KR102202047B1 - 난연 수지 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 난연 수지 조성물은 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제; 및 질소계 난연제를 포함하며,상기 실란 혼합물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 붕산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

난연 수지 조성물 및 이의 제조방법{Flame resistant resin composition and fabrication method of thereof}
본 발명은 ABS 수지에 난연성을 부여하기 위하여 붕산 및 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란을 포함하는 실란 혼합물을 첨가한 것을 특징으로 하는 난연 수지 조성물에 관한 것이다.
통상적으로 ABS 수지로 불리는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지는 이름과 같이 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 스티렌기가 공중합되어 제조되는 수지로, 기계강도가 우수하고 미감이 우수하여 일상생활 용품 뿐 아니라 건축물의 내외장재 등으로도 사용되고 있다.
그러나 ABS 수지는 연소에 대한 저항성이 극히 낮으며, 외부의 화기에 의해 점화가 쉽게되며, 점화 시 에너지원으로 작용하여 소화가 어렵고 불을 확산시키는 문제점이 있다. 이러한 이유로 ABS 수지에 대해 난연성을 부여하기 위한 연구가 다수 수행되고 있다.
통상적으로 ABS 수지와 같은 수지 조성물에 난연성을 부여하기 위해서는 난연제를 첨가하며, 종래에는 염소 또는 브롬과 같은 할로겐 화합물을 포함하는 할로겐 난연제를 다수 이용하였다. 이러한 할로겐계 난연제의 경우 난연특성이 우수한 장점이 있으나, 연소 시 다이옥신과 같은 유독가스를 방출시키는 문제가 있어 규제가 강화되는 추세이다.
이외에도 종래 ABS 수지에 난연성을 부여하기 위해 첨가되는 물질로는 삼산화안티몬 또는 오산화안티몬 등이 있으나, 이러한 안티몬 산화물을 ABS 수지에 첨가하는 경우 ABS 수지의 기계적 물성의 저하를 유발하는 문제점이 있다.
결과적으로, 할로겐계 난연제를 사용하지 않음으로써 유독가스의 배출을 회피하면서도, 난연성이 우수하고 ABS 수지에 적용시 기계강도 저하를 발생시키지 않는 난연제의 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0046054호
본 발명의 목적은 할로곈계 난연제를 사용하지 않으면서도 우수한 난연효과를 나타내는 난연 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인장강도 및 굴곡강도와 같은 물리적 특성이 우수한 난연 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 난연 수지 조성물은 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제; 및 질소계 난연제를 포함하며, 상기 실란 혼합물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 붕산을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 실란 혼합물은 디메톡시디페닐실란(Dimethoxydiphenylsilane) 및 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane)에서 선택되는 하나 이상의 디알콕시실란 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 실란 혼합물은 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane) 및 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane)에서 선택되는 하나 이상의 트리메톡시실란 화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 무기계 난연제는 알루미나 수화물 및 수산화마그네슘에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 질소계 난연제는 멜라민시아누레이트, 트리아진, 이소시아누레이트, 요소 및 구아니딘에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 난연 수지 조성물은 ABS 혼합물 100 중량부 대비 70 내지 120 중량부의 실란 혼합물, 20 내지 40 중량부의 무기계 난연제 및 5 내지 20 중량부의 질소계 난연제를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 실란 혼합물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부의 붕산을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 디알콕시실란 화합물 : 트리메톡시실란 화합물의 중량비는 1:0.1 내지 0.35일 수 있다.
