KR20080100288A - 결정화도가 높은 부분적 방향족 코폴리아미드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 A) a1) 테레프탈산으로부터 유래된 단위 30 내지 44 몰%, a2) 이소프탈산으로부터 유래된 단위 6 내지 20 몰%, a3) 헥사메틸렌디아민으로부터 유래된 단위 42 내지 49.5 몰%, 및 a4) 탄소수 6 내지 30의 방향족 디아민으로부터 유래된 단위 0.5 내지 8 몰%로 이루어지는 코폴리아미드 40 내지 100 중량% (성분 a1) 내지 a4)의 몰%는 총 100%임), B) 섬유상 및 입상 충전제 0 내지 50 중량%, C) 고무-탄성 중합체 0 내지 30 중량%, 및 D) 기타 첨가제 및 가공조제 0 내지 30 중량%를 포함하는 (성분 A) 내지 D)의 중량%는 총 100%임) 부분적 방향족, 부분적 결정성 열가소성 폴리아미드 성형 조성물에 관한 것이다.
부분적 방향족 코폴리아미드, 세미방향족 반결정성 열가소성 폴리아미드 성형 조성물, 결정화도

Description

결정화도가 높은 부분적 방향족 코폴리아미드{PARTIALLY AROMATIC COPOLYAMIDES WITH A HIGH CRYSTALLINITY}
본 발명은
A) a1) 테레프탈산으로부터 유래된 단위 30 내지 44 몰%,
a2) 이소프탈산으로부터 유래된 단위 6 내지 20 몰%,
a3) 헥사메틸렌디아민으로부터 유래된 단위 42 내지 49.5 몰%, 및
a4) 탄소수 6 내지 30의 방향족 디아민으로부터 유래된 단위 0.5 내지 8 몰%로 이루어지는 코폴리아미드 40 내지 100 중량% (성분 a1) 내지 a4)의 몰%는 합쳐서 100%임),
B) 섬유상 또는 입상 충전제 0 내지 50 중량%,
C) 엘라스토머 중합체 0 내지 30 중량%, 및
D) 기타 첨가제 및 가공조제 0 내지 30 중량%를 포함하며,
성분 A) 내지 D)의 중량%는 합쳐서 100%인 세미방향족 (semiaromatic) 반결정성 (semicrystalline) 열가소성 폴리아미드 성형 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 섬유, 호일 또는 성형품을 제조하기 위한 상기 성형 조성물의 용도, 및 본 발명의 성형 조성물로부터 얻을 수 있는 성형품에 관한 것이다.
테레프탈산/이소프탈산 (IPS/TPS) 및 헥사메틸렌디아민 (HMD), 및 m- 또는 p-크실릴렌디아민 (MXD/PXD)으로 이루어진 투명한 비결정성 폴리아미드가 US 5,028,462 및 GB-766 927로부터 알려져 있다.
JP-A 08/3312는 가공이 매우 어려운 TPS의 매우 높은 분율을 개시한다.
명세서의 기술적 교시에 따르면, 공지된 비결정성 코폴리아미드는 투명하고, 매우 적은 결정성 분율을 나타낸다.
이는 화학물질에 대한 내성 또는 성형품의 투명성이 요구되는 용품의 경우 유리하지만, 비결정성 폴리아미드는 높은 주변 온도에서 내구성이 요구되는 엔진 격실 구역과 같은 용품에는 불리하다. 다른 여러가지 구조적 성분과 함께 테레프탈산/이소프탈산 단위로 이루어지는 세미방향족 코폴리아미드는 특히 EP-A 121 984, EP-A 291 096, US 4,607,073, EP-A 217 960 및 EP-A 299 444로부터 알려져 있다.
헥사메틸렌디아민/테레프탈산의 고분율은 결정화도를 개선하고 유리 전이 온도를 상당히 증가시키지만, 상기 단위의 함량이 늘어남으로써 가공성 (충전 폴리아미드의 경우 대부분 320℃ 초과, 또는 350℃를 초과하는 온도)이 손상되고, 이 유형의 폴리아미드의 제조가 저해된다 (문헌 [R.D. Chapman et al., Textile Research Journal 1981, p. 564] 참조).
본 발명의 목적은 높은 결정화도 및 높은 유리 전이 온도를 가지면서도 코폴리아미드의 더 양호한 가공성을 제공하기에 충분히 높은 융점을 갖는 반결정성 세미방향족 코폴리아미드 성형 조성물을 제공하는 것이다. 동시에, 본 발명은 섬유-강화 성형품의 기계적 성질 (특히, 다축 내충격성) 및 표면 품질이 더 양호한 코폴리아미드를 의도한다.
이에 따라, 서두에 정의된 성형 조성물이 발견되었다.
바람직한 실시형태는 종속항에 주어진다.
