KR20150074599A - 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지 - Google Patents

스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지 Download PDF

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장상진
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트를 8 내지 5 : 1 내지 4 : 1의 혼합중량비로 혼합한 단량체 조성물; 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2.5 중량부의 중합개시제; 및 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부의 현탁제를 포함하는 현탁중합 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 현탁중합 수지 조성물에 의해서 제조된 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지는 기존의 폴리스티렌의 투명성을 유지하면서 기계적 물성을 보완 및 향상시켜 산업분야 전반에 그 용도를 확대 적용할 수 있다. 또한, 두께를 줄여도 잘 깨어지지 않게 함으로써 적은 양의 수지로 제품을 생산하여 원가를 절감할 수 있으며 내한성이 증가하여 냉장보관에도 적용 가능하다. 또한, 용융흐름도가 가공하기에 적합하여 공정 시간을 단축할 수 있으며 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지{Styrene-Butylacrylate-Methylmetaacrylate copolymer resin}
본 발명은 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트를 8 내지 5 : 1 내지 4 : 1의 혼합중량비로 혼합한 단량체 조성물; 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2.5 중량부의 중합개시제; 및 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부의 현탁제를 포함하는 현탁중합 수지 조성물에 관한 것이다.
플라스틱은 가볍고, 물성이 좋으며, 내약품성이 있을 뿐 아니라 성형이 쉽다는 다양한 장점과 저가라는 경제상의 특징으로 수십 년간 다양한 분야에 널리 사용되고 있다. 그 중 폴리스티렌은 용융시 열안정성 및 유동성이 양호하기 때문에 성형 가공성이 뛰어나 사출성형 제품에 널리 쓰이고 있으며 또한 성형 수축이 작아 치수 안정성도 양호하다. 반면 내충격성이 떨어지는 단점이 있어 내충격성을 개선하기 위해 고무를 배합한 플라스틱 합금인 고강도폴리스티렌(HIPS)을 사용하고 있지만 투명성이 떨어진다.
투명성을 가지는 두 가지 이상의 고분자를 섞었을 때 불투명해지는 현상에는 굴절률(refractive index, RI)과 상용성(compatibility), 두 가지 요소가 가장 큰 영향을 주게 된다. 서로 다른 두 가지 이상의 고분자를 섞게 되면 도메인과 매트릭스 상을 형성하게 된다. 이때 도메인과 매트릭스의 굴절률 차이가 클 경우 빛이 도메인에 의해 굴절되고 상용성이 낮을 경우 도메인의 크기가 커져 빛을 가로막아 빛이 통과하지 못해 불투명하게 된다. 이것을 투명하게 만들기 위해서는 굴절률이 비슷한 고분자를 사용하거나 고분자 간의 상용성을 높여 도메인의 크기를 가시광선을 산란시키지 않을 만큼 작게 만드는 방법이 있다.
이에 제시된 것이 폴리스티렌(PS)과 폴리부타디엔(PB)을 스타블록 공중합한 것으로 음이온 중합방법을 거쳐서 만들 경우 투명한 고강도폴리스티렌(HIPS)을 만들 수 있게 되었다 (Effect of Solvent Content on Morphology and Rubber Particle Size Distribution of High Impact Polystyrene - Polymer(Korea) vol. 26, No.3, 307~315 (2002) 및 G. Farbach, K. Gerberding, E. Seiler, and D. Stein, U. S. Patent 4,167,545 (1979)).
하지만 이러한 음이온 중합은 복잡한 공정과 전해질과 같은 값비싼 재료로 인한 원가상승이 불가피하므로 일회용품과 같은 제품에 사용하기 어렵다. 중합방법에는 괴상중합, 현탁중합, 유화중합, 용액중합이 있으나 이중 생산원가나 작업성에 있어서 현탁중합이 가장 유리하다. 현탁중합이란 물에 녹지 않는 단량체를 크기 약 0.01 mm 내지 1 ㎜의 크기로 물에 분산시켜 중합하는 공정으로서 분산상 내에서는 단량체가 괴상중합 방식으로 중합되는 방법이다. 이때 중합개시제는 단량체의 분산상에 용해되어 있어야 분산상내에서 중합이 일어난다. 분산상의 크기는 분산안정성을 높이기 위해 사용되는 현탁제의 종류, 함량 및 교반에 큰 영향을 받는다.
현탁제로는 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 젤라틴 등의 수용성 고분자와 MgCO3와 같은 무기물이 주로 이용되고 있다. 단량체를 라디칼 중합시켜 고분자 화합물을 얻는 중합방법에서 용액중합은 중합반응에서 용매를 사용하여 벌크중합의 단점을 보완하였다. 그러나 용매를 사용함으로써 생산원가나 작업성에 문제점이 많아 용매 대신에 물과 같은 비활성의 매질을 사용하여 중합하는 것이 현탁중합이다.
