KR20030066651A - 강화 플라스틱 및 이의 제조 방법 - Google Patents

강화 플라스틱 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강화 플라스틱 및 그 제조 방법을 제공하는 것이고, 상기 강화 플라스틱은 취성 또는 덜 취성인 플라스틱과 고무 혼합물의 고무 플라스틱 혼합에 의해 얻어진다. 상기 고무 혼합물은 가교 구조 및 평균 입자 직경 0.50㎛의 분말 고무로 이루어지고, 미가황 고무 및 가소성 엘라스토머로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 적어도 1종이다. 상기 강화 플라스틱에 함유된 고무상의 형태학과 입자 크기 분포는 가교 구조의 분말 고무의 입자 크기를 변경함으로써, 적당한 미가황 고무 또는 가소성 엘라스토머를 선택함으로써 제어될 수 있다. 본 발명에 따른 강화 플라스틱은 보다 좋은 강도 및 강성을 유지하면서도 뛰어난 인성 및 가공성을 갖는다.

Description

강화 플라스틱 및 이의 제조 방법{Toughened plastics and its preparation method}
미국 듀퐁(DuPont)사의 Souheng Wu가 Polymer International Vol. 29, No.3,(1992, p229~p247)에 발표한 문헌의 Du Pont사 플라스틱 분류를 근거로 하여 플라스틱의 사슬 결합 밀도가 Ve < 0.15mmol/ml, 사슬 특성비가 C∞> 7.5일 경우 외부 충격 에너지를 주로 매트릭스의 미세 잔금을 형성하여 소실시키면 취성 플라스틱에 속한다. 예를 들면 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴로로니트릴-스티렌 수지 등이 있다. 플라스틱의 사슬 결합 밀도가 Ve > 0.15mmol/ml, 특성비가 C∞< 7.5일 때 외부 충격 에너지에 대하여 주로 매트릭스로부터 전단항복이 나타나 에너지를 소모하게 되는데 이럴 경우 인성 플라스틱에 속한다. 취성 플라스틱과 인성 플라스틱 중간에 속한 일부 플라스틱과 사슬 결합 밀도 Ve가 0.15mmol/ml에 가까운 인성 플라스틱에 관하여 본 설명서에서는 덜 취성인플라스틱으로 정의하였는데 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리포름알데히드를 예로 들 수 있다.
종래 기술 가운데 취성 또는 덜 취성인 플라스틱 강화에 관하여 플라스틱 중합 과정에 고무를 첨가하는 방법이 있다. 예를 들면 부타디엔 고무를 스티렌 단량체에 용해시키고 중합 방법을 채택하여 최종적으로 구조적 고무 입자를 포함한 강화된 고저항 폴리스티렌을 만들어내게 된다. 그러나 이러한 방법의 공정은 비교적 번잡하며 다른 종류의 취성 플라스틱에 대해 반드시 적합한 것은 아니다. 그 외 고무와 플라스틱을 용해하여 함께 혼합하는 방법을 채택하기도 한다. 미가황 고무 혹은 열가소성 엘라스토머를 넣고 취성 또는 덜 취성인 플라스틱을 강화한다. 예를 들어 에틸렌프로필렌 고무(EP 고무)를 가지고 폴리 프로필렌을 강화한다. 플라스틱 기질 내에서의 고무 입자 형태와 분포가 강화 효과에 큰 영향을 주기 때문에 이러한 방법은 플라스틱 기질 내에서의 고무 분산 상태를 효과적으로 컨트롤하기가 어렵다. 그래서 강화 효과가 이상적이지 못할 뿐만 아니라 소기의 강화 목표를 달성하려면 언제나 비교적 많은 고무를 첨가해야만 하므로 플라스틱 강도, 견고성 등 성능 훼손이 비교적 크다.
본 발명은 강화 플라스틱 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 2개 이상의 고무 성분을 사용하여 취성 또는 덜 취성인 플라스틱을 함께 혼합하여 얻어진 강화 플라스틱 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명자들은 다수의 실험 연구를 통해 입자 크기가 작고 가교 구조를 가진 분말 고무와 미가황 고무 혹은 열가소성 엘라스토머를 가지고 혼합 사용하여 취성 플라스틱 혹은 덜 취성인 플라스틱을 강화함으로써 우수한 강화 효과를 거두었다. 이 방법은 각종 취성 또는 덜 취성인 플라스틱을 강화하는데 적합하다.