본 발명은 또한 난연 수지 조성물 제조방법을 제공하며, 본 발명에 의한 난연 수지 조성물 제조방법은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 붕산, 디알콕시실란 화합물, 트리메톡시실란 화합물 및 용매를 혼합하여 혼합액을 제조한 뒤 실란 네트워크를 형성하는 제 1단계; 상기 실란 네트워크가 형성된 혼합액에서 용매를 제거하여 실란 혼합물을 제조하는 제 2단계; 및 상기 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제, 질소계 난연제 및 개시제를 혼합하는 제 3단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 난연 수지 조성물은 ABS 수지의 제조 시 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 붕산을 포함하는 실란 혼합물을 첨가함으로써 할로겐계 난연제를 사용하지 않으면서도 우수한 난연효과를 나타내며, 인장강도 및 굴곡강도와 같은 물리적 특성이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 의한 난연 수지 조성물은 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제; 및 질소계 난연제를 포함하며, 상기 실란 혼합물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 붕산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 출원인은 ABS 수지에 난연성을 부여하여 높은 난연성을 나타내면서도, 제조되는 수지의 물리적 성질 저하를 방지하기 위하여 연구를 수행하였으며, 연구 결과 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란과 붕산을 혼합하여 실란 네트워크를 형성하며, 네트워크 사이에 붕소 원자가 함께 혼합된 형태의 실란 혼합물을 추가로 첨가함으로써, 물리적 성질의 저하 없이도 높은 난연성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 실란 혼합물은 디알콕시 실란 화합물 및 트리메톡시실란 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 실란 혼합물이 디알콕시 실란 및 트리메톡시실란 화합물을 더 포함함으로써, 상술한 실란 네트워크의 형성을 촉진하고, 잔류하는 실란 화합물을 최소화하여 실란 네트워크의 형성이 가능한 장점이 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물에서 상기 디알콕시실란 화합물은 디메톡시디페닐실란(Dimethoxydiphenylsilane) 및 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane)에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 상기 트리메톡시실란 화합물은 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane) 및 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane)에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물이 상술한 디알콕시실란 화합물 및 트리메톡시실란 화합물을 포함하는 경우, 실란 네트워크를 형성하기 위한 과정에서 규소 원자와의 접근성이 제어되어 지나치게 빠른 속도로 규소 네트워크가 형성되어 붕소원자가 균일하기 분포하지 못하는 문제를 예방하면서도 실란 네트워크의 효율적 형성이 가능한 장점이 있다.
즉, 디알콕시실란 화합물 및 트리메톡시실란 화합물에 포함된 알킬기의 크기가 너무 작은 경우 실란 네트워크의 형성 시 규소 원자로 접근이 지나치게 빨라져 급속도로 반응이 진행되는 문제점이 있으며, 디알콕시실란 화합물 및 트리메톡시실란 화합물에 포함된 알킬기의 크기가 너무 큰 경우 반응 속도가 지나치게 느려지는 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제를 예방하기 위한 관점에서 디알콕시실란 화합물은 디메톡시디페닐실란(Dimethoxydiphenylsilane) 및 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane)에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 상기 트리메톡시실란 화합물은 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane) 및 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane)에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
좋게는, 상기 디알콕시실란 화합물 : 트리메톡시실란 화합물의 중량비는 1:0.1 내지 0.35, 구체적으로는 1:0.12 내지 0.3일 수 있으며, 이러한 범위에서 실란 혼합물이 ABS 수지의 물성 저하를 유발하지 않으면서도 V-1 이상, 좋게는 V-0등급의 난연성 확보가 가능한 장점이 있다.
상세하게는 상기 실란 혼합물은 상술한 디알콕시실란 화합물 및 트리메톡시 실란 화합물의 중량비를 만족하면서, 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 100 중량부 대비 200 내지 350 중량부의 디알콕시실란 화합물, 30 내지 80 중량부의 트리메톡시실란 화합물, 5 내지 20 중량부의 붕산을 포함할 수 있다. 이러한 범위에서 충분한 가교결합의 형성과 함께, 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란에 포함된 아크릴기에 의해 추후 ABS 수지와 충분한 결합을 형성할 수 있는 장점이 있다.
이때 붕산이 상술한 범위보다 소량 첨가되는 경우 붕산 첨가에 의한 효과 도모가 어려우며, 나아가 붕산이 실란 네트워크 형성 시 촉매로 작용하는 산의 역할을 하는 점을 고려하면 붕산이 소량 첨가되는 경우 실란 네트워크 형성이 저해될 수 있는 문제점이 있다. 또한 붕산이 상술한 범위보다 다량 첨가되는 경우 실란 네트워크에 지나치게 많은 붕소 원자가 분포하여 물성 저하가 발생하는 문제점이 있다.
상세하게는 본 발명의 일 실시예에 의한 난연성 수지 조성물에서 실란 혼합물은 상술한 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 붕산, 디알콕시실란 화합물 및 트리메톡시 실란 화합물을 물 및 이소프로필알코올의 혼합물을 용매로 하여 혼합하고, 실란 네트워크를 형성하는 반응을 수행한 뒤, 용매 추출을 통해 용매를 제거한 것일 수 있다. 이러한 과정을 거침으로써 추후 ABS 수지의 형성 시 물과 알코올이 개시제의 반응성에 영향을 미치는 문제를 방지할 수 있다.
