KR20080061627A - 폴리카보네이트계 수지 조성물 및 플라스틱 성형품 - Google Patents

폴리카보네이트계 수지 조성물 및 플라스틱 성형품 Download PDF

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Abstract

폴리카보네이트계 수지 조성물 및 플라스틱 성형품이 제공된다.
폴리카보네이트계 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지의 25~95 중량부; 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 1~50 중량부; 비닐계 공중합체의 1~70 중량부; 및 상기 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체를 합한 100 중량부를 기준으로, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체의 0.1~20 중량부를 포함한다.
폴리카보네이트계 수지 조성물, 플라스틱 성형품, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체, 웰드 강도, 유동성

Description

폴리카보네이트계 수지 조성물 및 플라스틱 성형품{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION AND PLASTIC ARTICLE}
본 발명은 폴리카보네이트계 수지 조성물 및 플라스틱 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유동성 및 이에 따른 성형 작업성이 우수하면서도, 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도를 보다 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트계 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리카보네이트계 열가소성 수지 중에서도, 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체 등을 포함하는 블랜드 수지는 우수한 내충격성, 내열성 및 기계적 강도를 유지하면서 가공성이 향상된 수지이다. 이러한 우수한 특성으로 인해, 위 블랜드 수지는 자동차 부품, 컴퓨터 하우징 또는 기타 사무용 기기 등에 광범위하게 적용되고 있다. 그러나, 이러한 블랜드 수지는 상기 폴리카보네이트 수지와 비닐계 공중합체 등의 상용성이 낮아서, 2개 이상의 게이트를 가지는 사출품의 사출 성형 공정을 진행하면, 위 사출 성형 공정에서 생기는 웰드부에서의 기계적 강도가 낮게 되는 단점이 있다.
그런데, 이러한 블랜드 수지를 복잡한 형태의 컴퓨터 및 전자 제품 하우징 또는 기타 사무용 기기 등에 적용하기 위해서는, 상기 사출 성형 공정에서의 웰드부의 발생은 불가피하다. 더구나, 최근 들어 각종 전기·전자 제품들이 소형화, 복합화 및 다기능화되고 이로 인해 이들 제품의 하우징이 박막화되고 있기 때문에, 이들 각종 전자 제품의 하우징 등에 적용되는 위 블랜드 수지의 기계적 강도 향상이 더욱 요구되고 있으며, 이에 따라, 위 블랜드 수지의 웰드부의 기계적 강도, 즉, 웰드 강도의 향상이 특히 요구되고 있다.
일반적으로, 위 블랜드 수지에서 폴리카보네이트 수지의 분자량을 증가시키면, 이러한 블랜드 수지의 웰드 강도가 향상된다는 사실이 알려져 있다. 그러나, 이렇게 폴리카보네이트 수지의 분자량을 증가시키면, 위 블랜드 수지의 유동성이 저하되어 이를 이용해 복잡한 형상을 갖거나 얇은 박막을 포함한 제품을 성형하고자 할 때, 위 블랜드 수지의 통상적인 성형 온도보다 높은 온도로 위 성형 공정을 진행할 필요가 생긴다. 그러나, 이와 같이 성형 온도를 높이게 되면 위 블랜드 수지의 웰드 강도 향상 효과가 다시 저하될 수 있다.
한편, 위 블랜드 수지에 메틸메타크릴레이트계의 상용화제를 첨가하여 상용성을 개선함으로서, 위 블랜드 수지의 웰드 강도를 개선하고자 하는 시도가 있었다. 그러나, 이러한 메틸메타크릴레이트계 상용화제는 위 블랜드 수지의 통상적인 성형 온도, 예를 들어, 250~280℃에서는 폴리카보네이트 수지와의 상용성이 떨어지기 때문에, 이를 이용해 위 블랜드 수지의 웰드 강도를 향상시키는데 한계가 있었다.