본 발명의 세미방향족 반결정성 열가소성 폴리아미드 성형 조성물은 성분 A)로서,
a1) 테레프탈산으로부터 유래된 단위 30 내지 44 몰%, 바람직하게는 32 내지 40 몰%, 특히 32 내지 38 몰%,
a2) 이소프탈산으로부터 유래된 단위 6 내지 20 몰%, 바람직하게는 10 내지 18 몰% 특히 12 내지 18 몰%,
a3) 헥사메틸렌디아민으로부터 유래된 단위 42 내지 49.5 몰%, 바람직하게는 45 내지 48.5 몰%, 특히 46.5 내지 48 몰%,
a4) 탄소수 6 내지 30, 바람직하게는 6 내지 29, 특히 6 내지 17의 방향족 디아민으로부터 유래된 단위 0.5 내지 8 몰%, 바람직하게는 1.5 내지 5 몰%, 특히 2 내지 3.5 몰%로 이루어지는 (여기서 성분 a1) 내지 a4)의 몰%는 합쳐서 100%임) 코폴리아미드 40 내지 100 중량%, 바람직하게는 50 내지 100 중량%, 특히 70 내지 100 중량%를 포함한다.
디아민 단위 a3) 및 a4)는 바람직하게는 디카르복실산 단위 a1) 및 a2)와 등분자적으로 반응한다.
적합한 단량체 a4)는 바람직하게는 하기 화학식의 시클릭 디아민이다.
Figure 112008069834215-PCT00001
(식 중에서,
R1은 NH2 또는 NHR3이고,
R2는 R1에 대해 m-, o- 또는 p-위치에 있으며, NH2 또는 NHR3이고,
여기서 R3은 탄소수 1 내지 6, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼이다)
특히 바람직한 디아민은 p- 및/또는 m-크실릴렌디아민 또는 이들의 혼합물이다.
언급할 수 있는 기타 단량체 a4)는 o-크실릴렌디아민 및 알킬-치환 크실릴렌디아민이다.
세미방향족 코폴리아미드 A)는 상술한 단위 a1) 내지 a4)와 함께, 기타 폴리아미드-형성 단량체 a5) (이들은 기타 폴리아미드로부터 공지된 것임)를 A)를 기준으로 4 중량% 이하, 바람직하게는 3.5 중량% 이하 포함할 수 있다.
방향족 디카르복실산 a5)는 8 내지 16개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 방향족 디카르복실산의 예에는 치환된 테레프탈산 및 이소프탈산, 예컨대 3-tert-부틸 이소프탈산, 다핵 디카르복실산, 예를 들어 4,4'- 및 3,3'-디페닐디카르복실산, 4,4'- 및 3,3'-디페닐메탄디카르복실산, 4,4'- 및 3,3'-디페닐 술폰 디카르복실산, 1,4- 또는 2,6-나프탈렌디카르복실산 및 페녹시테레프탈산이 있다.
기타 폴리아미드-형성 단량체 a5)는 탄소수 4 내지 16의 디카르복실산 및 탄소수 4 내지 16의 지방족 디아민으로부터, 아니면 각각 탄소수 7 내지 12의 아미노카르복실산 또는 상응하는 락탐으로부터 유도될 수 있다. 상기 유형의 적합한 단량체를 여기서 약간만 언급하면, 지방족 디카르복실산의 대표로서 수베르산, 아젤라산 또는 세박산, 디아민의 대표로서 1,4-부탄디아민, 1,5-펜탄디아민 또는 피페라진, 및 락탐 또는 아미노카르복실산의 대표로서 카프로락탐, 카프릴로락탐, 에난토락탐, 아미노운데칸산 및 라우로락탐을 들 수 있다.
특히 유리하다고 입증된 기타 세미방향족 코폴리아미드는 그의 트리아민 함량이 0.5 중량% 미만, 바람직하게는 0.3 중량% 미만인 것이다.
대부분의 공지된 방법 (US-A 4 603 166 참조)에 의해 제조된 세미방향족 코폴리아미드의 트리아민 함량은 0.5 중량%를 초과하는데, 이는 생성물의 품질을 손상시키고 연속 제조 공정에 문제를 일으킨다. 언급 가능하며 상기한 문제를 일으키는 특정한 원인이 되는 트리아민은 이 제조 공정에 사용되는 헥사메틸렌디아민으로부터 형성되는 디헥사메틸렌트리아민이다.
트리아민 함량이 낮은 코폴리아미드는 트리아민 함량이 높은 동일한 구성의 생성물과 비교했을 때, 용융 점도는 낮지만 용액 점도는 동일하다. 이 결과는 가공성에 있어서 뿐만 아니라 생성물 물성에도 상당한 개선점이다.
