KR20100075085A - 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지; (B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체; 및 (C) 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 인장강도, 굴곡강도, 및 굴곡 탄성율의 기계적 강도와 충격강도가 우수할 뿐만 아니라, 내열성이 개선됨에 따라, 전기전자 부품, 사무기기, 자동차 소재, 잡화 등과 같은 성형품에 유용하게 적용될 수 있다.
폴리히드록시 알카노에이트 수지, 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체, 비닐계 공중합체 수지, 내열성
Description
본 발명은 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 강도 및 충격강도가 우수할 뿐만 아니라 내열성이 개선된 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물에 관한 것이다.
플라스틱은 가공 및 이용이 용이하며, 재사용이 어렵고 위생적인 면에서 사용 후 버려지게 된다. 이러한 플라스틱이 대량 폐기됨에 따라 매립 처리나 소각 처리에 수반되는 문제가 부각되고 있으며, 예를 들어 쓰레기 매립지의 부족, 비분해성의 플라스틱이 잔존함으로써 생태계에 미치는 영향, 연소시의 유해가스 발생, 대량의 연소 열량에 의한 지구 온난화 등, 지구 환경에 큰 부담을 주고 있다. 이에 따라, 최근 플라스틱 폐기물의 문제를 해결하기 위해 생분해성 플라스틱의 개발이 시도되고 있다.
일반적으로 생분해성 플라스틱은 폴리히드록시 알카노에이트 등과 같은 미생 물에 의해 생산된 지방족 폴리에스테르; 폴리유산이나 폴리카프로락톤(polycaprolactone) 등과 같은 화학적으로 합성된 지방족 폴리에스테르; 전분이나 셀룰로오스 아세테이트 등과 같은 천연 고분자로 분류될 수 있다.
상기 화학적으로 합성된 지방족 폴리에스테르의 대부분은 혐기성 분해에 영향받지 않으므로 폐기시 분해 조건에 제약이 있고, 특히 폴리유산이나 폴리카프로락톤은 내열성의 문제가 있다. 또한 상기 전분은 비열가소성으로 부서지기 쉽고 내수성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 상기 폴리히드록시 알카노에이트는 혐기성 뿐만 아니라 호기성 환경 조건 하에서도 분해성이 뛰어나며, 연소시에는 유독 가스를 발생시키지 않으며, 식물 원료를 이용하는 미생물로부터 유래되는 플라스틱으로서, 고분자량화가 가능하고, 지구상의 이산화탄소를 증가시키지 않아 탄소 중립이라 불리는 우수한 특징을 가진다. 특히 상기 폴리히드록시 알카노에이트는 혐기성 조건에서의 우수한 분해성, 우수한 내습성, 및 고분자량화의 가능성을 우수한 특징으로 꼽을 수 있으며, 융점, 내열성 및 유동성과 같은 물성을 조절하는 것도 가능하다.
이러한 폴리히드록시 알카노에이트는 식물 원료로 구성되고, 폐기물의 문제를 해결할 수 있으며, 환경 적합성이 우수하므로 포장 재료, 식기 재료, 건축 재료, 토목 재료, 농원 재료, 원예 재료, 자동차 내장재, 흡착재, 담체, 여과재 등의 여러 성형품에 이용될 수 있다.
WO05/054366은 상기 폴리히드록시 알카노에이트와 천연섬유를 혼합한 수지 조성물을 제시하고 있으며, 일본공개특허 제2004-536897호는 상기 폴리히드록시 알 카노에이트와 폴리유산을 혼합한 생분해성 수지 조성물을 제시하고 있다. 그러나 상기 폴리히드록시 알카노에이트와 열가소성 수지를 혼합한 시도는 아직 이뤄진 바 없다.
본 발명의 일 구현예는 기계적 강도 및 충격강도가 우수할 뿐만 아니라 내열성이 개선된 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지; (B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체; 및 (C) 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 인장강도, 굴곡강도, 및 굴곡 탄성율의 기계적 강도와 충격강도가 우수할 뿐만 아니라, 내열성이 개선됨에 따라, 전기전자 부품, 사무기기, 자동차 소재, 잡화 등과 같은 성형품에 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명에서 특별한 언급이 없는 한, "치환된"이란 수소 원자가 할로겐기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 할로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 (A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지; (B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체; 및 (C) 비닐계 공중합체 수지를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.
(A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지
상기 폴리히드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate) 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위인 히드록시 알카노에이트 단량체를 포함하는 지방족 폴리에스테르이다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
R1은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬기이며,
n은 1 또는 2의 정수이다.)
