, 오르토에스테르, 아미드, 이미도, 아미노 및 이의 다양한 염들로부터 선택되는 동일하거나 또는 상이할 수 있는, 기를 가지는 것을 특징으로 한다. 관능화제의 이러한 타입의 전형적인 것은 하기 식 (IV)로 표시되는 지방족 폴리카르복실산, 산 에스테르, 및 산 아미드이며:
(RIO)mR(COORII)n(CONRIIIRIV)s (IV)
상기 식 (IV)에서, R'는 2 내지 20, 보다 구체적으로는, 2 내지 10개의 탄소 원자를 가진 선형 또는 분지쇄의, 포화된 지방족 탄화수소이며; RI은 수소, 또는 1 내지 10개, 보다 구체적으로는, 1 내지 6개, 보다 더 구체적으로는, 1 내지 4개의 탄소 원자를 가진 알킬, 아릴, 아실 또는 카르보닐 다이옥시기이며; 각각의 RII는 독립적으로 수소, 또는 1 내지 20개, 보다 구체적으로는, 1 내지 10개의 탄소 원자를 가진 알킬기 또는 아릴기이며; 각각의 RIII 및 RIV는 독립적으로 수소, 또는 1 내지 10개, 보다 구체적으로는, 1 내지 6개, 보다 더 구체적으로는, 1 내지 4개의 탄소 원자를 가진 알킬기 또는 아릴기이며; m은 1이고, (n + s)는 2 이상, 보다 구체적으로는 2 또는 3이며, n 및 s는 각각 0 이상이며, (ORI)은 카르보닐기에 대해 알파 또는 베타 위치에 있으며, 2개 이상의 카르보닐기는 2개 내지 6개의 탄소 원자에 의해 분리된다. 명백하게는, 각각의 치환기가 탄소 원자를 6개보다 적게 가지는 경우, RI, RII, RIII 및 RIV는 아릴이 될 수 없다.
적절한 폴리카르복실산은 예를 들어, 시트르산, 말릭산 및 아가릭산 뿐만 아니라, 예를 들어, 무수 및 수화된 산과 같은 이의 다양한 상업적인 형태; 및 상기 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 관능화제는 시트르산을 포함한다. 본원에 유용한 에스테르의 예로는, 예를 들어, 아세틸 시트레이트, 모노스테아릴 시트레이트 및/또는 다이스테아릴 시트레이트 등을 포함한다. 본원에 유용한 적절한 아미드로는, 예를 들어, N,N'-다이에틸 시트르산 아미드; N-페닐 시트르산 아미드; N-도데실 시트르산 아미드; N,N'-다이도데실 시트르산 아미드; 및 N-도데실 말릭산을 포함한다. 유도체는 아민과의 염, 및 알칼리 및 알칼리 금속 염을 비롯하여 이의 염을 포함한다. 적절한 염의 예로는, 칼슘 말레이트, 칼슘 시트레이트, 포타슘 말레이트 및 포타슘 시트레이트를 포함한다.
상기 관능화제는 폴리(페닐렌 에테르) 및 폴리아미드 중 어느 하나 또는 둘 다와 용융 블렌딩되거나 또는 예비-반응되도록 직접 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 관능화제 중 적어도 일부는 용융물 내에서 또는 적절한 용매의 용액 내에서 폴리(페닐렌 에테르)의 모두 또는 일부와 예비-반응된다. 이러한 예비-반응로 인해, 관능화제는 폴리머와 반응하여 결과적으로 폴리(페닐렌 에테르)를 관능화시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 폴리(페닐렌 에테르)는 말레산 무수물, 푸마르산 및/또는 시트르산과 예비-반응하여, 무수물 및/또는 산-관능화된 폴리(페닐렌 에테르)를 제조할 수 있으며, 이는 비-관능화된 폴리(페닐렌 에테르)와 비교해 폴리아미드와의 상용성이 개선되어 있다.
사용되는 관능화제의 양은 선택된 특정한 관능화제, 및 이것이 첨가되는 특정한 폴리머 시스템에 따라 다를 것이다.