세미방향족 코폴리아미드의 융점은 290℃ 내지 340℃, 바람직하게는 292 내지 330℃이고, 상기 융점은 일반적으로 120℃ 초과, 특히 130℃ 초과 (건조 상태에서)인 높은 유리 전이 온도와 통상 관련이 있다.
본 발명에 따르면, 세미방향족 코폴리아미드는 일반적으로 결정화도가 30% 초과, 바람직하게는 35% 초과, 특히 40% 초과인 것을 특징으로 한다.
결정화도는 코폴리아미드 중 결정성 단편의 분율의 척도이며, X-선 회절에 의해 결정되거나, 또는 ΔHcrist를 측정함으로써 간접적으로 결정된다.
물론, 목적하는 임의의 비율로 세미방향족 코폴리아미드의 혼합물을 사용할 수도 있다.
본 발명의 코폴리아미드의 적합한 제조 방법은 당업자에게 알려져 있다.
바람직한 제조 방법은 배치 방법이다. 이 경우, 단량체 수용액을 280 내지 340℃의 오토클레이브 내에서 0.5 내지 3시간 동안 가열하는데, 그 동안 압력은 10 내지 50 bar, 특히 15 내지 40 bar에 도달하며, 이 압력은 과잉의 수증기를 방출시킴으로써 2시간까지 가능한 한 정상 상태로 유지된다. 이어서, 오토클레이브 내의 압력을 일정한 온도에서 0.5 내지 2시간 내에 1 내지 5 bar의 최종 압력에 이를 때까지 낮춘다.
다른 방법은 EP-A 129195 및 129 196에 기재된 방법에 근거한 것이다.
그 방법에 따르면, 단량체 함량 30 내지 70 중량%, 바람직하게는 40 내지 65 중량%의 단량체 a1) 내지 a4), 및 적절하다면 a5)의 수용액을 승압 (1 내지 10 bar) 하에 280 내지 330℃로 가열하면서, 동시에 60초 미만 내에 물을 증발시키고 예비중합체를 형성시킨 후, 예비중합체 및 증기를 계속 분리하고, 증기는 정류시키고 비말동반된 디아민은 회수한다. 최종적으로, 예비중합체를 중축합 대역으로 통과시키고, 280 내지 330℃에서 게이지압 1 내지 10 bar에서 체류 시간 5 내지 30분 동안 중축합시킨다. 물론, 반응기의 온도는 제조되는 예비중합체를 용융시키도록 각 물-증기 압력에서 요구되는 온도보다 높다.
상기한 짧은 체류 시간은 트리아민의 형성을 실질적으로 방지한다.
기재된 방식으로 얻어지며, 25℃에서 96% 농도 황산 중 0.5 중량% 농도의 용액으로부터 측정되는 점도수가 일반적으로 40 내지 70 ml/g, 바람직하게는 40 내지 60 ml/g인 폴리아미드 예비중합체가 축합 대역으로부터 계속해서 제거된다.
한 바람직한 작업 방법에 따르면, 얻어지는 폴리아미드 예비중합체는 배출 대역을 통해 용융물로서 배출되고, 동시에 용융물에 존재하는 잔류수가 제거된다. 적합한 배출 대역의 예는 통기 압출기이다. 이어서, 물이 제거된 용융물을 압출물로 캐스팅하고 펠릿화할 수 있다.
특히 바람직한 한 실시형태에서, 물질이 통기 압출기를 떠나기 전에 성분 B), 및 적절하다면 C) 및/또는 D)를 성분 A)의 예비중합체에 첨가할 수도 있다. 이 경우, 통기 압출기는 통상 적합한 혼합 요소, 예컨대 혼련 블록을 갖는다. 여기서 다시 압출, 냉각 및 펠릿화가 수행될 수 있다.
상기 펠릿은 불활성 기체 하에 고체상에서 연속적으로 또는 배치식으로 그의 융점 미만, 예를 들어 170 내지 240℃에서 목적하는 점도로 응축시킨다. 배치식 고체상 응축인 경우, 예를 들어 텀블링 (tumbling) 건조기를 사용할 수 있다. 연속 고체상 응축인 경우, 고온의 불활성 기체가 흐르는 컨디셔닝 관을 사용할 수 있다. 사용된 불활성 기체가 질소, 또는 특히 과열 수증기, 유리하게는 탑정에서 생성된 수증기를 포함하는 연속 고체상 응축이 바람직하다.
고체상에서의 후-응축 후 또는 상기 언급된 다른 제조 공정 이후의 점도수 (25℃에서 96% 농도 황산 중 0.5 중량% 농도 용액으로부터 측정)는 일반적으로 100 내지 500 ml/g, 바람직하게는 110 내지 200 ml/g이다.
