KR20150067793A

KR20150067793A - 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물

Info

Publication number: KR20150067793A
Application number: KR1020130152218A
Authority: KR
Inventors: 장재준; 김현돈; 전용; 김명일; 최종국; 김용; 이승호; 옥대용
Original assignee: 현대모비스 주식회사; 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-19
Also published as: EP2886604B1; JP2015113464A; JP5853073B2; US9045633B1; KR101577006B1; EP2886604A1; US20150159013A1; CN104710764A; CN104710764B

Abstract

본 발명은, 폴리카보네이트 수지 50 내지 70중량%; 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 5 내지 20중량%; 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%; 말레이미드계 공중합체 3 내지 15중량%; 충격보강제 2 내지 10중량%; 및 핵형성제 0.1 내지 1.0중량%;를 포함하고, 상기 폴리카보네이트 수지는 용융지수가 2 내지 20g/10분(300℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것으로, 외부 화학물질의 접촉에 의해서도 파손되지 않는 등 내화학성이 우수하고 동시에 강성, 내충격성 및 내열성 등 기계적 물성까지 우수하여 전기전자, 산업재 및 자동차 실내부품 분야에서 널리 활용가능하며 특히 차량용 내장재로써의 최적 요구성능을 만족하는 효과가 있다.

Description

열가소성 폴리카보네이트 수지조성물{Thermoplastic polycarbonate resin composition}

본 발명은 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내화학성이 우수하고 동시에 강성, 내열성 및 내충격성 등 기계적 강도까지 우수하여 최적의 차량용 내장재로 사용 가능한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것이다.

최근 자동차 분야 등에서 경량화, 친환경화 요구로 금속 및 가교고무 부품이 플라스틱 부품으로 대체되는 추세이고 이에 따라 비중이 낮고 가공성이 좋으며 재활용이 가능한 열가소성 수지의 활용도가 높아지고 있다.

대표적 열가소성수지인 폴리카보네이트(PC) 수지는 기계적 물성, 내충격성 및 내열성이 우수하여 각종 기계부품류나 자동차 분야 등에 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 PC 수지는 성형성이 나쁜 단점을 가지고 있어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지와의 얼로이를 통해 성형성에 대한 취약점을 보완하였다.

한편, 얼로이를 통해 혼합된 PC/ABS는 기계적 물성, 치수안정성 및 유동성 등이 우수하여 높은 내충격성, 내열성 및 성형성을 요구하는 차량 내장용 오디오, 노브, 센터페이시아 부품 등에 널리 적용되고 있다.

그러나, 이러한 PC/ABS 수지는 외부 화학약품에 대해 내화학성이 약하고, 사용자에 의해 방향제, 썬크림 등의 화학약품과 접촉할 경우 화학약품과의 물리적, 화학적 반응을 통해 표면손상 및 제품 파손 등 문제가 있다.

이를 보완하기 위해서 PBT등의 결정성 수지를 첨가하여 PC/ABS수지의 내화학성을 강화하는 시도가 있었으나, 차량 내장재용으로 사용하기 위한 기계적 물성치를 만족하지 못하고, 강성, 내충격성과 내열성이 떨어지는 문제가 있다.

그밖에 미국특허 제4,393,153호, 제4,180,494호, 제4,906,202호 등에서 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPR), EPDM, MBS 등을 부가하는 방법이 제시되기도 하였으나, 역시 전술한 문제점을 해결할 수 없었다.

따라서, 최근 자동차, 전기전자 및 산업재 부품 등 분야에서 열가소성 수지에 대한 수요가 증대되고 있는 현실에서, 이러한 문제점을 개선한 기술 개발이 시급한 실정이나 아직까지 이에 관하여 개시된 바를 찾아볼 수 없다.

