KR20110012430A - 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연료 수송 튜브 - Google Patents

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Abstract

(A) (A-1) 폴리아미드 수지 30 내지 99.9 중량% 및 (A-2) 폴리올레핀 수지 0.1 내지 70 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부; 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, (B) 올레핀계 올리고머 3 내지 30 중량부; 및 (C) 층상 점토 화합물 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연료 수송 튜브에 관한 것이다.
폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물, 연료 수송 튜브, 층상 점토 화합물

Description

폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연료 수송 튜브{POLYAMIDE CLAY COMPLEX COMPOSITION AND TUBE FOR TRANSPORTING FUEL USING THE SAME}
본 발명은 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물과 이를 이용하여 제조된 연료 수송 튜브에 관한 것이다.
환경 오염에 대한 세계적인 규제 강화 추세로 차량의 배기 가스와 휘발성 연료 누출에 대한 규제(2008년 기준: 유럽-EURO IV, 미국-PZEV, 일본-EURO IV, 중국-EURO III)가 현저히 강화됨에 따라, 연료 탱크, 연료 튜브 등의 자동차 시스템에 있어서, 연료 투과 차단성이 요구되고 있는 실정이다.
뿐만 아니라, 바이오 연료의 개발 및 사용이 증대되면서 기존 연료에 비하여 휘발성(특히, 에탄올의 함유로 인한)이 높아 우수한 내화학성 및 낮은 투과성 재료의 개발이 요구되고 있다.
종래의 수지는 상온 이상의 온도에서 석유 연료 및 바이오 연료에 대한 투과 차단성이 충분치 않기 때문에 세계 환경 기준치를 만족하기 위해서는, 예컨대, 연료 수송용 튜브는 3층 이상의 다층 구조로 형성되어야 한다.
종래기술로 대한민국 공개특허 제 10-2009-0053585 호에, 고밀도폴리에틸렌 수지 55 내지 90 중량%; 나일론 11, 나일론 12 또는 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 폴리아미드계 수지 5 내지 40 중량%; 상용화제로서 고밀도폴리에틸렌과 무수말레인산 또는 아크릴산의 공중합체 1 내지 20 중량%;를 포함하는 차단성 폴리올레핀/나일론계 블렌드 수지 조성물이 개시되어있다. 상기와 같은 조성으로 제조된 수지 조성물은 내가솔린성, 나노클레이의 분산성 등을 저하시켜 연료 차단성 효과를 극대화시키지 못하며, 특히 장시간 연료 노출을 필요로 하는 연료 수송 튜브로 사용하기에는 한계가 있었다.
또 다른 종래기술로 대한민국 공개특허 제 10-2007-0028174 호에, 폴리올레핀 수지 100 중량부, 폴리아미드/폴리올레핀 혼합물과 층상점토 화합물의 차단성 복합체 1 내지 60 중량부 및 상용화제 0.5 내지 30 중량부가 건조 혼합된 차단성 복합체 조성물이 개시되어있다. 상기와 같은 조성으로 제조된 복합체 조성물은 상온 이상의 연료를 수송하는 튜브로써 필요한 열변형온도와 기계적 물성, 내가솔린성이 저하되어 연료 수송 튜브로 사용하기에는 부적절 하였다.
이에, 본 발명은 내화학성이 우수하고, 균일한 나노 분산 구조를 형성할 수 있는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용하여 제조되어 유기 용매 및 연료의 투과 차단성이 증대되고, 성형성 및 충격 강도 등의 물성이 우수한 연료 수송 튜브를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 (A) (A-1) 폴리아미드 수지 30 내지 99.9 중량% 및 (A-2) 폴리올레핀 수지 0.1 내지 70 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부; 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, (B) 올레핀계 올리고머 3 내지 30 중량부; 및 (C) 층상 점토 화합물 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용하여 제조된 연료 수송 튜브에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 층상 점토 화합물을 사용함으로써, 연료 수송 튜브로 제조 시 연료 투과 차단성이 높고, 인장 강도, 충격 강도, 성형성 등의 기계적 특성 및 분산성이 우수하다.
이하에서 본 발명의 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물에 대하여 더욱 상세히 설명하겠다.
(A) 기초 수지
상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물용 기초 수지에는 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지가 포함된다.
(A-1) 폴리아미드 수지
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아미드 수지는 고분자 주쇄에 아미드기를 함유한 것으로서, 아미노산, 락탐 또는 디아민과 디카르복실산을 주된 구성성분으로 하여 중합된 폴리아미드이다.
