KR20100071486A - 내광성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

내광성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 내광성 및 난연성이 우수한 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 기초수지 100 중량부; (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 0.1~5 중량부; (C) 이산화 티탄 5~50 중량부; (D) 불소화 폴리올레핀계 수지 0.1∼5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, (E) 충진제 5~50 중량부를 더 포함할 수 있다.
폴리카보네이트 수지, 내광성, 난연성

Description

내광성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{Polycarbonate Resin Composition with Good Flame Retardancy and Light stability}
발명의 분야
본 발명은 내광성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 폴리카보네이트 수지에 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체, 이산화티탄, 불소화 올레핀계 수지를 적정 비율로 사용하여 수지의 내열성을 저하시키지 않으면서, 내광성 및 난연성이 우수하면서도 기계적 특성이 저하되지 않고 할로겐계 유해 가스도 발생시키지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
발명의 배경
폴리카보네이트 수지는 우수한 기계적 강도, 높은 내열성, 투명성 등을 가지는 엔지니어링 플라스틱으로 사무 자동화(Office Automation) 기기, 전기/전자 부 품, 건축자재 등의 다양한 분야에 사용되어 진다. 전기전자 부품 분야에서도 LCD(Liquid Crystalline Display) 배면광 부품으로 사용되어지는 수지는 높은 광반사율, 내광성, 색고착성 등이 요구되며 텔레비젼, 모니터, 노트북 등 제품의 슬림화 및 박막화로 높은 유동성이 요구된다.
폴리카보네이트 수지를 LCD의 배면광 부품으로 사용할 경우, 배면광 손실을 최소화하여 반사시키기 위하여 수지를 고백색으로 착색하여 배면광 프레임(back-light flame)으로 사용하는 경우가 많다. 이처럼 수지를 고백색으로 착색하기 위한 백색 안료로서는 공기 중에서 굴절률이 가장 큰 수치를 나타내는 이산화티탄(TiO2)이 주로 사용된다.
이러한 수지 조성물에 난연성을 부여하기 위해 종래에는 할로겐계 난연제와 안티몬 화합물 또는 인계 화합물이 사용되었다. 그러나 할로겐계 난연제를 사용할 경우, 연소시에 발생하는 가스의 인체 유해성 문제 때문에 할로겐계 난연제를 함유하지 않은 수지에 대한 수요가 최근 급격히 확대되고 있다. 인계 화합물 중에서 난연제로 사용되는 대표적인 것은 인산 에스테르계 난연제이나, 이를 사용하는 수지 조성물에서는 난연제가 성형중에 성형물의 표면으로 이동하여 침적되는 이른바 "쥬싱" 현상이 발생하는 문제점이 있으며, 수지 조성물의 내열도가 급격히 저하되는 문제점도 있다.
할로겐계 난연제를 사용하지 않으면서도, 높은 내열도와 난연성을 부여하기 위한 기술로 현재 가장 보편적인 것은 술폰산 금속염을 사용하는 방법이 있으나, 고백색으로 착색하기 위해 다량의 이산화티탄을 사용하게 되면 난연성이 저하되고, 고온에서 수지를 분해하여 수지 조성물의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.
일본 특허 특개평 제9-12853호는 폴리카보네이트, 이산화티탄, 폴리오르가노실록산-폴리알킬 아크릴레이트 복합고무, 할로겐계 및 인산에스테르계 난연제, 불소화폴리올레핀계 수지로 구성된 조성물이 개시되어 있다. 그러나 이 조성물은 광원과 장기간 접촉 시 할로겐계 및 인산에스테르계 난연제가 수지조성물의 분해를 가속화시켜 황변 현상이 심하게 발생하여 광반사성이 저하되는 단점이 있다.
미국 특허 제 7232854호는 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 실록산 공중합체 및 인산에스테르계 난연제로 구성된 난연성 수지 조성물이 개시되어 있으나 이 조성물은 난연성은 만족할 수 있으나 내열성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 내광성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내광성 및 난연성이 우수함과 동시에 내충격성, 내열성, 작업성, 외관 등의 물성도 우수한 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부; (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 0.1~5 중량부; (C) 이산화 티탄 5~50 중량부; 및 (D) 불소화 폴리올레핀계 수지 0.1∼5 중량부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 및 (C) 이산화 티탄의 중량비가 1 : 5 ~ 40 이다.