내충격성이 부족한 폴리스티렌의 투명성을 유지하면서 그 물성을 보강하기 위해서는 낮은 유리전이온도와 투명성을 가지는 고분자의 단량체와 공중합을 함으로써 해결할 수 있는데 공정상의 용이성과 원가절감을 위해 현탁중합을 통한 제조방법을 개발하는 것이 필요한 실정이었다.
이에, 본 발명자들은 단량체로 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트를 8 내지 5 : 1 내지 4 : 1의 혼합중량비로 포함하는 현탁 중합 수지 조성물을 이용하여 현탁 중합 방법에 의해서 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지를 제조하면 투명성이 유지되면서 내충격성이 강화된 공중합체 수지를 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트를 8 내지 5 : 1 내지 4 : 1의 혼합중량비로 혼합한 단량체 조성물; 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2.5 중량부의 중합개시제; 및 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부의 현탁제를 포함하는 현탁중합 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 현탁중합 수지 조성물을 이용하여 제조된 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지를 이용하여 제조된 투명용기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트를 8 내지 5 : 1 내지 4 : 1의 혼합중량비로 혼합한 단량체 조성물; 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2.5 중량부의 중합개시제; 및 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부의 현탁제를 포함하는 현탁중합 수지 조성물을 제공한다.
상기 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트의 혼합중량비는 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1 또는 5:4:1인 것이 바람직하다.
상기 스티렌 단량체에 부틸아크릴레이트 단량체를 혼합함으로써 유리전이온도를 낮추어 내충격성은 높이면서도 투명성을 유지할 수 있게 조절할 수 있다. 특히 스티렌 단량체 8 내지 5에 대하여 부틸아크릴레이트 단량체의 혼합비율을 1 내지 4의 중량비로 조절하는 것에 의해서 내충격성을 강화할 수 있다.
상기 메틸메타아크릴레이트 단량체를 스티렌과 부틸아크릴레이트를 2원 공중합체에 혼합함으로써, 특정 조성에서 발생하는 상 분리를 완하시켜 보다 넓은 범위의 조성에서 투명성을 유지할 수 있게 조절할 수 있다. 특히 스티렌 및 부틸아크릴레이트 단량체에 대하여 메틸메타아크릴레이트의 혼합비율을 1의 중량비로 조절하는 것에 의해서 투명성을 유지할 수 있다.
상기 비율을 만족하지 않을 경우 내충격성 강화 효과 및 투명성 유지 현상이 나타나지 않고 일반 폴리스티렌과 유사한 강도와 투명성이 현저히 낮은 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실험예에서는 일반적으로 사용하는 폴리스티렌의 투명성은 유지하면서 이의 내충격성을 강화시키기 위해서 신규 단량체로서 부틸아크릴레이트 및 메틸메타아크릴레이트를 추가하였으며, 이의 혼합중량비를 조절하는 것에 의해서 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 3원 공중합체가 기존에 사용되던 폴리스티렌과 비교하여 투명성은 유사하면서 내충격성이 강화되는 것을 확인하였다.
상기 중합개시제는 열에 의해 분해가 되어 라디칼을 생성할 수 있는 것을 사용할 수 있으며, 벤질퍼옥사이드(benzyl peroxide, BPO), 아이소옥틸 터트-부틸 에스테르 퍼옥사이드(isooctyl tert-buthyl ester peroxide, TBPO), 벤조산 터트부틸 에스테르 퍼옥사이드(benzoate tertbuthyl ester peroxide), 다이-터트-부틸 퍼옥사이드(di-tert-butyl peroxide), 및 아조비스아이소부티로나이트릴(azobisisobutyronitrile, AIBN)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 벤질퍼옥사이드(Benzyl peroxide, BPO) 또는 아조비스아이소부티로나이트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN)를 사용할 수 있다.
상기 현탁제는 특별히 제한되지 않으며 현탁중합에서 사용되는 현탁제라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴산, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸셀룰로스 및 폴리히드록시프로필셀룰로스로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 평균분자량이 85,000 내지 124,000인 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA)를 사용할 수 있다.