상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지는 구체적으로, 상기 히드록시 알카노에이트 단량체의 단일 중합체; 서로 다른 2종 이상의 히드록시 알카노에이트 단량체로 이루어진 공중합체, 예를 들면, 트리-공중합체, 테트라-공중합체 등; 또는 상기 단일 중합체와 공중합체의 블렌드물을 들 수 있다.
상기 히드록시 알카노에이트 단량체의 구체적인 예로는 상기 화학식 1에서 n이 1이고 R1이 메틸기인 3-히드록시 부티레이트(3-hydroxy butyrate), n이 1이고 R1이 에틸기인 3-히드록시 발러레이트(3-hydroxy valerate), n이 1이고 R1이 프로필기인 3-히드록시 헥사노에이트(3-hydroxy hexanoate), n이 1이고 R1이 펜틸기인 3-히드록시 옥타노에이트(3-hydroxy octanoate), n이 1이고 R1이 탄소수 15의 알킬기인 3-히드록시 옥타데카노에이트(3-hydroxy octadecanoate) 등을 들 수 있으며, 이 중 3-히드록시 부티레이트(3-hydroxy butyrate)가 바람직하게 사용될 수 있다.
또한 상기 서로 다른 2종 이상의 히드록시 알카노에이트 단량체로 이루어진 공중합체는 바람직하게 3-히드록시 부틸레이트와 3-히드록시 헥사노에이트의 공중합체인 폴리(3-히드록시 부틸레이트-코-3-히드록시 헥사노에이트) 또는 3-히드록시 부틸레이트와 3-히드록시 발러레이트의 공중합체인 폴리(3-히드록시 부틸레이트-코-3-히드록시 발러레이트)가 사용될 수 있다. 이때 상기 공중합체는 3-히드록시 부틸레이트 80 내지 99 몰%와, 3-히드록시 헥사노에이트 또는 3-히드록시 발러레이트 1 내지 20 몰%로 이루어지는 것이 좋다.
상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 총량에 대하여 10 내지 50 중량%로 포함되며, 좋게는 20 내지 40 중량%로 포함된다. 폴리히드록시 알카노에이트 수지가 상기 범위로 포함되는 경우 수지 조성물의 우수한 기계적 강도, 충격강도 및 내열성을 모두 확보할 수 있다.
(B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 비닐계 중합체 5 내지 95 중량%를 고무질 중합체 5 내지 95 중량%에 그라프트 중합시킨 공중합체이다.
상기 비닐계 중합체는 방향족 비닐 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 비닐계 단량체 50 내지 95 중량%; 및 불포화 니트릴 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 비닐계 단량체 5 내지 50 중량%로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 이때 상기 제1 비닐계 단량체 및 제2 비닐계 단량체는 서로 다른 것이 사용된다.
상기 방향족 비닐 단량체로는 스티렌, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 할로겐 치환 스티렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 알킬 치환 스티렌의 구체적인 예로는 o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, 알파메틸 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 에스테르, 무수말레인산, 알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이때 상기 알킬은 탄소수 1 내지 10의 알킬을 의미한다. 상기 (메타)아크릴산 알킬 에스테르의 구체적인 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이 중 메틸(메타)아크릴레이트가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 불포화 니트릴 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 고무질 중합체는 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체(EPDM), 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 제조시 고무입자의 입경은 내충격성 및 성형물의 표면 특성을 향상시키기 위하여 0.05 내지 4㎛의 범위가 바람직하다. 상기 고무입자의 입경이 0.05 내지 4㎛인 경우 우수한 충격강도를 확보할 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 단독 또는 이들의 2종 이상의 혼합물 형태로도 사용될 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체의 구체적인 예로 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 또는 스티렌/부타디엔 고무에 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 선택적으로 메틸(메타)아크릴레이트의 중합체가 그라프트된 공중합체를 들 수 있다.
이 중 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 또는 스티렌/부타디엔 고무에 스티렌 및 아크릴로니트릴의 중합체가 그라프트된 공중합체가 상기 고무에 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 메틸(메타)아크릴레이트의 중합체가 그라프트된 공중합체보다 우수한 내열성을 확보하는 점에서 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체를 제조하는 방법은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이미 잘 알려져 있는 것으로서, 유화중합, 현탁중합, 용액중합, 또는 괴상중합법 중 어느 것이나 사용할 수 있고, 바람직한 제조 방법으로는 고무질 중합체의 존재 하에 전술한 방향족 비닐계 단량체를 투입하여 중합 개시제를 사용하여 유화중합 또는 괴상중합시키는 것을 들 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 총량에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함되며, 좋게는 20 내지 30 중량% 로 포함된다. 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체가 상기 범위로 포함되는 경우 수지 조성물의 우수한 기계적 강도, 충격강도 및 내열성을 모두 확보할 수 있다.