본 발명에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (E) 충진제 5~50 중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물을 압출한 펠렛을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물로 성형한 액정디스플레이 LCD 배면광 부품을 제공한다.
이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명에 따른 난연성이 우수한 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부; (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 0.1~5 중량부; (C) 이산화 티탄 0.1~50 중량부; 및 (D) 불소화 폴리올레핀계 수지 0.1∼5 중량부로 이루어진 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명자들은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과, 폴리카보네이트 기초 수지에 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체, 이산화 티탄, 및 불소화 올레핀계 수지를 적정 비율로 첨가함으로써, 수지의 내열성을 저하시키지 않으면서, 내광성 및 난연성이 우수함과 동시에 기계적 특성이 저하되지 않고, 할로겐화 유해 가스도 발생시키지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물을 개발하기에 이르렀다. 이하 본 발명에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 구성성분 (A)인 폴리카보네이트 수지는, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류를 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르와 반응시킴으로써 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지이다.
[화학식 1]
Figure 112008087448519-PAT00001
상기 A1는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬리덴, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 6의 시클로알킬리덴, CO, S, 및 SO2로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 n1, 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
상기 "치환된"이란 수소 원자가 할로겐기, 탄소수 1 내지 30의 알킬, 탄소수 1 내지 30의 할로알킬, 탄소수 6 내지 30의 아릴, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴, 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다)
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체예로서는 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, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있다. 상기 디페놀류 중에서, 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, 비스페놀-A 라고도 불리는 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량 평균 분자량(Mw)이 10,000 내지 200,000g/mol인 것을 바람직하게 사용할 수 있으며, 15,000 내지 80,000g/mol인 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형 폴리카보네이트 수지, 이들의 공중합체 혹은 이들의 혼합물이나 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등의 형태를 가질 수 있다. 이는 미국특허 제 2,999,846호, 제 3,028,365호, 제3,271,367호, 및 제 4,452,968호에 나타나 있으며, 본 발명에서는 이를 참조로서 포함한다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지로는 비스페놀 A계 폴리카보네이트 수지가 바람직하며, 상기 가지달린 폴리카보네이트는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱 산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디히드록시페놀과 폴리카보네이트 전구체와 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 폴리에스테르 카보네이트 공중합체는 이관능성 카르복실산을 디히드릭 페놀과 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조하는 것이 바람직하다.
상기 폴리카보네이트 수지는 호모 폴리카보네이트 수지, 코폴리카보네이트 수지를 바람직하게 사용할 수 있으며, 또한 코폴리카보네이트 수지와 호모 폴리카보네이트 수지의 블렌드 형태도 사용 가능하다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 에스테르 전구체(precursor), 예컨대 2관능 카르복실산의 존재 하에서 중합 반응시켜 얻어진 방향족 폴리에스테르-카보네이트 수지로 일부 또는 전량 대체하는 것도 가능하다.
(B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체
본 발명에 따른 일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물에 사용되는 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체로서, 2이상의 중합성 불포화 결합을 갖는 100 내지 50%의 다작용성 단량체(B-2-a)와 0내지 50%의 다른 공중합성 단량체(B-2-b)를 포함하는 0.5내지 10 중량%의 비닐 단량체(B-2)를 40내지 90중량%의 폴리오르가노실록산 입자(B-1)의 존재에서 중합시킨 다음, 5내지 50 중량%의 비닐단량체(B-3)를 추가 중합하여 얻어지는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 본 발명에 적합한 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체는 고무의 코어 구조에 비닐 모노머가 그라프트되어 있어 딱딱한 쉘을 형성한다.
상기 폴리오르가노실록산 입자(B-1)는 광산란법 또는 전자현미경 관찰로부터 요구되는 수평균 입경이 0.008~0.6㎛ 이며, 바람직한 것은 0.01~0.2㎛, 더욱 바람직한 것은 0.01~0.15㎛이다.
평균입경이 0.008㎛미만인 것은 작업에 곤란하며, 0.6㎛을 넘는 경우에는 난연성이 저하되는 경향이 있다.