상기 현탁제는 3차 증류수 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부를 사용하며 50℃이상의 온도에서 교반을 통해 완전히 녹인 상태에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 만들어진 구상의 중합체 크기가 고르지 못하며 심할 경우 분산되지 못하고 한 덩어리가 될 수 있으며, 또한 2 중량부 초과이면 지나치게 많은 양의 현탁제가 중합체 표면에 남아있어 용기 성형 시 표면에 얼룩 및 심각하게는 기계적 물성에도 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 현탁중합을 통한 3원 공중합체 중합시 3차 증류수와 혼합단량체의 부피비는 4:1로 하고, 개시제는 혼합단량체 100 중량부에 대하여 0.2 내지 1 중량부, 현탁제는 물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개시제는 혼합단량체에 녹여서 사용하며 80℃이상에서 분해되어 라디칼을 생성함으로써 중합을 개시하는 것으로 함량에 따라 중합체의 분자량을 조절할 수 있다. 본 발명의 혼합단량체 100 중량부에 대하여 0.2 내지 1 중량부의 개시제를 사용하는 것에 의해서 분자량 330,000 내지 90,000의 중합체를 제조할 수 있으며 0.2 중량부 미만이면 중합시간이 급격히 늘어나 비용이 증가하고, 1 중량부 초과이면 분자량이 너무 낮아 기계적 물성이 향상되는 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 상기 조성물은 가교제 및/또는 산화방지제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, 사이클로헥사논 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필) 벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 및 n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
특히, 본 발명의 내충격성이 강화된 투명용기용 현탁 중합 수지 조성물은 가교제를 추가적으로 포함하여 혼합시키는 과정에서 2차적인 가공을 통해 기계적 물성을 향상시켰으며, 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 혼합중량은 0.05 내지 0.15 중량부로 추가하는 것이 바람직하다. 상기의 범위를 초과하면 혼합에 의해 기대되는 기계적 물성의 상호 보완 효과가 발생하지 않으며 혼합에 의해서 투명성이 현저하게 감소되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실험예에서는 가교제로서 디큐밀퍼옥사이드(DCP)를 각각0.05/0.10/0.20 중량부로 추가하여 실험을 진행하였으며, 그 결과 투과도는 낮아졌지만 충격강도 및 인장강도에서 더욱 높은 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
상기 산화방지제는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)(pentaerythritol tetrakis(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate), Irganox 1010) 또는 트리스 2,4-디-터셔리-부틸페닐포스파이트(Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, 및 Irgafos 168)일 수 있다.
상기 산화방지제는 3원 공중합체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.25 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 가공 중 발생되는 열이력(熱履歷)으로부터의 공중합체의 구조를 보호하기 어려우며, 0.25 중량부 초과이면 지나친 사용으로 인해 용기를 사용하는 과정에서의 이행 현상을 초래할 수도 있고 기계적 물성의 저하도 초래 할 수 있다.
상기 조성물의 용융지수(ASTM D 1238, 2.16 kg/cm2, 190℃)는 3 g/10 min 내지 30 g/10 min인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 5 g/10 min 내지 20 g/10 min일 수 있다. 상기 범위의 용융지수의 조절을 통하여 조성물의 가공성을 높이며, 인장강도, 신율 등의 기계적 물성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 분자량을 조절하거나 가교제를 사용함으로써 용융지수(MFI)를 높이거나 낮출 수 있다.
본 발명의 현탁중합 수지 조성물은 필요에 따라 안정제, 윤활제, 난연제, 대전방지제, 항균제, 생분해촉진제, 열안정제, 광안정제, 내후안정제, 자외선흡수제, 블로킹 방지제 등의 각종 첨가제들을 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 추가적으로 배합할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 현탁중합 수지 조성물을 이용하여 제조된 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지 및 상기 공중합체 수지로 제조한 투명용기를 제공한다.
상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체는 중량평균분자량(Mw)이 30,000 g/mol 내지 150,000 g/mol일 수 있다. 보다 바람직하게는 중량평균분자량(Mw)이 330,000 g/mol 내지 90,000 g/mol일 수 있다.
상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체는 현탁중합에 의해서 공중합된 것으로서 생산원가나 작업성에 있어서 가장 유리하다.
또한, 본 발명의 일 실험예에서는 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지를 이용하여 제조한 시편으로 충격강도 측정 실험한 결과, 충격강도는 1.5 kg·cm/cm 내지 3.5 kg·cm/cm 로서 일반 폴리스티렌 (1 kg·cm/cm)에 비해서 1.5배 내지 3배로 향상되면서도 투명성은 유사한 수준을 유지하는 효과를 갖는 것을 확인하였다.
이에, 본 발명의 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지는 투명용기 제조에 적합하며, 본 발명의 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지로 투명용기를 제조하면 기존의 폴리스티렌의 투명성은 그대로 유지되면서 기계적 물성은 보완된 형태로 제조할 수 있다.
본 발명의 현탁중합 수지 조성물을 이용하여 제조된 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지는 기존의 폴리스티렌의 투명성을 유지하면서 기계적 물성을 보완 및 향상시켜 산업분야 전반에 그 용도를 확대 적용할 수 있다. 또한, 두께를 줄여도 잘 깨어지지 않게 함으로써 적은 양의 수지로 제품을 생산하여 원가를 절감할 수 있으며 내한성이 증가하여 냉장보관에도 적용 가능하다. 또한, 용융흐름도가 가공하기에 적합하여 공정 시간을 단축할 수 있으며 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다. 하기에서 사용되는 화합물 중 출발물질과 반응시약은 특별한 기재가 없는 한 Aldrich사의 시약을 사용하였으며, 모든 용매는 순수하여 건조나 정제 없이 사용하였다.
