KR102311477B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents

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Abstract

(A) 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위 및 아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하는 폴리에스테르 수지 20 내지 60 중량%; 및 (B) 폴리카보네이트 수지 40 내지 80 중량%을 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여 (C) 지방족 포스페이트 화합물 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물, 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 {THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE USING THE SAME}
열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 수지는 엔지니어링 플라스틱 중 하나로서 플라스틱 산업에서 폭넓게 사용되고 있는 재료이다.
폴리카보네이트 수지는 비스페놀-A와 같은 벌크한 분자 구조에 의해 유리전이온도(Tg)가 약 150℃에 이르게 되어 높은 내열도를 나타내며, 비정질 고분자로 투명성이 우수한 특성을 가지고 있다.
그러나, 폴리카보네이트 수지는 유동성이 낮은 단점이 있어 성형성 및 후가공성을 보완하기 위하여 다양한 수지와의 얼로이(alloy) 형태로도 많이 사용된다.
이 중 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(PC/ABS) 얼로이는 내구성, 성형성, 내열성, 내충격성, 치수안정성 등이 우수하여 전기/전자 분야, 자동차 분야, 건축 분야 및 기타 생활 소재 등 광범위한 분야에 적용되고 있다.
그러나, PC/ABS 얼로이는 차량 실내 등에서 사용하는 화장품, 방향제와 같은 화학약품에 대한 내성이 부족하여 자동차 내장재에 적용할 경우 손상될 우려가 있다.
한편, 폴리에스테르(polyester)　수지는 기계적 특성, 전기적 특성, 내약품성 등이 우수하고 특히 결정화 속도가 빨라 성형성이 우수하지만, 유리전이온도가 낮은 편이어서 내열성이 낮으며, 상온 및 저온에서의 내충격성이 낮은 문제가 있다.
결정화 속도가 빠른 폴리에스테르 수지를 폴리카보네이트 수지와 함께 사용하는 폴리카보네이트/폴리에스테르(PC/polyester) 얼로이는 내열성, 내충격성뿐만 아니라 성형성, 내약품성이 우수하나 폴리에스테르 수지 함량이 증가할수록 폴리카보네이트 수지가 갖는 우수한 내열성과 내충격성이 급격히 저하될 우려가 있다. 또한, 폴리에스테르와 폴리카보네이트 간 에스테르 교환반응(transesterification)으로 인해 PC/polyester 얼로이의 열안정성 및/또는 성형성이 저하될 수 있는데 통상적인 열안정제를 도입하는 방법으로는 이를 개선하는데 한계가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존 PC/polyester 얼로이 대비 내열성, 내충격성 및 열안정성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
내열성, 내충격성 및 열안정성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품을 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, (A) 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위 및 아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하는 폴리에스테르 수지 20 내지 60 중량%; 및 (B) 폴리카보네이트 수지 40 내지 80 중량%을 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여 (C) 지방족 포스페이트 화합물 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물이 제공된다.
상기 (A) 폴리에스테르 수지 100 몰%에 대하여
상기 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위는 50 내지 75 몰% 포함되고,
상기 아이소소바이드 유래 구조단위는 5 내지 20 몰% 포함될 수 있다.
상기 (A) 폴리에스테르 수지는 사이클로헥산디메탄올 화합물 및 아이소소바이드 화합물을 포함하는 디올 화합물과 디카르복실산 화합물이 공중합된 코폴리에스테르일 수 있다.
상기 디올 화합물은 C2 내지 C20의 지방족 디올(사이클로헥산디메탄올 화합물 및 아이소소바이드 화합물 제외), C8 내지 C40의 방향족 디올 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 디카르복실산 화합물은 C8 내지 C20의 방향족 디카르복실산, C4 내지 C20의 지방족 디카르복실산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 (C) 지방족 포스페이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112019056365357-pat00001
화학식 2에서,
R3는 C1 내지 C30의 알킬기, 또는 C4 내지 C30의 사이클로알킬기이고,
m은 0 내지 2의 정수이다.