상기 아미노산의 구체적인 예로는 6-아미노카프론산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산, 파라아미노메틸벤조산 등을 들 수 있다. 상기 락탐의 구체적인 예로는 ε-카프로락탐, ω-라우로락탐 등을 들 수 있으며, 상기 디아민의 구체적인 예로는 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌디아민, 메타크실렌디아민, 파라크실렌디아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 비스(3-메틸-4-아미노시클로헥실)메탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 비스(아미노프로필)피페라진, 아미노에틸피페라진 등의 지방족, 지환족 또는 방향족의 디아민을 들 수 있다. 또한 상기 디카르복실산의 구체적인 예로는 아디프산, 스베린산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸2산, 테레프탈산, 이소프탈산, 2-클로로테레프탈산, 2-메틸테레프탈산, 5-메틸이소프탈산, 5-나트륨설포이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈 산 등의 지방족, 지환족 또는 방향족의 디카르복실산을 들 수 있다. 이들의 원료로부터 유도되는 폴리아미드 호모폴리머 또는 코폴리머를 각각 단독 또는 혼합물의 형태로 이용할 수 있다.
상기 폴리아미드 수지의 구체적인 예로는, 폴리카프로락탐(폴리아미드 6), 폴리(11-아미노운데칸산)(폴리아미드 11), 폴리라우릴락탐(폴리아미드 12), 폴리4,6-테트라메틸렌디아민 아디프산(폴리아미드 4,6), 폴리헥사메틸렌 아디프아미드(폴리아미드 6,6), 폴리헥사에틸렌 아젤아미드(폴리아미드 6,9), 폴리헥사에틸렌 세바카미드(폴리아미드 6,10), 폴리헥사에틸렌 도데카노디아미드(폴리아미드 6,12), 폴리아미드 6/6,10 공중합체, 폴리아미드 6/6,6 공중합체, 폴리아미드 6/12 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이 중, 구체적으로는 폴리아미드 4,6, 폴리(11-아미노운데칸산)(폴리아미드 11) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 더 구체적으로는 폴리(11-아미노운데칸산)(폴리아미드 11)을 사용할 수 있다. 폴리(11-아미노운데칸산)(폴리아미드 11)을 사용하는 경우, 특히 상온 이상의 운전조건에서 내가솔린성이 높고 흡습성이 낮다.
상기 폴리아미드 수지는 융점이 185 ℃ 이상이고, 상대점도(유기용매 m-크레졸에 폴리아미드 수지 1 중량%를 첨가하여 25 ℃에서 측정)가 2 이상인 것이 좋으며, 상기 범위의 융점 및 상대점도를 가지는 경우 전도성 폴리아미드 복합체 조성물의 기계적 특성과 내열성이 우수하다.
또한, 상기 폴리아미드 수지는 유리전이온도가 50 ℃ 이상인 한 종류 이상의 폴리아미드를 제한없이 사용할 수 있다.
상기 폴리아미드 수지는 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지를 포함하는 기초 수지 총량에 대하여 30 내지 99.9 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 99.9 중량%로 포함될 수 있다. 폴리아미드 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 내화학성이 우수하고, 상온 이상(예컨대, 60 ℃)에서도 연료 투과 차단성이 좋다.
(A-2) 폴리올레핀 수지
상기 폴리올레핀 수지는 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE, 0.94 < 밀도 < 0.965), 선형 저밀도 폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE, 0.91 < 밀도 < 0.94), 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지를 포함하는 기초 수지 총량에 대하여 0.1 내지 70 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 폴리올레핀 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 연료 투과 차단성을 높일 수 있다.
(B) 올레핀계 올리고머
상기 기초 수지에 포함되는 폴리올레핀 수지는 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물 내에서 폴리아미드 수지와 상용성이 없다. 이에, 기초 수지인 폴리아미드 수지와 폴리올레핀 수지의 상용성을 향상시키기 위하여, 상기 폴리아미 드 수지 점토 복합체 조성물에 올레핀계 올리고머를 첨가한다. 올레핀계 올리고머를 첨가함으로써, 상이 안정화되고, 폴리아미드 수지의 낮은 흡습성을 개선하며, 원가를 절감할 수 있어 경제적이다.