본 발명의 코폴리아미드는 추가 성분으로서 0 내지 50 중량%, 바람직하게는 35 중량% 이하, 특히 15 내지 35 중량%의 섬유상 또는 입상 충전제 (성분 B)), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
바람직한 섬유상 강화 물질은 탄소 섬유, 티탄산칼륨 위스커, 아라미드 섬유, 특히 바람직하게는 유리 섬유이다. 유리 섬유를 사용하는 경우, 열가소성 폴리아미드 A)와의 상용성을 개선시키도록 커플링제 및 사이징제가 제공될 수 있다. 사용되는 유리 섬유의 직경은 일반적으로 6 내지 20 ㎛이다.
혼입된 유리 섬유는 짧은 유리 섬유의 형태를 취하거나, 아니면 연속-필라멘트 스트랜드 (조방사 (roving))의 형태를 취할 수 있다. 최종 사출 성형품 중 유리 섬유의 평균 길이는 바람직하게는 0.08 내지 0.5 mm이다.
적합한 입상 충전제는 비결정성 실리카, 탄산마그네슘 (백악), 고령토 (특히 하소된 고령토), 분말 석영, 운모, 활석, 장석, 특히 규산칼슘, 예컨대 규회석이다.
충전제의 바람직한 조합의 예는 15 중량%의 규회석과 20 중량%의 유리 섬유 및 15 중량%의 규회석과 15 중량%의 유리 섬유이다.
기타 첨가제 C)의 예는 30 중량% 이하, 바람직하게는 1 내지 40 중량%, 특히 10 내지 15 중량%의 양의 엘라스토머 중합체 (충격 개질제, 엘라스토머 또는 고무로도 부름)이다.
이들은 다음 단량체, 즉 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 이소부텐, 이소프렌, 클로로프렌, 아세트산비닐, 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 알코올 성분 중 탄소수 1 내지 18의 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 중 2종 이상으로 이루어지는 공중합체인 것이 매우 흔하다.
이 유형의 중합체는 예를 들어 문헌 [Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Vol. 14/1 (Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961), pages 392 to 406] 및 시.비. 버크널(C.B. Bucknall)의 학술논문 [Toughened Plastics (Applied Science Publishers, London, 1977)]에 기재되어 있다.
이들 엘라스토머의 바람직한 일부 유형을 하기한다.
바람직한 엘라스토머는 에틸렌-프로필렌 (EPM) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 (EPDM) 고무로 알려진 것이다.
EPM 고무는 일반적으로 사실상 잔류 이중 결합이 없지만, EPDM 고무는 탄소 원자 100개당 1 내지 20개의 이중 결합을 가질 수 있다.
EPDM 고무의 디엔 단량체로 언급할 수 있는 예는 공액 디엔, 예컨대 이소프렌 및 부타디엔, 탄소수 5 내지 25의 비공액 디엔, 예컨대 1,4-펜타디엔, 1,4-헥사디엔, 1,5-헥사디엔, 2,5-디메틸-1,5-헥사디엔 및 1,4-옥타디엔, 시클릭 디엔, 예컨대 시클로펜타디엔, 시클로헥사디엔, 시클로옥타디엔 및 디시클로펜타디엔, 및 알킬노르보르넨, 예컨대 5-에틸리덴-2-노르보르넨, 5-부틸리덴-2-노르보르넨, 2-메탈릴-5-노르보르넨 및 2-이소프로페닐-5-노르보르넨, 및 트리시클로디엔, 예컨대 3-메틸-트리시클로(5.2.1.0.2,6)-3,8-데카디엔, 및 이들의 혼합물이다. 1,5-헥사디엔, 5-에틸리덴노르보르넨 및 디시클로펜타디엔이 바람직하다. EPDM 고무의 디엔 함량은 고무의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%, 특히 1 내지 8 중량%이다.
EPM 및 EPDM 고무는 반응성 카르복실산 또는 그의 유도체로 그라프팅될 수도 있다. 이들의 예는 아크릴산, 메타크릴산 및 그의 유도체, 예를 들어 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 및 말레산 무수물이다.
에틸렌과 아크릴산 및/또는 메타크릴산 및/또는 상기 산의 에스테르와의 공중합체는 다른 군의 바람직한 고무이다. 고무는 또한 디카르복실산, 예컨대 말레산 및 푸마르산, 또는 상기 산의 유도체, 예를 들어 에스테르 및 무수물, 및/또는 에폭시기를 포함하는 단량체를 포함할 수 있다. 디카르복실산 유도체 및/또는 에폭시기를 포함하는 상기 단량체는 단량체에 디카르복실산기 및/또는 에폭시기를 포함하며 화학식 I, II, III 또는 IV를 갖는 혼합 단량체를 첨가함으로써 고무에 혼입되는 것이 바람직하다.