난연성 및 내충격성을 향상시키기 위해 폴리오르가노실록산 입자(B-1)는 바람직하게는 95%이하, 더욱 바람직하게는 50%이하, 가장 바람직하게는 20% 이하의 톨루엔에 불용성인 물질의 함량을 가질 수 있다(24시간 동안 23℃에서 톨루엔 80mL에 입자 0.5g을 함침하여 측정함). 폴리오르가노실록산 입자(B-1)는 폴리오르가노실록산으로 만들어진 입자 외에 5% 이하의 기타 공중합체를 함유하는 변성 폴리오 르가노실록산 입자, 예를 들어 폴리아크릴산 부틸, 아크릴산 부틸-스티렌 공중합체 등을 5% 이하 함유 할 수 있다.
상기 폴리오르가노실록산 입자(B-1)는 시클로실록산으로부터 제조될 수 있으며, 시클로실록산의 구체적인 예로는 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산, 옥타페닐시클로테트라실록산 등이 있다. 이들 실록산에 1종 이상의 경화제를 사용함으로써 실리콘계 고무를 제조할 수 있으며, 상기 경화제의 예로는 트리메톡시메틸실란, 트리에톡시페닐실란, 테트라메톡시실란, 또는 테트라에톡시실란 등을 들 수 있다. 이것들은 서로 독립적으로 사용될 수도 있고, 서로 다른 2종 이상의 혼합물로 사용될 수도 있다.
상기 다작용성 단량체(B-2-a)는 메타크릴산 알릴 시아누릭산 트리알릴, 이소시아눌산 트리알릴, 프탈산 디알릴, 다이메타크릴산 에틸렌 글리콜, 다이메타크릴 산 1,3-부틸렌 글리콜, 다이비닐 벤젠 등을 들 수 있으며, 공중합성 단량체(B-2-b)로는 스티렌, α-메틸스티렌, 파라메틸 스티렌, 파라부틸스티렌 등의 방향족 비닐계 단량체와, 아크릴로니트릴 메타크릴로니트릴 등의 시안화비닐계 단량체, 아크릴산메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 프로필, 아크릴산 부틸, 아크릴산-2-에틸 헥실, 아크릴산 글리시딜, 아크릴산 히드록시 에틸, 아크릴산 히드록시 부틸, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 부틸, 메타크릴산 아우릴, 메타크릴산 글리시딜, 메타크릴산히드록시 에틸 등의 아크릴산 에스테르계 단량체, 아크릴산, 말레인 산 등의 카르복실기 함유 비닐 단량체 등을 들 수 있다. 이것들은 서로 독립적으로 사용될 수도 있고, 서로 다른 2종 이상의 혼합물로 사용될 수도 있다.
상기 다작용성 단량체(B-2-a)와 공중합성 단량체(B-2-b)로 이루어진 비닐계 단량체(B-2)는 난연화 효과 및 내충격성 개량 효과를 향상시키기 위해 사용하는 것으로 분자 내에 중합성 불포화결합을 2개 이상 포함하는 다작용성 단량체(B-2-a) 100~50%, 바람직한 것은 100~80%, 더욱 바람직한 것은 100~90% 및 공중합성 단량체(B-2-b) 0~50%, 바람직한 것은 0~20%, 더욱 바람직한 것은 0~10%이다. 다작용성 단량체(B-2-a)의 양이 너무 적거나, 공중합성 단량체(B-2-b)의 양이 너무 많은 경우 최종적으로 얻어지는 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 내충격성이 저하될 수 있다.
상기 비닐계 단량체(B-3)는 비닐계 단량체(B-2)에 언급된 공중합성 단량체(B-2-b)에 언급된 것들이 포함되며, 이들은 단독으로 사용될 수 있거나 서로 다른 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 비닐계 단량체(B-3)는 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체를 얻을 수 있기 위해 사용되는 성분이지만, 나아가서는 그라프트 공중합체를 열가소성 수지에 배합하고 난연성 및 내충격성을 개량하는 경우에 그라프트 공중합체와 열가소성 수지와의 상용성을 확보하고 열가소성 수지에 그라프트 공중합체를 균일하게 분산시키기 위해 사용되는 성분이다.
또한, 상기 비닐계 단량체(B-3)의 중합체 용해도 파라미터가 9.15~10.15이고, 바람직하게는 9.17~10.10, 더욱 바람직하게는 9.20~10.05 cal/㎤이며, 그 예로 서는 폴리메타크릴산 메틸, 폴리아크릴산 부틸, 폴리메타크릴산 부틸, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴 등이 있다.
폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체는 구조적으로 비닐 단량체(B-2)를 폴리오르가노실록산 입자(B-1)에 그라프트 시키고, 비닐 단량체(B-3)를 폴리오르가노실록산 입자(B-1) 및 비닐 단량체(B-2)에 의해 형성된 중합체에 그라프트 시켜 얻은 비닐 단량체는 그라프트 중합으로 생성되는 free polymer의 함량이 낮다. 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체가 우수한 난연 효과를 얻기 위해서는 아세톤에 불용성인 물질 함량이 바람직하게는 80%이상, 더욱 바람직하게는 85%이상을 갖는다. (48시간 동안 23℃에서 아세톤 80ml에 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 1g을 함침시켜 수득함)
상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체에서 코어를 이루는 부분, 즉 고무 부분의 실리콘의 함량은 10 중량% 이상이고, 90% 이하인 것이 바람직하며, 실리콘의 함량이 10 중량% 미만인 경우 난연성을 저해하여 제품에 요구되는 난연도를 획득하기 어려울 수도 있다. 또한 실리콘의 함량이 90 중량%를 초과하는 경우에는 내충격성을 저하하여 제품에 요구되는 충격강도를 획득하기 어려울 수 있다.
본 발명에서 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체는 상기 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체가 0.1 중량부 미만으로 사용되면 난연성이 저하될 수 있고, 5 중량부를 초과하여 사용되면 제조 원가의 상 승과 내열성 및 난연성이 저하될 수 있다.
(C) 이산화 티탄
본 발명의 이산화티탄은 일반적인 이산화티탄을 사용할 수도 있으며, 제조방법, 입경이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 이산화티탄은 무기 표면처리제 또는 유기 표면처리제로 표면처리된 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 무기 표면처리제로는 산화알루미늄(알루미나, Al2O3), 이산화규소(실리카, SiO2), 지르코니아(이산화지르콘, ZrO2), 규산나트륨, 알루민산나트륨, 규산나트륨알루미늄, 산화아연, 운모 등이 있다.
상기 유기 표면처리제는 폴리디메틸실록산, 트리메틸프로판(TMP), 펜타에리트리톨 등이 있다.
상기 무기 또는 유기 표면처리제는 이산화티탄 100 중량부에 대해서 약 0.3 중량부 이하, 바람직하게는 0.01 내지 0.3 중량부로 표면처리된다.
본 발명에서는 무기 표면처리제인 알루미나(Al2O3)가 이산화티탄 100 중량부에 대해서 2 중량부 미만으로 코팅된 이산화티탄이 바람직하다. 바람직하게는 0.01 내지 2 중량부로 표면처리된다.
또한 상기 알루미나로 표면처리된 이산화티탄은 이산화규소, 이산화지르콘, 규산나트륨, 알루민산나트륨, 규산나트륨알루미늄, 운모 등의 무기 표면처리제나 폴리디메틸실록산, 트리메틸프로판(TMP), 펜타에리트리톨과 같은 유기 표면처리제 로 더 개질하여 사용할 수 있다.