이때 용매는 바람직하게는 물과 탄소수 1 내지 4의 알코올이 혼합된 혼합물일 수 있다. 이때 물은 실란 화합물의 알콕시기와 반응하여 실란 네트워크 형성에 영향을 미치며, 알코올은 용매로서 역할을 수행할 수 있다. 이때 첨가되는 물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 100 중량부 대비 80 내지 130 중량부 일 수 있으며, 탄소수 1 내지 4의 알코올은 300 내지 550 중량부 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물은 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 혼합물을 포함한다. 이때 ABS 혼합물에 포함되는 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌의 함량은 제조되는 ABS 수지의 용도, 필요로 하는 물성 등에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적이고 비한정적인 일예로, 상기 ABS 혼합물에 포함되는 아크릴로니트릴 : 부타디엔 고무 : 스티렌의 중량비는 1:1.5 내지 4:3 내지 7의 중량비로 혼합될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물은 개시제를 포함할 수 있다. 이때 개시제는 ABS 수지의 중합 개시를 위해 이용되는 개시제인 경우 제한없이 이용이 가능하다. 구체적이고 비한정적인 일예로 상기 개시제는 BPO(benzoyl peroxide) 또는 AIBN(2,2'-azo-bis-isobutyrylnitrile)에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 제조 방법적인 관점에서 상기 ABS 수지의 중합 시에는 각 개시제의 사용 온도에 맞추어 반응 환경을 설정할 수 있음은 자명하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 본 발명에 의한 난연 수지 조성물은 무기계 난연제 및 질소계 난연제와 같은 비할로겐계 난연제를 추가적으로 포함할 수 있으며, 이러한 추가적인 난연제에 의해 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 좋게는, 상기 무기계 난연제는 알루미나 수화물 및 수산화마그네슘에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 상기 질소계 난연제는 멜라민시아누레이트, 트리아진, 이소시아누레이트, 요소 및 구아니딘에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상술한 실란 혼합물과 함께 상술한 무기계 난연제 및 질소계 난연제를 함께 이용하는 경우, 난연 수지 조성물의 혼합 시 상기 실란 혼합물과 분산이 용이하여 균일한 수지 조성물의 제조가 가능하며, 혼합에 의한 상승효과로 현저히 우수한 난연성의 효과를 나타내는 장점이 있다.
이때 상기 난연 수지 조성물은 ABS 혼합물 100 중량부 대비 70 내지 120 중량부의 실란 혼합물, 20 내지 40 중량부의 무기계 난연제 및 5 내지 20 중량부의 질소계 난연제를 포함할 수 있으며, 이러한 범위에서 ABS 수지의 물리적 성질 저하를 방지하고 우수한 난연성을 도모할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 또한 난연 수지 조성물 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의한 난연 수지 조성물 제조방법은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 붕산, 디알콕시실란 화합물, 트리메톡시실란 화합물 및 용매를 혼합하여 혼합액을 제조한 뒤 실란 네트워크를 형성하는 제 1단계; 상기 실란 네트워크가 형성된 혼합액에서 용매를 제거하여 실란 혼합물을 제조하는 제 2단계; 및 상기 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제, 질소계 난연제 및 개시제를 혼합하는 제 3단계;를 포함한다.
더욱 구체적으로, 상기 제 3단계는 ABS 혼합물 및 개시제를 먼저 혼합하여 중합을 개시하는 3-1 단계; 상기 중합 개시된 ABS 혼합물에 상기 실란 혼합물을 첨가하여 중합하는 3-2 단계; 및 상기 중합하는 단계 후 무기계 난연제 및 질소계 난연제를 첨가하는 3-3 단계;를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 난연 수지 조성물 제조방법은 먼저 ABS 수지의 중합을 개시하여, 일중 수준이상으로 중합이 진행된 뒤에 실란 혼합물을 첨가하여 실란 혼합물에 포함된 아크릴기와 ABS 수지의 중합을 추가적으로 수행할 수 있다. 이렇게 실란 혼합물을 중합이 개시된 이후 첨가함으로써 실란 혼합물에 일부 포함될 수 있는 물 및 알코올에 의한 개시제의 화학반응을 방지하면서도, 실란 혼합물이 균일하게 분포된 난연 수지 조성물의 제조가 가능하다.
