KR20120090127A - 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

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KR20120090127A
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Abstract

본 발명은 저흡습성의 전도성 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것으로, 특히 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌, 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌, 글라스 파이버 및 다층 구조 탄소 나노 튜브를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리아미드 수지 성형품에 관한 것이다. 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물로 제조한 성형품은 전도성이 월등히 우월하며, 저흡습성, 치수안정성, 내화학성, 저비중을 발현하여 자동차 부품, 특히 연료계 부품 제조에 효과적으로 사용할 수 있다.

Description

폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 {POLYAMIDE RESIN COMPOSITION AND MOLDINGS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 저흡습성의 전도성 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성이 월등히 우월하며, 저흡습성, 치수안정성, 내화학성, 저비중을 발현하여 자동차 부품, 특히 연료계 부품에 적합한 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
최근 자동차 산업의 발전과 함께 전기/전자 부품의 플라스틱 대체 연구 진행은 경량화, 낮은 제조 원가, 설계 자유도 향상, 제조 공정의 간단화 측면에서 활발히 진행되고 있다. 플라스틱 중 폴리아미드 수지는 이러한 연구 개발에 중요한 대체화 소재로 각광을 받고 있으며 자동차의 경우는 알루미늄이나 스틸(steel)을 대체화는 소재로 우수한 장점을 갖고 있다. 특히, 자동차용 연료계 부품의 경우에도 폴리아미드 수지를 적용하고자 하는 시도가 많으며, 높은 기계적 강도, 성형성, 장기물성 등이 우수하여 다양한 차종에 폴리아미드 수지로 적용되는 연구가 활발히 진행중이다.
이러한 자동차용 연료계 부품 소재로서 폴리아미드 수지가 갖는 단점을 한층 더 개선하여 고성능의 폴리아미드 수지를 제공함에 있어서, 강성과 내충격성은 물론 흡습에 의한 치수 변형을 현격히 개선할 필요성이 절실히 요구되어 왔다.　특히, 자동차용 연료계 부품은 폭발의 위험을 방지하고자 전도성(10-6Ω 이상)과 연료에 의한 부식성, 크랙(crack) 발생 방지, 및 수분에 의한 치수변형을 방지할 수 있는 기술적 요소가 필요하다 할 수 있고 이를 만족하기 위해 폴리아미드 수지의 단점인 강성 보완, 내충격성 보완 및 높은 수분흡수율 특성의 개선이 필수 불가결한 상황이다. 이와 함께, 자동차용 연료계 부품 소재로 사용되기 위해서는, 150 ℃ 이상의 환경에서 작동하는 엔진부 특성에 따라 높은 열변형 온도 특성을 갖추어야 한다.
따라서, 자동차 엔진부 연료계 부품으로 제조시 폭발의 위험을 방지할 수 있도록 우수한 전도성을 가지며, 연료에 의한 부식성, 크랙(crack) 발생을 방지할 수 있도록 우수한 강성과 전도성, 저흡습성, 높은 열변형온도를 확보할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물 개발에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 우수한 강성과 전도성, 저흡습성, 높은 열변형온도를 확보할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 폴리아미드 수지 조성물을 포함하여 제조되는 폴리아미드 수지 성형품을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 30 내지 70 중량부, 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 10 내지 20 중량부, 및 글라스 파이버 20 내지 75 중량부, 다층 구조 카본 나노 튜브 2내지 20 을 포함하는 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다.
상기 구현예에 의한 폴리아미드 수지는 나일론6, 나일론66 및 이들의 혼합물 중 선택되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 폴리프로필렌은 프로필렌 호모폴리머 또는 프로필렌 에틸렌 코폴리머인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌은 무수말레인산의 그라프트율이 0.5% 내지 6%인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 글라스 파이버는 복수의 모노 필라멘트를 포함하고, 모노 필라멘트의 평균직경이 3 내지 20 ㎛이며, 모노 필라멘트의 평균길이가 0.1 내지 20 mm인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 폴리아미드 수지 조성물은 열안정제 및 이형제 중 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열안정제는 테트라키스(메틸렌(3,5-디터셔리부틸-4-하이드록시 하이드로시나메이트))메탄이고, 상기 이형제는 칼슘 스테아레이트인 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, 상기 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 폴리아미드 수지 성형품을 제공한다.