상기 이산화티탄(C)는 0.1 내지 50 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하고, 5 내지 30 중량부로 사용하는 것이 더 바람직하다. 0.1 중량부 미만에서는 내광성이 저하될 수 있으며, 50 중량부 초과에서는 내충격성이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물에서, 특히, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 및 상기 (C) 이산화 티탄의 중량비는 1 : 5 내지 40인 것이 바람직하다. 상기 함량비가 1 : 5 미만이어서, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 함량이 상대적으로 (C) 이산화 티탄에 비하여 많거나, 또는 (C) 이산화 티탄의 상대적 함량이 적은 경우, 내광성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 1 : 40 초과하여, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 함량이 상대적으로 (C) 이산화 티탄에 비하여 적거나, 또는 (C) 이산화 티탄의 상대적 함량이 많을 경우, 내충격성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
(D) 불소화 폴리올레핀계 수지
본 발명의 수지 조성물에 사용되는 불소화 폴리올레핀계 수지의 구체적인 예로는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌/비닐리덴플루오로라이드 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중합체 및 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 서로 독립적으로 사용될 수도 있고, 서로 다른 2종 이상이 혼합되어 사용될 수도 있다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지는 본 발명의 다른 구성 성분 수지와 함께 혼합하여 압출시킬 때, 수지 내에서 섬유상 망상(fibrillar network)을 형성하여 연소시에 수지의 용융 점도를 저하시키고 수축율을 증가시켜서 수지의 적하 현상을 방지한다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 불소화 폴리올레핀계 수지는 공지의 중합방법을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면 7~71 kg/cm2의 압력과 0~200 ℃의 온도, 바람직하기로는 20~100 ℃의 조건에서 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 퍼옥시디설페이트 등의 자유 라디칼 형성 촉매가 들어있는 수성 매질 내에서 제조될 수 있다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지는 에멀젼(emulsion) 상태 또는 분말(powder) 상태로 사용될 수 있다. 에멀전 상태의 불소화 폴리올레핀계 수지를 사용하면 전체 수지 조성물 내에서의 분산성이 양호하나, 제조 공정이 복잡해지는 단점이 있다. 따라서 분말 상태라 하더라도 전체 수지 조성물 내에 적절히 분산되어 섬유상 망상을 형성할 수 있으면, 분말 상태로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 바람직하게 사용될 수 있는 불소화 폴리올레핀계 수지로는 입자 크기가 0.05~1,000 μm이고, 비중이 1.2~2.3 g/cm3 인 폴리테트라플루오로에틸렌이 있다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 (D) 불소화 폴리올레핀 수지의 함량은 상기 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부이다. 본 발 명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 (D) 불소화 폴리올레핀 수지의 함량이 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부 대비 0.1 중량부 미만으로 포함되면 난연성이 저하될 문제가 있을 수 있고, 5 중량부 초과하여 포함하게 되면 충경강도가 저하될 문제가 있을 수 있다.
(E) 충진제
본 발명에서는 조성물의 기계적 특성, 내열성 및 치수안정성 등을 증가시키기 위하여 입자 형태가 다양한 충진제를 더 첨가할 수도 있다.
본 발명에서는 통상적으로 사용되는 유기 충진제 또는 무기 충진제를 모두 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로는, 탄소섬유, 유리섬유, 유리비드, 유리플레이크, 카본블랙, 활석, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카, 탄산칼슘 및 이의 혼합물 등을 들 수 있다. 이 중에서 유리섬유, 활석 및 클레이가 바람직하며, 특히 유리섬유가 가장 바람직하다.
유리섬유의 단면은 원형 외에도 특수한 사용용도에 따라 단면의 변화를 줄 수 있다. 본 발명에서는 유리섬유의 형상은 어떠한 종류를 사용할 수 있다.
상기 충진제는 상기 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부 범위로 사용 하는 것이 바람직하다. 5 중량부 미만에서는 기계적 강성이 저하될 수 있으며, 50 중량부 초과에서는 내충격성이 저하될 수 있다.
본 발명의 난연성이 우수한 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물은 상기의 구성 성분 외에도 각각의 용도에 따라 자외선 안정제, 형광증백제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 보강재, 무기물 첨가제, 안료 또는 염료 등의 착색제 등의 기타 첨가제와 충진제를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 안정제는 UV 조사에 따른 수지 조성물의 색상 변화 및 광반사성 저하를 억제하는 역할을 하는 것으로, 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 트리아진계 등의 화합물이 사용될 수 있다.
상기 형광증백제는 폴리카보네이트 수지 조성물의 광반사율을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 4-(벤조옥사졸-2-일)-4'-(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤 또는 4,4'-비스(벤조옥사졸-2-일)스틸벤 등과 같은 스틸벤-비스벤조옥사졸 유도체가 사용될 수 있다.
상기 이형제로는 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아릴산의 금속염, 몬탄산의 금속염, 몬탄산 에스테르 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스가 사용될 수 있고, 상기 핵제로는 탈크 또는 클레이가 사용될 수 있다.
상기 충진제로는 유기 충진제 또는 무기 충진제를 모두 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로는, 탄소섬유, 유리섬유, 유리비드, 유리플레이크, 카본블랙, 활석, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카, 탄산칼슘 및 이의 혼합물 등을 들 수 있다. 이 중에서 유리섬유, 활석 및 클레이가 바람직하며, 특히 유리섬유가 가장 바람직하다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하 는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 (A) 폴리카보네이트 수지, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체, (C) 이산화티탄, (D) 불소화 폴리올레핀계 수지, (E) 술폰산 금속염계 난연제, (F) 인산에스테르계 난연제의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서는 중량평균분자량이 25,000g/mol이고, 비스페놀-A형의 폴리카보네이트인 대한민국 제일모직의 SC-1080을 사용하였다.