이에 본 발명자는 이를 개선하기 위해 예의 노력을 계속하던 중, 폴리카보네이트 수지에 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체, 폴리에스테르 수지, 말레이미드계 공중합체, 충격보강제 및 핵형성제 등을 최적 구성비로 혼합하여 제조함으로써, 내화학성이 우수하고 동시에 강성, 내충격성, 내열성 등 기계적 물성까지 우수하여 전기전자, 산업재 및 특히, 자동차 실내부품 분야에서 널리 활용될 수 있는 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 외부 화학물질의 접촉에 의해서도 파손되지 않는 등 내화학성이 우수한, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 강성, 내충격성 및 내열성 등 기계적 물성이 우수한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 전기전자, 산업재 및 자동차 실내부품 분야에서 활용될 수 있는 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 상기 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물을 포함하는 최적의 차량용 내장재에 관한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은, 폴리카보네이트 수지 50 내지 70중량%; 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 5 내지 20중량%; 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%; 말레이미드계 공중합체 3 내지 15중량%; 충격보강제 2 내지 10중량%; 및 핵형성제 0.1 내지 1.0중량%;를 포함하고, 상기 폴리카보네이트 수지는 용융지수가 2 내지 20g/10분(300℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물에 관한 것이다.

구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는, 중량평균분자량이 30,000 내지 80,000g/mol일 수 있다.

구체예에서, 상기 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체는, 공액디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐화합물 및 시안화 비닐화합물이 그라프트된 공중합체일 수 있다.

구체예에서, 상기 공액디엔계 고무질 중합체의 평균직경은 0.1 내지 2㎛ 일 수 있다.

구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는, 고유점도(η)가 0.7 내지 1.4㎗/g 일 수 있다.

구체예에서, 상기 말레이미드계 공중합체는, 방향족비닐화합물/N-치환 말레이미드 화합물/말레익안하이드라이드 터폴리머일 수 있다.

구체예에서, 상기 말레이미드계 공중합체는, 중량평균분자량이 10,000 내지 150,000g/mol 일 수 있다.

구체예에서, 상기 충격보강제는, 코어/쉘 그라프트 공중합체일 수 있다.

구체예에서, 상기 핵형성제는, 평균직경 1 내지 10㎛ 일 수 있다.

구체예에서, 상기 수지조성물은, 에스테르 교환반응 억제제, 산화방지제, 활제, UV안정제, 상용화제, 안료, 염료, 무기물 첨가제, 커플링제, 충격보강제, 정전기방지제, 내마모제, 항균제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 수지조성물은, ASTM D1238(250℃, 2.16kg)에 의한 용융지수가 4 내지 6g/10min, ASTM D638(시편두께 3.2㎜, 23℃)에 의한 인장강도가 600 내지 850Kgf/cm2, -40℃에서 ASTM D256(시편두께 6.4㎜, 23℃)에 의한 아이조드 충격강도가 20~60Kgf·cm/cm 일 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 관점은, 상기 방법에 의한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물을 포함하는 차량용 내장재에 관한 것이다.

본 발명에 의한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물은 외부 화학물질의 접촉에 의해서도 파손되지 않는 등 내화학성이 우수하고, 동시에 강성, 내충격성 및 내열성 등 기계적 물성까지 우수하여 전기전자, 산업재 및 자동차 실내부품 분야에서 널리 활용가능하며, 특히 차량용 내장재로써의 최적 요구성능을 만족하는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

열가소성 폴리카보네이트 수지조성물

본 발명의 하나의 관점인, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물은 폴리카보네이트 수지 50 내지 70중량%; 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 5 내지 20중량%; 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%; 말레이미드계 공중합체 3 내지 15중량%; 충격보강제 2 내지 10중량%; 및 핵형성제 0.1 내지 1.0중량%;를 포함하고, 상기 폴리카보네이트 수지는 용융지수가 2 내지 20g/10분(300℃, 2.16kg)이다.

상기 본 발명인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 구성 성분에 대해 상술하면 하기와 같다.