따라서 본 발명의 목적은 혼합 고무로 구성된 취성 또는 덜 취성인 플라스틱을 강인화하여 만든 강화 플라스틱을 공급하는 것이다. 이러한 강화 플라스틱은 양호한 인성을 가지고 있으면서 비교적 높은 강도와 견고성을 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 취성 또는 덜 취성인 플라스틱의 강화 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 공정이 간단하고 각종 취성 또는 덜 취성인 플라스틱의 강화에 보편적으로 적용할 수 있다.
첫째, 본 발명은 일종의 신 강화 플라스틱을 제공하였다. 이에 상호 혼합될 다음의 성분도 포함된다. 취성 또는 덜 취성인의 플라스틱과 혼합 고무 성분, 이 가운데 혼합 고무 성분은 평균 입자 크기 0.02um~0.5um의 가교 구조를 가진 분말 고무와 다음 중 최소 한 종류의 물질로 혼합 구성된다. 미가황 고무와 열가소성 엘라스토머
둘째, 본 발명은 상술한 강화 플라스틱의 제조 방법을 제시하였다. 이에 취성 또는 덜 취성인 플라스틱과 혼합 고무 성문의 용해 혼합도 포함된다.
본 발명 강화 플라스틱은 상호 혼합 과정에 다음 성분이 포함된다. 취성 또는 덜 취성인 플라스틱과 혼합 고무 성분, 그 가운데 혼합 고무 성분은 평균 입자 크기 0.02㎛~0.5㎛, 최적 크기 0.05㎛~0.2㎛의 가교 구조를 갖는 분말 고무와 다음 중 최소 한 종류의 물질로 혼합 구성된다. 미가황 고무와 열가소성 엘라스토머, 제조 과정 중 미가황 고무와 열가소성 엘라스토머는 임의로 배합비율을 조정하여 혼합할 수 있다. 혼합 고무 성분과 플라스틱 중량비는 1:99~30:70 이지만 5:95~25:75가 최적이다. 그 중 분말 고무가 혼합 고무 성분 총 중량에서 차지하는 비중은10%~95%이나 50%~95%가 최적의 비중이 된다.
본 발명의 강화 플라스틱 기질을 갖는 취성 또는 덜 취성인 플라스틱에는 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AS), 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리포름알데히드가 포함된다.
본 발명 강화 플라스틱의 분산계 혼합 고무 성분 중 가교 구조를 갖는 분말 고무의 입자는 균일계 구조의 고무 입자로서 겔 함량이 중량 60%이거나 그 이상인데 중량 80% 내지 그 이상을 최적으로 삼는다. 고무 입자의 평균 입자 크기는 0.02㎛~0.5㎛이지만 0.05㎛~0.2㎛을 최적으로 삼는다.
이러한 종류의 고무 입자로 본 발명자가 1999년 12월 3일 제출한 중국 특허신청 99125530.5(공개된 내용은 참고용으로서 전부 본 설명서에 인용되었음)에 근거하여 제조한 완전 가황 분말 고무를 선택하는 것이 가장 적합한데 구체적으로 다음의 완전 가황 분말 고무 중 적어도 한 종류를 포함하여야 하나 이에 국한되지 않는다. 완전 가황 분말 천연 고무, 완전 가황 분말 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 완전 가황 분말 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 완전 가황 분말 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 카르복실기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 클로로프렌 고무, 완전 가황 분말 폴리 부타디엔 고무, 완전 가황 분말 실리콘 고무 혹은 완전 가황 분말 아크릴산 수지 고무 등이 있다. 이러한 종류의 완전 가황 분말 고무는 겔(GEL) 함량이 60% 내지 그 이상이며 건조 후 분리제를 첨가하지 않아도 자유로이 이동하며 분산되는 고무 미분을 말한다. 이러한 완전 가황 분말 고무는 고무 유액을 방사 가교하여 얻은 것으로 구체적인 제조 방법은상술한 중국 특허 신청 99125530.5를 참고한다.
이상에서 논한 고무 입자에 대하여 가교형 분말 고무도 사용할 수 있다.
본 발명자들은 실험 연구를 통해 일부 고무 유액이 합성 과정에서 고무 분자 사이에 일정한 가교 반응이 발생함으로써 채취된 고무 유액의 가교 정도가 일정함을 발견하게 되었다. 우리는 이를 가교형 고무 유액이라 명하였다. 이러한 종류의 가교형 고무 유액의 경우 자체적으로 가교 정도가 상대적으로 높을 때에는 더 이상의 방사 가교 없이 분무 건조를 거쳐 분말 고무를 제조해낼 수 있다. 물론 동종 고무의 경우 이러한 종류의 분말 고무의 가교 정도는 방사를 통해 얻어진 완전 가황 분말 고무보다 낮아야 하는데 우리는 이를 가교형 분말 고무라 명하였다.
