KR19980045824A - 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리아미드 수지 20∼50중량부, 유리섬유 10∼55중량부, 삼산화안티몬 5∼40중량부, 내열제 0.1∼2중량부, 이형제 0.2∼3.0중량부를 포함하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 폴리아미드 수지는 지방족 폴리아미드과 방향족 폴리아미드 수지의 혼합물 또는 지방족 폴리아미드 수지를 단독 사용한 것으로 폴리아미드 수지가 혼합물인 경우, 지방족 폴리아미드를 20∼40중량부, 방향족 폴리아미드 수지를 2∼25중량부 함유한다.

Description

유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물

본 발명은 탄성율 등의 기계적 물성이 우수한 유리섬유 강화 폴리아미드 수지조성물에 관한 것이다.

강화제로 강화한 폴리아미드 수지는 강도, 강성, 내마모성 등의 기계적 성질이 우수하고 내열성, 치수안정성, 성형성등이 향호하므로 자동차 부품, 전기전자 부품등 각종 산업분야에 널리 쓰이고 있다.

종래에는 폴리아미드 수지의 물성을 개선하기 위하여 유리섬유, 무기물 등의 강화제를 도입하여 많이 사용해 왔는데, 굴곡탄성율이 160,000㎏/㎠에 이르는 고강성 수지를 제조하기 위해 지방족 폴리아미드는 수지내 유리섬유의 함량이 65중량부 이상, 방향족 폴리아미드는 유리섬유의 함량이 55중량부 이상 도입해야 하는 바, 지방족 폴리아미드 강화시에는 강화수지의 형성이 어렵고, 성형품의 표면상태가 불량하며, 방향족 폴리아미드는 가공조건이 까다로워 생산성이 현저히 감소하는 문제점이 있다. 이와 같이 지방족 폴리아미드 수지로는 강화제의 투입량에 한계가 있으며, 이로 인하여 물성한계값, 특히 굴곡탄성율 측면에서는 일반적으로 고강성이 요구되는 제품, 즉 자동차의 외부도어 미러플레이트, 낚시용 릴바디등의 내진동특성, 굽힘특성등이 상당히 요구되는 것으로서 굴곡탄성율 160,000㎏/㎠ 이상의 물성이 요구된다.

미국특허 5,238,990과 5,274,071 그리고 일본국 특개소 57-200,420에는 폴리아미드 수지의 물성한계값을 극복하기 위한 방법들이 개시되어 있다.

먼저 미국특허 5,238,990에서는 지방족 폴리아미드 수지에 메타크실렌디아민과 아디픽산을 원료로 하는 방향족 폴리아미드 수지를 공중합하는 방법, 그리고 이들과 알킬스티렌을 원료로 하는 방법이 개시되어 있고, 미국특허 5,274,071에서는 전방향족 폴리아미드 수지를 이용한 탄성률, 기계적 물성, 내열성 등을 개선하는 방법이 개시되어 있으며, 일본국 특개소 57-200,420에서는 메타크실렌 다아민과 아디픽산을 원료로하는 고탄성의 수분흡습성이 낮은 폴리머(Nylon-MXD6)의 중합법이 개시되어 있다. 그러나 상기 미국특허들에서 사용되는 방향족 폴리아미드는 제조조건이 난해하여 상업적으로 널리 사용되지 못하고, 일본국특개소 57-200,420에서의 방향족 폴리아미드는 가공조건이 까다롭고, 가격이 높으며 생산성이 낮아 관련산업에 만족을 주지 못하고 있다.

본 발명자들은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 많은 연구와 노력을 한결과, 새로운 강화제를 첨가함으로써 지방족 강화수지의 굴곡탄성율 한계값인 140,000㎏/㎠을 극복하여 방향족 강화수지에 준하는 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리아미드 수지 조성물을 개발하였다.

본 발명의 목적은 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폴리아미드 수지 20∼50중량부, 유리섬유 10∼55중량부, 삼산화안티몬 5∼40중량부, 내열제 0.1∼2중량부, 이형제 0.2∼3.0중량부를 포함하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 폴리아미드 수지는 지방족 폴리아미드과 방향족 폴릴아미드 수지의 혼합물 또는 지방족 폴리아미드 수지를 단독 사용한 것이다.

본 발명의 폴리아미드 수지는 혼합물인 경우, 지방족 폴리아미드를 20∼40중량부, 방향족 폴리아미드 수지를 2∼25중량부 함유한다. 방향족 폴리아미드의 경우 2중량부 이하면 도입효과가 미미하고, 25중량부 이상이면 상분리로 인한 물성저하가 있다.

본 발명의 바람직한 지방족 폴리아미드로는 폴리아미드-6, 폴리아미드-66등이 있으며, 바람직한 방향족 폴리아미드로는 하기 일반식(1)의 화합물이 있다.

.H-[NH-CH₂-R-CH₂-NHCO-(CH₂)_m-CO]_n-OH(1)

(식 중, R은 방향족고리로서 벤젠이며, m=4∼8, n=100∼5,000의 정수값을 갖는다.)

본 발명의 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물은 스티렌-말레익산 0.01∼2중량부가 더 첨가될 수 있다.