일부 구현예에서, 관능화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 중량% 내지 2.0 중량%의 양으로 사용된다. 상기한 범위 내에서, 관능화제의 양은 0.1 중량% 이상, 보다 구체적으로 0.2 중량% 이상, 보다 구체적으로 0.5 중량% 이상일 수 있다. 또한, 상기한 범위 내에서, 관능화제의 양은 1.75 중량% 이하, 보다 구체적으로 1.5 중량% 이하, 보다 구체적으로 0.9 중량% 이하일 수 있다.
조성물은 나일론 유리 섬유를 포함한다. 나일론 유리 섬유는, 당해 기술 분야에 보편적으로 공지된 바와 같이, 접착성 및 폴리아미드와의 분산성을 향상시키기 위해 실란으로 처리된 유리 섬유 표면으로서 정의된다. 유리 섬유는 평균 길이가 2.8 mm 내지 3.6 mm일 수 있다. 유리 섬유는 평균 직경이 8 ㎛ 내지 16 ㎛일 수 있다.
나일론 유리 섬유는 조성물의 총 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 45 중량%의 함량으로 혼입된다. 상기한 범위 내에서, 보강 충진제의 함량은 25 중량% 이상, 보다 구체적으로 28 중량% 이상일 수 있다. 또한, 상기한 범위 내에서 보강 충진제의 함량은 40 중량% 이하, 보다 구체적으로 37 중량% 이하일 수 있다.
조성물은 선택적으로는, 열가소성 분야에 공지된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 유용한 첨가제로는, 예를 들어, 안정화제, 이형제, 가공 보조제, 드립 지연제, 핵화제, 염료, 안료, 착색제, 결정화 핵형성제, 금속 염, 항산화제, 대전방지제, 가소제, 윤활제, 블로잉제, 금속 탈활성제, 안티블로킹제, 나노클레이, 방향제(향기-캡슐화된 폴리머 포함) 등 및 이들의 조합을 포함한다. 첨가제는 조성물의 의도하는 성능 및 물리적 특성을 허용불가능하게 벗어나지 않는 양으로 첨가될 수 있다. 이러한 양은 과도한 실험 없이도 당업자에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로, 첨가제의 총 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하일 것이다.
일 구현예에서, 조성물은 블랙 안료를 포함한다. 일 구현예에서, 블랙 안료는 조성물의 총 중량을 기준으로, 카본 블랙을 0.5 중량% 이하의 함량으로 포함한다.
조성물은 선택적으로, 필요에 따라 본원에 교시된 것들 이외의 임의의 폴리머를 배제할 수 있다.
조성물의 특정 구현예는 표 1에 나타나 있다.
구현예 A 구현예 B 구현예 C
PPE
(표 2에 기술된 바와 같음)		 19.00 19.00 24.00
시트르산 0.49 0.49 0.49
카본 블랙 0.2 0.2 0.2
항산화제 0.3 0.3 0.3
포타슘 요오다이드 용액, 33% 0.2 0.2 0.2
큐프러스 요오다이드
(Cuprous Iodide)		 0.01 0.01 0.01
PPA
(표 2에 기술된 바와 같음)		 45.00 50.00 45.00
유리 섬유
(표 2에 기술된 바와 같음)		 35.00 30.00 30.00
조성물은 니더(kneader), 압출기, 믹서 등을 사용하는 회분식 또는 연속식 기술을 비롯한 다양한 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 이축 압출기를 사용하는 용융 블렌드로서 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 성분들 중 일부 이상은 순차적으로 첨가된다. 예를 들어, 폴리(페닐렌 에테르) 및 관능화제는 피드 스로트(feed throat)에서, 또는 피드 스로트에 인접한 공급 구역에서 압출기에 첨가될 수 있으며, 폴리프탈아미드는 후속적인 공급 구역 다운스트림에서 압출기에 첨가될 수 있다. 관능화된 폴리(페닐렌 에테르)가 사용되는 경우, 관능화된 폴리(페닐렌 에테르)는 피드 스로트에서, 또는 피드 스로트에 인접한 공급 구역에서 압출기에 첨가될 수 있으며, 폴리프탈아미드는 후속적인 공급 구역 다운스트림에서 압출기에 첨가될 수 있다. 진공 시스템은 제2의 순차적인 첨가 전에, 압출기에 적용되어, 미반응된 관능화제 및 임의의 다른 휘발성 물질들의 잔류 수준을 낮추기 위해 충분한 진공을 생성할 수 있다. 다른 구현예에서, 성분들의 순차적인 첨가는 복수의 압출을 통해 달성될 수 있다. 조성물은 폴리(페닐렌 에테르) 및 관능화제와 같은 선택된 성분들의 예비압출에 의해 제조되어, 펠렛화된 혼합물이 생성될 수 있다. 그런 다음, 제2 압출이 적용되어, 예비압출된 성분들을 잔류의 성분들과 조합할 수 있다. 압출기는 2-로브 또는 3-로브의 이축 압출기일 수 있다.