R1C(COOR2)=C(COOR3)R4
Figure 112008069834215-PCT00002
Figure 112008069834215-PCT00003
Figure 112008069834215-PCT00004
(상기 식 중, R1 내지 R9는 수소, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, m은 0 내지 20의 정수이고, g는 0 내지 10의 정수이고, p는 0 내지 5의 정수이다.)
R1 내지 R9는 바람직하게는 수소이고, 여기서 m은 0 또는 1이고, g는 1이다. 상응하는 화합물은 말레산, 푸마르산, 말레산 무수물, 알릴 글리시딜 에테르 및 비닐 글리시딜 에테르이다.
화학식 I, II 및 IV의 바람직한 화합물은 말레산, 말레산 무수물, 및 에폭시기를 포함하는 (메트)아크릴레이트, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트, 및 3차 알코올과의 에스테르, 예컨대 tert-부틸 아크릴레이트이다. 후자는 유리 카르복시기를 갖지 않지만, 그의 거동은 유리 산의 거동과 유사하여 이를 잠재 카르복시기를 갖는 단량체라 한다.
공중합체는 유리하게는 에틸렌 50 내지 98 중량%, 에폭시기 및/또는 메타크릴산을 포함하는 단량체 및/또는 무수물기를 포함하는 단량체 0.1 내지 20 중량%, 잔류량의 (메트)아크릴레이트로 구성된다.
에틸렌 50 내지 98.9 중량%, 특히 55 내지 95 중량%,
글리시딜 아크릴레이트 및/또는 글리시딜 메타크릴레이트, (메트)아크릴산 및/또는 말레산 무수물 0.1 내지 40 중량%, 특히 0.3 내지 20 중량%, 및
n-부틸 아크릴레이트 및/또는 2-에틸헥실 아크릴레이트 1 내지 45 중량%, 특히 5 내지 40 중량%의 공중합체가 특히 바람직하다.
기타 바람직한 (메트)아크릴레이트는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸 및 tert-부틸 에스테르이다.
상기한 것 이외에, 사용 가능한 공단량체는 비닐 에스테르 및 비닐 에테르이다.
상기한 에틸렌 공중합체는 그 자체로 공지된 방법, 바람직하게는 고압 및 승온에서의 랜덤 공중합에 의해 제조될 수 있다. 적절한 방법은 잘 알려져 있다.
기타 바람직한 엘라스토머는 그의 제법이 예를 들어 블랙클리 (Blackley)의 학술논문 [Emulsion Polymerization]에 기재되어 있는 유화 중합체이다. 사용 가능한 유화제 및 촉매는 그 자체로 알려져 있다.
원칙상, 균질하게 구조화된 엘라스토머, 아니면 쉘 (shell) 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다. 쉘-형 구조는 개별 단량체의 첨가 순서에 의해 결정된다. 중합체의 모폴로지 역시 이 첨가 순서에 영향을 받는다.
엘라스토머의 고무 분획의 제조를 위해 여기서 언급할 수 있는 (단지 예로서) 단량체는 아크릴레이트, 예컨대 n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트, 상응하는 메타크릴레이트, 부타디엔 및 이소프렌, 및 이들의 혼합물이다. 이들 단량체는 다른 단량체, 예컨대 스티렌, 아크릴로니트릴, 비닐 에테르 및 다른 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 또는 프로필 아크릴레이트와 공중합될 수 있다.
엘라스토머의 연질상 또는 고무상 (유리 전이 온도가 0℃ 미만)은 코어, 외부 포락면 또는 중간 쉘 (그 구조가 2개 초과의 쉘을 갖는 엘라스토머의 경우)일 수 있다. 하나 초과의 쉘을 갖는 엘라스토머는 또한 고무상으로 이루어진 하나 초과의 쉘을 가질 수 있다.
엘라스토머의 구조에서 고무상 이외에 하나 이상의 경질 성분 (유리 전이 온도가 20℃ 초과)을 포함하는 경우, 이들은 일반적으로 주요 단량체로서 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 또는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 또는 메틸 메타크릴레이트를 중합하여 제조된다. 이들 외에, 비교적 적은 분율의 다른 공단량체를 사용할 수도 있다.
그 표면에 반응성 기를 갖는 유화 중합체를 사용하는 것이 유리한 경우가 있음이 입증되었다. 이 유형의 기의 예는 에폭시기, 카르복시기, 잠재 카르복시기, 아미노기 및 아미드기, 및 하기 화학식의 단량체를 동시 사용함으로써 도입시킬 수 있는 관능기이다.
