KR19980071544A - 방염성 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물 - Google Patents

방염성 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 조성물은
(A) 스티렌계 중합체, 스티렌계 공중합체 또는 이들의 혼합물;
(B) 성분(A)의 100중량부당, 원소 주기율표의 (II)족 및 (III)족 금속의 산화물, 수산화물 및 탄산염, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 0.01 내지 10중량부의 산 중화제; 및
(C) 성분 (A)의 100중량부당, 하기 화학식(1)의 포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 1 내지 25중량부의 방염성 포스페이트를 포함한다:
상기식에서, R1, R2, R3, R4및 R5는 서로 독립적으로 아릴기, 및 하나의 알킬기 및/또는 하이드록실기로 치환된 아릴기로부터 선택되고, n은 0 내지 5의 정수이다.

Description

방염성 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물
본 발명은 할로겐이 전혀 없고 표준 IEC 65 또는 UL 94에 따라 낮은 연소비를 갖는 방염성 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물에 관한 것으로, 이 조성물은 이로부터 수득되는 제품의 기계적인 성질에 유해하지 않다.
스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물은 일반적으로 할로겐 함유 화합물, 예를 들면 브롬 함유 화합물 및/또는 염소 함유 화합물, 특히 유기 화합물의 첨가에 의해 방염성으로된다.
할로겐 함유 방염제의 사용은 특히 연소시 할로겐 함유 생성물의 방출에 기인한 오염의 위험성을 수반한다는 단점을 갖는다.
문헌 미국 특허 제 5 204 394 호는 폴리카보네이트 및 스티렌 공중합체의 블렌드에 대한 방염제로서 올리고머성 포스페이트 또는 올리고머성 포스페이트들의 혼합물의 용도를 기술하고 있다.
놀랍게도, 본 출원인은 특정한 포스페이트와 유효량의 산 중화제의 조합에 의해 할로겐이 전혀 없는 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물에 방염성을 부여하는 것이 가능함을 발견하였다.
본 발명에 따라
(A) 스티렌계 중합체, 스티렌계 공중합체 또는 이들의 혼합물;
(B) 성분(A)의 100중량부당, 원소 주기율표의 (II)족 및 (III)족 금속의 산화물, 수산화물 및 탄산염, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 0.01 내지 10중량부의 산 중화제; 및
(C) 성분 (A)의 100중량부당, 하기 화학식(1)의 포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 1 내지 25중량부의 방염성 포스페이트를 포함하는, 할로겐이 전혀 없는 조성물이 생성된다:
화학식 1
상기식에서, R1, R2, R3, R4및 R5는 서로 독립적으로 아릴기, 및 하나이상의 알킬기 및/또는 하이드록실기로 치환된 아릴기이고, n은 0 내지 5의 정수이다.
R1, R2, R3, R4및 R5는 바람직하게 C6-C12아릴기이고, 매우 특히 하나이상의 C1-C5알킬기 및/또는 하이드록실기로 치환된 상기 아릴기 또는 페닐기이다.
특히 권장되는 R1, R2, R3, R4및 R5기들은 페닐기 및 오르토-하이드록시페닐기이고, n은 바람직하게 0 또는 1이다.
본 발명에 사용될 수 있는 스티렌계 중합체 및 공중합체는 잘 공지되어 있다.
본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 스티렌계 중합체 및 공중합체로 스티렌 단독중합체, α-메틸스티렌과 같은 알킬스티렌 단독중합체, 고충격 폴리스티렌(HIPS) 및 스티렌 그래프트 중합체를 들 수 있다.
본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 스티렌계 중합체의 권장되는 부류는 고충격 폴리스티렌(HIPS)이다. 고충격 강도를 갖는 이들 중합체는 일반적으로 고무 중합체 주쇄의 존재하에서 스티렌 및 선택적으로 하나 또는 다수의 부가 공중합성 비닐 단량체의 혼합물을 그래프트 중합시켜 제조된다.
그래프트된 고무 주쇄와 강성 매트릭스 중합체를 혼합하여 유사한 수지가 또한 제조할 수 있다. 강성 스티렌계 공중합체의 제조 및 단량체의 그래프트를 위해 스티렌과의 혼합물로 사용될 수 있는 공중합체는 에틸스티렌 형태, 비닐톨루엔 및 비닐크실렌과 같은 비닐알킬벤젠, 부틸스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르 및 이들의 혼합물로부터 선택된 단량체를 포함한다. 고충격 강도를 갖는 스티렌계 수지에서, 고무 중합체 주쇄는 보통 그래프트 중합체 전체 중량의 5 내지 80%, 바람직하게 5 내지 50%를 구성하고, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 고무 스티렌-디엔 공중합체, 아크릴계 고무, 니트릴 고무 및 올레핀 고무(예, PDM 및 PR)로부터 선택된 고무 공중합체를 포함한다. 또한, 당해 분야에 공지되어 있는 기타 스티렌계 중합체를 본 발명의 블렌드 조성물에 사용할 수 있다.
아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS) 유화 중합체 및 괴상 중합체 유형의 수지, 메틸 메타크릴레이트/부타디엔/아크릴로니트릴/스티렌(MABS) 수지, 스티렌/부타디엔(HIPS) 그래프트 중합체 유형의 수지 및 메틸 메타크릴레이트/부타디엔/스티렌(MBS) 수지가 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 그래프트 중합체의 특정 실례로서 언급될 수 있다.
스티렌/아크릴로니트릴(SAN) 공중합체와 같은 폴리스티렌 및 스티렌 공중합체, 스티렌/메타크릴 에스테르 공중합체, 스티렌/아크릴로니트릴/말레산 무수물(SAMA) 삼원 공중합체 유형의 수지, 스티렌/말레산 무수물(SMA) 공중합체 유형 및 N-페닐 치환되고 상이하게 치환된 것을 포함하는 유사 중합체 및 유사 말레이미드 수지, 및 이들의 혼합물이 본 발명에 사용될 수 있는 스티렌 중합체 및 공중합체의 특정 실례로서 언급될 수 있다. 게다가, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 공중합체 및 합성 부틸 고무(SBR)를 사용하는 것도 또한 가능하다. 더욱이, 스티렌계 단량체 성분의 부분이 α-메틸스티렌 또는 비닐톨루엔과 같은 다른 스티렌계 단량체로 대체된 유사 공중합체 수지를 또한 사용할 수 있다. 상기 스티렌계 중합체의 혼합물 또는 블렌드를 사용하는 것도 또한 가능하다.