이때, 상기 3-1단계는 개시제에 의해 중합 반응을 개시하기 위한 조건에서 수행될 수 있으며, 구체적인 조건은 포함된 개시제의 종류 등에 따라 달라질 수 있음은 자명하다. 다만, 3-1단계에서는 급속도로 중합이 개시되어 실란 혼합물이 첨가되기 전에 반응이 완료되는 문제를 예방하기 위하여, 통상적으로 이용되는 개시제의 개시온도 보다 낮은 온도에서 반응을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 개시제가 BPO인 경우 3-1 단계에서는 50 내지 75 ℃의 온도에서 중합을 수행할 수 있으며, 이러한 조건에서 중합을 수행함으로써 실란 혼합물과 가교를 충분히 수행하여 분리 등이 발생하지 않는 ABS 수지의 제조가 가능한 장점이 있다.
이때, 상기 용매는 물과 탄소수 1 내지 4의 알코올 혼합물일 수 있으며, 물과 알코올을 동시에 용매로 사용함으로써 실란 네트워크의 형성을 촉진함과 동시에 균일한 분산을 도모할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의한 난연 수지 조성물 제조방법은 실란 네트워크의 형성 후 용매추출 단계를 거침으로써, 추후 ABS 수지의 제조시 필연적으로 투입되는 개시제와 물 또는 알코올이 반응으로 개시제의 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
상술한 난연 수지 조성물 제조방법에 이용되는 실란 혼합물, ABS 혼합물, 무기계 난연제, 질소계 난연제의 상세한 물질 및 함량 등은 상술한 난연 수지 조성물과 같으며, 중복 기재를 피하기 위하여 구체적인 내용은 생략한다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
실란 혼합물의 제조
디메톡시디페닐실란 35 g, 디메톡시디메틸실란 35 g, 메틸트리메톡시실란 5 g, 페닐트리메톡시 실란 5 g, 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 25 g, 붕산 2.5 g, 증류수 25 g 및 이소프로필알코올 100 g을 혼합용기에 넣고, 60 ℃에서 5시간 동안 교반한 뒤 증류수와 이소프로필알코올 용매를 제거하여 실란 네트워크가 형성된 실란 혼합물을 제조하였다.
2. ABS 수지의 제조
에틸벤젠 50 g에 아크릴로니트릴 20 g, 부타디엔 18 g, 스티렌 62 g을 녹인 후, 개시제인 BPO(benzoyl peroxide) 0.01 g을 첨가하여 중합 용액을 제조한 뒤, 중합용액을 60 ℃의 온도로 가열하여 1단계로 중합하고, 60 ℃를 유지하는 동안 교반하면서 상술한 실란 혼합물의 제조단계에서 제조된 실란 혼합물 100 g을 분당 10 g씩 나누어 첨가 하였다. 실란 혼합물의 첨가가 끝난 뒤, Mg(OH)2 20 g, 알루미나 삼수화물 10 g 및 구아니딘 10 g의 무기계 난연제 및 질소계 난연제를 첨가하고, 70 ℃로 가열하여 추가 중합을 실시한 뒤 반응을 종결하였다.
[제조예 2]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 상기 실란 혼합물의 제조단계에서 디메톡시디페닐실란 및 디메톡시디메틸실란을 각각 30 g 씩 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 3]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 상기 실란 혼합물의 제조단계에서 붕산을 0.5 g 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 4]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 붕산을 10 g 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 5]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 메틸트리메톡시실란 및 페닐트리메톡시 실란을 각각 1 g 씩 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 6]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 메틸트리메톡시실란 및 페닐트리메톡시 실란을 각각 15g씩 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 7]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, ABS 수지의 제조 단계에서 실란 혼합물을 50 g 혼합하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 8]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, ABS 수지의 제조 단계에서 실란 혼합물을 150 g 혼합하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[비교 제조예 1]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, ABS 수지의 제조 단계에서 실란 혼합물을 첨가하지 않고 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[비교 제조예 2]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 실란 혼합물 제조단계에서 붕산을 첨가하지 않고 0.01 N 염산을 3 g 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[비교 제조예 3]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, Mg(OH)2, 알루미나 삼수화물 및 구아니딘을 첨가하지 않고, 대신 평균입경이 0.4 ㎛인 삼산화안티몬 40 g을 첨가하여 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
[비교 제조예 4]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 실란 혼합물의 제조단계에서 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란을 첨가하지 않고 ABS 수지 조성물을 제조하였다.
