KR19980027827A - 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리아릴렌 설파이드 수지 40~80 중량부, 섬유상 충전제 20~50 중량부, 에틸렌-부틸렌 블록공중합체 1~20 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물에 관한 것으로서, 이러한 본 발명의 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물은 기계적 강도 및 유동성이 우수하다.

Description

폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물

본 발명은 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 섬유상 충전제와 충격보강제를 함유하며, 기계적 강도 및 유동성이 우수한 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 폴리페닐렌 설파이드 수지는 내열성이 뛰어나고, 대부분의 용제에 대하여 내화학성을 가지며, 다른 열가소성 수지에 비하여 치수 안정성이 우수하기 때문에 자동차, 전기, 전자 부품 뿐만 아니라 정밀 사출이 요구되는 커넥터, 보빈류, 기어에 이르기까지 다양한 산업 분야에 적용이 가능하다.

그러나 종래의 폴리페닐렌 설파이드 수지는 그 특유의 내열성과 내약품성 등이 우수함에도 불구하고 연성이 낮고 충격 강도가 낮은 결점이 있다.

폴리페닐렌 설파이드 수지의 상기한 결점을 해소하기 위하여 최근 고무성분을 혼합하는 방법이 제안된 바 있다. 그 예를 들면 국내 공개특허 제92-4511호에는 폴리아미드 수지와 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 프로필렌 디엔 삼원 공중합체 등을 폴리아릴렌 설파이드에 용융 혼합시키는 방법이 제시되어 있으며, 일본 특허 공개 평6-279676호에는 α-올레핀 및 α,β-불포화 그리시딜 에스테르를 성분으로 하는 올레핀계 공중합체를 폴리아릴렌 설파이드에 혼합시키는 방법이 제시되어 있고, 또한 일본특허평6-16939호에는 에폭시 화합물을 공중합시킨 α-올레핀 공중합체를 함유한 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물에 대한 방법이 제시되어 있다.

그러나 상기의 수지 조성물들은 충격강도는 개선될 수 있으나, 첨가제가 유동성에 영향을 미치기 때문에 폴리아릴렌 설파이드가 가지고 있는 고유의 우수한 유동성을 이용한 성형품은 얻기가 곤란하다. 또한 에틸렌-프로필렌 공중합체의 경우에는 인장강도가 현저히 떨어지기 때문에 구조재 등의 성형재료로 사용하기에는 부적합하다.

한편, 폴리아릴렌 설파이드 수지는 단독으로 사용하면 내화학성과 난연성이 좋은 반면 내열성과 기계적 강도가 부족하기 때문에 수지의 성능을 개선하기 위하여 섬유상 충전제를 첨가하는 것이 알려져 있다. 이러한 방법의 예로 미국특허 제4680326호, 국내 특허공고 제90-912호에는 폴리아릴렌 설파이드 수지에 유리섬유를 첨가하여 강도 및 전기적 특성 등을 개량하는 방법이 시도되었으나 충격강도를 개선시키는데는 한계가 있다.

또한 충격강도의 개선을 위하여 사용되는 고무성분은 폴리아릴렌 설파이드의 용융혼합, 성형공정상의 높은 온도로 인하여 분해되는 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점들을 개선하기 위하여 섬유상 충전제와 충격보강제를 함유하여 충격강도 및 유동성이 우수한 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명자는 연구에서 폴리아릴렌 설파이드 수지에 섬유상 충전제와 에틸렌-부틸렌계 블록공중합체를 첨가하는 경우 폴리아릴렌 설파이드에 섬유상 충전제만을 첨가했을 때의 우수한 내열성과 기계적 강도를 유지하면서 충격강도와 유동성이 향상되는 것이 밝혀졌다.

그러므로 본 발명에 의하면, 폴리아릴렌 설파이드 수지에 섬유상 충전제 등의 첨가제가 함유되어 있는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물에 있어서, 폴리아릴렌 설파이드 수지 40~80 중량부, 섬유상 충전제 20~50 중량부, 에틸렌-부틸렌계 블록공중합체 1~20 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 있어서, 폴리아릴렌 설파이드 수지는 다음에 표시한 방향족 단량체중 2종 이상을 공중합한 것으로 p-페릴렌 설파이드 반복 단위 80몰% 이상으로 이루어진 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리아릴렌 설파이드 기본 수지는 공지의 방법, 예를 들면 국내 공개특허 제93-6072호에 제시되는 방법으로 제조할 수 있다.

본 발명에서 폴리아릴렌 설파이드 기본 수지는 가급적 1-클로로나프탈렌을 용매로 205℃에서 극한점도 0.18~0.21, 용융지수가 305℃의 온도 및 2160g의 하중에서 20~400g/10분인 것이 좋다. 여기서 용융수지가 20 미만일 경우 혼화성 및 사출공정상 어려움이 따르고 400을 초과하면 강도가 저하되는 등의 문제가 있다.

본 조성물에 함유되는 섬유상 충전제는 우수한 기계적 강도와 내열성을 부여하기 위한 것으로서, 그 바람직한 예는 유리섬유와 탄소 섬유가 있으며, 그중에서도 특히 바람직한 것은 유리섬유이다. 이러한 섬유상 충전제는 조성물 총 중량 기준으로 그 함량이 30 중량부 미만일 경우에는 목적하는 기계적 강도를 얻을 수 없고, 50 중량부를 초과하면 오히려 보강효과가 떨어지며 성형성이 나빠진다.