(A) 폴리카보네이트 수지

상기 폴리카보네이트 수지는, 방향족 디하드록시 화합물을 포스겐 또는 카보네이트 전구체 중에서 선택된 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 폴리카보네이트 수지는 방향족 디하이드록시 화합물과 포스겐을 반응시켜 제조하거나 방향족 디하이드록시 화합물과 디페닐카보네이트, 디아릴카보네이트, 에틸렌 카보네이트등과 같은 카보네이트 전구체의 에스테르 상호교환반응을 이용하여 제조할 수 있다.

상기 방향족 디하이드록시 화합물로는 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페놀)프로판(비스페놀A), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)설파이드 및 알킬이나 할로겐 등이 치환된 방향족 디하이드록시 화합물까지 포함하며, 바람직하게는 2,2-비스(4-하이드록시페놀)프로판(비스페놀A)를 사용할 수 있다.

상기 폴리카보네이트 수지는 단일 중합체이거나 2종류 이상의 방향족 디하이드록시 화합물을 사용한 공중합체, 폴리에스테르카보네이트 공중합체, 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 또는 이러한 수지들의 혼합물로 제조할 수 있다.

이러한 비스페놀 A계 선형 폴리카보네이트와 함께 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 방향족 디하이드록시 화합물과 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조되는 분지형(branched) 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.

구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 30,000 내지 80,000g/mol이고, 바람직하게는 40,000 내지 70,000g/mol일 수 있다. 상기 중량평균분자량 범위에서, 내화학성, 기계적 물성, 성형가공성 및 내충격성이 우수한 장점이 있다.

상기 폴리카보네이트 수지는, 300℃, 1.2kg의 하중에서 용융지수가 2~20g/10분인 폴리카보네이트 수지를, 바람직하게는 용융지수가 2~12g/10분인 폴리카보네이트 수지를 사용한다. 용융지수가 2g/10분 미만이면 성형성이 저하되어 복잡한 구조를 성형하기 어렵고, 용융지수가 20g/10분 이상이면 분자량이 낮아 기계적 물성뿐만 아니라 내화학성이 크게 떨어지는 문제가 있다.

상기 폴리카보네이트 수지는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 50 내지 70중량%로 포함되며 바람직하게는 60 내지 65중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량이 50중량% 미만이면 본 발명의 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 내열성 및 강성이 저하되고, 70중량% 초과이면 내화학성이 떨어지며 성형성이 저하되는 문제가 있다.

(B) 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체

상기 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 수지는 공액디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐화합물 및 시안화 비닐화합물이 그라프트된 공중합체 또는 일정 비율의 방향족 비닐화합물, 시안화 비닐화합물, 필요할 경우 추가로 제3의 단량체와 용매의 혼합 용액에 일정량의 고무를 용해시켜 제조하는 연속식 괴상중합 방법을 이용한 중합체를 이용할 수 있다.

구체예에서, 상기 공액디엔계 고무질 중합체는, 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌 및 2-페닐-1,3-부타디엔 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 부타디엔일 수 있다.

구체예에서, 상기 공액디엔계 고무질 중합체의 평균직경은 0.1 내지 2㎛, 바람직하게는 0.5 내지 1.5㎛ 일 수 있다. 상기 평균직경 범위에서 본 발명인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 충격강도, 성형성 뿐만 아니라 표면특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 방향족 비닐화합물로는 스티렌, α-메틸스티렌, ο-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔, 이들의 유도체 등이 있고, 바람직하게는 스티렌, α-메틸스티렌을 사용할 수 있다. 상기 방향족 비닐화합물은 상기 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 전체 100중량% 기준, 30 내지 70중량% 함량으로 포함될 수 있다.