Figure 112008069834215-PCT00005
상기 식에서, 치환기는 하기와 같이 정의될 수 있다:
R10은 수소 또는 C1-C4-알킬기이고,
R11은 수소 또는 C1-C8-알킬기 또는 아릴기, 특히 페닐이고,
R12는 수소, C1-C10-알킬기, C6-C12-아릴기 또는 -OR13이고,
R13은 적절하다면 O- 또는 N-포함 기로 치환되는 C1-C8-알킬기 또는 C6-C12-아릴기이고,
X는 화학 결합, 또는 C1-C10-알킬렌기 또는 C6-C12-아릴렌기, 또는
Figure 112008069834215-PCT00006
이고,
Y는 O-Z 또는 NH-Z이고,
Z는 C1-C10-알킬렌기 또는 C6-C12-아릴렌기이다.
EP-A 208 187에 기재된 그라프트 단량체 역시 표면에 반응성 기를 도입하는 데 적합하다.
언급할 수 있는 다른 예는 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 치환된 아크릴 레이트 또는 메타크릴레이트, 예컨대 (N-tert-부틸아미노)에틸 메타크릴레이트, (N,N-디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, (N,N-디메틸아미노)메틸 아크릴레이트 및 (N,N-디에틸아미노)에틸 아크릴레이트이다.
또한 고무상의 입자는 가교되어 있을 수 있다. 가교 단량체의 예는 1,3-부타디엔, 디비닐벤젠, 디알릴 프탈레이트 및 디히드로디시클로펜타디에닐 아크릴레이트, 및 EP-A 50 265에 기재된 화합물이다.
그라프트-결합 단량체로 알려진 단량체, 즉 중합하는 동안 상이한 속도로 반응하는 2개 이상의 중합 가능한 이중 결합을 갖는 단량체를 사용할 수도 있다. 1개 이상의 반응성 기는 다른 단량체와 거의 동일한 속도로 중합되지만, 다른 반응성 기 (또는 반응성 기들)가 예를 들어 상당히 더 천천히 중합되는 상기 유형의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상이한 중합 속도는 고무 중 특정 분율의 불포화 이중 결합을 초래한다. 이어서, 다른 상이 이 유형의 고무에 그라프팅된다면, 고무에 존재하는 이중 결합의 일부 이상이 그라프트 단량체와 반응하여 화학 결합을 형성한다. 즉, 그라프팅된 상은 그라프트 베이스에 대해 어느 정도 이상의 화학 결합을 갖는다.
상기 유형의 그라프트-결합 단량체의 예는 알릴기를 포함하는 단량체, 특히 에틸렌계 불포화 카르복실산의 알릴 에스테르, 예를 들어 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 디알릴 말레에이트, 디알릴 푸마레이트 및 디알릴 이타코네이트, 및 상기 디카르복실산의 상응하는 모노알릴 화합물이다. 상기한 것 이외에, 광범위한 다른 적합한 그라프트-결합 단량체가 있다. 더 상세한 것은 예를 들어 US-A 4 148 846을 참조할 수 있다.
충격 개질 중합체 중 상기 가교 단량체의 분율은 충격 개질 중합체를 기준으로 일반적으로 5 중량% 이하, 바람직하게는 3 중량% 이하이다.
바람직한 유화 중합체의 일부를 하기 나열한다. 코어 및 1개 이상의 외부 쉘, 및 하기 구조를 갖는 그라프트 중합체를 먼저 언급할 수 있다.
유형 코어를 위한 단량체 포락면을 위한 단량체
I 1,3-부타디엔, 이소프렌, n-부틸 아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물 스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트
II I과 같지만, 가교제를 동시 사용함 I과 같음
III I 또는 II와 같음 n-부틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 에틸헥실 아크릴레이트
IV I 또는 II와 같음 I 또는 III과 같지만, 본원에 기재된 반응성 기를 갖는 단량체를 동시 사용함
V 스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물 I 및 II에 기재된 코어를 위한 단량체로 이루어진 제1 포락면, I 또는 IV에 기재된 포락면을 위한 제2 포락면
그 구조가 1개 초과의 쉘을 갖는 그라프트 중합체 대신, 균질, 즉 단일-쉘을 가지며 1,3-부타디엔, 이소프렌 및 n-부틸 아크릴레이트 또는 이들의 공중합체로 이루어진 엘라스토머를 사용할 수도 있다. 상기 생성물 또한 가교 단량체, 또는 반응성 기를 갖는 단량체를 동시 사용하여 제조할 수 있다.
바람직한 유화 중합체의 예는 n-부틸 아크릴레이트-(메트)아크릴산 공중합체, n-부틸 아크릴레이트-글리시딜 아크릴레이트 또는 n-부틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 공중합체, n-부틸 아크릴레이트로 이루어지거나 또는 부타디엔 에 기재한 내부 코어 및 상술한 공중합체 (다른 예는 반응성 기를 공급하는 공단량체와 에틸렌의 공중합체임)로 이루어지는 외부 포락면을 갖는 그라프트 중합체이다.