이러한 가교형 분말 고무의 겔 함량과 원료로서의 가교형 합성 고무 유약의 겔 함량은 기본적으로 일치하는데 겔 함량은 80%(중량) 내지 그 이상이어야 하며 85% 내지 그 이상이 가장 적합하다. 이 분말 고무의 입자 크기는 비교적 작은 편이며 평균 50~300nm이다. 가교형 분말 고무는 분리제를 첨가하지 않아도 자유롭게 이동한다. 물론 필요하다면 이러한 가교형 분말 고무에도 분리제를 첨가하여 이동성과 유착 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 분말 고무 내의 모든 미립은 모두 균일계이다. 즉, 각각의 미립이 구성 성분에 있어 모두 균질하며 현재의 현미경 기술로 관찰했을 때 미립 내부에서 분층(分層), 분상(分相) 등 불균일 현상이 발견되지 않는다. 가교형 분말 고무의 종류에 있어 아무런 제한이 없으며 각종 가교형 합성 고무 유액을 사용하여 제조하는 가교형 분말 고무라고 할 수 있다. 예를 들어 가교형 분말 스티렌-부타디엔 고무, 가교형 분발 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무, 가교형 분말 폴리 부타디엔 고무, 가교형 분말 부타디엔 아크릴로 니트릴 고무, 가교형 분말 카르복실기 부타디엔 고무, 가교형 분말 클로로프렌 고무, 가교형 분말 아크릴산 수지 고무 등이 있다.
이러한 종류의 가교형 분말 고무의 제조 방법은 다음과 같다. 각종 가교형 합성 고무 유액을 원료로 하여 건조 후 가교형 분말 고무를 얻는다. 건조 과정에 분무 건조법 혹은 침전 건조법을 사용할 수 있으나 분무 건조법을 채택하는 것이 가장 적합하다. 분무 건조법을 이용할 경우 분무 건조기의 입구 온도는 100~200℃가 되게 컨트롤하고 출구 온도는 20~80℃가 되게 컨트롤한다. 가교형 분말 고무를 제조할 때 사용되는 가교형 합성 고무의 유탁액(라텍스) 종류로는 여러 가지 가교형 합성 고무 유액이 있는데 겔 함량 80%(중량) 내지 그 이상을 권장하되 85% 내지 그 이상이 가장 적합하다. 가교형 합성 고무의 유탁액은 다음 중에서 선택할 수 있다. 가교형 스티렌-부타디엔 고무 유액, 가교형 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무 유액, 가교형 폴리 부타디엔 고무 유액, 가교형 부타디엔 아크릴로 니트릴 고무 유액, 가교형 카르복실기 부타디엔 아크릴로 니트릴 고무 유액, 가교형 클로로프렌 고무 유액, 가교형 아크릴산 수지 고무 유액.
본 발명 강화 플라스틱의 고무 입자로 이러한 종류의 가교형 분말 고무를 채택할 경우 가교형 분말 스티렌-부타디엔 고무 혹은 가교형 분말 폴리 부타디엔 고무 등을 선택하는 것이 가장 적합하다.
본 발명 강화 플라스틱 분산계 혼합 고무 성분 중 미가황 고무로 다음의 고무 중에서 적어도 한 종류가 포함되어야 한다. 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무,카르복시화 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리이소프렌, 에틸렌프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 부틸 합성 고무, 아크릴산 수지 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 폴리우레탄 고무, 염화 에테르 고무, 다황화 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 혹은 염화폴리에틸렌.
본 발명 강화 플라스틱 분산계 혼합 고무 성분 중 열가소성 엘라스토머에는 다음 서술한 것 중에 적어도 한가지 종류를 포함하게 된다. 스티렌-부타디엔-스티렌 트리블록 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIS), 수소화 SBS, 수소화 SIS(SEPS), 폴리에테르형 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리 에스테르형 폴리 우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르형 열가소성 엘라스토머, 에틸렌 공중합체 열가소성 엘라스토머 혹은 폴리 염화 에틸렌 열가소성 엘라스토머. 상술한 각종 미가황 고무와 각종 열가소성 엘라스토머는 독자적으로 혹은 임의의 방식으로 조합되어 혼합 고무 성분의 구성 요소의 일부가 된다.
본 발명 강화 플라스틱의 제조 방법은 다음과 같다.