이에 본 발명은 유동성 및 이에 따른 성형 작업성이 우수하면서도, 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도를 보다 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 이용해 제조된 플라스틱 성형품을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지의 25~95 중량부; 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 1~50 중량부; 비닐계 공중합체의 1~70 중량부; 및 상기 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체를 합한 100 중량부를 기준으로, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체의 0.1~20 중량부를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물로 제조된 플라스틱 성형품을 제공한다.
기타 본 발명의 실시 형태들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함 되어 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 당업자가 자명하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
발명의 일 구현예에 따르면, 폴리카보네이트 수지의 25~95 중량부; 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 1~50 중량부; 비닐계 공중합체의 1~70 중량부; 및 상기 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체를 합한 100 중량부를 기준으로, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체의 0.1~20 중량부를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공된다.
이러한 폴리카보네이트계 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체의 3 가지 기본적 구성 성분 외에, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 더 포함한다. 이러한 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는, 상기 3 가지 기본적 구성 성분, 특히, 폴리카보네이트 수지 및 비닐계 공중합체와 유사한 계열의 단위 구조를 포함하고 있으며, 또한, 상기 폴리카보네이트 수지의 에스테르기와 반응해 결합할 수 있는 에폭시기를 포함하고 있다. 따라서, 상 기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체가 더 포함됨에 따라, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물의 통상적인 성형 온도에서도, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함된 폴리카보네이트 수지 및 비닐계 공중합체 등의 상용성이 크게 개선되어 이를 통해 형성된 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도가 보다 향상될 수 있다.
따라서, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 유동성 및 성형 작업성의 저하없이 폴리카보네이트예 열가소성 수지의 웰드 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 폴리카보네이트계 수지 조성물의 구성을 각 구성 성분별로 구체적으로 살피면 이하와 같다.
상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지를 포함한다.
상기 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지를 포함한다.
이러한 폴리카보네이트 수지는, 예를 들어, 하기 일반식 1의 디페놀 화합물과, 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산디에스테르를 반응시켜 제조된 방향족 폴리카보네이트 수지를 포함할 수 있다.
[일반식 1]
Figure 112006097722478-PAT00001
상기 일반식 1에서, A는 단일 결합, C1-C5 알킬렌기, C1-C5 알킬리덴기, C5∼C6 시클로알킬리덴기, -S- 또는 -SO2-이고, X는 할로겐이며, j는 0, 1 또는 2이다.
이때, 상기 일반식 1의 디페놀 화합물로는, 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판 또는 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 사용할 수 있고, 이 중에서도, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 또는 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 더욱 바람직하세는 비스페놀-A(Bisphenol-A: BPA)라고도 불리는 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판을 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 10,000~200,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 15,000~80,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
그리고, 상기 폴리카보네이트 수지로는 선형 폴리카보네이트 수지 뿐만 아니 라, 분지형 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지를 제한없이 사용할 수 있다. 이때, 상기 분지형 폴리카보네이트 수지는 상기 디페놀 화합물의 전량에 대해 0.05~2몰%의 3가 또는 그 이상의 다관능 화합물, 예를 들어, 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지는 에스테르 전구체, 예를 들어, 2 관능 카르복실산의 존재 하에 중합 반응을 진행하여 제조할 수 있으며, 이러한 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지를 단독으로 사용하거나 다른 폴리카보네이트 수지와 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지로는 호모 폴리카보네이트 수지 또는 코폴리카보네이트 수지를 제한없이 사용할 수 있고, 이들의 혼합물을 사용할 수도 있다.
그리고, 상기 폴리카보네이트 수지는, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 25~95 중량부의 함량 범위로 포함된다. 이로서, 상기 폴리카보네이트 수지의 본연의 특성을 살려 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물로 제조된 폴리카보네이트계 열가소성 수지가 우수한 제반 특성, 예를 들어, 우수한 기계적 강도 또는 내충격성 등을 나타낼 수 있다.