기재된 엘라스토머는 또한 다른 통상적인 방법, 예를 들어 현탁 중합에 의해 제조될 수 있다.
DE-A 37 25 576, EP-A 235 690, DE-A 38 00 603 및 EP-A 319 290에 기재된 실리콘 고무 역시 바람직하다.
상기 나열한 고무 유형의 혼합물도 물론 사용할 수 있다.
본 발명의 성형 조성물은 주성분 A)와 함께, 또한 적절하다면 B) 및 C), 기타 첨가제 및 가공조제 D)를 포함할 수 있다. 이들의 분율은 성분 (A) 내지 (D)의 총 중량을 기준으로 일반적으로 30 중량% 이하, 바람직하게는 15 중량% 이하이다.
통상적인 첨가제의 예는 안정화제, 산화 억제제, 열분해 및 자외광에 의한 분해를 억제하는 제제, 윤활제, 이형제, 염료, 안료 및 가소제이다.
물질은 일반적으로 4 중량% 이하, 바람직하게는 0.5 내지 3.5 중량%, 특히 0.5 내지 3 중량%의 안료 및 염료를 포함한다.
열가소성 물질을 착색하기 위한 안료는 잘 알려져 있다 (예를 들어, 문헌 [R. Gaechter and H. Mueller, Taschenbuch der Kunststoffadditive (Plastics additives handbook), Carl Hanser Verlag, 1983, pp. 494 to 510] 참조). 제일 바람직한 군의 안료는 백색 안료, 예컨대 산화아연, 황화아연, 연백 (2PbCO3.Pb(OH)2), 리소폰, 안티몬 화이트 및 이산화티탄이다. 가장 흔히 접하는 이산화티탄의 두 결정성 형태 (루틸 및 아나타제) 중에서, 특히 루틸 형태가 본 발명의 성형 조성물의 백색 착색에 사용된다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 흑색 안료는 산화철 블랙 (Fe3O4), 스피넬 블랙 (Cu(Cr,Fe)2O4), 망간 블랙 (이산화망간, 이산화규소 및 산화철로 이루어진 혼합물), 코발트 블랙 및 안티몬 블랙, 및 특히 바람직하게는 카본 블랙 (퍼니스 블랙 (furnace black) 또는 가스 블랙의 형태로 가장 많이 사용됨)이다 (관련 기재는 문헌 [G. Benzing, Pigmente fuer Anstrichmittel (Pigments for paints), Expert-Verlag (1988), pp. 78 et seq.] 참조).
본 발명에 따르면, 무기 착색 안료, 예컨대 산화크롬 그린, 또는 유기 착색 안료, 예컨대 아조 안료 또는 프탈로시아닌을 사용하여 특정한 쉐이드(shade)를 달성할 수 있음은 물론이다. 이 유형의 안료는 널리 시판되고 있다.
또한, 언급한 안료 또는 염료를 혼합물로서, 예를 들어 구리 프탈로시아닌과 카본 블랙의 혼합물로서 사용하는 것이, 그 결과 일반적으로 열가소성 물질에서 색 분산을 더 용이하게 하기 때문에 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 물질에 첨가할 수 있는 산화 억제제 및 열 안정화제의 예는 원소 주기율표 I족의 금속 할라이드, 예를 들어 나트륨 할라이드, 칼륨 할라이드 및 리튬 할라이드, 적절하다면 상기 물질과 제1 구리 할라이드, 예를 들어 클로라이드, 브로마이드 및 요오다이드와의 조합물이다. 할라이드, 특히 구리 의 할라이드는 또한 전자가 풍부한 p-리간드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 트리페닐포스핀과의 Cu 할라이드 착물을 상기 구리 착물의 예로서 언급할 수 있다. 또한, 불화아연 및 염화아연을 사용할 수도 있다. 또한, 입체 장애 페놀, 히드로퀴논, 이 군의 대표 치환물, 2차 방향족 아민, 적절하다면 상기 물질과 인-포함 산 또는 그의 염의 조합물, 및 이들 화합물의 혼합물 (바람직하게는 혼합물의 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 농도)을 사용할 수도 있다.
UV 안정화제의 예는 각종 치환된 레조르시놀, 살리실레이트, 벤조트리아졸 및 벤조페논이며, 사용량은 일반적으로 2 중량% 이하이다.
일반적으로 열가소성 물질의 1 중량% 이하의 양으로 사용되는 윤활제 및 이형제는 스테아르산, 스테아릴 알코올, 알킬 스테아레이트 및 스테아르아미드, 및 펜타에리트리톨과 장쇄 지방산의 에스테르이다. 칼슘, 아연 또는 알루미늄의 스테아레이트, 아니면 디알킬 케톤을 사용할 수도 있다.
