KR102640628B1 - 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아이오노머 조성물을 포함하는 연속상; 및 고무 조성물을 포함하는 분산상을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물로서, 상기 아이오노머 조성물은 제1 극성기로 관능화된 에틸렌 및 제1 중화 금속을 포함하며,상기 고무 조성물은 제2 극성기로 관능화된 불포화 고무 및 제2 중화 금속을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 스크래치의 자가 복원 성능을 가지며, 경도, 인장 강도 등의 강도뿐 아니라, 제품 성형성 및 탄성력이 우수한 열가소성 수지 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
일반적으로, 도어트림(Door trim), 대쉬보드(Dash board), 인스트루먼트 패널(Instrument panel), 콘솔(Consol), 플로어 카페트(Floor carpet) 등과 같은 자동차 내장재에는 자동차 내부의 안락성, 고급스러움, 신체 접촉부위의 우수한 촉감을 부여할 수 있는 소재가 사용된다.
최근 자동차 내장 부품은 고급화의 일환으로 블랙 하이그로시 사양이 다수 적용되고 있는데, 하이그로시 적용 시에 발생되는 스크래치는 상품성을 저감시켜 소비자 불만을 증대시키는 원인이 되고 있다.
일반적으로 자동차 내장재 부품 등에 발생되는 스크래치는 소비자에 의해 발생되는 생활 스크래치가 대부분인데, 자동차 내장 부품의 고급화를 달성하기 위해 스크래치 발생을 최소화시키는 것에 대한 연구가 진행 중에 있다.
이와 관련하여, 종래에는 도막의 경도를 높여 스크래치 발생을 방지하거나, 일본공개특허공보 제2000-293895호(특허문헌 1)에 개시된 바와 같이 나노 크기의 실리카 또는 알루미나를 이용하여 경도를 높이는 방법 등이 연구되고 있으나, 스크래치 방지에는 한계가 있으며, 발생된 스크래치는 사라지지 않는 문제가 있었다.
또한, 한국등록특허 제10-0643335호(특허문헌 2)에 개시된 바와 같이 아크릴, 지방족 폴리에스터 등을 이소시아네이트와 반응시켜 이루어지는 우레탄 분자구조의 탄성을 이용하여 스크래치 자가 복원 성능을 구현하고자 하였으나, 물성이 떨어져 자동차 내장부품의 물성을 만족시키지 못하며, 건조속도가 저하되어 산업용으로 이용하는 것이 어려운 문제가 있었다
특허문헌 1: 일본공개특허공보 제2000-293895호
특허문헌 2: 한국등록특허공보 제10-0643335호
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 스크래치의 자가 복원 성능이 우수하며, 경도, 인장 강도 등의 기계적 강도뿐 아니라, 제품 성형성 및 탄성력이 우수한 열가소성 수지를 제공한고자 한다.
본 발명은 상기 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물을 이용하여, 스크래치 복원율이 높고 내스래치성이 강화된 성형품을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 소프트 감성과 저경도에서 고강도의 실현이 가능한 성형품을 제공하고자 한다.
본 발명은 아이오노머 조성물을 포함하는 연속상; 및 고무 조성물을 포함하는 분산상을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물로서, 상기 아이오노머 조성물은 제1 극성기로 관능화된 에틸렌 및 제1 중화 금속을 포함하며, 상기 고무 조성물은 제2 극성기로 관능화된 불포화 고무 및 제2 중화 금속을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 자기 치유 성능, 내스크래치성 및 기계적 물성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공한다. 이러한 성형품은 자동차 내장재에 적용할 수 있는 수준의 물성을 가지며, 스크래치의 자가 복원 성능을 구현하여 내장재의 사용수명이 연장되는 효과를 구현할 수 있다.
이하, 본원에서 용어 “자기 치유” 또는 “자가 복원” 또는 “자가 재생”은 외부 환경에 의해 손상을 입은 고분자가 스스로 결함을 감지하여 자신의 구조를 복구하고 원래의 기능을 회복할 수 있는 물성 또는 성능을 의미하는 것으로 사용된다.