R3는 C14 내지 C30의 알킬기일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상용화제, 난연제, 핵제, 커플링제, 유리섬유, 무기 충진제, 가소제, 항균제, 이형제, 활제, 산화 방지제, 자외선 안정제, 정전기 방지제, 안료, 염료 중에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
한편, 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품이 제공될 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D256에 따라 상온(23℃)에서 측정한 노치 아이조드(Izod) 충격강도가 35 ㎏f·㎝/㎝ 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ISO 1133을 참고하여 250℃, 10 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(MFI)가 25 g/10min 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D1525에 따라 50N 조건에서 측정한 비카트 연화 온도(Vicat softening temperature)가 125℃ 이상일 수 있다.
일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물과 이를 이용한 성형품은 우수한 내열성, 내충격성 및 열안정성을 가짐에 따라 도장, 무도장으로 사용하는 여러 가지 제품의 성형에 광범위하게 적용될 수 있으며, 특히, 자동차 내/외장재 등의 용도에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 각각 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용한 외관 검증용 시편들의 열안정성 외관 평가 기준을 나타내기 위한 이미지로, 1 등급(도 1), 2등급(도 2), 3등급(도 3), 4등급(도 4)의 경우를 각각 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명에 있어서 특별히 언급하지 않는 한 평균 입경이란 체적평균 직경이고, 동적 광산란(Dynamic light scattering) 분석장비를 이용하여 측정한 Z-평균 입경을 의미한다.
일 구현예에 따르면, (A) 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위 및 아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하는 폴리에스테르 수지 20 내지 60 중량%; 및 (B) 폴리카보네이트 수지 40 내지 80 중량%을 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여 (C) 지방족 포스페이트 화합물 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물이 제공된다.
이하, 상기 열가소성 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
(A) 폴리에스테르 수지
일 구현예에 따른 폴리에스테르 수지는 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위와 아이소소바이드 유래 구조단위를 포함한다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는 사이클로헥산디메탄올 화합물 및 아이소소바이드 화합물을 포함하는 디올 화합물과 디카르복실산 화합물이 공중합된 코폴리에스테르일 수 있다.
본 명세서에서 "~유래 구조단위"란 해당 관능기를 갖는 화합물 및/또는 해당 화학구조를 갖는 화합물로부터 유래한 부분을 의미하는 것이며, "구조단위"는 해당 화합물이 화학 반응에 참여하였을 때, 그 화학 반응의 결과물에 포함되는 일정한 단위를 의미한다. 예컨대 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위, 아이소소바이드 유래 구조단위, 디카르복실산 유래 구조단위 각각은 에스테르화 반응 또는 축중합 반응으로 형성되는 폴리에스테르를 기준으로 볼 때 각각 원료인 사이클로헥산디메탄올 화합물, 아이소소바이드 화합물, 디카르복실산 화합물로부터 유래된 구조단위를 의미한다.
상기 사이클로헥산디메탄올 화합물의 예시로는 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 사이클로헥산디메탄올 화합물은 1,4-사이클로헥산디메탄올을 포함할 수 있다. 이 경우, 제조되는 폴리에스테르 수지가 우수한 내충격성을 가질 수 있다.
한편, 상기 아이소소바이드 화합물은 바이오매스(biomass)를 통해 얻을 수 있는 소르비톨(sorbitol)의 간단한 탈수화 공정을 통해 얻을 수 있는 헤테로사이클릭(heterocyclic) 화합물로서 공지된 아이소소바이드 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 디올 화합물은 C2 내지 C20의 지방족 디올(사이클로헥산디메탄올 화합물 및 아이소소바이드 화합물 제외), C8 내지 C40의 방향족 디올 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 디올 화합물은 에틸렌글리콜일 수 있다.
상기 디카르복실산 화합물의 예시로는 C8 내지 C20의 방향족 디카르복실산, C4 내지 C20의 지방족 디카르복실산, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로 디카르복실산 화합물은 테레프탈산일 수 있다.
일 구현예에서, 폴리에스테르 수지 100 몰%에 대하여, 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위는 50 내지 75 몰%, 예를 들어 55 내지 75 몰%, 예를 들어 55 내지 70 몰%, 예를 들어 60 내지 70 몰% 포함될 수 있다. 또한 아이소소바이드 유래 구조단위는 5 내지 20 몰%, 예를 들어 10 내지 20 몰%, 예를 들어 10 내지 15 몰% 포함될 수 있다. 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위와 아이소소바이드 유래 구조단위가 각각 전술한 몰비를 만족할 경우, 일 구현예에 따른 폴리에스테르 수지는 아이소소바드 유래 구조단위를 포함하지 않는 폴리에스테르 수지 대비 우수한 내열성과 내충격성을 나타낼 수 있다.