조성물은 엔진 유체 취급 컴포넌트, 엔진 냉각 컴포넌트, 예컨대 호스, 펌프, 매니폴드(manifold), 터보 유출부(turbo outlet) 및 유체 계량기와 같은 물품들을 제조하는 데 사용될 수 있다.
구현예 1: 보강된 조성물(reinforced composition)로서,
폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및
나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드는, 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 혼합물과, 상용화에 영향을 미치기에 충분한 함량의 관능화제로부터 제조되며,
상기 조성물은 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 2: 구현예 1에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 30 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 존재하며,
상기 폴리(페닐렌 에테르)는 10 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 존재하고,
상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 3: 구현예 1 또는 2에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 290℃보다 높은 용융점 및 80℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 4: 구현예 1 내지 3 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 조성물에는 첨가되는 지방족 폴리아미드가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 5: 구현예 1 내지 4 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 직경이 8 ㎛ 내지 16 ㎛인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 6: 구현예 1 내지 5 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 길이가 2.8 mm 내지 3.6 mm인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 7: 구현예 1 내지 6 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 폴리(페닐렌 에테르)는 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 8: 구현예 1 내지 7 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는,
(a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
Figure 112015095727875-pct00008
상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며; 반복 유닛의 방향족은 테레프탈산으로부터 유래됨;
(b) Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족은 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%; 및
(c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물:
Figure 112015095727875-pct00009
상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기임.
구현예 9: 구현예 1 내지 8 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 관능화제는 말레산 무수물, 푸마르산 또는 시트르산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 10: 구현예 1 내지 9 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 관능화제는 시트르산인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 11: 구현예 1 내지 10 중 어느 한 구현예에 있어서,
시트르산이 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 함량으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 12: 구현예 1 내지 11 중 어느 한 구현예에 있어서,
블랙 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 13: 구현예 12에 있어서,
상기 블랙 안료는 카본 블랙이며, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 중량% 이하의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 14:
보강된 조성물로서,
폴리프탈아미드와 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및
나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 폴리프탈아미드는,
(a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
(b) Q1이 1,6-헥실기이고, 반복 유닛의 방향족이 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%: 및
(c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드는 상기 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 혼합물과 시트르산 0.2 중량% 내지 0.9 중량%로부터 제조되며,
상기 조성물은 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물:
Figure 112015095727875-pct00010
상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족이 테레프탈산으로부터 유래되며;
Figure 112015095727875-pct00011
상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기임.