이러한 섬유상 충전제는 표면 처리제로 처리할 경우 섬유상 충전제와 수지와의 접착성이 좋아질 뿐만 아니라 물에 대한 저항성과 열팽창 계수 등의 물성이 더욱 안정된 제품을 만들 수 있다. 섬유상 충전제의 표면처리제로 바람직한 예로는 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란(3-Glycidoxypropyl trimethoxysilane), 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-Mercaptopropyl trimethoxysilane), 3-(디에틸아미노)프로필트리메톡시실란[3-(Diethylamino)propyltrimethoxysilane], 3-N-(트리메톡시실릴프로필)폴리에틸렌이민[3-N-(Trimethoxysilylpropyl)polyethylenimine] 또는 이들중 2종 이상의 혼합물 등을 예로 들 수 있다.

또한, 본 발명에서 필수 성분으로 사용되는 에틸렌-부틸렌계 블록공중합체는 총 조성물 기준으로 1 내지 20중량부, 더욱 바람직하게는 3 내지 10중량부 이어야 하는 바, 첨가량이 1중량부 미만이면 원하는 정도의 충격강도 보강효과를 얻을 수 없고, 20중량부를 초과하면 오히려 기계적 강도가 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명의 에틸렌-부틸렌계 블록공중합체는 폴리스티렌을 함유하고 있는 폴리스티렌계 에틸렌-부틸렌 블록 공중합체가 바람직하다.

본 발명에는 상기의 필수 성분이외에 공정중 발생하는 열분해를 방지하기 위해 열안정제, 안료, 이형제, 윤활제, 헥제 등을 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예 등을 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1~4]

폴리아릴렌 설파이드의 제조

교반기, 탈수탑이 부착되어 있는 내용적 1.7L의 가압 반응기에 황화나트륨 255.9g, N-메틸피롤리돈(NMP) 500㎖를 투입하고 질소 치환하였다. 질소기류하에 가압반응기의 내용물을 승온하고 160℃에서 1시간 가열 한 후에 계속하여 205℃까지 승온하여 증류하므로써 물 76g과 NMP 8g을 유출시켰다.

가압반응기의 내부온도를 170℃로 냉각한 후에, p-디클로로벤젠을 NMP 300㎖에 용해시킨 용액을 상기의 탈수물에 첨가하고 가압반응기를 밀폐하고 250℃로 승온해서 3시간 중합을 행하였다. 이때 반응 압력은 5.0kg/f㎤ 이었다. 반응종료 후 실온 부근까지 냉각한 다음 덮개를 열고 슬러리 형상의 반응생성물을 꺼내고 이것을 2L의 물로 2회 세정하고 진공속에서 온도 120℃로 건조하였다.

얻어진 폴리아릴렌 설파이드의 고유점도는 0.18, 용융지수 360g/10분이었다. 상기에서 고유점도는 1-클로로나프탈렌을 용매로 하여 205℃의 온도 및 0.4g/ℓ의 농도에서 측정한 값이며, 용융지수는 305℃의 온도 및 2160g의 하중에서 측정한 값이다.

조성물의 제조

상기 폴리아릴렌 설파이드 수지에 스티렌을 함유한 에틸렌-부틸렌 블록공중합체를 하기 표 1에 표시된 함량에 따라 실린더 온도 290~330℃의 이축혼련 압출기에서 유리섬유와 함께 용융혼합 시키어 펠렛화 하였다. 얻어진 펠렛을 실린더 온도 300~320℃, 금형온도 130~150℃의 성형기를 이용하여 필요한 모양의 시편을 제작하였다.

유동성 평가척도인 용융지수는 제작된 펠렛을 120℃의 건조기에서 4시간 정도 건조시킨 후 ASTM에 규정된 시험방법에 따라 온도 315℃, 하중 5000gr, 오리피스 구경 2.095mm의 조건에서 유동지수를 측정하였으며, 또한 인장강도와 충격강도는 제작된 시편을 48시간 동안 실험실 조건에서 방치시킨 후 ASTM 시험방법에 규정된 일반적인 방법에 따라 측정하였다. 측정결과는 하기 표 1에 제시된다.

[비교예 1]

에틸렌-부틸렌 블록공중합체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교예 2]

에틸렌-부틸렌 블록공중합체 대신에 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체를 사용하여 하기 표 2에 제시되는 함량으로 유리섬유를 용융 혼합시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다. 물성 측정결과는 하기 표 2에 제시된다.

[비교예 3~4]

에틸렌-부틸렌 블록공중합체 대신에 α-올레핀 및 α,β-불포화 그리시딜 에스테르를 사용하여 하기 표 2에 제시되는 함량으로 유리섬유를 용융혼합시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다. 물성 측정결과는 하기 표 2에 제시된다.

상기 표 1 및 2로부터, 본 발명에 따라 에틸렌-부틸렌 공중합체를 사용한 실시예 1 내지 3의 조성물과 본 발명에서 벗어난 비교예 1 내지 4의 조성물은 충격강도와 인장강도는 양호하나, 실시예의 조성물이 비교예의 조성물에 비해 훨씬 높은 용융지수를 나타내는 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 폴리아릴렌 설파이드 수지의 충격강도와 인장강도의 향상과 동시에 유동성도 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 폴리아릴렌 설파이드 수지에 섬유상 충전제 등의 첨가제가 함유되어 있는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물에 있어서, 폴리아릴렌 설파이드 수지 40~80 중량부, 섬유상 충전제 20~50 중량부, 에틸렌-부틸렌 블록공중합체 1~20 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기의 에틸렌-부틸렌 블록공중합체가 스티렌을 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 섬유상 충전제가 표면처리제로 처리된 것임을 특징으로 하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 표면처리제가 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-(디에틸아미노)프로필트리메톡시실란, 3-N-(트리메톡시실릴프로필)폴리에틸렌이민 또는 이들중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물.