상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 또한, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 포함한다. 이러한 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 고무질 중합체에 적어도 2종의 비닐계 화합물을 포함한 단량체 혼합물을 그라프트시켜 형성된 것으로, 이러한 그라프트 공중합체의 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
이러한 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는, 예를 들어, 고무질 중합체의 5~95 중량%에, 제 1 비닐계 화합물 및 제 2 비닐계 화합물을 포함한 단량체 혼합물의 5~95 중량%를 그라프트시켜 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 1 비닐계 화합물로는, 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴 등의 시안화비닐 화합물; C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물; C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물; 또는 무수말레인산을 사용하거나, 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2 비닐계 화합물로는, 스티렌 또는 α-메틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌 또는 알킬 치환 스티렌 등의 방향족비닐 화합물; C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물; 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물을 사용하거나, 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
이들 제 1 및 제 2 비닐계 화합물 중에, 상기 C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물은 각각 메타크릴산 또는 아크릴산의 알킬 에스테르 화합물로서, 1∼8개의 탄소 원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르 화합물이다. 이들의 구체예로서는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 메타크릴산 프로필 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르 또는 아크릴산 메틸 에스테르 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 비닐계 화합물을 포함한 단량체 혼합물은, 상기 제 1 비닐계 화합물의 5~50 중량%와, 상기 제 2 비닐계 화합물의 50~95%를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 얻기 위한 상기 고무질 중합체로는, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체(EPDM) 또는 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체를 사용하거나, 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 고무질 중합체는 0.05∼4 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 이로서, 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 내충격성 및 이를 이용해 제조된 성형물의 표면 특성이 보다 향상될 수 있다.
한편, 위에서 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 얻기 위해 사용 가능한 고무질 중합체와 제 1 및 제 2 비닐계 화합물을 나열하였으나, 이에 한하지 않고 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 형성을 위해 통상적으로 사용되던 임의의 고무질 중합체 및 비닐계 화합물을 제한없이 사용할 수 있다.
또한, 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 바람직한 예로는, 부타디엔 고무, 아크릴 고무 또는 스티렌/부타디엔 고무에, 스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르를 포함한 단량체 혼합물을 그라프트시켜 형성된 것이나, 부타디엔 고무, 아크릴 고무 또는 스티렌/부타디엔 고무에, 메타크릴산 메틸 에스테르를 포함한 단량체 혼합물을 그라프트시켜 형성된 것을 들 수 있다. 그리고, 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 가장 바람직한 예로는, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무-스티렌(ABS) 그라프트 공중합체를 들 수 있다.
상술한 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는, 그라프트 공중합체의 통상적 인 중합 방법으로 제조할 수 있으며, 이러한 중합 방법의 예로는 유화 중합법, 현탁 중합법, 용액 중합법 또는 괴상 중합법 등을 들 수 있다. 다만, 상기 고무질 중합체의 존재 하에 상기 제 1 및 제 2 비닐계 화합물을 투입하고, 중합 개시제를 사용해 이들을 유화 중합 또는 괴상 중합함으로서 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 제조함이 바람직하다.
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 1~50 중량부의 함량 범위로 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함된다. 이로서, 폴리카보네이트계 열가소성 수지가 우수한 제반 특성, 예를 들어, 우수한 내충격성 등을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 또한, 비닐계 공중합체를 포함한다. 이러한 비닐계 공중합체는 적어도 2종의 비닐계 화합물을 공중합시켜 형성된 것으로, 이러한 공중합체의 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
이러한 비닐계 공중합체는, 예를 들어, 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴 등의 시안화비닐 화합물; C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물; C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물; 또는 무수말레인산의 어느 하나의 물질 또는 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 1 비닐계 화합물과, 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌 또는 알킬 치환 스티렌 등의 방향족비닐 화합물; C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물; 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물의 어느 하나의 물질 또는 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 2 비닐계 화합물을 공중합시켜 형성될 수 있다.