구현예 15: 구현예 14에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 30 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 존재하며,
상기 폴리(페닐렌 에테르)는 10 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 존재하고,
상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 16: 구현예 14 또는 15에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 290℃보다 높은 용융점 및 80℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 17: 구현예 14 내지 16 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 조성물에는 첨가되는 지방족 폴리아미드가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 18: 구현예 14 내지 17 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 직경이 8 ㎛ 내지 16 ㎛인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 19: 구현예 14 내지 18 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 길이가 2.8 mm 내지 3.6 mm인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 20: 구현예 14 내지 19 중 어느 한 구현예에 있어서,
블랙 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 21: 구현예 20에 있어서,
상기 블랙 안료는 카본 블랙이며, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 중량% 이하의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
구현예 22: 보강된 조성물을 포함하는 물품으로서,
상기 보강된 조성물은 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%, 및 나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드는, 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 혼합물과, 상용화에 영향을 미치기에 충분한 함량의 관능화제로부터 제조되며,
상기 조성물은 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하고,
상기 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 23: 구현예 22에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 30 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 존재하며,
상기 폴리(페닐렌 에테르)는 10 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 존재하고,
상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 24: 구현예 22 또는 23에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 290℃보다 높은 용융점 및 80℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 25: 구현예 22 내지 24 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 조성물에는 첨가되는 지방족 폴리아미드가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 26: 구현예 22 내지 25 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 직경이 8 ㎛ 내지 16 ㎛인 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 27: 구현예 22 내지 26 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 길이가 2.8 mm 내지 3.6 mm인 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 28: 구현예 22 내지 27 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 폴리(페닐렌 에테르)는 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 29: 구현예 22 내지 28 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는,
(a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
Figure 112015095727875-pct00012
상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족은 테레프탈산으로부터 유래됨;
(b) Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족은 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%; 및
(c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품:
Figure 112015095727875-pct00013
상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기임.
구현예 30: 구현예 22 내지 29 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 관능화제는 말레산 무수물, 푸마르산 또는 시트르산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 31: 구현예 22 내지 30 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 관능화제는 시트르산인 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 32: 구현예 22 내지 31 중 어느 한 구현예에 있어서,
시트르산은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 함량으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 33: 구현예 22 내지 32 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 조성물은 블랙 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 34: 구현예 33에 있어서,
상기 블랙 안료는 카본 블랙이며, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 중량% 이하의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 35: 구현예 22 내지 34 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 물품은 엔진 냉각 컴포넌트, 엔진 유체 취급 컴포넌트, 호스, 펌프, 매니폴드(manifold), 터보 유출부(turbo outlet) 및 유체 계량기(fluid meter)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 36:
물품으로서,
폴리프탈아미드와, 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및
나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
상기 폴리프탈아미드가,
(a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
(b) Q1이 1,6-헥실기이고, 반복 유닛의 방향족이 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%: 및
(c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하며,
상기 상용화된 블렌드가 상기 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 혼합물과 시트르산 0.2 중량% 내지 0.9 중량%로부터 제조되며,
조성물이 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 물품:
Figure 112015095727875-pct00014
상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족이 테레프탈산으로부터 유래되며;
Figure 112015095727875-pct00015
상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기임.
구현예 37: 구현예 36에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 30 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 존재하며,
상기 폴리(페닐렌 에테르)는 10 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 존재하고,
상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 38: 구현예 36 또는 37에 있어서,
상기 폴리프탈아미드는 290℃보다 높은 용융점 및 80℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 39: 구현예 36 내지 38 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 조성물에는 첨가되는 지방족 폴리아미드가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 40: 구현예 36 내지 39 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 직경이 8 ㎛ 내지 16 ㎛인 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 41: 구현예 36 내지 40 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 길이가 2.8 mm 내지 3.6 mm인 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 42: 구현예 36 내지 41 중 어느 한 구현예에 있어서,
조성물은 블랙 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 43: 구현예 42에 있어서,
상기 블랙 안료는 카본 블랙이며, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 중량% 이하의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 물품.
구현예 44: 구현예 36 내지 43 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 물품은 엔진 냉각 컴포넌트, 엔진 유체 취급 컴포넌트, 호스, 펌프, 매니폴드, 터보 유출부 및 유체 계량기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 물품.
실시예
실시예는 표 2 및 하기 단락들에서 기술되는 물질들을 사용하였다.