상기 올레핀계 올리고머는 올레핀-아크릴레이트 올리고머, 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다. 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머를 사용하는 경우 폴리올레핀 수지와 폴리아미드 수지 사이의 상용성을 효과적으로 부여할 수 있다.
상기 올레핀-아크릴레이트 올리고머는 에틸렌 메틸-아크릴레이트 올리고머, 에틸렌 에틸-아크릴레이트 올리고머, 에틸렌 부틸-아크릴레이트 올리고머, 에틸렌 비닐-아크릴레이트 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머는 에틸렌 부텐-무수말레인산 올리고머, 에틸렌 옥텐-무수말레인산 올리고머, 에틸렌 프로필렌-무수말레인산 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머는 주쇄 100 중량부에 대해서 무수말레인산 가지가 0.1 내지 30 중량부인 것이 좋다. 상기 무수말레인산 가지가 0.1 내지 30 중량부일 때, 기본구성수지의 상용성 및 각각 기본수지의 충격강도 증가 효과가 있다. 0.1 이하인 경우, 기본수지 사이의 상용화를 기대하기 어렵고, 30 중량부 이상에서는 올리고머 자체상을 형성함으로 증가 효과가 감소하며, 결정성이 감소하여 연료차단성이 떨어진다.
상기 올레핀계 올리고머는 기초 수지의 100 중량부를 기준으로 3 내지 30 중량부 포함하며, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부이다. 상기 올레핀계 올리고머의 함량이 상기 범위일 때, 폴리아마이드와 폴리올레핀 수지의 상용성을 적절히 구현하고, 올레핀계 올리고머만으로 이루어진 자체 상(phase)을 형성하지 않아 전체적으로 균일한 분산을 얻을 수 있고, 연료 투과 차단성 및 제반 물성이 좋다.
(C) 층상 점토 화합물
상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 층상 점토 화합물을 포함한다.
상기 층상 점토 화합물은 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kaolinite), 마이카(mica), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite) 및 케냐라이트(kenyalite)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 층상 점토 화합물은 친수성 표면의 특성을 가지며, 유기 화합물에 대한 상용성을 높이기 위하여 친수기를 유기 화합물로 치환한다. 여기서, 친수기 대신 치환될 수 있는 유기 화합물은 4차 암모늄(quaternary ammonium), 포스포늄(phosphonium), 말레이에이트(maleiate), 석시네이트(succinate), 아크릴레이트(acrylate), 벤직릭 하이드로겐(benzylic hydrogens) 및 옥사졸린(oxazoline)으로 이루어진 군에서 선택되는 작용기를 포함하는 화합물일 수 있다. 특히 이중 4차 암모늄으로 치환된 층상 점토 화합물은 폴리아미드 수지에 상용성 및 분산성을 적절히 부여하여, 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용한 성형물이 우수한 연료 투과 차단성을 확보할 수 있도록 한다.
상기 층상 점토 화합물은 기초 수지 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 5 중량부로 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물에 포함된다. 상기 기본수지에 층상 점토화합물 5중량부 이상 포함하였을 때, 층상점토화합물의 층분리 및 분산이 어려워 복합체의 물성을 저하시킨다. 바람직하게는 상기 층상 점토 화합물이 0.5 내지 4.5 중량부로 포함될 때, 연료 투과 차단성이 우수하고, 인장 강도 등의 기계적 특성 및 열안정성이 우수하다.
또한, 본 발명의 폴리아미드수지점토 복합체 조성물은 하기의 수지 안정제를 추가로 포함할 수 있다.
(D) 수지 안정제
상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 수지 안정제를 포함할 수도 있다.
상기 수지 안정제는, 예를 들어, 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물로부터 압출 또는 사출 방법을 통하여 성형품을 제조하는 과정에서, 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물에 포함된 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지를 안정화하여 이들 수지가 분해(예를 들어, 열분해)되거나 서로 반응하는 것을 억제하는 역할을 한다. 이러한 수지 안정제가 포함됨에 따라, 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물 내의 상기 폴리아미드 수지 또는 폴리올레핀 수지 등이 그 자체 의 특성을 더욱 잘 발현할 수 있으며, 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물의 열 안정성, 성형성 등이 더욱 향상될 수 있다.