(C) 비닐계 공중합체 수지
상기 비닐계 공중합체는 방향족 비닐 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 비닐계 단량체 65 내지 80 중량%; 및 불포화 니트릴 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 비닐계 단량체 20 내지 35 중량%로 이루어진 공중합체를 사용할 수 있다. 이때 상기 제1 비닐계 단량체 및 제2 비닐계 단량체는 서로 다른 것이 사용된다.
상기 방향족 비닐 단량체로는 스티렌, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 할로겐 치환 스티렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 알킬 치환 스티렌의 구체적인 예로는 o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, 알파메틸 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 에스테르, 무수말레인산, 알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이때 상기 알킬은 탄소수 1 내지 10의 알킬을 의미한다. 상기 (메타)아크릴산 알킬 에스테르의 구체적인 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이 중 메틸(메타)아크릴레이트가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 불포화 니트릴 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 비닐계 공중합체가 제1 비닐계 단량체 65 내지 80 중량% 및 제2 비닐계 단량체 20 내지 35 중량%로 이루어지는 경우 열변색성 및 내화학성이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 비닐계 공중합체의 바람직한 예로는, 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 선택적으로 메틸메타크릴레이트의 단량체 혼합물; α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, 및 선택적으로 메틸메타크릴레이트의 단량체 혼합물; 또는 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, 및 선택적으로 메틸메타크릴레이트의 단량체 혼합물로부터 제조된 것을 들 수 있다.
상기 비닐계 공중합체는 유화중합, 현탁중합, 용액중합, 또는 괴상중합법으로 제조될 수 있으며, 중량평균 분자량이 15,000 내지 300,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 비닐계 공중합체의 바람직한 예로는 메틸메타크릴레이트와 선택적으로 메틸아크릴레이트의 혼합물로부터 제조된 것을 들 수 있다. 상기 비닐계 공중합체는 유화중합, 현탁중합, 용액중합, 또는 괴상중합법으로 제조될 수 있으며, 중량평균 분자량이20,000 내지 250,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 비닐계 공중합체의 바람직한 예로는 스티렌과 무수말레인산의 공중합체로서, 연속괴상중합법 및 용액중합법을 이용하여 제조할 수 있다. 상기 스티렌과 무수말레인산의 조성비는 넓은 범위에서 변화될 수 있으며, 바람직하게는 무 수말레인산의 함량이 비닐계 공중합체 전체에 대하여 5 내지 50 중량%인 것이 좋다. 상기 스티렌과 무수말레인산 공중합체의 중량평균 분자량 역시 넓은 범위의 것이 사용될 수 있으며, 중량평균 분자량이 20,000 내지 200,000 g/mol인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 비닐계 공중합체는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 총량에 대하여 10 내지 80 중량%로 포함되며, 좋게는 20 내지 50 중량%로 포함된다. 비닐계 공중합체가 상기 범위로 포함되는 경우 수지 조성물의 우수한 성형성을 확보할 수 있다.
(D) 충격보강제
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 충격보강제를 더 포함할 수 있다.
상기 충격보강제는 고무의 코어 구조에 불포화 단량체가 그라프트되어 쉘이 형성된 구조를 가지는 코어-쉘 그라프트 공중합체이다.
상기 고무는 탄소수 4 내지 6의 디엔계 고무, 아크릴계 고무, 실리콘계 고무, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 고무 단량체가 중합된 것을 사용하는 것이 좋으며, 실리콘계 고무를 단독으로 사용하거나 실리콘계 고무 및 아크릴계 고무를 혼용하여 사용하는 것이 그 구조적 안정성으로 인하여 더 좋다.
상기 아크릴계 고무로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴 레이트, 헥실(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있으며, 이때 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 트리알릴시아누레이트 등의 경화제를 더 사용할 수 있다.
상기 실리콘계 고무는 시클로실록산으로부터 제조되는 것으로, 구체적인 예로는 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산, 옥타페닐시클로테트라실록산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로부터 제조될 수 있다. 이때 트리메톡시메틸실란, 트리에톡시페닐실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등의 경화제를 더 사용할 수 있다.
상기 고무의 평균입경은 0.4 내지 1 ㎛ 인 것이 좋다. 고무의 평균입경이 상기 범위를 가지는 경우 우수한 내충격성을 확보하는 데 있어 더 유리하다.