상기 구현예에 의한 폴리아미드 수지 성형품은 ASTM 평가법 D257에 의한 표면저항 1×106 Ω 이하, ASTM 평가법 D570에 의한 수분흡수율 0.30% 이하, ASTM 평가법 D648에 의한 열변형온도 235 ℃ 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 폴리아미드 수지 성형품은 자동차 엔진부 연료계 부품, 엔진부 연료계 부품, 퀵 콘넥터, ABS 립씰, 및 1축 반복구동 베어링 중 선택된 용도로 사용되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리아미드 수지를 기본 수지로 하여 폴리프로필렌, 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌, 글라스 파이버, 다층 구조 탄소 나노 튜브를 최적의 범위로 포함함으로써, 전기가 흐를수 있는 전도성을 가지고 있으며 우수한 강성과 높은 열변형온도 특성과 동시에 저흡습성, 치수안정성, 내화학성, 저비중까지 갖춘 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품이 제공된다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 자동차용 연료계 부품으로 적용시 폭발의 위험을 방지할 수 있도록 우수한 전도성을 가지고 있으며, 연료에 의한 부식성 및 크랙 발생 가능성을 최소화할 수 있도록 저흡습성, 치수안정성, 내화학성, 저비중 특성이 현저히 향상된 저흡습성의 전도성 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다.
특히, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드 수지에 다층 구조 카본 나노 튜브를 첨가하여 전기가 흐를수 있는 전도성을 월등히 우수하고, 글라스파이버를 첨가하여 고온에서의 변형이 적고, 폴리아미드 수지와 폴리프로필렌을 최적 범위로 얼로이(Alloy)하여 현저히 향상된 저수분흡수율을 확보하고, 이같이 낮은 수분흡수율에 의해 치수가 안정적이며 내화학 특성이 뛰어나 사출성형으로 가공되는 자동차부품, 특히 자동차 엔진부의 연료와 접촉이 되는 부품에 효과적으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명자는 상기와 같은 종래의 나일론12 소재 및 부품보다 우수한 강성과 전도성, 저흡습성, 높은 열변형온도 소재에 대하여 연구 노력하던 중 폴리아미드를 기본 수지로 적용하고, 폴리프로필렌 및 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌, 글라스 파이버 및 다층 구조 카본 나노 튜브를 각각 최적의 함량 범위로 첨가함으로써, 수분흡수율 및 치수안정성을 향상시키고 우수한 강인성과 전도성을 동시에 확보할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물을 개발하게 되었다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.
추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.
본 발명의 일 구현예에서, 본 발명은 폴리아미드 수지를 기본 수지로 하여, 폴리프로필렌, 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌, 글라스파이버 및 다층 구조 카본 나노 튜브를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다. 특히, 상기 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 30 내지 70 중량부, 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 10 내지 20 중량부, 및 글라스 파이버 20 내지 75 중량부, 다층 구조 카본 나노 튜브 2 내지 20을 포함하는 것이 될 수 있다.
본 발명에 사용되는 폴리아미드 수지는 특별히 제한되는 것은 아니지만 나일론6, 나일론66 및 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 폴리아미드 수지는 상대점도 2.5 내지 3.3, 바람직하게는 2.6 내지 3.0 (20 ? 96% 황산 100 mL 중 폴리머 1 g 용액으로 측정한 값을 기준으로 함)인 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리아미드 수지의 상대점도가 2.5 이상이면 강성, 치수안정성 향상 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 있으며, 3.3 이하에서는 유동성의 저하로 인한 표면 불량 및 미성형 현상 등을 방지할 수 있다.
또한, 상기 폴리아미드 수지의 평균 중합도는 200 내지 20,000, 바람직하게는 5,000 내지 10,000인 것을 사용하여 최종 수지 조성물의 우수한 기계적 강성, 치수안정성, 표면 특성 및 내열 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 폴리아미드 수지는 최종 수지 조성물 제조를 위하여, 칩(chip) 형태로 만들어 제습형 건조기에서 충분히 건조하여 사용할 수 있다.