성분 등급 공급업체 설명
PPE PPO®
(0.40IV)		 Sabic Innovative Plastics, US LLC 고유 점도가 0.40 dl/g인 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌)에테르
시트르산 시트르산 International Chemical Incorporated 시트르산 - 관능화제
항산화제 Irganox 1010 Great Lakes Chemcial Corporation 열 안정화제
액체 포타슘 요오다이드 Liquid KI Ajay North America Incorporated 열 안정화제
큐프러스 요오다이드 큐프러스 요오다이드 Ajay North America Incorporated 열 안정화제
PA 6/6 Vydyne 21Z Ascend Inc. 폴리아미드 6/6
PA 6/6 분쇄형 Vydyne 21Z Ground version of PA 6/6; all particles passed through a 20 mesh screen
폴리프탈아미드 Amodel A-1006C Solvay Advanced Polymers 준-방향족 나일론
폴리프탈아미드 분쇄형 Amodel A-1006C Ground version of polyphthalamide, all particles passed through a 20 mesh screen
유리 섬유 ChopVantage®
HP 3540 		PPG 평균 길이가 3.2 mm이며 평균 직경이 10 ㎛인 절단된 유리 섬유
폴리프탈아미드, Amodel A-1006C는 3종의 상이한 반복 유닛들을 하기의 함량으로 포함하는 코폴리머이다: (a) Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족은 테레프탈산으로부터 유래되는 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%, (b) Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족은 이소프탈산으로부터 유래되는 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%, 및 (c) Q2는 1,4-부틸기이며 Q3는 1,6-헥실기인 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%. 반복 유닛의 함량 및 구조는 핵 자기 공명 분광법을 이용하여 측정하였다.
실시예는 또한, 첨가제들(Irganox 1010, 포타슘 요오다이드, 구리 요오다이드 및 카본 블랙)의 조합을 0.7 중량%로 포함하였다.
폴리(페닐렌 에테르), 시트르산, 첨가제, 폴리프탈아미드 또는 폴리아미드를 용융 블렌딩하여 제1 용융 혼합물을 제조하고, 마스터배치 및 유리 섬유를 제1 용융 혼합물과 30 mm Werner Pfleider 이축 압출기에서 용융 혼합함으로써, 실시예들을 제조하였다. 폴리아미드 66 실시예에 대한 압출기를, 249-288℃의 배럴 온도 및 288℃의 다이 온도로 설정하고, 분당 회전수(rpm) 240, 및 약 18 kg/hr의 속도로 축 회전하도록 설정하였다. 폴리프탈아미드 실시예에 대한 압출기를, 260-307℃의 배럴 온도 및 343℃의 다이 온도로 설정하고, 분당 회전수(rpm) 240, 및 약 18 kg/hr의 속도로 축 회전하도록 설정하였다. 조성물의 성분들의 함량은 표 3에 나타낸다. 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로, 중량%이다.
1* 2* *3 4* 5 6
PPE - 10 20 - 10 20
CA - 0.7 0.7 - 0.7 0.7
PA 6/6 분쇄형 5 - - - - -
폴리프탈아미드 분쇄형 - - - 5 - -
폴리프탈아미드 - - - 60 55 45
PA 6/6 60 55 45 - - -
유리 섬유 35 35 35 35 35 35
*비교예
조성물을 성형하고 시험하였다. 시험 방법은 표 4에 나타나 있다. 조성물을 3개의 기간/조건 조합 후 - 성형 후, 23℃에서 13일 동안 수중 침지 후, 및 23℃에서 31일 동안 수중 침지 후에, 시험하였다. 23℃에서 수중 침지 후 물리적 특성들의 변화를 표 5에 나타낸다.
시험명 방법
노치드 아이조드(Notched Izod) ISO 180
다이나텁 총 에너지(Dynatup total energy) ASTM D3763
현 탄성계수(Chord Modulus) ISO 527
파단 시 응력(Stress @ Break) ISO 527
파단 시 변형(Strain @ Break) ISO 527
1* 2* *3 4* 5 6
수분 함량(%)
0일 침지 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
13일 침지 1.6 1.3 1.2 0.6 0.6 0.5
30일 침지 2.5 2.1 1.9 0.8 0.9 0.9
노치드 아이조드 @23C(kJ/m2)
0일 침지 9.6 9.4 9.5 8.5 8.1 7.0
13일 침지 11.6 10.5 10.5 8.1 7.8 7.4
30일 침지 13.2 11.8 11.8 7.6 7.8 7.3
다이나텁(J)
0일 침지 8.9 9.0 9.1 7.9 9.8 9.8
13일 침지 15.2 12.5 14.1 8.4 10.6 10.1
30일 침지 21.7 20.2 15.8 8.5 10.6 11.8
현 탄성계수(MPa)
0일 침지 11784 11776 11854 12718 12344 12228
13일 침지 9188 8966 9126 12600 12827 12160
30일 침지 8372 8044 8343 12793 12620 12143
파단 시 응력(MPa)
0일 침지 191 185 182 182 186 187
13일 침지 139 133 139 170 190 175
30일 침지 127 121 128 169 184 170
파단 시 변형(%)
0일 침지 2.6 2.4 2.4 1.7 1.9 2.1
13일 침지 2.8 2.5 3.3 1.6 2.0 2.0
30일 침지 3.0 2.6 3.6 1.6 2.0 2.0
*비교예
보강된 PPE/PPA 실시예(실시예 5 및 6)는, 특히 보강된 PPA(실시예 4), 보강된 PA 6/6(실시예 1) 및 보강된 PPE/PA66(실시예 2 및 3)과 비교 시, 수중 침지 후 파단 시 응력을 상당히 유지한 것으로 나타났다.