상기 수지 안정제로는 통상적으로 알려진 임의의 수지 안정제를 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 안정제로는 인산, 트리페닐포스파이트, 트리메틸포스파이트, 트리이소데실포스파이트, 트리-(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질포스포닉산, 테트라키스 프로피오네이트 메탄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 수지 안정제는 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량부를 포함할 수 있고, 상기 범위에서 상기 폴리아미드 수지 복합체 조성물의 열 안정성 및 성형성이 적절하다.
상술한 구성 성분들을 혼합하여 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 제조하고, 제조된 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 혼합기 내에서 용융 압출하는 통상적인 방법을 통하여 성형품을 제조할 수 있다.
상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 60 ℃에서, 20% 에탄올 및 연료의 침지에 대하여 2.54 g/m2·hr의 투과율을 나타내는 우수한 연료 투과 차단 효과를 보인다. 또한 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 성형성, 내화학성, 충격 특성 등의 제반 물성이 우수하다. 즉, 상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 연료 투과 차단성 뿐만 아니라 성형성 등의 제반 물성이 전반적으로 우수하여, 가스 등의 고휘발성 연료 및 액체의 용기 및 수송 튜브에 사용할 수 있고, 또한 자동차 연료 시스템의 여러 분야에 응용될 수 있는 성형품을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용하여 제조된 연료 수송 튜브가 제공된다.
상기 연료 수송 튜브는, 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지를 포함하는 기초 수지와 상기 기초 수지 내에 분산되어 있는 올레핀계 올리고머 및 층상 점토 화합물을 포함하는 형태이다. 즉, 상기 연료 수송 튜브는 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용하여 층상 점토 화합물을 포함하는 성형품을 제조함으로써, 성형품의 연료 투과 차단성을 구현할 수 있다. 또한, 이러한 플라스틱 성형품은 성형성, 열 안정성 및 내화학성 등의 제반 물성이 우수하다.
이하, 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한 하는 것은 아니다.
후술하는 실시예 및 비교예에서 사용하는 (A) (A1) 폴리아미드 수지 및 (A2) 폴리올레핀 수지를 포함하는 기초 수지, (B) 올레핀계 올리고머, (C) 층상 점토 화합물 및 (D) 수지 안정제의 각 구성 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A1) 폴리아미드 수지
(A11) 폴리아미드 수지 11
220 ℃에서 측정한 점도가 10,000 Pa·s(100[1/s] 조건) 이상인 폴리아미드 수지 11(Arkema BESNO TL)를 사용하였다.
(A12) 폴리아미드 수지 6
250 ℃에서 측정한 점도가 100 내지 1,000 Pa·s(100[1/s] 조건)인 폴리아미드 수지(Zigsheng社의 TP4407)를 사용하였다.
(A2) 폴리올레핀 수지
중량평균분자량(Mw)이 1,000 g/mol 이상인 선형저밀도폴리에틸렌(삼성토탈社의 4222F)을 사용하였다.
(B) 올레핀계 올리고머
에틸렌-부텐 무수말레인산 올리고머(DuPont社의 Fusabond MN493D)를 사용하였다.
(C) 층상 점토 화합물
평균 길이가 0.5 내지 1 ㎛이고, 층간 간격이 5 nm 이하이며, 점토화합물 표면에 Na+이온을 암모늄(NH4 +)과 (CH2)n (n>15)으로 유기 치환된 층상 점토 화합물(Nanocor社의 I. 44P)을 사용하였다.
(D) 수지 안정제
Ciba Geigy社의 IRGANOX B 1171(IRGANOX 1098 (hindered phenolic antioxidant)와 IRGAFOS 168 (organo-phosphite)의 1:1 혼합물)을 사용하였다.
[실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4; 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물의 제조]
상술한 각 구성 성분을 하기 표 1에 나타난 함량 범위로 각각 혼합하여 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 제조하였다.
[표 1]
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
기초수지
[중량%]		 (A11) 폴리아미드 수지11 75 95 - 75 100 75 25 75
(A12) 폴리아미드 수지6 - - 70 - - - - -
(A2) 폴리올레핀 수지 25 5 30 25 - 25 75 25
(B) 올레핀 올리고머[중량부] 16 10 11 16 16 - 16 16
(C) 층상 점토 화합물[중량부] 4 3 5 4 4 4 4 10
(D) 수지안정제 [중량부] 0.2 0.2 0.2 - 0.2 0.2 0.2 0.2
[물성 측정용 시편 제조]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 250 ℃로 가열된 이축 용융 압출기 내에서 용융 혼련시켜 펠렛 상태로 제조하였다.