본 발명에서는 폴리에스테르중합에서 중합촉매로, 난연수지에서는 보조 난연제로 널리 사용하고 있는 삼산화안티몬을 강화제로 도입하여 기존의 무기물 강화제인 탈크, 크레이보다 탄성율이 우수한 고강성 폴리아미드 수지를 제조할 수 있다. 그러나 탄성율은 증가한 반면 인장특성과 충격강도는 상당히 저하되므로 이를 해결하기 위해서는 스티렌-말레익산 무수물의 공중합체(상품명 : SMA S1000, 제조사 : elf Atochem North America)를 도입하여 회복할 수가 있으며, 이를 0.01∼2중량부 정도 사용하는 것이 바람직한데, 2중량부 초과 사용하면 더 이상의 효과가 없으며 원가 상승의 문제가 있다.

본 발명에서 사용되는 이형제는 아미드왁스계가 바람직하며, 함량은 0.2∼3중량부가 적당한데, 0.2중량부 이하이면 유기충진제의 분산 및 사출성형시 이형효과를 기대하기 어려우며, 첨가량이 3중량부 이상이면 최종제품의 기계적 물성이 상당히 저하되는 문제점을 가지고 있다.

이외에도 필요에 따라 통상의 내후제, 가소제, 난연제 및 안료등이 첨가될 수 있다.

본 발명의 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물은 단순히 유리섬유 강화 폴리아미드로서 기대하기 어려운 생산성이 높은 수지조성물을 얻을 수 있고, 이를 이용 함으로써 160,000㎏/㎠ 이상의 고탄성의 특성을 가지는 고강성 강화 폴리아미드의 제조가 용이하다. 아울러 지방족 폴리아미드 수지와 방향족 폴리아미드 수지를 혼합 사용할 때 방향족 폴리아미드가 표면층에서 더욱 높은 함량비로 존재하기 때문에 광택성과 표면상태가 더욱 우수한 사출품을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에서 사용한 방향족 폴리아미드는 폴리아미드 MXD6를 대표적인 방향족 폴리아미드로 한다.

[실시예 1]

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 폴리아미드 조성비에 내열제(제조사:스위스 시바-가이사, 상품명 : IRGANOX B1171) 0.2중량부, 이형제로는 에틸렌비스 스테아미드 0.3중량부를 혼합한 후 270∼290℃로 가열된 연속식 스크루 타입 2축 압출기(단, 유리 섬유는 압출기의 부원료 투입구로 투입)를 이용해 용융혼합후 펠렛상으로 유리섬유 강화 폴리아미드 수지를 제고한 후 120℃의 제습형 건조실에서 6시간동안 건조하여 수분을 제거한 다음 이를 사출성형기를 이용, 시험편을 제작한 후 기계적 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.

[실시예 2∼9]

폴리아미드, 유리섬유, 삼산화안티몬 및 커플링제의 함량을 표 1과 같이 변화시킨 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

[비교예 1∼6]

상기 실시예에서 삼산화안티몬을 크레이 또는 탈크로 변경하고 그 조성비를 변화시킨 것 외에는 동일한 방법으로 실시하였다.

표 1. 유리섬유 강화 폴리아미드의 구성

MXD6 : H-[NH-CH₂-R-CH₂-NHCO-(CH₂)_m-CO]_n-OH

(제조사 : 미쯔비시 가스 케미칼사 그레이드 No. 6001

식 중, R은 방향족고리로서 벤젠이며, m=4∼8, n=100∼5,000의 정수값을 갖는다.)

SMA : 스티렌-말레익산 무수물로 이루어진 공중합체

(제조사 : elf Atochem North America, 상품명 : SMA S1000)

이형제 : 에틸렌비스 스테아미드

내열제 : IRGANOX B1171(제조사 : 시바-가이기)

표 2. 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물의 물성

* 표면 특성 : ◎ 우수 ○ 양호 △ 보통 ▽ 취약 X 불량

평가방법

1. 인장강도 : ASTM D-638에 의거 측정하였다.

2. 굴곡탄성율, 굴곡강도 : ASTM D-790에 의거 측정하였다.

3. 충격강도 : ASTM D-256에 의거 측정하였다.

4. 표면특성 : 육안관찰

표 2의 결과에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 유리섬유 강화 폴리아미드 수지는 기계적 물성, 특히 굴곡탄성율이 우수한 것을 알 수 있으며, 이때에 발생하는 충격강도의 부족은 스티렌-말레익산 무수물 공중합체(SMA)를 도입하여 개선할 수가 있고, 또한 인장강도, 굴곡강도 등의 기계적 물성도 우수하다. 아울러 사출 후 표면상태도 고강성 수지로서는 상당히 우수한 특성을 보임을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 폴리아미드 수지 20∼50중량부, 유리섬유 10∼55중량부, 삼산화안티몬 5∼40중량부, 내열제 0.1∼2중량부, 이형제 0.2∼3.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 스티렌-말레익산 0.01∼2중량부를 더 첨가할 수 있음을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리아미드 수지는 지방족 폴리아미드 수지를 사용하는 것임을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물.
4. 제3항에 있어서, 지방족 폴리아미드 수지는 폴리아미드-6, 폴리아미드-66임을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리아미드 수지는 지방족 폴리아미드수지를 20∼40중량부, 방향족 폴리아미드 수지를 2∼25중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물.
6. 제5항에 있어서, 지방족 폴리아미드 수지는 폴리아미드-6, 폴리아미드-66이고, 방향족 폴리아미드 수지는 하기 일반식(1)의 화합물임을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물;

   H-[NH-CH₂-R-CH₂-NHCO-(CH₂)_m-CO]_n-OH(1)

   (식 중, R은 방향족고리로서 벤젠이며, m=4∼8, n=100∼5,000의 정수값을 갖는다.)