상기 시안화 비닐화합물로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 이들의 유도체 등이 있고, 바람직하게는 아크릴로니트릴을 사용할 수 있다. 상기 시안화 비닐화합물은 상기 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 전체 100중량% 기준, 5 내지 20중량% 함량으로 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 5 내지 20중량%로 포함되며, 바람직하게는 5 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 시안화비닐화합물-부타디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체의 함량이 5중량% 미만이면 내충격성 보강 효과가 불충분하고, 20중량% 초과이면 수지조성물의 성형성, 내화학성 및 내열성이 떨어지는 문제가 있다.

(C) 폴리에스테르 수지

상기 폴리에스테르 수지는, 디올화합물을 테레프탈산 또는 알킬테레프탈레이트 중에서 선택된 화합물과 에스테르 반응시켜 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는, 테레프탈산 또는 알킬테레프탈레이트와 디올 화합물을 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응(축중합)시켜 제조한 방향족 폴리에스테르 수지일 수 있다.

구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지일 수 있다.

구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는, 고유점도(η)가 0.7 내지 1.4㎗/g, 바람직하게는 0.8 내지 1.2㎗/g일 수 있다. 상기 고유점도 범위에서, 본 발명의 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 기계적 물성이 저감되는 것을 방지할 수 있고, 또한 유동 특성이 떨어져 성형 가공성이 낮아지는 문제를 방지할 수 있다.

상기 폴리에스테르 수지는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 10 내지 30중량%로 포함되며, 바람직하게는 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 함량이 10중량% 미만이면 내화학성의 향상을 기대하기 어렵고, 30중량% 초과이면 수지조성물의 내열성 및 내충격성이 충분하지 않은 문제가 있다.

(D) 말레이미드계 공중합체

상기 말레이미드계 공중합체는 본 발명인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 내열성, 강성 및 내화학성을 향상시킬 수 있다.

상기 방향족비닐화합물 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, ο-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체 등이 있고, 바람직하게는 스티렌, α-메틸스티렌을 사용할 수 있다. 상기 방향족비닐화합물은 상기 말레이미드계 공중합체 전체 100중량% 기준, 30 내지 80중량%로 포함될 수 있다.

구체예에서, 상기 말레이미드계 공중합체는, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, N-프로필말레이미드, N-t-부틸말레이미드, N-이소프로필말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-나프틸말레이미드, N-o-클로로페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 말레이미드계 단량체를 포함할 수 있고, 바람직하게는 N-페닐말레이미드(PMI)를 포함할 수 있다. 상기 N-치환 말레이미드 화합물은 상기 말레이미드계 공중합체 전체 100중량% 기준, 20 내지 70중량%로 포함될 수 있다.

상기 말레익안하이드라이드는 상기 말레이미드계 공중합체 전체 100중량% 기준, 2 내지 20중량%로 포함될 수 있다.

구체예에서, 상기 말레이미드계 공중합체는, 중량평균분자량이 10,000 내지 150,000g/mol, 바람직하게는 100,000 내지 150,000g/mol일 수 있다. 상기 중량평균분자량 범위에서 본 발명인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 기계적 물성, 내화학성이 약화되는 것을 방지할 수 있고, 성형가공성 및 내충격성이 떨어지는 문제를 방지할 수 있다.

상기 말레이미드계 공중합체는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 3 내지 15중량%로 포함되며, 바람직하게는 4 내지 8중량%로 포함될 수 있다. 상기 말레이미드계 공중합체의 함량이 3중량% 미만이면 내열도 및 내화학성 향상 효과가 떨어지며, 15중량% 초과이면 수지조성물의 내충격성이 떨어지고 유동 특성이 저하되어 성형 가공이 어려운 문제가 있다.

(E) 충격보강제

상기 충격보강제는 코어/쉘 그라프트 공중합체가 사용될 수 있다.

구체예에서, 상기 코어/쉘 그라프트 공중합체는 고무질 코어에 비닐계 모노머를 그라프트 중합하여 제조할 수 있다.