취성 또는 덜 취성인 플라스틱과 혼합 고무 성분을 일반 고무 플라스틱 혼합 방법을 이용하여 강화 플라스틱을 제조하는 것을 말한다. 사용되는 혼합 고무는 평균 입자 크기 0.02㎛~0.5㎛, 최적 크기 0.05㎛~0.2㎛의 가교 구조를 가진 분말 고무와 다음 중 최소 한 종류 물질로 혼합 구성 된다. 미가황 고무와 열가소성 엘라스토머, 과정에서 미가황 고무와 열가소성 엘라스토머를 임의의 배합 비율로 혼합할 수 있다. 혼합 고무 성분과 플라스틱 중량비는 1:99에서 30:70이며 최적의 비율은 5:95에서 25:75이다. 그 중 분말 고무가 혼합 고무 성분 총 중량에서 차지하는 비중은 10%에서 95% 가량이고 최적의 비율은 50%에서 95%이다.
본 방법에 사용되는 취성 또는 덜 취성인 플라스틱에는 폴리스티렌, 아크릴로 니트릴-스티렌수지(AS), 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 또는 폴리포름알데히드가 포함된다.
본 방법에 사용되는 가교 구조를 가진 분말 고무 입자는 균일계 구조의 고무 입자인데 겔 함량은 60% 내지 그 이상이며 80% 내지 그 이상이 가장 적합하다. 고무 임자의 평균 입자 크기는 0.02㎛~0.5㎛이고 최적 크기는 0.05㎛~0.2㎛이다.
이러한 종류의 고무 입자로 본 발명인이 1999년 12월 3일에 제출한 중국 특허 신청 99125530.5에 근거하여 제조한 완전 가황 분말 고무를 선택하는 것이 가장 적합한데 구체적으로 다음의 완전 가황 분말 고무 중 적어도 한 종류를 포함하여야 하나 이에 국한되지 않는다. 완전 가황 분말 천연 고무, 완전 가황 분말 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 완전 가황 분말 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 완전 가황 분말 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 카르복시화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 클로로프렌 고무, 완전 가황 분말 폴리부타디엔 고무, 완전 가황 분말 실리콘 고무 혹은 완전 가황 분말 아크릴산 수지 고무 등이 있다. 이러한 종류의 완전 가황 분말 고무는 겔(GEL) 함량이 60% 이상이며 건조 후 분리제를 첨가하지 않아도 자유로이 이동하며 분산되는 고무 미분을 말한다. 이러한 완전 가황 분말 고무는 고무 유액을 방사 가교하여 얻은 것으로 구체적인 제조 방법은 상술한 중국 특허 신청 99125530.5를 참고한다.
이상에서 논한 고무 입자에 가교형 분말 고무도 사용할 수 있다.
본 발명자들은 실험 연구를 통해 일부 고무 유액이 합성 과정에서 고무 분자 사이에 일정한 가교 반응이 발생함으로써 채취된 고무 유액이 일정하게 가교됨을 발견하게 되었다. 우리는 이를 가교형 고무 유액이라 명하였다. 이러한 종류의 가교형 고무 유액의 경우 자체적으로 가교 정도가 상대적으로 높을 때에는 더 이상의 방사 가교 없이 분무 건조를 거쳐 분말 고무를 제조해낼 수 있다. 물론 동종 고무의 경우 이러한 종류의 분말 고무의 가교 정도는 방사를 통해 얻어진 완전 가황 분말 고무보다 낮아야 하는데 우리는 이를 가교형 분말 고무라 명하였다.
이러한 가교형 분말 고무의 겔 함량과 원료로서의 가교형 합성 고무 유약의 겔 함량은 기본적으로 일치하는데 겔 함량은 80중량% 이상이어야 하며 85중량% 이상이 가장 적합하다. 이 분말 고무의 입자 크기는 비교적 작은 편이며 평균 50~300nm이다. 가교형 분말 고무는 분리제를 첨가하지 않아도 자유롭게 이동한다. 물론 필요하다면 이러한 가교형 분말 고무에도 분리제를 첨가하여 이동성과 유착 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 분말 고무 내의 모든 미립은 모두 균일계이다. 즉, 각각의 미립이 구성 성분에 있어 모두 균질하며 현재의 현미경 기술로 관찰했을 때 미립 내부에서 분층, 분상 등 불균일 현상이 발견되지 않는다. 가교형 분말 고무는 종류 상 아무런 제한이 없으며 각종 가교형 합성 고무 유액을 사용하여 제조하는 가교형 분말 고무라고 할 수 있다. 예를 들어 가교형 분말 스티렌-부타디엔 고무, 가교형 분발 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무, 가교형 분말 폴리부타디엔 고무, 가교형 분말 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 가교형 분말 카르복시화부타디엔 고무, 가교형 분말 클로로프렌 고무, 가교형 분말 아크릴산 수지 고무 등이 있다.