상기 고무에 그라프트되는 불포화 단량체로는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐 단량체, 불포화 니트릴 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 또는 (메타)아크릴산 에스테르를 사용한다. 이때 상기 알킬은 탄소수 1 내지 10의 알킬을 의미하는 것으로서, 상기 (메타)아크릴산 알킬 에스테르의 구체적인 예로는 메틸(메타)아크 릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이 중 메틸(메타)아크릴레이트가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체로는 스티렌, 탄소수1 내지 10의 알킬 또는 할로겐 치환 스티렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 알킬 치환 스티렌의 구체적인 예로는 o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, 알파메틸 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 불포화 니트릴 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 코어-쉘 그라프트 공중합체는 고무 50 내지 90 중량% 및 그라프트되는 불포화 단량체 10 내지 50 중량%로 이루어지는 것이 좋다. 코어-쉘 그라프트 공중합체가 상기와 같이 이루어지는 경우 수지와의 상용성이 우수하고, 그 결과 우수한 충격 보강 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 충격보강제는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부로 포함되며, 좋게는 1 내지 10 중량부로 포함된다. 충격보강제가 상기 범위로 포함되는 경우 충격 보강 및 내열성의 상승 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성률 등의 기계적 강도를 개선시킬 수 있다.
(E) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체를 괴상중합, 유화중합, 현탁중합, 또는 용액중합의 방법을 사용하여 제조할 수 있다.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
R2는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며,
R3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.)
상기 화학식 2로 표시되는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체의 구체적인 예로는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 메타크릴산 프로필 에스테르, 아크릴산 메틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르 등을 들 수 있으며, 이 중 메타크릴산 메틸 에스테르가 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지의 중량평균 분자량은 10,000 내지 500,000 g/mol이며, 좋게는 15,000 내지 350,000 g/mol 인 것이 사용될 수 있다. 상기 중량평균 분자량의 범위를 가지는 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지를 사용하는 경우 가공 시 수지간의 점도 밸런스가 맞아 상이 안정되고 결과적으로 외관이 향상되는 이점이 있다.
상기 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부로 포함되며, 좋게는 5 내지 10 중량부로 포함된다. 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지가 상기 범위로 포함되는 경우 내열도 및 외관이 우수한 장점이 있다.
(F) 기타 첨가제
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리카보네이트계 열가소성 수지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 항균제, 열안정제, 산화방지제, 이형제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 안정제, 활제, 정전기방지제, 안료, 방염제, 내후제, 착색제, 자외선 차단제, 충전제, 핵 형성제, 접착 조제, 점착제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 산화방지제로는 페놀형, 포스파이드형, 티오에테르형, 또는 아민형 산화방지제를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 이형제로는 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아릴산의 금속염, 몬탄산의 금속염, 몬탄산 에스테르 왁스, 또는 폴리에틸렌 왁스를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 내후제로는 벤조페논형 또는 아민형 내후제를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 착색제로는 염료 또는 안료를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 자외선 차단제로는 산화티탄 또는 카본블랙을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 충전제로는 유리섬유, 탄소섬유, 실리카, 마이카, 알루미나, 점토, 탄산칼슘, 황산칼슘 또는 유리 비드를 바람직하게 사용할 수 있으며, 상기와 같은 충전제를 첨가할 경우 기계적 강도 및 내열성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 핵 형성제로는 탈크 또는 클레이를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 첨가제가 상기 범위로 포함되는 경우 각 용도에 따른 첨가제의 효과를 얻을 수 있으며 우수한 기계적 물성 및 향상된 표면의 외관을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상술한 본 발명의 구성 성분과 첨가제를 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히 드록시 알카노에이트 수지 조성물을 성형하여 제조한 성형품을 제공한다. 상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 기계적 강도, 충격강도, 및 내열성이 요구되는 분야의 성형제품, 예를 들면 전기전자 부품, 사무기기, 자동차 소재, 잡화 등의 용도로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물의 제조에 사용되는 각 구성 성분은 다음과 같다.
(A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지
미국 G2사에서 제조된 3-히드록시 부티레이트(3-hydroxy butyrate)를 사용하였다.