상기 코어/쉘 그라프트 공중합체 전체 100중량% 기준, 상기 고무질 코어는 20 내지 80중량% 함량으로, 상기 비닐계 모노머는 5 내지 40중량% 함량으로 각각 포함될 수 있다.

상기 고무질 코어는, 디엔계 고무, 아크릴계 고무, 실리콘계 고무 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 디엔계 고무로는 부타디엔, 이소프렌 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 부타디엔이 사용될 수 있다. 상기 아크릴계 고무로는 알킬 치환 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 고무로는 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로 테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사 실록산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 실리콘계 고무를 1종 이상 사용할 수 있다.

상기 고무질 그라프트 공중합체에서 고무의 평균직경은 0.1 내지 0.5㎛ 일 수 있다. 상기 평균직경 범위에서 본 발명인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 충격강도, 성형성 및 표면특성의 저하를 방지할 수 있다.

상기 비닐계 모노머는 비닐방향족 탄화수소 화합물, 시안화 비닐화합물, 알킬(메타)아크릴레이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 비닐방향족 탄화수소 화합물로는 스티렌, α-메틸스티렌, ο-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔, 이들의 유도체 등이 있고, 바람직하게는 스티렌, α-메틸스티렌을 사용할 수 있다.

상기 시안화 비닐화합물로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 이들의 유도체 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 아크릴로니트릴을 사용할 수 있다.

상기 알킬(메타)아크릴레이트계 단량체로는 메틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아 크릴레이트 등이 있으며, 이 중 메틸 메타크릴레이트가 바람직하다.

상기 충격보강제는 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 2 내지 10중량%로 포함되며, 바람직하게는 4 내지 8중량%로 포함될 수 있다. 충격보강제의 함량이 2중량% 미만이면 충격강도 보강 효과가 떨어지며, 10중량% 초과이면 수지조성물의 내열성이 저하되고 성형 가공성이 떨어지는 문제가 있다.

(F) 핵형성제

상기 핵형성제는 무기 또는 유기계 물질이 사용될 수 있다.

유기계열 핵제로는 알루미늄염, 칼슘염, 나트륨염 등의 금속염이 사용될 수 있으며, 예로서 알루미늄 파라 터셔리 부틸 벤조산, 나트륨 벤조산, 칼슘 벤조산 등이 사용될 수 있고, 솔비톨을 기본 골격으로 하는 유도체로써 솔비톨계 핵제를 사용할 수도 있다.

무기계열 핵제로 사용할 수 있는 물질은 실리카, 탈크, 마이카, 운모, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 인산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화아연, 산화마그네슘 등이 있고, 바람직하게는 실리카, 탈크, 산화 티탄등을 이용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 탈크를 이용할 수 있다.

구체예에서, 상기 핵형성제는, 평균직경 1 내지 10㎛일 수 있다. 상기 범위에서 입자간 뭉침 현상이 심하여 수지내 분산성이 나빠지는 문제를 방지할 수 있고, 또한 핵제효율의 저감이나 표면평활성 및 표면광택성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

본 발명에서 상기 핵형성제는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 1.0중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.3 내지 0.8중량%로 포함될 수 있다. 핵형성제의 함량이 0.1중량% 미만이면 충분한 내열성을 얻기 어려우며, 1.0중량% 초과이면 수지조성물의 내열성이 향상되지 않고 다른 물성이 오히려 저하되는 문제가 있다.

특히 핵형성제로 탈크가 사용될 경우 전체 폴리카보네이트 수지조성물에 대해 0.1 내지 1.0중량%로 포함될 수 있으며 바람직하게는 0.1 내지 0.5%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명인 수지조성물의 내열성 향상 효과가 반감되는 것을 방지하고, 더 이상의 내열성이 향상되지 않고 내충격성이 떨어지며 과도한 무기물로 인하여 표면의 외관이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

기타 첨가제

상기 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한, 전술한 성분 이외에 기타 첨가제를 넣어 용도에 따라 사용될 수 있다.