제조 결과, 실란 혼합물과 ABS 수지가 하나의 상을 형성하지 못하고 분리되는 문제점이 발견되었으며, 이에 따라 추가적인 실험의 수행이 불가능함을 확인하였다. 이는 실란 혼합물과 ABS 수지간 가교결합이 일어나지 않아서 발생하는 현상으로 판단된다.
ABS 수지 조성물의 난연성 확인
UL-94 난연도 판정 시험방법에 따라 1/16 인치 두께에 대해서 시험하여 판정하고 그 결과를 표 1로 나타내었다.
ABS 수지 조성물의 충격강도 측정
제조예 및 비교예에서 제조된 ABS 수지 조성물은 ASTM D256 시험방법에 의해 ⅛인치 두께에 대하여 충격강도를 측정하고 이를 표 1로 나타내었다.
ABS 수지 조성물의 낙구충격 확인
ASTM D648 시험방법에 의해 하중 18 ㎏, 높이 85 ㎝의 조건하에서 평가하였으며, 그 결과를 표 1로 나타내었다.
　 난연도 충격강도
(㎏·㎝/㎝) 		낙구충격
(J)
제조예 1 V-0 24 37
제조예 2 V-0 24 38
제조예 3 V-0 19 35
제조예 4 V-1 17 34
제조예 5 V-0 18.5 34
제조예 6 V-0 16 35
제조예 7 V-0 21 33
제조예 8 V-0 20 31
비교 제조예 1 V-1 13 30
비교 제조예 2 V-1 14.5 28
비교 제조예 3 V-2 15 29
상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 제조예에 의한 ABS 수지 조성물이 높은 난연성을 나타냄을 확인할 수 있다. 나아가, 붕산의 함량이 비교적 많거나 적은 경우 또는 트리메톡시 실란 화합물의 함량이 많거나 적은 경우 대비 제조예 1에 해당하는 ABS 수지의 충격강도 및 낙구충격이 현저히 높음을 확인할 수 있으며, 이는 제조예 1이 포함되는 함량의 범위에서 실란 네트워크가 잘 형성되어 나타나는 영향으로 판단된다.
반면, 실란 혼합물을 첨가하지 않은 비교예 1의 경우, 붕산을 첨가하지 않은 비교예 2 또는 무기계난연제, 질소계 난연제 대신 삼산화안티몬을 첨가한 비교예 3은 본 발명의 제조예 대비 낮은 충격강도를 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제; 및 질소계 난연제를 포함하며,
    상기 실란 혼합물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 붕산을 포함하고,
    상기 무기계 난연제는 알루미나 수화물 및 수산화마그네슘에서 선택되는 하나 이상인 난연 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실란 혼합물은 디메톡시디페닐실란(Dimethoxydiphenylsilane) 및 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane)에서 선택되는 하나 이상의 디알콕시실란 화합물을 포함하는 난연 수지 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실란 혼합물은 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane) 및 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane)에서 선택되는 하나 이상의 트리메톡시실란 화합물을 더 포함하는 난연 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 질소계 난연제는 멜라민시아누레이트, 트리아진, 이소시아누레이트, 요소 및 구아니딘에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 난연 수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 난연 수지 조성물은 ABS 혼합물 100 중량부 대비 70 내지 120 중량부의 실란 혼합물, 20 내지 40 중량부의 무기계 난연제 및 5 내지 20 중량부의 질소계 난연제를 포함하는 난연 수지 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 실란 혼합물은 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부의 붕산을 포함하는 난연 수지 조성물.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 디알콕시실란 화합물 : 트리메톡시실란 화합물의 중량비는 1:0.1 내지 0.35인 난연 수지 조성물.
  9. 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 붕산, 디알콕시실란 화합물, 트리메톡시실란 화합물 및 용매를 혼합하여 혼합액을 제조한 뒤 실란 네트워크를 형성하는 제 1단계; 상기 실란 네트워크가 형성된 혼합액에서 용매를 제거하여 실란 혼합물을 제조하는 제 2단계; 및 상기 실란 혼합물; 아크릴로니트릴, 부타디엔 고무 및 스티렌을 포함하는 ABS 혼합물; 무기계 난연제, 질소계 난연제 및 개시제를 혼합하는 제 3단계를 포함하는 난연 수지 조성물 제조방법.
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