본원에서 용어 “관능화(funtionalized)”, “개질(modified)” 또는 “그래프트(grafted)”는 서로 동일한 의미로 사용되며 서로 치환가능한 것으로 간주된다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 아이오노머 조성물을 포함하는 연속상; 및 고무 조성물을 포함하는 분산상을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물로서, 상기 아이오노머 조성물은 제1 극성기로 관능화된 에틸렌 및 제1 중화 금속을 포함하며, 상기 고무 조성물은 제2 극성기로 관능화된 불포화 고무 및 제2 중화 금속을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지는 연속상과 분산상 간의 비공유결합의 일종인 이온 결합을 이용한 초분자적 인력에 의해 스크래치의 자가 복원 성능을 가질 수 있다. 이온 결합은 수소 결합 또는 공유 결합보다 강력하며, 분자간 유동성 변화로 결합-해리될 수 있는 특징을 가진다. 본 발명에 도입되는 이온결합은 이온 간의 정전기적 인력에 의한 상호작용인 쿨롱상호작용(Coulombic Interaction)의 강한 결합력에 의해 비영구적인 이온 가교결합(Ionic Cross-linking)을 형성하여 자기치유 특성을 나타내며, 경도, 인장 강도 등의 기계적 물성도 우수하다.
본 발명에 따른 열가소성 수지는 연속상과 분산상 간 또는 이들 내부의 이온 결합에 의하여 내스크래치성이 매우 높을 뿐 아니라, 이온 결합 및 분자간의 공유 결합에 의한 초분자 네트워크가 형성되어 끊어진 고분자 재료 내의 결합 혹은 인력이 다시 복구될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 열가소성 수지는 연속상 10내지 90 중량부; 및 분산상 90 내지10중량부를 포함할 수 있다. 바람직하게, 연속상 30내지 70 중량부; 및 분산상 70 내지30중량부를 포함하며, 더욱 바람직하게는 연속상40중량부; 및 분산상60중량부를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 연속상을 구성하는 상기 아이오노머 조성물은, 에틸렌100중량부에 대해서, 제1 극성기 1 내지 30중량부 및 제1중화 금속 1 내지 30 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.
일 구현예에서, 분산상을 구성하는 상기 고무 조성물은 불포화 고무 100중량부에 대해서, 제2 극성기 1 내지 20중량부 및 제2 중화 금속 1 내지 20 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(A)
아이오노머 조성물
본 발명에 따른 아이오노머 조성물은 제1 극성기로 관능화된 에틸렌 및 제1 중화 금속을 포함한다.
상기 제1 극성기로 관능화된 에틸렌은 에틸렌(ethylene)과 제1 극성기의 공중합체로서, 제1 중화 금속과 이온 결합에 의하여 분자 간 이온 클러스터를 형성한다. 일 예로, 에틸렌과 제1 극성기인 메타크릴산의 공중합으로 인해 폴리에틸렌-메타크릴산 아아이오노머를 형성할 수 있으며(그림 1 참조), 제1 중화 금속 양이온(나트륨 이온)과 이온쌍을 형성하여 정전기적 인력을 발생시켜, 궁극적으로 매우 안정화한 상태에서 형성된 이온 가교 결합에 의해 우수한 기계적 물성을 가진다. <그림 >
일 구현예로, 상기 아아이오노머 조성물은, 에틸렌 100중량부에 대해서, 제1 극성기 1 내지 30중량부; 및 제1 중화 금속 1 내지 30 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 제1 극성기는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시산 및 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산이다. 상기 폴리카르복실산은 말론산(Malonic acid), 석신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 피멜산 (Pimelic acid) 이타콘산(Itaconic acid) 또는 아디프산(Adipic acid) 등을 함하며, 특히 바람직하게는 이타콘산(Itaconic acid), 또는 아디프산(Adipic acid)이다. 제1극성기는 이온 가교 결합이 가능하게 하여, 이때 열가소성 수지의 스크래치 복원률을 향상시킬 뿐 아니라 기계적인 물성도 함께 개선할 수 있다.
상기 제1 극성기는 상기 에틸렌 100중량부에 대해서1 내지 30중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 기계적 물성이 개선되고 스크래치 복원률이 향상된다.
상기 제1 중화 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 또는 아연 등일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 또는 나트륨이며, 더욱 바람직하게는 리튬이다.
상기 에틸렌 100중량부에 대해서, 상기 제1 중화 금속은1 내지 30중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 제1 중화 금속의 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 제1 극성기로 관능화된 과 에틸렌과 제1 중화 금속 간에 충분한 이온 결합 형성이 이루어지지 않아 종래 조성물에 비해 기계적 물성이 개선되기 어려우며, 30중량부를 초과할 경우에는 제 1 중화 금속의 분산성의 문제로 열가소성 수지 조성물의 물성이 저하되거나 미반응 물질 잔량의 우려가 있다.
(B)
고무 조성물
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 소프트한 터치감 및 내스크래치성을 향상시키 위하여 고무 조성물을 포함하며, 상기 고무 조성물은 제2 극성기로 관능화된 불포화 고무 및 제2 중화 금속을 포함한다.