이어서, 상기 펠렛을 100 ℃에서 4 시간 건조한 후, 250 ℃로 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 굴곡강도, 인장강도 및 충격강도 등의 기계적 특성 평가를 위한 ASTM 시편을 제조하고, 연료 투과 차단성 평가를 위하여 10 mm 직경의 디스크를 각각 1 mm 및 2 mm의 두께로 사출 성형하였다.
시험예 1; 기계적 강도 평가
플라스틱의 인장 강도를 측정하는 미국의 표준 측정 방법인 ASTM D638에 따 라, 상기와 같은 방법으로 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 각각의 시편에 대한 인장 강도를 측정하였고, 플라스틱의 굴곡 강도를 측정하는 미국의 표준 측정 방법인 ASTM D790에 따라, 상기와 같은 방법으로 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 각각의 시편에 대한 굴곡 강도를 측정하였으며, 플라스틱의 충격 강도를 측정하는 미국의 표준 측정 방법인 ASTM D256에 따라, 상기와 같은 방법으로 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 각각의 시편에 대한 충격 강도를 측정하였다. 상기와 같이 측정한 기계적 강도를 하기 표 2에 나타내었다.
시험예 2; 연료 투과 차단성 평가
먼저, 연료 투과 차단성 평가를 위하여 시편을 장착한 연료유 투과 측정 용기의 개략도는 도 1과 같고, 연료로 20%에탄올/가솔린을 사용하였다. 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 각각의 평가용 시편(도 1의 나에 해당함)을 연료유 용기(도 1)에 장착하여 60 ℃에서 시간에 따른 무게 변화량을 측정하였다. 이때, 지그(도 1의 가에 해당)를 이용하여 용기 가장자리를 고정함으로써 휘발된 연료(도 1의 다)의 누출을 방지하였고, 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
시험예 3; 성형성 평가
상기와 같은 방법으로 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 각각의 시료에 대한 성형성를 측정하였다. 시료는 연료 수송 튜브 성형을 위해 annular die를 통한 공압출의 플라스틱 가공을 통해 성형이 되므로, 용융수지의 점 성과 탄성이 성형에 중요한 성형 인자이다. 상기 실시예와 비교예의 점성과 탄성을 비교하기 위하여 소재의 성형성은 T-다이(폭 15cm)를 통한 쉬트 성형 공정을 통해 판단하였다. 일정한 압출기 가공 조건(압출기 온도/T-die온도~230/230도)에서 100um 두께 * 100cm 길이의 쉬트를 성형하였다. 상기와 같이 쉬트의 성형 가능성을 하기 표 2에 나타내었다.
시험예 4; 열 변형 온도 평가
플라스틱의 열변형온도를 측정하는 미국의 표준 측정 방법인 ASTM D648에 따라, 상기와 같은 방법으로 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 각각의 시편에 대한 열변형온도를 측정하였다. 상기와 같이 측정한 열변형온도를 하기 표 2에 나타내었다.
시험예 5; 분산성 평가
투과전자현미경(TEM)과 X-선 회절(X-ray Diffraction, XRD)(측정조건: wavelength Cu K-α1, 40 mA, 40 mV)을 이용하여 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 시편에서 점토의 층구조 변화(층 삽입(layer-intercalation) 및 층 분리(layer-exfoliation)) 및 분산성 관찰하여 도 2 내지 도 4에 도시하였다.
표 2를 참조하면, 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지를 포함한 기초 수지에 폴리올레핀 수지 올리고머 및 층상 점토 화합물을 본 발명의 일 구현예에 따른 범위의 양으로 용융 혼합함으로써, 연료 투과 차단성과 기계적 물성이 우수함을 확 인하였다.
[표 2]

구분		 기계적 강도 평가 연료 투과도 평가
[g/m2·hr]		 열 변형 온도 평가
[℃]
인장 강도
[kgf/㎠, 50 mm/min]		 굴곡 강도
[kgf/㎠, 2.8 mm/min]		 충격 강도
[kgfㆍcm/cm]		 성형성

실시예		 1 410 247 90 O 2.0 113
2 510 490 56 O 2.7 120
3 480 510 82 O 5.0 115
4 430 255 92 O 2.0 112

비교예		 1 568 570 12 X 15.0 110
2 450 540 8 X 25.0 105
3 290 150 20 X 35.0 60
4 400 350 15 X 30.5 70
실시예 1 내지 4의 시편은 올레핀계 올리고머를 포함하지 않는 비교예 2 및 층상 점토 화합물의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 4의 시편에 비해, 연료 투과도 및 기계적 물성이 우수하였다. 이처럼 우수한 연료 투과 차단성과 기계적 물성은 층상 점토 화합물의 우수한 분산성과 현저한 층간 삽입 및 분리 현상 및 올레핀계 올리고머에 의한 폴리아미드 수지와 폴리올레핀 수지의 상용성이 높아지는 모폴로지의 결과인 것을 알 수 있었다.