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물에서 폴리프로필렌 수지는 저흡습성, 내화학성, 저비중 및 가공성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 폴리프로필렌 수지로는 프로필렌 호모폴리머(homopolymer) 또는 프로필렌 에틸렌 코폴리머(copolymer)를 사용한다. 상기 폴리프로필렌 수지는 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부, 바람직하게는 40 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지의 함량이 30 중량부 미만이면 최종 성형품에서 수분흡수율이 만족스럽지 못하게 나타나 치수 안정성 등이 떨어질 수 있으며, 70 중량부를 초과하면 열변형온도가 현저히 떨어제 최종 제품에서 내열성이 좋지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 폴리아미드 수지와 폴리프로필렌을 최적 범위로 얼로이(Alloy)하여 현저히 향상된 저수분흡수율을 확보할 수 있다. 다만, 상기 폴리프로필렌는 완전히 비극성 물질이므로 다른 종류의 폴리머와 친화성이 없고, 안료, 충진제 등과 상용성이 없으며, 특히 다른 종류의 폴리머와 블렌드하기 어려운 단점이 있다. 그러므로, 이러한 단점을 보완하기 위해서, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 상기 폴리프로필렌과 함께 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌을 상용화제로서 포함한다.
상기 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌은 폴리아미드 수지와 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 가공성 및 생산성을 향상 시켜주는 역할로서, 특히, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물에서 충격 특성을 향상시키고 장기 사용시 기계적 물성의 저하를 방지할 수 있다. 상기 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌은 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부, 바람직하게는 11 내지 18 중량부로 포함될 수 있다. 상기 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량이 10 중량부 미만이면 상용화제로서 사용성 향상의 효과가 미미하며, 20 중량부를 초과하여 과량으로 첨가하게 되면 최종 제품의 기계적 물성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌은 무수말레인산의 그라프트율이 0.5% 내지 6.0%, 바람직하게는 0.6% 내지 4.0%, 좀더바람직하게는 0.7% 내지 3.0%인 것을 사용할 수 있다. 이 때, 무수말레인산의 그라프트율이 0.5% 이상이면 폴리아미드 수지 및 폴리프로필렌 수지와의 상용성이 개질 효율이 향상되고 6.0% 이하이면 높은 점도 상승을 방지하여 혼련이 용이하게 될 수 있다.
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 또한, 기계적 강성을 향상시키기 위하여 글라스 파이버(Glass fiber)를 포함한다. 상기 글라스 파이버는 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 75 중량부, 바람직하게는 25 내지 70 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 글라스 파이버의 함량이 20 중량부 미만이면 강도 향상 효과가 미미하여 자동차 엔진부의 연료계 부품으로 적용시 Crack의 위험성을 해소하기 어려울 수 있으며, 최종 제품에서 기계적 강성이 만족스럽지 않을 수 있다. 한편, 상기 글라스 파이버의 함량이 75 중량부를 초과할 경우에는 가공상에 있어 흐름성 저하 및 표면성이 좋지 않게 되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 글라스 파이버는 복수의 모노 필라멘트를 포함하고, 모노 필라멘트의 평균직경이 3 내지 20 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛이며, 모노 필라멘트의 평균길이가 0.1 내지 20 mm, 바람직하게는 3 내지 15 mm이 될 수 있다. 모노 필라멘트의 평균직경이 3㎛ 미만일 경우 기계적 강도가 저하되고, 20㎛를 초과할 경우 생산성이 크게 저하된다. 또한 모노 필라멘트의 평균 길이가 0.1mm 미만일 경우 기계적 강도가 크게 저하되며, 20mm 를 초과할 경우 표면저하 및 연속 생산성이 크게 저하된다.
또한 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 도전성을 향상 시키기 위하여 다층 구조 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)를 포함한다. 상기 다층 구조 탄소 나노 튜브는 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 2 내지 20 중량부, 바람직하게는 2 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 만일 탄소 나노 튜브의 함량이 2 중량부 미만이면 도전성 향상이 미비하여 연료계 부품 작동시에 발생되는 정전기에 의한 스파크(Spark)로 인한 폭발의 위험성이 커지며 20 중량부를 초과할 시 기계적 강도가 저하될 우려가 있다.