첨가제 중에는 수분 및 대기 산소의 존재 하에 적린의 분해를 억제하는 안정화제도 있다. 언급할 수 있는 예는 카드뮴, 아연, 알루미늄, 주석, 마그네슘, 망간 및 티탄의 화합물이다. 특히 적합한 화합물의 예는 언급한 금속의 산화물, 카르보네이트 또는 옥시카르보네이트, 히드록시드, 아니면 유기 또는 무기 산의 염, 예를 들어 아세테이트 또는 포스페이트 또는 하이드로겐포스페이트이다.
본원에서 언급될 유일한 난연제는 적린, 및 폴리아미드에 대해 그 자체로 공지된 기타 난연제이다.
성분 B) 내지 D)가 존재하는 경우, 본 발명의 열가소성 성형 조성물은 그 자 체로 공지된 방법에 의해, 출발 성분을 통상적인 혼합 장치, 예컨대 스크류 압출기, 브라벤더 (Brabender) 혼합기 또는 밴버리 (Banbury) 혼합기에서 혼합한 후 이들을 압출함으로써 제조될 수 있다. 압출물은 냉각 및 분쇄된다.
본 발명의 성형 조성물은 비교적 높은 내열성, 양호한 다축 내충격성 및 충분히 높은 융점과 함께 높은 유리 전이 온도 및 높은 결정화도를 갖는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명의 성형 조성물은 열가소성 가공이 용이하여 섬유, 호일 또는 성형품의 제조에 적합하다. 섬유-강화 성형품은 표면이 매우 양호하여 운송 수단 제조 용도 및 전기 및 전자 용도에 특히 적합하다.
일반 제법 상세
HMD 용액 (물 중 70% 농도) x2 g, 메타크실릴렌디아민 x3 g, 테레프탈산 x4 g, 이소프탈산 x5 g 및 프로피온산 x6 g을 플라스틱 용기 내에서 물 x1 g과 함께 90℃에서 혼합하였다.
얻어지는 용액을 1.5 ℓ 오토클레이브로 옮겼다. 오토클레이브를 외부 온도 340℃ 및 회전 속도 40 rpm 및 압력 20 bar/abs로 하여 60분간 작동시켰다.
이어서, 혼합물을 60분 내에 압력 2 bar까지 감압하였다.
얻어지는 PA 중합체를 펠릿화하였다.
하기 측정을 행하였다:
열분석 (DSC)은 Tm, Tg, TKK 및 ΔH에 대해 DIN 53765 (TAI-Q 1000 장치 이 용)에 따라 행하였다. 제2 가열 곡선을 평가하였다 (가열 곡선 및 냉각 곡선, 20 K/분).
VN은 ISO 307에 따라 측정하였다.
성형 조성물의 구성 및 측정 결과는 하기 표에 나와 있다.
Figure 112008069834215-PCT00007
Figure 112008069834215-PCT00008

Claims (7)

  1. A) a1) 테레프탈산으로부터 유래된 단위 30 내지 44 몰%,
    a2) 이소프탈산으로부터 유래된 단위 6 내지 20 몰%,
    a3) 헥사메틸렌디아민으로부터 유래된 단위 42 내지 49.5 몰%, 및
    a4) 탄소수 6 내지 30의 방향족 디아민으로부터 유래된 단위 0.5 내지 8 몰%로 이루어지는 코폴리아미드 40 내지 100 중량% (성분 a1) 내지 a4)의 몰%는 합쳐서 100%임),
    B) 섬유상 또는 입상 충전제 0 내지 50 중량%,
    C) 엘라스토머 중합체 0 내지 30 중량%, 및
    D) 기타 첨가제 및 가공조제 0 내지 30 중량%를 포함하며,
    성분 A) 내지 D)의 중량%는 합쳐서 100%인 세미방향족 (semiaromatic) 반결정성 열가소성 폴리아미드 성형 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 코폴리아미드 A)가
    a1) 32 내지 40 몰%,
    a2) 10 내지 18 몰%,
    a3) 45 내지 48.5 몰%, 및
    a4) 1.5 내지 5 몰%로 이루어지는 것인 폴리아미드 성형 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방향족 디아민 a4)가
    p-크실릴렌디아민 또는
    m-크실릴렌디아민 또는
    o-크실릴렌디아민 또는
    알킬-치환 크실릴렌디아민 또는
    이들의 혼합물로 이루어지는 것인 폴리아미드 성형 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 코폴리아미드 A)의 트리아민 함량이 0.5 중량% 미만인 폴리아미드 성형 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 코폴리아미드 A)의 결정화도가 20% 초과인 폴리아미드 성형 조성물.
  6. 섬유, 호일 또는 성형품의 제조를 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 폴리아미드 성형 조성물의 용도.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 폴리아미드 성형 조성물로부터 얻을 수 있는 성형품.
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