이들 제 1 및 제 2 비닐계 화합물 중에, 상기 C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물은 각각 메타크릴산 또는 아크릴산의 알킬 에스테르 화합물로서, 1∼8개의 탄소 원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르 화합물이다. 이들의 구체예로서는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 메타크릴산 프로필 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르 또는 아크릴산 메틸 에스테르 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 비닐계 화합물의 공중합체인 상기 비닐계 공중합체는, 제 1 비닐계 화합물의 5~50 중량%와, 제 2 비닐계 화합물의 50~95 중량%를 공중합시켜 형성될 수 있다.
한편, 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함되는 상기 비닐계 공중합체는, 이미 상술한 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 제조시에 함께 제조될 수 있다. 특히, 적은 양의 고무질 중합체에 과량의 단량체 혼합물을 그라프트시키거나, 분자량 조절제로서 연쇄이동제(chain transfer agent)를 과량으로 사용해 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 제조하는 경우에, 상당한 양의 비닐계 공중합체가 함께 제조될 수 있다.
따라서, 상기 비닐계 공중합체를 별도로 제조하지 않고, 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체와 함께 제조하여, 이들을 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함시킬 수도 있다.
상술한 비닐계 공중합체의 바람직한 예로는, 스티렌, 아크릴로니트릴 및 선 택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르의 공중합체, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르의 공중합체, 또는 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르의 공중합체를 들 수 있다. 이들 비닐계 공중합체는 유화 중합법, 현탁 중합법, 용액 중합법 또는 괴상 중합법 등으로 제조될 수 있고, 15,000∼300,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
또한, 상기 비닐계 공중합체의 다른 바람직한 예로는, 메타크릴산 메틸 에스테르 및 선택적으로 아크릴산 메틸 에스테르 또는 아크릴산 에틸 에스테르의 공중합체를 들 수 있다. 이러한 비닐계 중합체는 유화 중합법, 현탁 중합법, 용액 중합법 또는 괴상 중합법 등으로 제조될 수 있으며, 20,000~250,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
그리고, 상기 비닐계 공중합체의 또 다른 바람직한 예로는, 스티렌 및 무수말레인산의 공중합체를 들 수 있고, 이러한 비닐계 공중합체는 연속 괴상 중합법 또는 용액 중합법 등으로 제조할 수 있다. 이러한 비닐계 공중합체에서, 상기 두 단량체의 함량 범위는 넓은 범위에서 변화될 수 있으며, 예를 들어, 스티렌의 50~95 중량%와 무수말레인산의 5∼50 중량%가 공중합되어 상기 비닐계 공중합체를 이룰 수 있다. 그리고, 상기 비닐계 공중합체, 즉, 스티렌 및 무수말레인산의 공중합체의 분자량 역시 넓은 범위의 것이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 20,000~200,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가지며 0.3~0.9의 고유 점도를 가지는 공중합체가 사용될 수 있다.
또한, 상기 비닐계 공중합체의 각각의 바람직한 예에서 사용되는 스티렌이 다른 종류의 방향족비닐 화합물, 예를 들어, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 2,4-디메틸스티렌 또는 α-메틸스티렌으로 치환될 수도 있고, 이들을 이용해 제조된 비닐계 공중합체 역시 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함되는 비닐계 공중합체의 바람직한 예로서 될 수 있다.
상술한 비닐계 공중합체는 1~70 중량부의 함량 범위로 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함된다.
한편, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 또한, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 포함한다. 이는 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와, 폴리카보네이트를 공중합하여 형성된 것이다.