이러한 종류의 가교형 분말 고무의 제조 방법은 다음과 같다. 각종 가교형 합성 고무 유액을 원료로 하여 건조 후 가교형 분말 고무를 얻는다. 건조 과정에 분무 건조법 혹은 침전 건조법을 사용할 수 있으나 분무 건조법을 채택하는 것이 가장 적합하다. 분무 건조법을 이용할 경우 분무 건조기의 입구 온도는 100~200℃가 되게 컨트롤하고 출구 온도는 20~80℃가 되게 컨트롤한다. 가교형 분말 고무를 제조할 때 사용되는 가교형 합성 고무의 유탁액(라텍스) 종류로는 여러 가지 가교형 합성 고무 유액이 있는데 겔 함량 80중량% 이상을 권장하되 85중량% 이상이 가장 적합하다. 가교형 합성 고무의 유탁액은 다음 중에서 선택할 수 있다. 가교형 스티렌-부타디엔 고무 유액, 가교형 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무 유액, 가교형 폴리 부타디엔 고무 유액, 가교형 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 유액, 가교형 카르복시화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 유액, 가교형 클로로프렌 고무 유액, 가교형 아크릴산 수지 고무 유액.
본 발명 강화 플라스틱 제조 시, 사용되는 고무 입자로 이러한 종류의 가교형 분말 고무를 채택할 경우 가교형 분말 스티렌-부타디엔 고무 또는 가교형 분말 폴리부타디엔 고무 등을 선택하는 것이 가장 적합하다.
본 방법에 사용된 미가황 고무에는 다음의 고무 중 적어도 한 종류가 포함된다. 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무, 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리이소프렌, 에틸렌 프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복시화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 부틸 합성 고무, 아크릴산 수지 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 폴리우레탄 고무, 염화에테르 고무, 다황화 고무, 클로로 설폰화 폴리에틸렌 혹은 염화폴리에틸렌.
본 방법에 사용된 열가소성 엘라스토머에는 다음 서술한 것 중에 적어도 한가지 종류가 포함된다. 스티렌-부타디엔-스티렌 트리블록 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIS), 수소화 SBS, 수소화 SIS(SEPS), 폴리 에테르형 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르형 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르형 열가소성 엘라스토머, 에틸렌 공중합체 열가소성 엘라스토머 혹은 폴리염화에틸렌 열가소성 엘라스토머. 상술한 각종 미가황 고무와 각종 열가소성 엘라스토머는 독자적으로 혹은 임의의 방식으로 조합되어 혼합 고무 성분의 구성 요소의 일부가 된다.
고무 혼합 방식으로 본 발명 강화 플라스틱을 제조하는 과정에서 혼합 온도는 일반 플라스틱 가공 중 사용되는 혼합 온도와 같다. 기체(基體) 플라스틱의 용해 온도를 근거로 결정하는데 기체(基體) 플라스틱의 완전 용해와 플라스틱 분해 범위 내에서 선택되지 않도록 보장해야 한다. 그 외, 가공 시 필요에 따라 혼합 재료에 플라스틱 가공용 일반 보조제, 첨가제 및 용해촉진제 등의 가공 보조제를 적당량 첨가할 수도 있다.
본 방법에 사용된 혼합 설비는 플라스틱 가공업계에서 통용되는 혼합설비로서 이중 나선형 압출기, 단일 나선형 압출기(extruder), 오픈형 혼합기(mixer), 밀폐형 혼합기 등이 있다.
본 발명 강화 플라스틱이 갖는 고무 상 형태와 입자 크기 분포는 변형 혼합되어 첨가된 가교 구조의 분말 고무의 입자 크기 및 적합한 미가황 고무 혹은 열가소성 엘라스토머가 이와 서로 배합되어 제어됨으로써 양호한 인성과 가공 성능을 갖추게 되고 비교적 높은 강도와 견고성을 유지하게 된다.
본 발명 취성 또는 덜 취성인 플라스틱의 강화 방법은 공정이 간단하고 각종 취송 혹은 덜 취성인 플라스틱 강화에 보편적으로 적용할 수 있다.
본 발명은 하기 실시예에 관하여 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 범위는 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 나타나있다.