(B) 실리콘계 코어-쉘 그라프트 공중합체
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서는 KANEKA CORPORATION사의 KANEACE MR-01을 사용하였다.
(C) 이산화티탄
본 발명의 실시예 및 비교 실시예에서는 KRONOS사의 KRONOSS 2233을 사용하였다.
(D) 불소화 폴리올레핀계 수지
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서는 Dupont사의 TEFLON(상품명) CFP 614A를 사용하였다.
(E) 충진제
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서는 NITTOBO사의 유리섬유 CSF 3PE 936S를 사용하였다.
(F) 고무변성 비닐계 그라프트 중합체
본 발명의 비교실시예에서는 일반적으로 폴리카보네이트의 충격보강제로 많이 사용되는 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체인 미치비시 레이온 화학(Mistubishi Rayon chemical)사의 Metablene C223A를 사용하였다.
(G) 술폰산 금속염계 난연제
본 발명의 비교 실시예에서는 미국 3M사의 FR-2025를 사용하였다.
(H) 인산 에스테르계 난연제
본 발명의 비교 실시예에서는 일본 다이하치사의 PX-200을 사용하였다.
실시예 1∼6 및 비교실시예 1∼16
하기 표 1의 함량에 따라 각 구성 성분을 첨가하고 240∼280 ℃로 가열된 이축 용융압출기 내에서 용융 · 혼련시켜 칩 상태의 수지 조성물을 제조하였다. 이와 같이 얻어진 칩을 130 ℃의 온도에서 5 시간 이상 건조시킨 다음, 240∼280 ℃로 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 난연성 측정용 시편과 기계적 특성 평가용 시편을 제조하였다.
Figure 112008087448519-PAT00002
Figure 112008087448519-PAT00003
상기 표 1 및 표 2에서와 같은 조성으로 얻어진 시편에 대하여 다음과 같은 방법으로 난연성, Vicat 연화온도, 충격강도, 내광성을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
물성 평가 방법
(1) 난연성 : UL-94 vertical test 방법으로 측정하였다.
(2) Vicat 연화온도(VST) : ASTM D1525에 의거 측정하였다.
(3) 충격강도 : ASTM D256에 의거 측정하였다.
(4) 내광성 : ASTM G53 규격의 UV-Condensation machine을 이용하여 자외선 조사 전후에 대하여 Minolta 3600D CIE Lab. 색차계로 황색도(Yellow Index)를 측정하여 평가하였다.
Figure 112008087448519-PAT00004
Figure 112008087448519-PAT00005
상기 표 3의 결과로부터, 본원발명의 조성에 따른 실시예 1~3의 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물은 내열성을 저하시키지 않으면서, 충격강도, 내광성 및 난연성이 뛰어남을 알 수 있다. 구체적으로, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체와 (C) 이산화티탄을 함께 사용하지 않거나, 범위 밖으로 사용할 경우 난연성이 저하됨을 확인할 수 있었다. (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체를 사용하지 않은 비교실시예 1, 2는 난연성이 저하되었으며, (C) 이산화티탄을 사용하지 않은 비교실시예 3, 4는 난연성, 내광성이 저하되었다. 또한, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체를 본 발명의 범위 밖으로 사용한 비교실시예 5의 경우 난연성이 저하되었으며, (C) 이산화티탄을 본 발명의 범위 밖으로 사용한 비교실시예 6의 경우 난연성 및 충격강도가 저하되었다. 그리고, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 대신에 (E) 술폰산 금속염계 난연제를 사용한 비교실시예 7, 8은 난연성이 저하되었으며, (F) 인산 에스테르계 난연제를 사용한 비교실시예 9, 10의 경우 역시 난연성과 충격강도가 저하됨을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 표 4의 결과로부터, 본원발명의 조성에 따른 실시예 4~6의 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물은 기계적 특성이 우수하면서도 내광성 및 난연성이 뛰어남을 알 수 있다. 구체적으로, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체와 (C) 이산화티탄을 함께 사용하지 않거나, 범위 밖으로 사용할 경우 난연성이 저하됨을 확인할 수 있었다. (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체를 사용하지 않은 비교실시예 11, 12는 난연성이 저하되었으며, (C) 이산화티탄을 사용하지 않은 비교실시예 14는 난연성, 굴곡탄성율 및 내광성이 모두 저하되었다. 또한, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체를 본 발명의 범위 밖으로 사용한 비교실시예 13의 경우 충격강도는 향상되었으나, 난연성이 저하되었으며, (C) 이산화티탄을 본 발명의 범위 밖으로 사용한 비교실시예 5의 경우 난연성 및 충격강도가 저하되었다. 그리고, (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 대신에 (F) 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체를 사용한 비교실시예 6의 경우, 역시 난연성 저하됨을 확인할 수 있었다.