이러한 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는, 상술한 3 가지 기본적 구성 성분, 이중에서도, 폴리카보네이트 수지 및 비닐계 공중합체와 유사한 계열의 단위 구조를 포함하게 되며, 또한, 상기 폴리카보네이트 수지의 에스테르기와 반응해 결합할 수 있는 에폭시기를 포함한다. 따라서, 이러한 구성 성분이 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 더 포함됨에 따라, 통상적인 성형 온도, 예를 들어, 250~280℃의 성형 온도에서도, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물에 포함된 폴리카보네이트 수지 및 비닐계 공중합체 등의 상용성이 크게 개선되어 이를 통해 형성된 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도가 보다 향상될 수 있다. 따라서, 이러한 구성 성분은 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물의 유동성 등을 저하시키지 않고도 폴리카보네이트예 열가소성 수지의 웰드 강도를 보 다 향상시킬 수 있다.
이러한 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체에서, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체는, 에폭시기 함유 비닐계 단량체가 비닐계 공중합체에 공중합된 공중합체로 될 수 있고, 이러한 공중합체의 2 종 이상을 포함할 수도 있다.
이때, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체는, 비닐계 공중합체의 100 중량부에 대해 상기 에폭시기 함유 비닐계 단량체의 10~50 중량부가 공중합된 것으로 될 수 있다. 만일, 상기 에폭시기 함유 비닐계 단량체의 10 중량부 미만이 도입되면, 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도 향상이 충분치 않을 수 있고, 50 중량부를 초과해 도입되면 상기 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 기계적 강도, 예를 들어, 인장 강도나 굴곡 강도가 저하될 수 있다.
또한, 상기 에폭시기 함유 비닐계 단량체로는, 에폭시 알킬 아크릴레이트, 알릴 글리시딜 에스테르, 아릴 글리시딜 에스테르, 글리시딜 메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 부타디엔 모노옥사이드, 비닐 글리시딜 에테르 또는 글리시딜 이타코네이트를 사용하거나, 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 비닐계 공중합체는, 예를 들어, 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴 등의 시안화비닐 화합물; C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물; C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물; 또는 무수말레인산의 어느 하나의 물질 또는 이 들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 1 비닐계 화합물과, 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌 또는 알킬 치환 스티렌 등의 방향족비닐 화합물; C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물; 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물의 어느 하나의 물질 또는 이들 중에 선택된 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 2 비닐계 화합물의 공중합체로 될 수 있다.
이러한 비닐계 공중합체의 바람직한 예로는, 스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르의 공중합체, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르의 공중합체, 또는 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메타크릴산 메틸 에스테르의 공중합체를 들 수 있다.
또한, 이러한 비닐계 공중합체의 다른 바람직한 예로는, 메타크릴산 메틸 에스테르 및 선택적으로 아크릴산 메틸 에스테르 또는 아크릴산 에틸 에스테르의 공중합체를 들 수 있다.
그리고, 상기 비닐계 공중합체의 또 다른 바람직한 예로는, 스티렌 및 무수말레인산의 공중합체를 들 수 있다. 이러한 비닐계 공중합체에서, 상기 두 단량체의 함량 범위는 넓은 범위에서 변화될 수 있으며, 예를 들어, 스티렌의 50~95 중량%와 무수말레인산의 5∼50 중량%가 공중합되어 상기 비닐계 공중합체를 이룰 수 있다.
또한, 상기 비닐계 공중합체의 각각의 바람직한 예에서 사용되는 스티렌이 다른 종류의 방향족비닐 화합물, 예를 들어, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 2,4-디메틸스티렌 또는 α-메틸스티렌으로 치환될 수도 있고, 이들을 이용해 제조된 비닐계 공중합체 역시 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 얻기 위한 비닐계 공중합체의 바람직한 예로서 될 수 있다.
한편, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체의 20~70 중량%와, 상기 폴리카보네이트의 30~80 중량%의 블록 공중합체의 형태로 되거나, 상기 폴리카보네이트의 30~80 중량%에, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체의 20~70 중량%를 그라프트시킨 그라프트 공중합체의 형태로 될 수도 있다.