조성물은 또한, 처음에, 그리고 80℃에서 20주 동안 수중 침지한 후, 파단 시 응력에 대해 시험하였다. 결과(MPa)를 표 6에 나타낸다.
실시예 3* 유지% 실시예 4* 유지% 실시예 6 유지%
초기 155 187 172
1주 105 68 162 87 144 84
4주 100 65 133 71 134 78
8주 90 58 116 62 135 78
16주 84 54 114 61 133 77
20주 79 51 109 58 124 72
*비교예
보강된 PPE/PPA 조성물(실시예 6)은 보강된 PPE/PA 66(실시예 3) 및 보강된 PPA(실시예 4)와 비교해 인장 강도가 훨씬 더 양호하게 유지(retention)된 것으로 나타났다.
실시예 7 내지 11은 상기 기술된 바와 같이 제조하였다. 조성은 표 7에 나타나 있다. 실시예 1 내지 6과 유사하게, 실시예는 또한, 첨가제들(Irganox 1010, 포타슘 요오다이드, 구리 요오다이드 및 카본 블랙)의 조합을 0.7 중량%로 포함하였다.
실시예 7* 실시예 8* 실시예 9 실시예 10 실시예 11
PPE 　- - 19.00 19.00 24.00
CA 　- - 0.49 0.49 0.49
폴리프탈아미드 분쇄형 5.00 5.00 　- - -
폴리프탈아미드 59.49 64.49 45.00 50.00 45.00
유리 섬유 35.00 30.00 35.00 30.00 30.00
*비교예
조성물을 성형하고, 노치드 아이조드를 시험하였다(시험 방법은 표 4를 참조). 조성물을 성형 후, 및 표 8에 나타낸 기간 동안의 열 노화에 노출 후 시험하였다.
노화
온도
(℃)		 노화 시간 (hr) 실시예 7* 유지% 실시예 8* 유지% 실시예 9 유지% 실시예 10 유지% 실시예 11 유지%
초기 초기 9.0 　- 8.4 　 9.7 　 8.3 　 8.7 　
190 250 8.9 99 8.5 101 9.9 103 8.7 104 8.8 102
190 500 9.2 102 8.5 101 9.7 101 8.5 102 8.8 101
210 250 9.2 102 8.4 100 9.7 100 8.4 101 8.5 98
210 500 9.1 101 8.4 101 10.0 103 8.4 101 8.3 96
230 250 8.8 98 8.1 97 9.9 103 8.4 101 8.7 100
230 500 8.8 98 8.0 95 9.5 99 8.1 98 8.3 95
250 250 7.9 88 7.9 95 9.4 97 8.3 100 8.3 95
250 500 5.8 64 5.2 62 9.6 99 8.2 99 8.0 92
*비교예
고온에서 연장된 노화에서 확인할 수 있듯이, 실시예 9 내지 11은 비교예 7 내지 8보다 훨씬 더 높은 노치드 아이조드 충격 강도를 유지한다.