한편, 폴리에스테르 수지는 후술할 지방족 포스페이트 화합물과 함께 첨가되어 열가소성 수지 조성물의 내열성, 내충격성을 우수하게 유지하면서도 우수한 열안정성을 확보할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 기초 수지 100 중량%에 대하여 20 내지 60 중량%, 예를 들어 20 내지 55 중량%, 예를 들어 25 내지 55 중량%, 예를 들어 25 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 폴리에스테르 수지가 전술한 범위로 포함되는 경우 우수한 내열성 및 내충격성을 나타낼 수 있다.
반면, 폴리에스테르 수지가 20 중량% 미만으로 포함되면 열가소성 수지 조성물의 성형성이 크게 저하될 우려가 있고, 60 중량%를 초과하면 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품의 내열성 및/또는 내충격성 등 제반 물성이 저하될 우려가 있다.
(B) 폴리카보네이트 수지
폴리카보네이트 수지는 카보네이트 결합을 가진 폴리에스테르로서 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 수지 조성물 분야에서 이용 가능한 임의의 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
예컨대, 일 구현예에 따른 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀 화합물과, 포스겐, 할로겐산 에스테르, 탄산 에스테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019056365357-pat00002
상기 화학식 1에서,
A는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 사이클로알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕실렌기, 할로겐산 에스테르기, 탄산 에스테르기, CO, S 및 SO2로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이며,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기이며,
n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 디페놀 화합물은 2종 이상이 조합되어 폴리카보네이트 수지의 반복단위를 구성할 수도 있다.
상기 디페놀 화합물의 구체적인 예로는, 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등을 들 수 있다. 상기 디페놀 화합물 중에서, 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있다. 더 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 2종 이상의 디페놀 화합물로부터 제조된 공중합체의 혼합물일 수 있다.
또한 상기 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지의 구체적인 예로는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지일 수 있다. 상기 분지형 폴리카보네이트 수지의 구체적인 예로는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조되는 수지일 수 있다. 상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지는 이관능성 카르복실산을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조할 수 있으며, 여기서 사용되는 카보네이트는 디페닐카보네이트와 같은 디아릴카보네이트 또는 에틸렌 카보네이트일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 계면 중합법[용제법(Solvent polymerization) 또는 포스겐(Phosgene)법으로도 불리움] 또는 용융 중합법(Melt polymerization)을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol 인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 14,000 내지 40,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 효과적이다. 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우, 이를 이용한 열가소성 수지 조성물은 우수한 내충격성 및 유동성을 얻을 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 기초 수지 100 중량%에 대하여 40 내지 80 중량%로 포함될 수 있으며, 예를 들어 45 내지 80 중량%, 예를 들어 45 내지 75 중량%, 예를 들어 50 내지 75 중량%로 포함될 수 있다. 폴리카보네이트 수지가 40 중량% 미만인 경우에는 이를 이용한 열가소성 수지 조성물의 기계적 강도가 좋지 않으며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 성형성이 떨어질 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 ASTM D1238에 따라 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt flow index, MFI)가 예를 들어 5 g/10min 이상, 예를 들어 7 g/10min 이상일 수 있고, 예를 들어 25 g/10min 이하, 예를 들어 20 g/10min 이하일 수 있고, 예를 들어 5 내지 25 g/10min, 예를 들어 7 내지 20 g/10min일 수 있다. 상기 범위 내의 용융흐름지수를 갖는 폴리카보네이트 수지를 사용할 경우 이를 이용한 열가소성 수지 조성물은 우수한 내충격성 및 성형성을 얻을 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량 또는 용융흐름지수가 서로 다른 2종 이상의 폴리카보네이트 수지들을 혼합하여 사용할 수도 있다. 서로 다른 중량평균분자량 또는 용융흐름지수의 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 사용함으로써 열가소성 수지 조성물이 원하는 성형성을 갖도록 조절하기 용이하다.