상술한 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는, 폴리카보네이트계 수지 조성물의 다른 3 가지 구성 성분, 즉, 상술한 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체를 합한 100 중량부를 기준으로, 0.1~20 중량부의 함량 범위로 포함된다. 이로서, 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도를 바람직하게 향상시킬 수 있으며, 폴리카보네이트계 수지 조성물의 우수한 유동성 및 이에 따른 우수한 성형 작업성을 유지할 수 있다.
한편, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 상술한 4 가지 구성 성분 외에, 그 용도에 따라 난연제, 난연 보조제, 활제, 이형제, 핵제, 대전 방지제, 안정제, 유·무기 보강재, 안료 또는 염료 등의 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 상술한 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비 닐계 공중합체를 합한 100 중량부를 기준으로 40 중량부 이하, 바람직하게는, 0.1~20 중량부의 함량 범위로 포함될 수 있다.
상술한 각 구성 성분을 혼합하여 폴리카보네이트계 수지 조성물을 제조하고, 이러한 폴리카보네이트계 수지 조성물을 압출기 내에서 용융 압출하는 등의 통상적인 방법을 통해, 폴리카보네이트계 열가소성 수지 또는 이로부터 제조되는 플라스틱 성형품을 제조할 수 있다.
발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 폴리카보네이트계 수지 조성물로부터 제조된 플라스틱 성형품을 제공한다. 이러한 플라스틱 성형품은, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체가 혼합되어 있는 수지 기재; 및 상기 수지 기내 내에 분산되어 있고, 상기 폴리카보네이트의 에스테르기와 결합한 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 포함하는 형태를 띌 수 있다.
즉, 이러한 플라스틱 성형품은 상기 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체가 혼합되어 수지 기재를 이루면서, 이러한 수지 기재 내에 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체가 균일하게 분산되어 있고, 특히, 이러한 분산된 구성 성분의 에폭시기가 상기 폴리카보네이트 수지의 에스테르기와 반응해 결합한 형태를 띄고 있다. 따라서, 상기 수지 기재를 이루는 3 가지 구성 성분, 특히, 상기 폴리카보네이트 수지 및 비닐계 공중합체의 상용성이 개선된 상태로 되어 보다 향상된 웰드 강도를 나타낼 수 있다.
더구나, 이러한 웰드 강도의 향상은 폴리카보네이트계 수지 조성물의 유동성의 저하없이 그 구성 성분의 상용성 개선을 통해 이루어진 것이므로, 이러한 플라스틱 성형품은, 우수한 유동성을 유지하는 폴리카보네이트계 수지 조성물을 통상적인 성형 온도에서 성형해 쉽게 제조될 수 있다.
따라서, 이러한 플라스틱 성형품은 복잡한 형상을 갖거나 얇은 박막을 포함하는 각종 전자 제품의 하우징 등에도 바람직하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
후술하는 실시예 및 비교예에서 사용하는 (A) 폴리카보네이트 수지, (B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체, (C) 비닐계 공중합체 및 (D) 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체의 각 구성 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
폴리카보네이트 수지로서, 중량 평균 분자량이 25,000 g/mol이고, 비스페놀-A 형 폴리카보네이트 수지를 사용하였다.
(B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체
단량체 전량에 대하여 58 중량부의 함량으로 부타디엔 고무를 투입하고, 스티렌 31 중량부, 아크릴로니트릴 11 중량부 및 탈이온수 150 중량부를 첨가해 혼합하였다. 이러한 혼합물에 올레인산 칼륨 1.0 중량부, 큐멘히드로퍼옥시드 0.4 중량부 및 t-도데실 메르캅탄 연쇄 이동제 0.3 중량부의 첨가제를 부가하고, 5 시간 동안 75℃로 유지하면서 반응시켜 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 그라프트 공중합체를 제조하였다. 이후, 이러한 그라프트 공중합체에 1 % 황산용액을 첨가하고 응고시킨 후 건조하여 고무 입자의 평균 입경이 0.3 ㎛인 코어-쉘 형태를 갖는 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 분말 상태로 제조해 이를 사용하였다.