시장에 널리 보급되어 사용되어지는 탄소나노튜브중 다층구조 탄소는 단층구조 탄소 나노튜브 대비 가격적인 면에서 일반적으로 1/2 수준을 형성하고 있으므로 본 발명의 상업성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 단층구조 탄소나노튜브 대비 수지 내에서의 분산성이 적정 수준 향상되기 때문에 수지 내에서 국지적으로 전기적 특성을 발현시키는 현상을 방지 할 수 있다.
다층 구조 중에서도, 2층 구조 탄소 나노 튜브가 본 실험에 적용되었으며 탄소나노튜브의 층수가 2층을 초과할 경우 전기적 특성이 저하 될 우려가 있다.
또한, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 상기 폴리폴리아미드 수지 및 폴리프로필렌, 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌, 글라스 파이버 및 다층 구조 카본 나노 튜브 등의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 다양한 첨가제를 적량 범위에서 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 수지 조성물은 열안정제로서 테트라키스 (메틸렌(3,5-디터셔리부틸-4-하이드록시 하이드로시나메이트))메탄, 이형제로서 칼슘 스테아레이트 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 폴리폴리아미드 수지를 기본 수지로 하여, 상기 폴리프로필렌, 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌, 및 글라스 파이버 및 다층 구조 카본 나노 튜브등을 용융 압출 혼련 방법 등으로 제조될 수 있다.
발명의 또다른 일 구현예에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 폴리아미드 수지 성형품을 제공한다. 특히, 상기 폴리아미드 수지 성형품은 ASTM 평가법 D257에 의한 표면저항 1×106 Ω 이하, 바람직하게는 1 ⅹ105 Ω 이하이며, ASTM 평가법 D570에 의한 수분흡수율 0.30% 이하, 바람직하게는 0.28% 이하이며, ASTM 평가법 D648에 의한 열변형온도 235 ℃ 이상, 바람직하게는 240 ℃ 이상인 것이 될 수 있다.
또한, 상기 폴리아미드 수지 성형품은 ASTM 평가법 D638에 의한 인장강도 1,200 kg/cm2 이상 또는 1,200 내지 2,500 kg/cm2, 바람직하게는 1,300 kg/cm2 이상 또는 1,300 내지 2,500 kg/cm2이며, ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡탄성율 75,000 kg/cm2 이상 또는 75,000 내지 130,000 kg/cm2, 바람직하게는 80,000 kg/cm2 이상 또는 80,000 내지 12,8000 kg/cm2이고, ASTM 평가법 D256에 의한 충격강도 5.0 kg?㎝/㎝ 이상 또는 5.0 내지 15.0 kg?㎝/㎝, 바람직하게는 5.8 kg?㎝/㎝ 이상 또는 5.8 내지 13.0 kg?㎝/㎝ 이상인 것이 될 수 있다.
상기 폴리아미드 수지 성형품은 자동차 엔진부 연료계 부품, 퀵 콘넥터(Quick Connector), ABS 립씰(ABS Lipseal), 1축 반복구동 베어링(Bearing) 등의 용도로 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~3 및 비교예 1~6
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로, 상대점도가 2.7인 나일론 66, 중량평균분자량 8,000의 에틸렌-프로필렌 코폴리머(Ethylene-Propylene copolymer), 무수말레인산 그라프트율이 0.7%인 폴리프로필렌 그라프트 공중합물(MaH-PP, Propylene grafted with maleic acid anhydride), 모노 필라멘트의 평균길이 3 mm, 평균직경 10 ㎛이며 글라스 파이버, 직경이 100nm이하인 다층 구조 탄소 나노 튜브를 사용하여 폴리아미드 수지 조성물을 제조하였다. 특히, 각 성분을 280 ℃로 가열된 이축 압출기내에서 용융 혼련한 후 칩(Chip) 상태로 폴리아미드 수지 조성물을 제조하였다. 중량평균분자량은 통상의 GPC 방법으로 측정하였다.