(C) 지방족 포스페이트 화합물
일 구현예에 따른 지방족 포스페이트(phosphate) 화합물은 열가소성 수지 조성물의 제조 공정 및/또는 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품의 제조 공정 등에서 열가소성 수지 조성물이 열에 의해 분해되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
열가소성 수지 조성물의 열분해는 열가소성 수지 조성물의 제반 물성들(내충격성, 내열성, 외관 등)의 저하를 야기할 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 즉, 지방족 포스페이트 화합물은 고온의 성형온도에서도 열가소성 수지 조성물이 우수한 성형성과 열적 안정성을 유지할 수 있도록 할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 지방족 포스페이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112019056365357-pat00003
화학식 2에서,
R3는 C1 내지 C30의 알킬기, 또는 C4 내지 C30의 사이클로알킬기이고,
m은 0 내지 2의 정수이다.
구체적으로, 일 구현예에 따른 지방족 포스페이트 화합물은 R3가 C14 내지 C30의 알킬기인 고급 지방족 포스페이트 화합물일 수 있다.
상기 지방족 포스페이트 활제는 전술한 화학식 2를 만족하는 범위 내에서 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예컨대 화학식 2에서 m이 0인 화합물과 m이 1인 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 지방족 포스페이트 화합물은 기초 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 0.4 중량부, 예를 들어 0.1 내지 0.3 중량부로 포함될 수 있다. 지방족 포스페이트 화합물이 0.1 중량부 미만인 경우 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 열분해 방지 효과를 얻기 어려우며, 0.5 중량부를 초과하는 경우에는 열가소성 수지 조성물이 목표로 하는 제반 물성들(내충격성, 내열성, 외관 등)이 저하될 우려가 있다.
(D) 기타 첨가제
일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 성분 (A) 내지 (C) 외에도, 내열성, 내충격성 및 열안정성을 우수하게 유지하는 조건 하에서 각 물성들 간의 균형을 맞추기 위해, 혹은 상기 열가소성 수지 조성물의 최종 용도에 따라 필요한 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 첨가제로는 상용화제, 난연제, 핵제, 커플링제, 유리섬유, 무기 충진제, 가소제, 항균제, 이형제, 활제, 산화 방지제, 자외선 안정제, 정전기 방지제, 안료, 염료　등이 사용될 수 있고 이들은 단독으로 혹은 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
이들 첨가제는, 열가소성 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 포함될 수 있고, 구체적으로는 기초 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법에 의해서 제조될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 본 발명의 구성 성분과 기타 첨가제들을 혼합한 후 압출기 내에서 용융 혼련하는 방법에 의하여 펠렛의 형태로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 성형품은 상술한 열가소성 수지 조성물로부터 제조될 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D256에 따라 상온(23℃)에서 측정한 노치 아이조드(Izod) 충격강도가 35 ㎏f·㎝/㎝ 이상, 예를 들어 40 ㎏f·㎝/㎝ 이상, 예를 들어 45 ㎏f·㎝/㎝ 이상, 예를 들어 50 ㎏f·㎝/㎝ 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ISO 1133을 참고하여 250℃, 10 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(MFI)가 25 g/10min 이상, 예를 들어 30 g/10min 이상, 예를 들어 35 g/10min 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D1525에 따라 50N 조건에서 측정한 비카트 연화 온도(Vicat softening temperature)가 125℃ 이상, 예를 들어 126℃ 이상, 예를 들어 127℃ 이상, 예를 들어 128℃ 이상, 예를 들어 129℃ 이상, 예를 들어 130℃ 이상일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 내열성, 내충격성 및 열안정성이 모두 우수하고, 성형성이 뛰어나 도장, 무도장으로 사용하는 여러 가지 제품의 성형에 광범위하게 적용 가능하며, 구체적으로 자동차 내/외장재 등의 용도에 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 9
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 9의 열가소성 수지 조성물은 하기 표 1(실시예 1 내지 실시예 4)과 표 2(비교예 1 내지 비교예 9)에 기재된 성분 함량비에 따라 제조되었다.