(C) 비닐계 공중합체
스티렌 71 중량부, 아크릴로니트릴 29 중량부 및 탈이온수 120 중량부의 혼합물에 아조비스이소부티로니트릴 0.17 중량부, t-도데실 메르캅탄 연쇄 이동제 0.4 중량부 및 트리칼슘포스페이트 0.5 중량부를 첨가하고, 75℃에서 5 시간 동안 현탁 중합시켜 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 제조하였다. 이러한 공중합체를 수세, 탈수 및 건조하여 분말 상태의 비닐계 공중합체를 제조해 이를 사용하였다.
(D) 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체
15,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가진 폴리카보네이트 60 중량부를 주쇄로 하고, 30,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가진 비닐계 공중합체의 40 중량부에 대해 에폭시기 함유 비닐계 단량체의 10 중량부가 공중합된 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체를 그라프트 공중합시켜 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체로 사용하였다.
실시예 1~3
상술한 각 구성 성분을 하기 표 1에 나타난 함량 범위로 각각 혼합하고 이에 더해 산화 방지제 및 열 안정제를 첨가하여 폴리카보네이트계 수지 조성물을 제조하였다. 각각의 폴리카보네이트계 수지 조성물을 L/D=35 및 Φ=45㎜인 이축 압출기에 투입해 노즐 온도 260℃의 조건 하에 압출한 후, 이러한 압출물을 펠렛 형태로 제조하였다. 이어서, 각각의 펠렛을 80℃에서 5 시간 이상 건조한 후, 10 oz 사출기에서 사출 온도 250℃의 조건 하에 사출하여 각종 물성 평가를 위한 시편을 제조하였다.
비교예 1
하기 표 1에 나타난 조성에 따라 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 적용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1~3과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
비교예 2
하기 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1~3과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
비교예 3
하기 표 1에 나타난 조성에 따라 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 적용하지 않았으며, 대신 에폭시 그룹이 포함되지 않은 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 적용한 점을 제외하고는 실시예 1~3과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 의해 각각 제조된 시편을 23℃, 상대습도 50 %에서 48 시간 방치한 후, 이하의 방법으로 각각의 물성을 측정하여 하기 표 1에 표시하였다.
먼저, 미국의 표준 시험 방법인 ASTM D256에 따라 아이조드 충격강도(1/8" 노치, kgf·cm/cm)를 측정하였다(내충격성 평가).
다음으로, 양쪽 측면 게이트를 통해 시편의 중앙에 웰드를 형성한 후, 미국의 표준 시험 방법인 ASTM D256에 따라 각각의 시편에 형성된 웰드의 아이조드 충격강도(1/8" 노치, kgf·cm/cm)를 측정하였다(웰드 강도 평가).
그리고, 각 실시예 및 비교예에 의해 시편을 제조하는 과정 중에, 미국의 표준 시험 방법인 ASTM D1238에 따라 폴리카보네이트계 수지 조성물의 유동 지수를 250℃, 10kg의 조건으로 측정하였다(유동성 평가).
[표 1]
Figure 112006097722478-PAT00002
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 시편은 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체, 비닐계 공중합체 및 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 바람직한 함량 범위로 포함함에 따라, 보다 향상된 웰드 강도를 나타낼 뿐 아니라, 이들의 사출 성형 과정 중의 유동성 및 이에 따른 성형 작업성 또한 우수하게 유지됨이 확인된다. 특히, 실시예 3의 시편으로부터, 폴리카보네이트 수지 및 비닐계 공중합체의 함량을 변화시켜도 이들의 상용성이 향상되어 우수한 웰드 강도를 나타내고, 이의 사출 성형 과정 중의 유동성 및 이에 따른 성형 작업성도 우수하게 유지됨이 확인된다.