상기 불포화 고무는 이온 결합이 가능한 제2 극성기로 개질된 것으로, 일 구현예로 불포화 고무에 대해서 상기 제2 극성기와 개시제를 첨가하여 반응시켜 얻어질 수 있다. 더욱 구체적으로 일 구현예로, 상기 고무 조성물은 불포화 고무 100중량부에 대해서, 제2 극성기 1 내지 20중량부; 제 2 중화 금속 1 내지 20 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 제2 극성기는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시산 및 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산이다. 상기 폴리카르복실산은 말론산(Malonic acid), 석신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 피멜산 (Pimelic acid) 이타콘산(Itaconic acid) 또는 아디프산(Adipic acid) 등을 포함하며, 특히 바람직하게는 이타콘산(Itaconic acid), 또는 아디프산(Adipic acid)이다. 상기 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산으로 개질되는 상기 불포화 고무는 아이오노머와의 이온 결합을 형상하여 자가 치유 성능을 가지므로, 우수한 스크래치 복원율을 가진다.
상기 제2 극성기는 상기 불포화 고무 100중량부에 대해서 1 내지 20중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 1 내지 10중량부를 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 기계적 물성이 개선되고 스크래치 복원률이 향상된다.
상기 불포화 고무는 불포화기를 포함하여 제2극성기와 반응할 수 있는 고무를 의미하며, 예를 들면 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 EPDM 고무(ethylene propylene diene monomer rubber), 스티렌부타디엔 고무 및 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 상기 불포화 고무는 EPDM고무이다.
제2 중화 금속은 불포화 고무에 관능화된 제2 극성기와 이온 결합을 형성하며 이온-이온 상화 작용에 의해서 불포화 고무 분자간의 이온 클러스터를 형성하게 된다. 또한, 고무 분자간에 형성된 이온 클러스터는 아이오노머와도 이온 결합에 의한 상호작용을 통해 초분자 복합 네트워크를 형성함으로써, 자기 치유 능력이 현저히 향상된다.
제2 중화 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 또는 아연일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 또는 나트륨 금속이다.
제2 중화 금속은 제1 중화 금속은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 제1 및 제2 중화 금속으로 서로 동일한 금속이 사용되며, 더욱 바람직하게 제 1 및 제2 중화 금속은 모두 리튬 또는 나트륨 금속이다. 제1 및 제2 중화 금속은 서로 동일한 경우 열가소성 수지 조성물의 우수한 내스래치성 복원률을 갖는다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 개시제, 가교제, 산화방지제, 활제, 촉매, 및 UV안정제로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 약 0.1 내지 5 중량부로 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 개시제는 상기 아이오노머 조성물 및 고무 조성물의 중합반응, 바람직하게는 관능화 반응을 개시하기 위한 물질로서, 당업계에서 통상적으로 사용하는 개시제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 t-부틸큐밀 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 벤조에이트, a,a-비스(t-부틸 퍼옥시 이소프로필)벤젠, 디-이소프로필벤젠 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 아울러 개시제는 수지 조성물 전체 중량 대비0.05 ~ 1.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 개시제가 0.05 중량부 미만인 경우 충분한 반응이 일어나지 않으며, 1.0 중량부 초과인 경우 과반응 현상으로 돌기가 발 생할 수 있는 문제가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 가교제는 상기 불포화 고무에서 몇몇 특정원자끼리 화학결합을 형성하여 3차원의 망목상 구조를 만들기 위한 것으로, 중 퍼옥사이드계 가교제의 종류로는 1,1-(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산(TMC), n-부틸-4,4-(비스-부틸 퍼옥시)발레레이트TVP), 디큐밀퍼옥사이드 (DCP), 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-디이소프로필벤젠(BPPB), 벤조일 퍼옥사이드 (BPO), t-부틸퍼옥시벤조에이트(Z), 디-t- 부틸퍼옥사이드(DTBP), 2,5-디메틸-2,5-디-t-부틸퍼옥시헥산(25B), 2,5-di 메틸-2,5-디-t-부틸퍼옥실헥센-3(헥신-3)등이 있지만, 당업계에서 통상적으로 사용하는 가교제라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
상기 산화 방지제는 폐놀계 산화방지제, 벤조이미다졸계, 아민계 산화방지제에 포함되며, 당업계에서 통상적으로 사용하는 산화 방지제라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
상기 활제는 상기 고무 조성물의 점도를 감소시켜 가공성을 증가시키키 위한 것으로, 왁스 계열로 예컨대 PE 왁스, 파라핀 왁스를, 스테아린산 계열로 예컨대 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘을 1종 또는 2상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 활제는 수지 조성물 전체 중량 대비 0.5 ~ 2.0 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 활제가 0.5 중량부 미만인 경우 가공성이 좋지 않으며, 2.0 중량부 초과인 경우 균일한 분산을 저해할 수 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 촉매는 상기 고무 조성물의 가교 반응을 위한 촉매로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 촉매라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.5 ~ 3.0 중량부를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 상기 고무 조성물 전체 중량 대비 0.5 ~ 5.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 촉매가 0.5 중량부 미만인 경우 가교 촉매로써 역할을 충분히 하지 못하는 문제가 있으며 5.0 중량부 초과인 경우 가교가 고르게 되지 못하며 부반응이 생길 수 있는 문제가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 UV안정제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 UV안정제라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 상기 수지 조성물 전체 중량 대비0.5 ~ 5.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 UV안정제가 0.5 중량부 미만인 경우 충분한 자외선 안정 효과를 기대하기 어렵고, 5 중량부 초과인 경우 과량 사용으로 인한 자외선 안정 효과가 더 이상 없고 열가소성 수지의 성능 저하의 요인이 될 수 있을 뿐만 아니라 원가 상승요인도 되기 때문에 상기 범위로 사용한다.