구체예에서, 상기 첨가제로는 에스테르 교환반응 억제제, 산화방지제, 활제, UV안정제, 상용화제, 안료, 염료, 무기물 첨가제, 커플링제, 충격보강제, 정전기방지제, 내마모제, 항균제 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 적용될 수 있다.

본 발명의 조성물에는 에스테르 및 카보네이트 단위를 함유하는 중합체 모두가 존재하기 때문에 에스테르-카보네이트 교환은 상기 중합체 하나 또는 둘다를 분해시킬 수 있다. 따라서, 이러한 교환을 억제하는 억제제를 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량% 기준, 약 0.01 내지 1중량% 조성물에 혼입시키는 것이 바람직하다. 상기 에스테르 교환반응 억제제로는 하이드록시벤조페논과 같은 하이드록시 방향족 화합물; 메틸 살리실레이트와 같은 살리실레이트 화합물; 및 인산이수소나트륨 및 칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인산이수소나트륨 및 칼륨을 사용할 수 있다.

상기 산화방지제로는 페놀형, 포스파이트형, 티오에테르형, 또는 아민형 산화방지제 등을 사용할 있고, 상기 이형제로는 폴리에틸렌 왁스, 실리콘 오일, 스테아릴산의 금속염 등를 사용할 수 있으며, 상기 UV안정제로는 벤조페논형, 벤조트리아졸형 또는 벤조트리아진형 등의 내후제를 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 충전제로는 유리섬유, 탄소섬유, 실리카, 마이카 등을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 충전제를 첨가할 경우 기계적 강도 및 내열성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.

이러한 상기 첨가제는 본 발명의 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물 전체 100중량%에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.

상기 수지조성물의 혼련 방법은 당 분야에서 사용하는 것으로 한정하지 않으나 본 발명의 구성 성분과 첨가제를 드라이 블렌딩 후 가열 용융 혼련하는 방법을 적용할 수 있고, 온도는 통상 230 내지 270℃ 범위이고 바람직하게는 240 내지 260℃ 범위에서 각 성분이 물리, 화학적으로 충분히 친화력을 유지할 수 있도록 혼련을 행할 수 있다.

상기 각 물성범위를 통해, 본 발명에 의한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물은 외부 화학물질의 접촉에 의해서도 파손되지 않는 등 내화학성이 우수하고 동시에 강성, 내충격성 및 내열성 등 기계적 물성까지 우수하여 전기전자, 산업재 및 자동차 실내부품 분야에서 널리 활용가능하며 특히 차량용 내장재로써의 최적 요구성능을 만족하는 효과가 있음을 알 수 있다 (표 4 내지 6 참조).

차량용 내장재

본 발명의 다른 하나의 관점인 차량용 내장재는, 상기 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물을 포함한다.

자동차의 실내 여러 부위에는 내장재가 설치되어 차음, 흡음 및 외관을 더욱 미려하게 하고 있는데 이러한 내장재는 자동차 실내의 천장이나 도어의 내측면, 뒷좌석의 선반 등에 사용되며 그 구조는 동상 패드의 이면에 표피재를 접합하여 구성하고 있다.

보다 구체적으로 차랑용 내장재는 자동차 실내의 운전석 및 조수석 전면에 위치하는 크래쉬패드와, 이 크래쉬패드에 조립되는 계기판 주변패널, 센터페시아 패널(오디오, 컵홀더, 재떨이 등이 장착되는 곳), 헤드라이닝(천장재) 등에 그 재질을 달리하며 설치되어 있다.

본 발명에 의한 상기 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물을 포함하는 차량용 내장재는, 내화학성이 우수하고 동시에 강성, 내충격성 및 내열성 등 기계적 물성까지 우수하여 이러한 차량용 내장재로써의 최적 요구성능을 만족하는 효과가 있다 (표 4 내지 6 참조).