본 발명에 사용될 수 있는 스티렌계 중합체로는 코어 및 쉘 구조를 갖는 중합체가 또한 포함된다. 스티렌계 중합체는 일반적으로 유화중합, 괴상중합, 괴상-유화중합 또는 괴상-현탁중합으로 제조된다.
본 발명의 조성물에 대해 특히 권장되는 스티렌계 중합체는 ABS 수지, 특히 수지의 전체 중량에 대해 1 내지 80중량%의 부타디엔을 함유하는 ABS 수지, 및 ABS 수지 및 스티렌/아크릴로니트릴(SAN) 공중합체의 블렌드이다. ABS 수지가 분말형일 때는 바람직하게 10 내지 80중량%의 부타디엔을 함유한다. ABS 수지가 과립형일 때는 바람직하게 1 내지 40중량%, 더욱 바람직하게 1 내지 30중량%의 부타디엔을 함유한다.
본 발명의 조성물에 특히 권장되는 블렌드는 5 내지 80중량부의 ABS 수지 및 95 내지 20중량부의 SAN 공중합체를 함유하는 ABS/SAN 블렌드이다. 본 발명의 조성물에 권장되는 수지는 바람직하게 5 내지 40중량부의 ABS 수지 및 95 내지 60중량부의 SAN 공중합체를 함유하는 ABS/SAN 블렌드이다.
본 발명에 사용될 수 있는 아크릴계 및 메타크릴계 공중합체의 중합체로는 스티렌과 아크릴산의 유도체(예, 아크릴계 에스테르), 메타크릴산의 유도체 및 아세트산의 에스테르의 공중합체, 및 폴리(알킬 메타크릴레이트)(예, 폴리(메틸 메타크릴레이트)) 및 폴리(알킬 아크릴레이트)를 들 수 있다.
비닐 중합체 및 공중합체는 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐벤젠), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 및 폴리비닐 알콜을 들 수 있다.
본 발명에 따르는 방염 조성물은 성분 (A) 100중량부당 주기율표 (II)족 및 (III)족 금속의 산화물, 수산화물 및 탄산염, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 0.01 내지 10중량부, 바람직하게 0.05 내지 6중량부, 더욱 바람직하게 1 내지 6중량부의 중화제(B)를 포함해야 한다.
본 발명의 범위내에서 주기율표의 (II)족 및 (III)족 금속의 산화물, 수산화물 및 탄산염은 이들 금속의 간단한 산화물, 수산화물 및 탄산염 뿐만 아니라 하나이상의 (II)족 및 (III)족 금속의 하이드록시카보네이트와 같이 혼합된 화합물을 포함한다.
권장되는 중화제의 실례로 MgOH, MgO, Al2O3, Al(OH)3, MgCO3, CaCO3, ZnO 및 하이드로탈사이트 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
특히 권장되는 중화제는 MgO 및 하이드로탈사이트이다.
본 발명에 따르는 조성물은 또한 선택적으로 성분(A)의 100중량부당 0.1 내지 2중량부의 윤활제를 포함한다. 사용될 수 있는 윤활제로는 알킬렌 지방 아미드(예, 에틸렌 비스스테아르아미드 왁스), Mg, Zn, Ba 및 Na 스테아레이트, 부틸 스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 스테아릴 알콜, 옥틸 베헤네이트, 실리콘유 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
방염제는 화학식(1)의 폴리포스페이트로부터 선택된다. 권장되는 포스페이트는 하기 화학식들의 포스페이트 및 이들의 혼합물이다:
트리페닐 포스페이트(TPP)
레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트)(RDP)
레조르시놀 모노(디페닐 포스페이트)
바람직한 포스페이트는 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트), 레조르시놀 모노(디페닐 포스페이트) 및 이들의 혼합물이다.
상기 지시된 바와 같이, 상기 조성물은 성분(A)의 100중량부당 1 내지 25중량부, 바람직하게 2 내지 15중량부의 포스페이트 방염제를 포함한다.
본 발명에 따르는 조성물은 또한 성분(A)의 100중량부당 인산붕소(PBO4) 및 인산아연으로부터 선택되는 추가의 방염제를 0 내지 10, 바람직하게 0 내지 5중량부로 포함할 수 있다. 무기 인산염을 첨가하는 것은 본 발명에 따르는 조성물의 방염성에 대한 상승작용을 일으키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따르는 조성물은 또한 안료, 염료, UV 안정화제, 산화방지제, 대전방지제, 커플링제, 충격강도 개질제 및 증량 및/또는 보강 충전제와 같이 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물에 일반적으로 사용되는 보조제를 통상적인 양으로 함유할 수 있다.
본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 무기 충진제로는 활석, 황산바륨, 운모등을 들 수 있다.
사용될 수 있는 대전방지제로는 에톡실화 아민 및 알킬설포네이트를 들 수 있다.
본 발명의 조성물은 또한 예를 들면 산화티탄, 군청색 안료 및 카본 블랙과 같은 염료 및 안료를 함유할 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 달리 지적되지 않는한 실시예중의 모든 % 및 비율은 중량으로 나타낸다.
비교실시예 A, B 및 C 및 실시예 1 내지 13
하기 표 1의 조성물을 밀폐식 혼련기에 의해 또는 단일 나선 압출기 또는 쌍 나선 압출기에 의해 150 내지 300℃의 온도에서 혼합 또는 고온 압출시켜 제조한다.
상기 조성물의 고온 용융지수를 측정하였다. 상기 조성물을 표준화된 시험편으로 성형하였고, 아이조드(Izod) 충격강도 및 비캐트(Vicat) 온도를 측정하였다. 또한 상기 조성물을 UL 94 시험용으로 1.6mm 두께 및 2.4mm 두께, 및 IEC 65 시험용으로 3.1mm 두께의 표준화된 시험편으로 성형하였다. 상기 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
상기 실시예는 본 발명에 따르는 중화제 및 포스페이트 방염제가 동시에 사용되는 경우 매우 소량의 중화제의 존재 및 임의의 할로겐 함유 화합물의 부재하에서 조차도 상기 조성물의 특히 현저한 방염성이 획득되는 것을 나타낸다.
본 발명에 의해 포스페이트 방염제와 유효량의 산 중화제를 적합하게 조합시켜 할로겐이 전혀없는 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물에 방염성을 부여할 수 있었다.