(B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체
모노머 전량 100 중량부에 대하여 부타디엔 함량이 58 중량부가 되도록 부타디엔 고무 라텍스를 투입하고, 스티렌 31 중량부, 아크릴로니트릴 11 중량부, 및 탈이온수 150 중량부의 혼합물에 필요한 첨가제인 올레인산 칼륨(개시조제) 1.0 중량부, 큐멘히드로퍼옥시드(개시제) 0.4 중량부, 및 t-도데실 메르캅탄(연쇄이동 제) 0.3 중량부를 첨가한 후 5시간 동안 75℃로 유지하면서 반응시켜 ABS 그라프트 공중합체를 제조하였다. 생성된 중합체 라텍스에 1% 황산용액을 첨가하고, 응고시킨 후 건조하여 고무의 평균 입경이 0.3 ㎛인 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 수지를 분말 상태로 제조하였다.
(C) 비닐계 공중합체 수지
스티렌 71 중량부, 아크릴로니트릴 29 중량부, 및 탈이온수 120 중량부의 혼합물에 아조비스이소부티로니트릴 0.17 중량부, t-도데실 메르캅탄 0.4 중량부, 및 트리칼슘포스페이트 0.5 중량부를 첨가하여 75℃에서 5시간 동안 현탁중합하여 SAN 공중합체 수지를 제조하였다. 이 공중합체를 수세, 탈수 및 건조시켜 분말 상태의 SAN 공중합체 수지를 얻었다.
(D) 충격보강제
일본 MRC사의 METABLENE S-2001를 사용하였다.
(E) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지
폴리메틸메타크릴레이트로서, LG사의 IH-830을 사용하였다.
실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 및 2
하기 표 1에 나타낸 각 구성성분을 통상의 혼합기에서 혼합하고 통상의 이축 압출기에서 190 내지 210℃의 온도범위로 압출한 후, 압출물을 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 펠렛은 80℃에서 4 시간 동안 건조한 후, 6 Oz의 사출능력이 있는 사출성형기를 사용하여, 실린더 온도 200℃, 금형온도 60℃ 및 성형 사이클의 시간을 30초로 설정하고, ASTM 덤벨(dumb-bell) 시험편으로 사출성형하여 물성시편을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 및 2에 따라 제조된 시편을 23℃, 상대습도 50%에서 48 시간 방치한 후, 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 인장강도: ASTM D638에 준하여 측정하였다.
(2) 굴곡강도: ASTM D790에 준하여 측정하였다.
(3) 굴곡탄성율: ASTM D790에 준하여 측정하였다.
(4) IZOD 충격강도: ASTM D256에 준하여 측정하였다(시편 두께 1/8").
(5) 열변형온도(HDT): ASTM D648에 준하여 측정하였다(18.5Kg 하중).
[표 1]
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 실시예 1 내지 4의 경우 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체와 비닐계 공중합체 수지를 사용하지 않은 비교예 1과 비닐계 공중합체 수지를 사용하지 않은 비교예 2의 경우와 비교하여 기계적 강도, 충격강도, 및 내열성이 모두 현저히 우수함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (11)
- (A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지;(B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체; 및(C) 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은(A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지 10 내지 50 중량%;(B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체 10 내지 40 중량%; 및(C) 비닐계 공중합체 수지 10 내지 80 중량%를 포함하는 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 (D) 충격보강제를 더 포함하는 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제3항에 있어서,상기 (D) 충격보강제는 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부로 포함되는 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물은 (E) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지를 더 포함하는 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 (A) 폴리히드록시 알카노에이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위인 히드록시 알카노에이트 단량체를 포함하는 지방족 폴리에스테르인 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,R1은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬기이며,n은 1 또는 2의 정수이다.) - 제1항에 있어서,상기 (B) 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체는 방향족 비닐 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 비닐계 단량체 50 내지 95 중량%; 및 불포화 니트릴 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 비닐계 단량체 5 내지 50 중량%로 이루어진 비닐계 중합체 5 내지 95 중량%가부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체(EPDM), 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 고무질 중합체 5 내지 95 중량%에 그라프트된 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 (C) 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 비닐계 단량체 65 내지 80 중량%; 및 불포화 니트릴 단량체, 아크릴계 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 비닐계 단량체 20 내지 35 중량%로 이루어진 공중합체인 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제3항에 있어서,상기 (D) 충격보강제는 디엔계 고무, 아크릴계 고무, 실리콘계 고무, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 고무 단량체가 중합된 고무 중합체에, 아크릴계 단량체, 방향족 비닐 단량체, 불포화 니트릴 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 불포화 단량체가 그라프팅되어 코어-쉘 구조를 형성한 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.
- 제5항에 있어서,상기 (E) 폴리(메타)아크릴산 알킬 에스테르 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체를 포함하는 것인 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물.[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,R2은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며,R3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.) - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 폴리히드록시 알카노에이트 수지 조성물로부터 제조된 성형품.
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