상기 열가소성 수지 조성물은 경도 조절을 위해 열가소성 수지, 바람직하게는 올레핀계 수지 중 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 올레핀 수지로 폴리올레핀 엘라스토머, α-올레핀 코폴리머, 열가소성 탄성체, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 폴레우레탄, 폴리에테르, 메탈로센 폴리머, 스타이렌 블록 코폴리머, 염화 비닐 수지, 염화 비닐리덴 수지 등을 들 수 있다.
자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물은 50%, 60%, 70%, 80%, 바람직하게는 90% 이상의 스크래치 복원율을 가지며, Shore 30D, 40D, 50D, 60D, 70D, 80D 바람직하게는 90D이하의 경도를 가진다.
본 발명은 다른 구현예는, 상기 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다. 일 예로, 상기 성형품은 자동차 내장재일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
1.
열가소성 수지 조성물의 제조
실시예 1
(연속상의 제조): 표 1에 개시된 조성에 따라 에틸렌, 개시제, 극성기를 혼합하여 에틸렌을 개질시킨 뒤, 금속 이온을 첨가하여 아아이오노머 조성물을 준비하였다. 상기 조성물을 이축압출기로 반응압출하여 연속상을 제조하였다.
(분산상의 제조) : 표 1에 개시된 조성에 따라 EPDM, 개시제, 극성기를 혼합하여 불포화 고무를 개질시킨 뒤, 금속 이온을 첨가하여 고무 조성물을 제조하였다. 이러한 고무 조성물을 이축압출기로 반응압출하여 분산상을 제조하였다.
(열가소성 수지 조성물 제조): 상기 연속상과 분산상을 표 1 기재된 중량비로 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 19
실시예 1과 동일한 방법을 사용하되, 표 1 내지 2에 기재된 바와 같이, 조성을 달리 하여 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
연속상으로 폴리프로필렌수지, 분산상으로 고무를 일정한 비율로 넣고 기타 첨가제를 부여하여 이축압출기로 동적가교하는 단계로 제조되는 쇼어 A 경도가 80이고, 230℃, 10kg에서 융용흐름지수(Melt Flow Rate, MFR) 5g/10min인 열가소성 탄성체를 준비하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 제조한 아이오노머 조성물을 준비하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 제조한 고무 조성물을 준비하였다.
2.
열가소성 수지 조성물의 성능 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 열가소성 수지 조성물을 사용하여, 하기 방법에 따라 물성을 평가하여 표 1 내지 표 3에 기재하였다.
1)
스크래치 복원률 평가
가로 60mm x 세로 60mm x 두께 3mm의 시편을 제작한 뒤, 4.9N의 하중 및 100mm/min의 속도 조건하에, 긁힘자로 긁은 뒤 현미경으로 그 폭을 계산하고, 89℃에서 24시간 동안 노화를 진행한 후 현미경으로 그 폭을 계산하여 복원된 폭과 초기 스크래치폭의 비율을 계산하였다.
2)
내스크래치성 평가
가로 60mm x 세로 60mm x 두께 3mm의 시편을 제작한 뒤, 4.9N의 하중 및 100mm/min의 속도 조건하에, 긁힘자로 100mm의 간격을 유지하며 긁은 뒤, 육안으로 확인하여 1~5급을 평가하였다.
1급 : 표면의 손상이 현저히 눈에 띈다.