본 실험에서 사용한 폴리아미드 수지는 미국의 ASCEND社 의 Vydyne 50BWFS를 사용하였고, 폴리프로필렌은 대한유화社의 5018을 사용하였고, 무수말레인산이 크라프트된 에틸렌-프로필렌 코폴리머는 Exxon社의 PO-1020을 사용하였으며, 글라스파이버는 KCC社 의 CS-311을 사용하였으며, 탄소 나노튜브는 Nanocyl社의 NC-7000을 사용하였다.
구분 폴리아미드
(중량부)		 폴리프로필렌
(중량부)		 MaH-PP
(중량부)		 글라스파이버
(중량부)		 탄소나노튜브
(중량부)
실시예1 100 45 15 28 4.0
실시예2 100 46 14 40 4.0
실시예3 100 44 11 67 8.0
비교예1 100 200 50 150 10.0
비교예2 100 20 10 31 3.3
비교예3 100 81 8 81 5.6
비교예4 100 41 14 17 3.5
비교예5 100 44 11 67 0.0
비교예6 100 44 11 67 25.0
이상과 같이 칩 상태로 제조된 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 폴리아미드 수지 조성물을 100 ℃, 6 시간 제습형 건조기를 이용 건조하여 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 용융 혼련때와 동일한 온도로 각각의 시편을 제작하여 아래와 같은 평가방법으로 물성을 측정하였다.
1) 인장강도: ASTM D638에 의거하여 3.2 mm 두께의 덤벨형 시험편을 만능재료시험기를 이용하여 상온에서 측정하였다.
2) 충격강도: ASTM D256에 의거하여 3.2 mm 두께의 막대 시험편을 충격시험기를 이용하여 아이조드 노치(Izod Notched) 충격강도를 측정하였다.
3) 굴곡탄성율: ASTM D790에 의거하여 3.2 mm 두께의 막대 시험편을 만능재료시험기를 이용하여 상온에서 측정하였다.
4) 표면저항: ASTM D257에 의거하여 100mm X 100mm X 3mm 사각 시편을 Quadtech 1865 Megohmmeter/IR 시험기를 이용하여 상온에서 측정하였다.
5) 열변형온도: ASTM D648에 의거하여 6.4 mm 두께의 막대 시험편을 열변형온도 시험기로 18.6 kg/cm2 의 하중으로 측정하였다.
6) 수분흡수율: ASTM D570에 의거하여 지름 100 mm, 두께가 2 mm인 원판 시편을 24 hr 순수에 침적하여 측정하였다.
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 폴리아미드 수지 조성물의 시편에 대한 물성 측정 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
인장강도
(kg/㎠)		 굴곡탄성율
(kg/㎠)		 충격강도
(kg.㎝/㎝)		 표면저항
(Ω)		 열변형온도
(℃)		 수분흡수율
(%)
실시예1 1,450 50,820 6.2 1x106 248 0.25%
실시예2 1,620 60,250 8.0 1x105 249 0.22%
실시예3 1,810 81,250 9.4 1x104 252 0.17%
비교예1 1,610 76,460 9.0 1x104 182 0.18%
비교예2 1,640 60,000 9.3 1x104 247 0.85%
비교예3 1,050 60,520 4.0 1x106 240 0.40%
비교예4 990 40,980 5.5 1x108 240 0.30%
비교예5 1,820 82,150 10.3 1x1014 252 0.17%
비교예6 1,010 61,250 4.4 1x103 250 0.16%
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~3의 폴리아미드 수지 조성물의 시편이 폴리폴리아미드 수지를 기본 수지로 하여 폴리프로필렌, 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌, 및 글라스 파이버를 각각 최적 범위로 포함함으로써, 우수한 기계적 강성을 발현함은 물론 우수한 전도성 및 저흡습성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
특히, 실시예 1~3에 따른 폴리아미드 수지의 시편은 모두 표면저항 1×104 내지 1×106 Ω으로 향상된 전도성을 가지면서도, 인장강도가 1,450 내지 1,810 kg/cm2이며, 굴곡탄성율이 50,820 내지 81,250 kg/cm2이며, 충격강도가 6.2 내지 9.4 kg?㎝/㎝으로 매우 우수한 강인성을 갖는 것임을 알 수 있다. 이러한 우수한 기계적 물성 및 향상된 전도성과 함께, 상기 실시예 1~3에 따른 폴리아미드 수지 조성물의 시편은 수분흡수율이 0.17% 내지 0.25% 정도로 저흡습성이 현저히 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 상기 시편은 열변형온도가 248 내지 252 ℃로 매우 우수한 치수안정성을 갖는 것임을 알 수 있다.