표 1과 표 2에서, (A), (A'), (A'') 및 (B)는 기초 수지에 포함되는 것으로 기초 수지 총 중량을 기준으로 중량%로 나타내었고, (C), (C') 및 (D)는 기초 수지에 첨가되는 것으로서 기초 수지 100 중량부에 대한 중량부로 나타내었다.
표 1과 표 2에 기재된 성분을 건식 혼합하고 이축 압출기(L/D=44, φ=35mm)의 공급부에 정량적으로 연속 투입하여 용융/혼련하였다. 이 때, 이축 압출기의 배럴 온도는 약 260℃로 설정하였다. 이어서 이축 압출기를 통해 펠렛화된 열가소성 수지 조성물을 약 100℃에서 약 2시간 동안 건조한 후, 실린더 온도 약 250℃, 금형 온도 약 60℃로 설정한 6 oz 사출 성형기를 사용하여 물성 측정용 시편을 사출 성형하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
기초수지 (A) (A-1) 25 50 0　 0
(A-2) 0　 0 25 50
(A') 0 0 0 0
(A'') 0 0 0 0
(B) 75 50 75 50
(C) 0.2 0.2 0.2 0.2
(C') 0 0 0 0
(D) 0.2 0.2 0.2 0.2
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
기초수지 (A) (A-1) 50 0 0 0 0 0 70 10 25
(A-2) 0 50 0 0 0 0 0 0 0
(A') 0 0 25 50 0 0 0 0 0
(A'') 0 0 0 0 25 50 0 0 0
(B) 50 50 75 50 75 50 30 90 75
(C) 0 0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0
(C') 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2
(D) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
상기 표 1과 표 2에 기재된 각 구성에 대한 설명은 다음과 같다.
(A) 폴리에스테르 수지
(A-1) 아이소소바이드 유래 구조단위 함유 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 수지-1
1,4-사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위가 60 몰%, 아이소소바이드 유래 구조단위가 12 몰% 포함된 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 수지 (SK케미칼社, ECOZEN)
(A-2) 아이소소바이드 유래 구조단위 함유 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 수지-2
1,4-사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위가 70 몰%, 아이소소바이드 유래 구조단위가 15 몰% 포함된 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 수지 (SK케미칼社, ECOZEN)
(A') 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 수지
아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하지 않는 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 수지 (SK케미칼社, SKYPURA)
(A'') 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 글리콜 수지
아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하지 않는 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트 글리콜 수지 (SK케미칼社, SKYGREEN)
(B) 폴리카보네이트 수지
ASTM D1238 규격에 따라 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(melt flow index)가 약 18 g/10min인 폴리카보네이트 수지 (롯데첨단소재社)
(C) 지방족 포스페이트 화합물
스테아릴 포스페이트 (Adeka社, ADK STAB)
(C') 포스파이트 화합물
하기 화학식 3으로 표시되는 포스파이트 화합물 (Dover Chemical社, DOVERPHOS)
[화학식 3]
Figure 112019056365357-pat00004
(D) 산화 방지제
하기 화학식 4로 표시되는 힌더드 페놀 화합물 (BASF社, IRGANOX)
[화학식 4]
Figure 112019056365357-pat00005
실험예
실험 결과를 하기 표 3 (실시예 1 내지 실시예 4)과 표 4 (비교예 1 내지 비교예 9)에 각각 나타내었다.
(1) 내충격성(㎏f·㎝/㎝): 두께 1/8" 시편에 대하여 ASTM D256에 따라 상온(23℃)에서 노치 아이조드(Izod) 충격강도를 측정하였다.
(2) 유동성(g/10min): ISO 1133을 참고하여 250℃, 10 kg 하중 조건에서 용융흐름지수(MFI)를 측정하였다.
(3) 내열성(℃): ASTM D1525에 따라 50N 조건에서 비카트 연화 온도(Vicat softening temperature)를 측정하였다.
(4) 열안정성: 실린더 온도를 약 300℃로 설정한 사출 성형기 실린더 내에 펠렛화된 실시예들과 비교예들의 열가소성 수지 조성물 각각을 5분 간 체류시킨 후 사출 성형한 가로 x 세로 x 두께가 50 mm x 200 mm x 2 mm 인 외관 검증용 시편에 대해, 핀 포인트(Pin-point) 형태의 사출 게이트(gate)를 중심으로 한 규격 면적(가로 50 mm x 세로 50 mm)에 발생한 가스(gas)의 면적으로 판단하였다.