2급 : 표면의 손상이 인지된다.
3급 : 표면의 손상이 다소 인지되나 심한 정도는 아니다.
4급 : 표면의 손상이 약간 인지된다.
5급 : 표면의 손상이 인지되지 않는다.
3)
경도 평가
경도는 시험편 표면에 테클락 에이(TECLOCK A) Durometer 경도계로 ASTM D-2240에 준하여 측정하였다.
4)
인장 강도 평가
제조된 시험편을 약 2mm 두께로 만든 후 ASTM D638에 따른 4호형의 시험편을 제작하여 ASTM D638에 준하여 인장강도와 연신율을 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용한 시험편은 5개로 하였다.
하기 표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 비교예에 비해 자기 치유 성능 및 기계적 물성이 우수함을 확인하였다.
비교예 1은 스크래치 복원율이 3%로 매우 낮았을 뿐 아니라, 내스크래치성, 경도 및 인장강도가 요구되는 수준 이하의 물성을 가졌으며, 비교예 2는 스크래치 복원률이 높지만 경도가 너무 높아 자동차 내장재로 사용되기 적합하지 않았다. 비교예 3은 고무 조성물만을 포함하기 때문에 경도가 매우 낮을 뿐 아니라, 아이오노머와 고무 조성물 간의 이온 클러스터가 형성되지 않음으로 자기 치유 성능도 거의 발견할 수 없었다.
반면, 본원 발명은 고무 조성물을 포함함으로써, 수지 조성물에 소프트한 터치감을 부여하는 동시에 수지 조성물의 기계적 물성을 향상시킬 뿐 아니라, 외부의 힘에 의해 스크래치가 난 경우 고분자 재료 내의 자체적인 결합 또는 인력에 의하여 손상이 복구되는 효과를 가졌다.
특히, 실시예 12 및 13은 실시예 2는 제1 중화 금속과 제2 중화 금속으로 동일 재료를 사용하여, 스크래치 복원율이 88% 이상으로 매우 높았으며, 내스크래치성, 경도 및 인장강도 또한 모두 우수하였다.
또한, 실시예 11 내지 13은 제1 및 제2 극성기로서 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 이타콘산 및 아디프산을 사용하여 스크래치 복원율이 87% 이상으로 높음을 확인하였다.
이와 같이, 아이오노머 조성물과 이온화 고무 조성물을 혼합하여 사용하는 본원 발명은 , 자기 치유 또는 자가 복원 성능이 우수하며, 내스크래치성이 강하기 때문에 고품질의 성형품을 제공할 수 있다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (13)
- 아이오노머 조성물을 포함하는 연속상; 및
고무 조성물을 포함하는 분산상을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물로서,
상기 아이오노머 조성물은 제1 극성기로 관능화된 에틸렌 및 제1 중화 금속을 포함하며,
상기 고무 조성물은 제2 극성기로 관능화된 불포화 고무 및 제2 중화 금속을 포함하는 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 연속상 10내지 90 중량부; 및
상기 분산상 90 내지10중량부를 포함하는, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 아이오노머 조성물은,
에틸렌100중량부에 대해서, 제1 극성기 1 내지 30중량부 및 제1중화 금속 1 내지 30 중량부를 혼합하여 제조되는, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 고무 조성물은
불포화 고무 100중량부에 대해서, 제2 극성기 1 내지 20중량부 및 제2 중화 금속 1 내지 20 중량부를 혼합하여 제조되는, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 아이오노머 조성물 및 상기 고무 조성물은 각각 개시제, 가교제, 산화방지제, 활제, 촉매 및 UV안정제로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 불포화 고무는 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 EPDM 고무(ethylene propylene diene monomer rubber), 스티렌부타디엔 고무 및 아크릴로니트릴 부타디엔 고무로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
제1극성기 및 제2 극성기는 각각 독립적으로 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시산 및 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제7항에 있어서,
제1극성기 및 제2 극성기는 2 이상의 COOH 카르복실기를 포함하는 폴리카르복실산은 말론산(Malonic acid), 석신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 피멜산 (Pimelic acid) 이타콘산(Itaconic acid) 또는 아디프산(Adipic acid) 인, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 중화 금속은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 제1 및 제2 중화 금속은 각각 독립적으로 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 또는 아연인, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 중화 금속은 서로 동일한, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제10항에 있어서,
상기 제1 및 제2 중화 금속은 리튬 또는 나트륨 이온인, 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물. - 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 자기 치유 특성을 갖는 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품.
- 제12항에 있어서,
상기 성형품이 자동차 내장재인 성형품.
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