실시예 1:
폴리프로릴렌 입자 소재(지난 정유공장 생산, 번호T30S), 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무(란화 고무유탁액 연구제작센터의 스티렌-부타디엔 고무-50유액 중, 스티렌-부타디엔 고무 유액의 건조 고무(dry rubber) 중량의 3%에 근거하여 가교 보조제 트리하이드록시메틸프로판트리아크릴레이트를 첨가한 후 방사 가황을 진행하는데 방사제 량을 2.5Mrad로 하여 분무건조 후 얻게 되는데 평균 입자 크기는 100nm이고 겔 함량은 중량 90.4%이다. 구체적인 제조 과정은 앞서 언급한 중국 특허 신청 99125530.5를 참고한다), 3량체 에스테르 프로필렌 고무 입자 소재(Dupont Dow Elastomers L.L.C 생산, 번호 3745) 및 항산화제 Irganox1010(스위스 치바지아지 생산)를 혼합하고 배합하는데 구체적 성분은 다음과 같다. 폴리프로필렌과 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 3량체 에스테르 프로필렌 고무의 중량비는 90대 9대 1이며 고무 및 플라스틱 총 중량을 100으로 산정했을 때 항산화제 용량은 0.5가 된다. 독일 WP사의 ZSK-25 이중 나선형 압출기를 채택하여 혼합 제조하는데 압출기의 부분별 온도는 각각 170℃, 185℃, 190℃, 190℃, 190℃ 및 190℃이다(기계 전단부 온도). 입자 소재가 사출 성형법으로 표준 샘플을 제조하여 각 항목의 역학 성능 테스트를 실시한다. 결과는 표1에 나타난 바와 같다.
실시예 2:
실시예 1에서 폴리프로필렌, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 3량체 에스테르 프로필렌 고무 입자 소재 이 세가지 물질의 중량비를 90대 8대 2로 변경하되 나머지 조건은 실시예 1과 동일하다. 역학 테스트 결과는 표1에 나타난 바와 같다.
실시예 3:
실시예 1에서 폴리프로필렌, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 3량체 에스테르 프로필렌 고무 입자 소재 세가지 물질의 중량비를 90대 5대 5로 변경하되 나머지 조건은 실시예 1과 동일하다. 역학 테스트 결과는 표1에 나타난 바와 같다.
비교예 1:
3량체 에스테르 프로필렌 고무 입자 소재를 첨가하지 않은 상태에서 폴리프로필렌과 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무의 중량비를 90대 10으로 하는 것 이외에 나머지 조건은 실시예 1과 동일하고 역학 테스트 결과는 표1에 나타난바와 같다.
비교예 2:
완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무를 첨가하지 않은 상태에서 폴리프로필렌과 3량체 에스테르 프로필렌 고무 입자 소재의 중량비를 90대 10으로 하는 것 이외에 나머지 조건은 실시예 1과 동일하며 역학 테스트 결과는 표1에 나타난 바와 같다.
비교예 3:
실시예 1의 폴리프로필렌 입자 소재를 가지고 직접 사출 성형하여 표준 샘플을 제조한 다음 각 항목의 역학 성능 테스트를 진행한다. 결과는 표1에 나타난 바와 같다.
인장강도 인장 절단의연신율 아이조드파손 부위충격강도 굴곡강도 굴곡탄성률
단위 Mpa % J/m Mpa Gpa
실시예 28.8 248 100.0 28.8 1.32
실시예 2 28.8 230 95.8 29.0 1.31
실시예 3 28.7 179 90.8 29.4 1.33
비교예 1 28.4 211 87.4 28.4 1.28
비교예 2 28.7 171 70.0 29.1 1.33
비교예 3 34.8 502 46.8 34.4 1.56
테스트표준 GB1040 GB1040 GB1843 GB9341 GB9341
실시예 4:
투명 폴리스티렌 입자 소재(이예산석유화학 생산, 번호 666D), 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무(구체적인 제조 방법은 다음과 같다), SBS 열가소성 엘라스토머(이옌산 석유화학 생산, 번호1401) 및 항산화제 Irganox1010(실시예1과 동일)를 혼합하고 배합하는데 구체적 구성은 폴리스티렌, 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SBS 열가소성 엘라스토머의 중량비가 85대 13.5대 1.5이고 고무 및 플라스틱 총 중량을 100으로 산정하였을 때 항산화제의 용량은 0.5로 한다. 독일 WP사의 ZSK-25 이중 나선형 압출기를 이용하여 혼합 제조한다. 압출기 부분별 온도는 각각 170℃, 180℃, 180℃, 180℃, 180℃ 및 180℃(기계 전단부 온도)이다. 입자 소재를 사출 성형하여 표준 샘플을 제조한 후 각 항목의 역학 테스트를 실시한다. 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
본 실시예에서 사용되는 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무는 다음과 같이 제조된다.