반면에, 비교예 1~5에 따른 폴리아미드 수지 조성물의 시편은 기계적 물성과 난연성, 유연성이 동시에 우수한 정도로 확보할 수 없음을 알 수 있다. 특히, 비교예 1의 경우, 폴리아미드 수지와 얼로이(alloy)되는 폴리프로필렌 수지 및 상용화제, 글라스 파이버를 최적 범위로 포함하지 않음으로써, 수분흡수율은 실시예 1~3과 유사한 정도로 나타났으나 열변형온도가 182 ℃로 현저히 떨어지며 자동차 엔진부의 연료 부품 등에 사용시 쉽게 변형이 초래되는 등 문제가 발생할 수도 있다. 비교예 2~3의 경우, 표면저항 및 열변형온도는 실시예 1~3과 유사한 정도로 나타났으나 수분흡수율이 각각 0.85% 및 0.40%로 현저히 높아지며, 이같이 높은 수분흡수율에 의해 치수안정성이 좋지 않음을 알 수 있다. 또한, 비교예 4의 경우, 글라스 파이버의 함량이 최적화 되지 않음에 따라, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 및 충격강도 등의 기계적 물성이 현저히 떨어짐을 확인할 수 있다.
또한 비교예 5~6에서 보면, 다층 구조 카본 나노 튜브의 경우 초과된 함량 포함 시 인장강도, 충격강도가 현저히 저하되고, 포함되지 않을 시는 표면저항이 만족스럽지 않아 연료계 부품으로의 요구되는 표면저항 106Ω 을 만족하지 못한다.
이상과 같이, 실시예 1~3의 폴리아미드 수지 조성물은 기계적 강성, 전도성, 열변형온도가 우수하고 특히 전도성 및 내수성이 우수하여 자동차 부품, 특히 엔진부 연료계 부품용 수지로 매우 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여,
    폴리프로필렌 30 내지 70 중량부,
    무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌 10 내지 20 중량부, 및
    글라스 파이버 20 내지 75 중량부
    다층 구조 탄소 나노 튜브 2 내지 20 중량부
    를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지는 나일론6, 나일론66 및 이들의 혼합물 중 선택되는 것인 폴리아미드 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌은 프로필렌 호모폴리머 또는 프로필렌 에틸렌 코폴리머인 폴리아미드 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌은 무수말레인산의 그라프트율이 0.5% 내지 6%인 폴리아미드 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 파이버는 복수의 모노 필라멘트를 포함하고, 모노 필라멘트의 평균직경이 3 내지 20 ㎛이며, 모노 필라멘트의 평균길이가 0.1 내지 20 mm인 폴리아미드 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    열안정제 및 이형제 중 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 폴리아미드 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열안정제는 테트라키스(메틸렌(3,5-디터셔리부틸-4-하이드록시 하이드로시나메이트))메탄이고, 상기 이형제는 칼슘 스테아레이트인 폴리아미드 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 폴리아미드 수지 성형품.
  9. 제8항에 있어서,
    ASTM 평가법 D257에 의한 표면저항 1×106 Ω 이하,
    ASTM 평가법 D570에 의한 수분흡수율 0.30% 이하,
    ASTM 평가법 D648에 의한 열변형온도 235 ℃ 이상
    인 폴리아미드 수지 성형품.
  10. 제8항에 있어서,
    자동차 엔진부 연료계 부품, 엔진부 연료계 부품, 퀵 콘넥터, ABS 립씰, 및 1축 반복구동 베어링 중 선택된 용도로 사용되는 폴리아미드 수지 성형품.

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