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예 및 비교예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

본 발명의 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 제조를 위해, 하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 구성 성분(A 내지 F)의 구체적인 사양은 다음과 같다.

(A) 폴리카보네이트 수지

PC-1: 용융지수 15g/10분(ASTM D1238, 300℃, 1.2Kgf)인 LG社의 Polycarbonate 수지를 사용하였다.

PC-2: 용융지수 30g/10분(ASTM D1238, 300℃, 1.2Kgf)인 LG社의 Polycarbonate 수지를 사용하였다.

(B) 아크릴로니트릴-공액디엔-스티렌 공중합체

LG社의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)인 MA201를 사용하였다.

(C) 폴리에스테르 수지

폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지인 Changchun社의 1200-211M (고유점도(η): 0.83㎗/g)를 사용하였다.

(D) 말레이미드계 공중합체

DENKA社의 MS-NB를 사용하였다.

(E) 충격보강제

고무질 부타디엔과 아크릴레이트가 코어/쉘 구조를 이루는 그라프트 공중합체로 Impact modifier인 LG社의 EM-500를 사용하였다.

(F) 핵형성제

평균직경 5~6㎛의 탈크(Talc)로 KOCH社의 KC-3000를 사용하였다.

실시예 1 내지 3 및, 비교예 1 내지 12

상기 구성 성분(A 내지 F)을 하기 표 1 내지 3의 함량비에 따라 250℃, 이축 압출기에서 용융혼합/혼련한 뒤 펠렛을 제조하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

실험예

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 12의 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물로 제조한 펠렛을, 사출성형기를 이용하여 물성측정용 시편으로 성형하였다. 이후에 하기와 같이 물성 평가를 수행하고 그 결과를 하기 표 4 내지 6에 나타내었다.

구체적인 물성 측정방법은 다음과 같다.

물성 측정 방법

(1)용융흐름지수(MFI): ASTM D1238(250℃, 2.16kg)에 의거하여 측정하였고, 그 단위는 g/10min이다.

(2)인장강도: ASTM D 638(시편두께 3.2㎜, 23℃)에 의거하여 측정하였고, 그 단위는 Kgf/cm2이다.

(3)굴곡강도: ASTM D 790(시편두께 6.4mm, 23℃)에 의거하여 측정하였고, 그 단위는 Kgf/cm2이다.

(4)굴곡탄성율: ASTM D 790(시편두께 6.4mm, 23℃)에 의거하여 측정하였고, 그 단위는 Kgf/cm2이다.

(5)아이조드(IZOD) 충격강도: ASTM D 256(시편두께 6.4㎜, 23℃)에 의거하여 23℃, -40℃에서 각 측정하였고, 그 단위는 Kgf·cm/cm이다.

(6)환경응력균열 저항성(ESCR): ASTM D 543에 의거하여 1.0% strain 지그에서 인장강도 측정용 시편(시편두께 3.2mm)에 방향제를 도포한 후 외관 변화를 관찰하였고, 크랙발생 경중에 따라 A(No Crack) 내지 D(Break) 레벨로 구분하였다.

[표 4]

[표 5]

[표 6]

물성측정 결과

본 발명에 의한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물의 물성측정 결과 상기 표 4 내지 6의 결과를 얻었는 바, 이하에서 상술한다.

비교예 1 및 2를 보면 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌수지만으로 구성되었을 경우 내화학성이 크게 떨어지며 또한 폴리카보네이트 수지의 분자량이 낮을수록 내화학성이 크게 떨어짐을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 3의 경우 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지가 포함되면서 내화학성이 향상되는 것을 확인할 수 있으나, 비교예 4 및 5를 보면 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지가 적정함량 이하일경우 내화학성 향상의 효과가 미미할 수 있고 반면, 초과할 경우 내화학성은 더 이상 향상되지 않으며 오히려 내충격성과 내열도가 저하됨을 알 수 있다.