이에 비해, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 포함하지 않는 비교예 1의 시편은 낮은 웰드 강도를 나타냄이 확인되며, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 바람직한 함량 범위 이상으로 포함하는 비교예 2의 시편은 이의 사출 성형 중에 유동성 및 이에 따른 성형 작업성이 낮아짐이 확인된다. 부가하여, 에폭시 그룹이 포함되지 않은 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 포함한 비교예 3의 시편 역시 낮은 웰드 강도를 나타냄이 확인된다.
본 발명에 따르면, 유동성 및 이에 따른 성형 작업성이 우수하면서도, 폴리카보네이트계 열가소성 수지의 웰드 강도를 보다 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공될 수 있다.
따라서, 상기 폴리카보네이트계 열가소성 수지를 복잡한 형상을 갖거나 얇은 박막을 포함하는 각종 전자 제품의 하우징 등에 바람직하게 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 폴리카보네이트 수지의 25~95 중량부;
    고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 1~50 중량부;
    비닐계 공중합체의 1~70 중량부; 및
    상기 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체를 합한 100 중량부를 기준으로, 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체의 0.1~20 중량부를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 하기 일반식 1의 디페놀 화합물과, 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산디에스테르를 반응시켜 제조된 방향족 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
    [일반식 1]
    Figure 112006097722478-PAT00003
    상기 일반식 1에서, A는 단일 결합, C1-C5의 알킬렌, C1-C5의 알킬리덴, C5∼C6의 시클로알킬리덴, -S- 또는 -SO2-를 나타내고, X는 할로겐을 나타내며, n은 0, 1 또는 2를 나타낸다.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 10,000~200,000g/mol의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 고무질 중합체의 5~95 중량%에, 제 1 비닐계 화합물 및 제 2 비닐계 화합물을 포함한 단량체 혼합물의 5~95 중량%를 그라프트시켜 형성된 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 비닐계 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물 및 무수말레인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하고,
    상기 제 2 비닐계 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌, 알킬 치환 스티렌, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물 및 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하며,
    상기 고무질 중합체는 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체 및 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단량체 혼합물은 제 1 비닐계 화합물의 5~50 중량%와 제 2 비닐계 화합물의 50~95%를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 비닐계 공중합체는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물 및 무수말레인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 1 비닐계 화합물과,
    스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌, 알킬 치환 스티렌, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물 및 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 2 비닐계 화합물을 공중합시켜 형성된 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 비닐계 공중합체는 15000~300000g/mol의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는,
    에폭시기 함유 비닐계 단량체가 비닐계 공중합체에 공중합된 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와,
    폴리카보네이트를 공중합시켜 형성된 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체는, 비닐계 공중합체의 100 중량부에 대해 상기 에폭시기 함유 비닐계 단량체의 10~50 중량부가 공중합된 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 에폭시기 함유 비닐계 단량체는 에폭시 알킬 아크릴레이트, 알릴 글리시딜 에스테르, 아릴 글리시딜 에스테르, 글리시딜 메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 부타디엔 모노옥사이드, 비닐 글리시딜 에테르, 글리시딜 이타코네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하고,
    상기 비닐계 공중합체는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물 및 무수말레인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 1 비닐계 화합물과,
    스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌, 알킬 치환 스티렌, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르계 화합물 및 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르계 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 제 2 비닐계 화합물의 공중합체를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는,
    상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체의 20~70 중량%와,
    상기 폴리카보네이트의 30~80 중량%의 블록 공중합체를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체는,
    상기 폴리카보네이트의 30~80 중량%에,
    상기 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체의 20~70 중량%를 그라프트시킨 그라프트 공중합체를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 의한 폴리카보네이트계 수지 조성물로 제조된 플라스틱 성형품.
  15. 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 비닐계 공중합체가 혼합되어 있는 수지 기재; 및
    상기 수지 기내 내에 분산되어 있고, 상기 폴리카보네이트의 에스테르기와 결합한 에폭시 그룹이 포함된 비닐계 공중합체와 폴리카보네이트의 공중합체를 포함하는 플라스틱 성형품.
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