자체적으로 가교 정도가 일정한 스티렌-부타디엔 고무 유액(이러한 종류의 가교는 고무유액이 합성 과정에서 고무 분자 사이에 일정한 가교 반응이 발생함으로써 나타나는데 이로 인해 고무 유액 가교 정도가 일정해진다)을 분무 건조기로 분무 건조한다. 분무 건조기 입구의 온도는 140℃~160℃이며 출구 온도는 40℃~60℃이다. 원심 분리기에 건조 후의 에스비아므 분말 고무가 모아지면 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무를 얻게 되는데 입자 크기는 약 100nm이고 겔 함량은 중량 88.9%이다. 이에 스티렌-부타디엔 고무 유액으로 란화고무유탁액연구제작센터가 생산한 스티렌-부타디엔 고무 넘버50, 겔 함량 88% 중량의 가교형 스티렌-부타디엔 고무를 채택한다.
실시예 5:
실시예 4 가운데 폴리스티렌, 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및SBS 열가소성 엘라스토머 세 가지 물질의 중량비를 85대 12대 3으로 변경하되 나머지 조건은 실시예 4와 동일하다. 역학 테스트 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
실시예 6:
실시예 4 가운데 폴리스티렌, 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SBS 열가소성 엘라스토머 세 가지 물질의 중량비를 85대 8대 7으로 변경하되 나머지 조건은 실시예 4와 동일하다. 역학 테스트 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
비교예 4:
SBS 열가소성 엘라스토머를 첨가하지 않은 상태에서 폴리스티렌과 가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무의 중량비를 85대 15로 하는 것 이외에 나머지 조건은 실시예 4과 동일하며 역학 테스트 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
비교예 5:
가교형 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무를 첨가하지 않은 상태에서 폴리스티렌과 SBS 열가소성 엘라스토머의 중량비를 85대 15로 하는 것 이외에 나머지 조건은 실시예 4과 동일하며 역학 테스트 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
비교예 6:
실시예 4의 폴리스티렌 입자 소재를 가지고 직접 사출 성형하여 표준 샘플을 제조한 다음 각 항목의 역학 성능 테스트를 진행한다. 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
인장강도 인장 절단의연신율 아이조드파손 부위충격강도 굴곡강도 굴곡탄성률
단위 Mpa % J/m Mpa Gpa
실시예 4 35.4 36 137 51.1 2.40
실시예 5 32.9 38 127 50.9 2.43
실시예 6 32.8 42 112 50.7 2.55
비교예 4 35.2 32 99.5 50.9 2.36
비교예 5 38.3 36 47.4 53.8 2.66
비교예 6 50.1 5 32.7 83.8 3,22
테스트표준 GB1040 GB1040 GB1843 GB9341 GB9341
실시예 7:
AS 수지(타이완 치메이 생산, 번호PN-127 L200), 완전 가황 에세비아르 분말 고무(실시예 1과 동일), SIS 열가소성 엘라스토머(Dow Exxon Chem. Co.생산 번호 4113) 및 항산화제 Irganox1010(실시예1과 동일)를 혼합하고 배합하는데 구체적 구성은 다음과 같다. AS 수지, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SIS 열가소성 엘라스토머의 중량비는 80대 18대 2이며 고무 및 플라스틱 총 중량을 100으로 산정했을 때 스테아린산 칼슘(베이징 창양사 화학) 용량은 0.2가 된다. 독일 WP사의 ZSK-25 이중 나선형 압출기를 이용하여 혼합 제조한다. 압출기 부분별 온도는 각각 220℃, 240℃, 240℃, 240℃, 245℃ 및 240℃(기계 전단부 온도)이다. 입자 소재를 사출 성형하여 표준 샘플을 제조한 후 각 항목의 역학 테스트를 실시한다. 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
실시예 8:
실시예 7 가운데 AS 수지, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SIS 열가소성 엘라스토머 세 가지 물질의 중량비를 80대 16대 4로 변경하되 나머지조건은 실시예 7와 동일하다. 역학 테스트 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
실시예 9:
실시예 7 가운데 AS 수지, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SIS 열가소성 엘라스토머 세 가지 물질의 중량비를 80대 10대 10으로 변경하되 나머지 조건은 실시예 7와 동일하다. 역학 테스트 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
실시예 10:
실시예 7 가운데 AS 수지, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SIS 열가소성 엘라스토머 세 가지 물질의 중량비를 80대 4대 16으로 변경하되 나머지 조건은 실시예 7와 동일하다. 역학 테스트 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
실시예 11:
실시예 7 가운데 AS 수지, 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무 및 SIS 열가소성 엘라스토머 세 가지 물질의 중량비를 80대 2대 18로 변경하되 나머지 조건은 실시예 7와 동일하다. 역학 테스트 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
비교예 7:
SIS 열가소성 엘라스토머를 첨가하지 않은 상태에서 AS 수지와 완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무의 중량비를 80대 20으로 하는 것 이외에 나머지 조건은 실시예 7과 동일하며 역학 테스트 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
비교예 8:
완전 가황 스티렌-부타디엔 고무 분말 고무를 첨가하지 않은 상태에서 AS 수지와 SIS 열가소성 엘라스토머의 중량비를 80대 20으로 하는 것 이외에 나머지 조건은 실시예 7과 동일하며 역학 테스트 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
비교예 9:
실시예 7의 AS 입자 소재를 가지고 직접 사출 성형하여 표준 샘플을 제조한 다음 각 항목의 역학 성능 테스트를 진행한다. 결과는 표3에 나타난 바와 같다.