본 발명은 할로겐계 가스가 발생하지 않아 환경친화적이고 난연성과 기계적 특성이 우수하여 전기·전자 부품의 재료로 유용한 내광성 및 난연성이 우수한 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (16)

  1. (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부;
    (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 0.1~5 중량부;
    (C) 이산화 티탄 5~50 중량부; 및
    (D) 불소화 폴리올레핀계 수지 0.1∼5 중량부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체 및 상기 (C) 이산화 티탄의 중량비가 1 : 5 내지 40인 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체는:
    (B-1) 폴리오르가노실록산 입자 40 내지 90중량%;
    (B-2) 2 이상의 중합성 불포화 결합을 갖는 100 내지 50중량%의 다작용성 단량체(B-2-a)와 0 내지 50중량%의 다른 공중합성 단량체(B-2-b)를 포함하는 비닐단량체 0.5 내지 10 중량%; 및
    (B-3) 비닐계 단량체 5 내지 50중량부%로 이루어진 것을 특징으로 하는 열가 소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 (B-1) 폴리오르가노실록산 입자는 광산란법 또는 전자현미경 관찰로부터 요구되는 수평균 입경이 0.008~0.6㎛인 것으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 (B-3) 비닐계 단량체는 용해도 파라미터 9.15 내지 10.15(cal/㎤)1/2를 갖는 중합체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 (B-1) 폴리오르가노실록산 입자는 시클로실록산으로부터 제조되고, 상기 시클로 실록산은 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산 및 옥타페닐시클로테트라실록산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  7. 제3항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 (B-2-a) 다작용성 단량체는 메타크릴산 알릴 시아누릭산 트리알릴, 이소시아눌산 트리알릴, 프탈산 디알릴, 다이메타크릴산 에틸렌 글리콜, 다이메타크릴 산 1,3-부틸렌 글리콜, 다이비닐 벤젠 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  8. 제3항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 (B-2-b) 상기 공중합성 단량체는 방향족 비닐계 단량체, 시안화비닐계 단량체, 아크릴산 에스테르계 단량체, 카르복실기 함유 비닐 단량체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  9. 제3항에 있어서, 상기 (B) 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체의 (B-3) 비닐계 단량체는 방향족 비닐계 단량체, 시안화 비닐계 단량체 아크릴산 에스테르계 단량체 및 카르복실기 함유 비닐계 단량체로 이루어지는 군으로부터 선택 되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (C) 이산화티탄은 무기 표면처리제 및 유기 표면처리제로 이루어진 군에서 선택되는 표면처리제로 표면처리된 이산화티탄인 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 표면처리된 (C) 이산화티탄은 이산화규소, 이산화지르콘, 규산나트륨, 알루민산나트륨, 규산나트륨알루미늄, 운모 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 무기 표면처리제; 또는 폴리디메틸실록산, 트리메틸 프로판(TMP), 펜타 에리트리톨, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 유기 표면처리제로 이산화티탄 100 중량부에 대해서 약 0.3 중량부 이하의 양으로 표면처리된 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 (D) 불소화 폴리올레핀계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌/비닐리덴플루오로라이드 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중합체, 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 공중합체 및 이들의 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택 되는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서, (E) 충진제 5~50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 (E) 충진제는 탄소섬유, 유리섬유, 유리비드, 유리플레이크, 카본블랙, 활석, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물.
  15. 제1항에 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물을 압출한 펠렛.
  16. 제1항에 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물로 성형한 액정디스플레이 LCD 배면광 부품.
KR1020080130220A 2008-12-19 2008-12-19 내광성 및 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 KR101065337B1 (ko)

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