또한, 비교예 3, 8 및 9에서 보면 말레이미드계 공중합체 함량이 증가할수록 내열성 및 강성은 향상되나 적정함량 이상일 경우 유동성과 내충격성이 저하됨을 알 수 있다.

또한, 비교예 6 및 7에서 보면 고무질 그라프트 공중합체 함량이 증가할수록 내충격성은 향상되지만 유동성 및 내열도가 저하됨을 확인할 수 있고, 또한, 실시예 3 및 비교예 10에서 보면 핵형성제 함량이 적정 함량 이상일 경우 내열도는 더 이상 향상되지 않고 오히려 충격강도 값이 저하됨을 알 수 있다.

특히, 비교예 11 및 12에서 보면 본 발명의 최적 구성비 함량을 벗어나 폴리카보네이트 수지조성물을 제조할 경우 내화학성 개선 효과가 미미하고 기계적 물성 또한 크게 저하됨을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 표 4 내지 6을 통해, 실시예 1 내지 3과 같이 본 발명의 최적 구성비 조합을 따를 경우, 내화학성이 우수하면서 동시에 강성, 내충격성, 내열성 등 다양한 기계적 물성의 균형있는 향상이 가능함을 알 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 상기 본 발명에 의한 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물은, 폴리카보네이트 수지, 시안화비닐화합물-부타디엔-비닐방향족 탄화수소 공중합체, 폴리에스테르 수지, 말레이미드계 공중합체, 충격보강제 및 핵형성제를 최적 구성비로 혼합하여 제조하는 구성을 취함으로써, 외부 화학물질의 접촉에 의해서도 파손되지 않는 등 내화학성이 우수하고 동시에 강성, 내충격성 및 내열성 등 기계적 물성까지 우수하여 전기전자, 산업재 및 자동차 실내부품 분야에서 널리 활용가능하며 특히 차량용 내장재로써의 최적 요구성능을 만족하는 효과를 제공할 수 있다 (상기 표 4 내지 6 참조).

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

폴리카보네이트 수지 50 내지 70중량%;
시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체 5 내지 20중량%;
폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%;
말레이미드계 공중합체 3 내지 15중량%;
충격보강제 2 내지 10중량%; 및
핵형성제 0.1 내지 1.0중량%;
를 포함하고,
상기 폴리카보네이트 수지는 용융지수가 2 내지 20g/10분(300℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 수지는, 중량평균분자량이 30,000 내지 80,000g/mol인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 시안화비닐화합물-공액디엔-비닐방향족탄화수소 공중합체는, 공액디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐화합물 및 시안화 비닐화합물이 그라프트된 공중합체인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제3항에 있어서,
상기 공액디엔계 고무질 중합체의 평균직경은 0.1 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지는, 고유점도(η)가 0.7 내지 1.4㎗/g인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 말레이미드계 공중합체는, 방향족비닐화합물/N-치환 말레이미드 화합물/말레익안하이드라이드 터폴리머인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제7항에 있어서,
상기 말레이미드계 공중합체는, 중량평균분자량이 10,000 내지 150,000g/mol인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 충격보강제는, 코어/쉘 그라프트 공중합체인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 핵형성제는, 평균직경 1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지조성물은, 에스테르 교환반응 억제제, 산화방지제, 활제, UV안정제, 상용화제, 안료, 염료, 무기물 첨가제, 커플링제, 충격보강제, 정전기방지제, 내마모제, 항균제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지조성물은, ASTM D1238(250℃, 2.16kg)에 의한 용융지수가 4 내지 6g/10min, ASTM D638(시편두께 3.2㎜, 23℃)에 의한 인장강도가 600 내지 850Kgf/cm2, -40℃에서 ASTM D256(시편두께 6.4㎜, 23℃)에 의한 아이조드 충격강도가 20~60Kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 열가소성 폴리카보네이트 수지조성물을 포함하는 차량용 내장재.