인장강도 인장절단 연신율 아이조드파손부위충격강도 굴곡강도 굴곡탄성률 열변형온도
단위 Mpa % J/m Mpa Gpa ℃
실시예 7 48.9 32.5 75.6 78.2 2.15 73.6
실시예 8 45.6 29.8 65.8 75.6 2.07 72.2
실시예 9 42.9 22.5 43.1 69.8 1.92 69.8
실시예 10 38.3 15.8 39.5 65.2 1.83 67.2
실시예 11 36.8 12.6 36.9 60.7 1.73 65.1
비교예 7 43.2 25.7 45.9 68.3 1.96 71.5
비교예 8 33.7 4.5 32.1 53.9 1.62 63.6
비교에 9 72.5 3.5 22.8 105.6 2.68 84.5
테스트표준 ASTMD638 ASTMD638 ASTMD256 ASTMD790 ASTMD790 ASTMD648

Claims (12)

  1. 취성 또는 덜 취성인 플라스틱과 혼합 고무 성분을 함유한 강화 플라스틱에 있어서, 상기 취성 플라스틱은 사슬 결합 밀도가 Ve < 0.15mmol/ml이고 사슬 특성비가 C∞> 7.5인 플라스틱이고, 상기 덜 취성인 플라스틱은 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 및 폴리포름알데히드로 구성되는 그룹 중에서 선택되며, 상기 혼합 고무 성분은 평균 입자 크기 0.02㎛~0.5㎛의 가교 구조를 갖는 분말 고무, 및 미가황 고무 및 열가소성 엘라스토머로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 취성 또는 덜 취성인 플라스틱은 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 또는 폴리포름알데히드를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가교 구조를 지닌 분말 고무의 평균 입자 크기는 0.05㎛~0.2㎛인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  4. 제 1 항에 있어서, 혼합 고무 성분 중 가교 구조를 갖는 분말 고무 입자는균일계 구조의 고무 입자로서 겔 함유량이 60중량% 이상인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  5. 제 4 항에 있어서, 혼합 고무 성분 중 가교 구조를 가진 분말 고무 입자는 겔 함량이 80중량% 이상인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  6. 제 4 항에 있어서, 혼합 고무 성분 중 가교 구조를 가진 분말 고무 입자는 완전 가황 분말 고무 또는 가교형 분말 고무인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  7. 제 6 항에 있어서, 완전 가황 분말 고무는 완전 가황 분말 천연 고무, 완전 가황 분말 스티렌-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 카르복시화 스티렌-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 카르복시화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 완전 가황 분말 폴리부타디엔 고무, 완전 가황 분말 클로로프렌 고무, 완전 가황 분말 실리콘 고무 및 완전 가황 분말 아크릴산 수지 고무로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  8. 제 6 항에 있어서, 가교형 분말 고무는 가교형 분말 스티렌-부타디엔 고무 및 가교형 분말 폴리부타디엔 고무로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 고무 성분과 플라스틱의 중량비는 1:99 내지 30:70이고, 분말 고무 비율은 혼합 고무 성분 총 중량에 대하여 10중량%~95중량%인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  10. 제 9 항에 있어서, 분말 고무의 비율은 혼합 고무 성분 총 중량에 대하여 50중량% 내지 95중량%인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  11. 제 9 항에 있어서, 혼합 고무 성분과 플라스틱 중량비는 5:95 내지 25:75인 것을 특징으로 하는 강화 플라스틱.
  12. 취성 또는 덜 취성인 플라스틱과 혼합 고무 성분을 용해시켜 함께 혼합하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 강화 플라스틱의 제조방법.
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