구체적으로 규격 면적 내 가스 미발생 시 1등급, 사출 게이트 주위부에 약한 환형의 가스가 발생한 경우를 2등급, 상기 사출 게이트 주위부에 진한 원형의 가스가 발생한 경우를 3등급, 상기 사출 게이트 주위 부에 원형의 가스가 큰 면적으로 발생한 경우를 4등급으로 각각 분류하였다.
도 1 내지 도 4은 각각 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용한 외관 검증용 시편들의 열안정성 외관 평가 기준을 나타내기 위한 이미지로, 1 등급(도 1), 2등급(도 2), 3등급(도 3), 4등급(도 4)의 경우를 각각 나타낸 것이다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
내충격성
(kgf·cm/cm)		 52.4 49.9 51.6 49.4
유동성
(g/10min)		 27.0 41.5 26.2 33.9
내열성
(℃)		 130.4 125.4 135.1 129.4
열안정성
(등급)		 1 1 1 1
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7 비교예8 비교예9
내충격성
(kgf·cm/cm)		 32.2 30.4 10.6 9.5 9.5 6.7 37.0 79.3 45.5
유동성
(g/10min)		 52.3 42.9 32.2 44.7 32.2 35.1 57.2 14.8 34.1
내열성
(℃)		 123.0 127.6 126.6 109.4 121.7 107.9 117.0 141.9 124.8
열안정성
(등급)		 4 4 1 2 1 2 3 2 2
상기 표 3 내지 표 4와 도 1 내지 도 4로부터, 전술한 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위 및 아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하는 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 및 지방족 포스페이트 화합물을 최적의 함량으로 사용함으로써, 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품이 우수한 내충격성, 내열성 및 열안정성을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. (A) 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위 및 아이소소바이드 유래 구조단위를 포함하는 폴리에스테르 수지 20 내지 60 중량%; 및
    (B) 폴리카보네이트 수지 40 내지 80 중량%을 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여
    (C) 지방족 포스페이트 화합물 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하고,
    상기 (C) 지방족 포스페이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112021060786071-pat00011

    화학식 2에서,
    R3는 C14 내지 C30의 알킬기이고,
    m은 0 내지 2의 정수이다.
  2. 제1항에서,
    상기 (A) 폴리에스테르 수지 100 몰%에 대하여
    상기 사이클로헥산디메탄올 유래 구조단위는 50 내지 75 몰% 포함되고,
    상기 아이소소바이드 유래 구조단위는 5 내지 20 몰% 포함되는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에서,
    상기 (A) 폴리에스테르 수지는 사이클로헥산디메탄올 화합물 및 아이소소바이드 화합물을 포함하는 디올 화합물과 디카르복실산 화합물이 공중합된 코폴리에스테르인 열가소성 수지 조성물.
  4. 제3항에서,
    상기 디올 화합물은 C2 내지 C20의 지방족 디올(사이클로헥산디메탄올 화합물 및 아이소소바이드 화합물 제외), C8 내지 C40의 방향족 디올 또는 이들의 조합을 더 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제3항에서,
    상기 디카르복실산 화합물은 C8 내지 C20의 방향족 디카르복실산, C4 내지 C20 지방족 디카르복실산, 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상용화제, 난연제, 핵제, 커플링제, 유리섬유, 무기 충진제, 가소제, 항균제, 이형제, 활제, 산화 방지제, 자외선 안정제, 정전기 방지제, 안료, 염료 중에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제5항, 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품.
  10. 제9항에서,
    ASTM D256에 따라 상온(23℃)에서 측정한 노치 아이조드(Izod) 충격강도가 35 ㎏f·㎝/㎝ 이상인 성형품.
  11. 제9항에서,
    ISO 1133을 참고하여 250℃, 10 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(MFI)가 25 g/10min 이상인 성형품.
  12. 제9항에서,
    ASTM D1525에 따라 50N 조건에서 측정한 비카트 연화 온도(Vicat softening temperature)가 125℃ 이상인 성형품.
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