도 2는 실시예 1내지 3 및 비교예 1을 구성하는 층상 점토 복합체 조성물의 층간격을 비교한 X-선 회절(X-ray Diffraction, XRD) 사진이다. 실시예 1내지 3 은 층간 점토 화합물의 층 구조가 사라지는 결과를 보였다. 반면에, 비교예 1를 구성하는 층간 점토 화합물의 층 간격이 2.5 nm로 그대로 유지되는 것을 알 수 있었다. 이러한 층간 점토 화합물의 층 구조를 전자현미경으로 확인하면, 실시 예 2는 층간 점토 화합물의 층 구조가 깨지고 점토 층들이 균일하게 분산되어 있는 것을 알 수 있었고(도 3), 반면에 비교예 1은 층간 점토화합물이 수 백 나노미터의 층 구조 간격를 그대로 유지하고 있음을 알 수 있었다(그림 4).
따라서, 상기 실시예 1 내지 4의 시편은 효과적인 층간 점토 화합물의 층 분산과 상용화를 통하여 인장 강도, 충격 강도 등의 기계적 물성과 연료 투과 차단성이 우수하였다.
도 1은 연료 투과 차단성 평가를 위하여 시편을 장착한 연료유 용기의 개략도이다.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1을 구성하는 층상 점토 복합체 조성물의 층간격을 비교한 X-선 회절(X-ray Diffraction, XRD) 사진이다.
도 3은 실시예 2에 따른 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용한 시편에서, 점토층들의 분산 형태를 보여주는 전자 현미경 사진이다.
도 4는 비교예 1에 따른 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용한 시편에서, 점토층들의 분산 형태를 보여주는 전자 현미경 사진이다.

Claims (11)

  1. (A) (A1) 폴리아미드 수지 30 내지 99.9 중량% 및 (A2) 폴리올레핀 수지 0.1 내지 70 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부;
    상기 기초 수지 100 중량부에 대하여,
    (B) 올레핀계 올리고머 3 내지 30 중량부; 및
    (C) 층상 점토 화합물 0.5 내지 5 중량부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지는 50 내지 99.9 중량% 및 상기 폴리올레핀 수지는 0.1 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지는 폴리카프로락탐(폴리아미드 6), 폴리(11-아미노운데칸산)(폴리아미드 11), 폴리라우릴락탐(폴리아미드 12), 폴리4,6-테트라메틸렌디아민 아디프산(폴리아미드 4,6), 폴리헥사메틸렌 아디프아미드(폴리아미드 6,6), 폴리헥사에틸렌 아젤아미드(폴리아미드 6,9), 폴리헥사에틸렌 세바카미드(폴리아미드 6,10), 폴리헥사에틸렌 도데카노디아미드(폴리아미드 6,12), 폴리아미드 6/6,10 공중합체, 폴리아미드 6/6,6 공중합체, 폴리아미드 6/12 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE), 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀계 올리고머는 올레핀-아크릴레이트 올리고머, 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 올레핀-아크릴레이트 올리고머는 에틸렌 메틸-아크릴레이트 올리고머, 에틸렌 에틸-아크릴레이트 올리고머, 에틸렌 부틸-아크릴레이트 올리고머, 에틸렌 비닐-아크릴레이트 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머는 에틸렌 부텐-무수말레인산 올리고머, 에틸렌 옥텐-무수말레인산 올리고머, 에틸렌 프로필렌-무수말레인산 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 올레핀-무수말레인산 변성 올리고머에 포함되는 무수말레인산 가지는 주쇄 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 층상 점토 화합물은,
    몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 마이카(mica), 카올리나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite) 및 케냐라이트(kenyalite)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물은 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, (D) 수지 안정제 0.01 내지 10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 폴리아미드 수지 점토 복합체 조성물을 이용하여 제조된 연료 수송 튜브.
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