명세서 및 청구항에서, 하기의 의미를 가지는 것으로 정의되어야 하는 다수의 용어들을 참조한다. 용어 "제1", "제2" 등, "일차", "이차" 등, 단수형("(a)," "(b)") 등은 본원에서, 임의의 순서, 함량 또는 중요도를 규정하는 것이 아니며, 그보다는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데 사용된다. 동일한 성분 또는 특성에 관한 모든 범위들의 종점은 종점을 포함하는 것이며 독립적으로 조합가능하다. 명세서 전체에서 "하나의 구현예," "또 다른 구현예," "일 구현예," "일부 구현예" 등은, 구현예와 관련하여 기술되는 특정 요소(예를 들어, 특색, 구조, 특성 및/또는 특징)가 본원에 기술되는 하나 이상의 구현예에 포함되며 다른 구현예에 존재하거나 또는 존재할 수 있음을 의미한다. 또한, 기술되는 요소(들)는 다양한 구현예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수형("a," "an," 및 "the")은 문맥상 명백하게 다르게 지시되지 않는 한, 복수형을 포함한다. "선택적인" 또는 "선택적으로"는, 후속적으로 기술되는 사건 또는 조건이 발생할 수 있거나 또는 발생할 수 없으며, 사건이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 상세한 설명이 포함하는 것을 의미한다.
본 발명은 전형적인 구현예에서 예시 및 기술되었지만, 다양한 변형들 및 치환들이 본 발명의 사상을 임의의 방식으로 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있기 때문에, 나타낸 상세사항들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 이와 같이, 본원에 개시되는 본 발명의 추가적인 변형 및 등가물은 일상적인 실험 이하로 사용하여 당해 기술 분야의 당업자에 의해 수행될 수 있으며, 모든 이러한 변형들 및 등가물은 하기의 청구항에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 것으로 여겨진다. 본원에서 인용되는 모든 특허 및 공개 문헌들은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (25)

  1. 보강된 조성물(reinforced composition)로서,
    폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 상용화된 블렌드 55 중량% 내지 80 중량%; 및
    나일론 유리 섬유 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하며,
    상기 상용화된 블렌드는, 1.5:1 내지 7.0:1 비율의 폴리프탈아미드와 폴리(페닐렌 에테르)의 혼합물, 및 관능화제(functionalizing agent)로부터 제조되며,
    상기 조성물은 포스피네이트를 0.1 중량% 미만으로, 충격 개질제를 0.1 중량% 미만으로 포함하며,
    상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프탈아미드는 30 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 존재하며,
    상기 폴리(페닐렌 에테르)는 10 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 존재하고,
    상기 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리프탈아미드는 290℃보다 높은 용융점 및 80℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물에는 첨가되는 지방족 폴리아미드가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유리 섬유는 평균 직경이 8 ㎛ 내지 16 ㎛인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유리 섬유는 평균 길이가 2.8 mm 내지 3.6 mm인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리(페닐렌 에테르)는 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프탈아미드는,
    (a) 식 (I)의 유닛 60 몰% 내지 70 몰%:
    Figure 112019102040876-pct00016

    상기 식 (I)에서, Q1은 1,6-헥실기이며; 반복 유닛의 방향족은 테레프탈산으로부터 유래됨;
    (b) Q1은 1,6-헥실기이며, 반복 유닛의 방향족은 이소프탈산으로부터 유래된 것인, 식 (I)의 유닛 20 몰% 내지 30 몰%; 및
    (c) 식 (II)의 유닛 5 몰% 내지 15 몰%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물:
    Figure 112019102040876-pct00017

    상기 식 (II)에서, Q2는 1,4-부틸기이며, Q3는 1,6-헥실기임.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 관능화제는 말레산 무수물, 푸마르산 또는 시트르산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관능화제는 시트르산인 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    시트르산이 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 함량으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    블랙 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 블랙 안료는 카본 블랙이며, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 중량% 이하의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 보강된 조성물.
  14. 제1항 또는 제8항에 따른 보강된 조성물을 포함하는 물품(article).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 물품은 엔진 냉각 컴포넌트, 엔진 유체 취급 컴포넌트, 호스, 펌프, 매니폴드(manifold), 터보 유출부(turbo outlet) 및 유체 계량기(fluid meter)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 물품.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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  23. 삭제
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