Claims (10)

  1. (A) 스티렌계 중합체, 스티렌계 공중합체 또는 이들의 혼합물;
    (B) 성분(A)의 100중량부당, 원소 주기율표의 (II)족 및 (III)족 금속의 산화물, 수산화물 및 탄산염, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 0.01 내지 10중량부의 산 중화제; 및
    (C) 성분 (A)의 100중량부당, 하기 화학식(1)의 포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 1 내지 25중량부의 방염성 포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    어떠한 할로겐도 함유하지 않는 스티렌계 중합체 및 공중합체 조성물:
    화학식 1
    상기식에서, R1, R2, R3, R4및 R5는 서로 독립적으로 아릴기, 또는 하나이상의 알킬기 및/또는 하이드록실기로 치환된 아릴기이고, n은 0 내지 5의 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, R1, R2, R3, R4및 R5가 C6-C12아릴기, 또는 하나이상의 C1-C5알킬기 및/또는 하이드록실기로 치환된 C6-C12아릴기이고, n이 0 또는 1인 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 방염성 포스페이트가 하기 화학식들의 포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 조성물:
    화학식 2
    화학식 3
    화학식 4
    상기식들에서, Ph는 페닐기이다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 성분(B)가 0.05 내지 6중량부의 비율로 존재하고, 성분(C)가 2 내지 15중량부의 비율로 존재하는 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 중화제가 MgOH, MgO, Al2O3, Al(OH)3, MgCO3, CaCO3, ZnO, 하이드로탈사이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 성분(A)의 100중량부당, 인산붕소(BPO4) 및 인산아연으로부터 선택된 0 내지 10중량부, 바람직하게 0 내지 5중량부의 추가의 방염제를 추가로 포함하는 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 윤활제, 안료, 염료, UV 안정화제, 산화방지제, 대전방지제, 커플링제, 충격강도 개질제 및 증량 및/또는 보강 충전제로부터 선택된 하나이상의 보조제를 추가로 포함하는 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 성분(A)가 호모폴리스티렌, 알킬스티렌 단독중합체, 고충격 폴리스티렌(HIPS), 스티렌 그래프트 중합체 및 공중합체, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 성분(A)가 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 또는 이들의 혼합물인 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 조성물의 성형 또는 압출에 의해 제조되는 제품.
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