실시예 1 : 스티렌- 부틸아크릴레이트 - 메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지의 제조
반응조 안에 3차 증류수 100 중량부에 대하여 폴리비닐알코올(PVA) 0.2 중량부를 완전히 녹인 다음 개시제가 개시 가능한 온도(BPO는 85℃, AIBN은 80℃)를 유지시켰다. 이후, 단량체인 스티렌, 부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트를 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1의 비율로 각각 혼합하여 준비하고 혼합단량체 100 중량부에 대하여 벤질퍼옥사이드(BPO 0.2 중량부)를 예비 혼합한 뒤 반응조 안에 한 방울씩 떨어뜨렸다. 상기 반응조의 온도조건은 80℃ 내지 90℃이고, 임펠러(impeller)의 rpm은 300rpm, 단량체 피딩(feeding) 속도는 2 방울/초로 하여 8시간 중합하였다. 중합 결과 스티렌, 부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트가 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1의 비율로 혼합된 각각의 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지가 제조되었다.
실시예 2 : 스티렌- 부틸아크릴레이트 - 메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지 시편의 준비
실시예 1에서 제조한 부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트가 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1의 비율로 혼합된 각각의 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지를 증류수로 씻고 건조시킨 후 공중합체 100 중량부에 대하여 산화방지제 이르가녹스 0.15 중량부(Irganox 1010, BASF 사) 및 이르가포스 0.15 중량부(Irgafos 168, BASF 사)를 사용하여 이들을 예비혼합한 후 압출기에서 압출하였다. 상기 압출기의 온도 조건은 150℃ 내지 180℃이고, 스크류(screw)의 rpm은 피더(feeder) 60rpm, 주 모터(main motor) 370 rpm으로 압출하였다. 상기와 같이 압출한 공중합체 수지를 가열식 핸드프레스를 사용하여 170℃에서 2000 psi로 압축하여 500 ㎛의 시트를 만든 후 투과도, 인장강도 및 신장률 시편을 제조하였다. 또한 사출기를 사용하여 충분한 흐름성을 가질 수 있게 180℃의 온도에서 충격강도 시편을 사출 성형하여 제조하였다. 그 결과 부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트가 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1, 5:4:1의 비율로 혼합된 각각의 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지 시편이 제조되었다.
실시예 3 : 가교제를 추가한 스티렌- 부틸아크릴레이트 - 메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지 시편의 준비
제조예 1의 스티렌, 부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트가 6:3:1의 비율로 혼합된 공중합체 100 중량부에 대하여 가교제 디큐밀퍼옥사이드(DCP)를 각각0.05/0.10/0.20 중량부, 이르가녹스 0.15 중량부(Irganox 1010, BASF 사) 및 이가포스 0.15 중량부(Igafos 168, BASF 사)를 사용하여 이들을 예비혼합한 후 압출기에서 압출하였다. 상기 압출기의 온도 조건은 150℃ 내지 180℃이고, 스크류(screw)의 rpm은 피더(feeder) 60rpm, 주 모터(main motor) 370 rpm으로 압출하였다. 이렇게 제조된 가교제로 가교된 공중합체 수지를 가열식 핸드프레스를 사용하여 170℃에서 2000 psi로 압축하여 500 ㎛의 시트를 만든 후 투과도, 인장강도 및 신장률 시편을 제조하였다. 또한 사출기를 사용하여 충분한 흐름성을 가질 수 있게 180℃의 온도에서 충격강도 시편을 사출 성형하여 제조하였다.
비교예 1: 폴리스티렌 수지 시편의 준비
일반적으로 투명용기 제조시 사용되는 폴리스티렌(General purpose polystyrene, GPPS)을 가열식 핸드프레스를 사용하여 170℃에서 2000 psi로 압축하여 500 ㎛의 시트를 만든 후 투과도, 인장강도 및 신장률 시편을 제조하였다. 또한 사출기를 사용하여 충분한 흐름성을 가질 수 있게 180℃의 온도에서 충격강도 시편을 사출 성형하여 제조하였다.
실험예 1: 인장강도 및 신장률 측정 실험
상기 실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 시편 및 비교예 1에서 제조한 시편을 이용하여 KS M 3503의 7.6 인장강도 및 신장률 시험방법에 준해 시료의 파단 시 강도(kg/㎠) 및 신장률(%)을 측정하였다. 주행방향(MD), 주행방향에 수직인 폭 방향(TD)에 대해 각각 측정한 뒤 가장 낮은 값을 취하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
실험예 2: 충격강도 측정 실험
상기 실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 시편 및 비교예 1에서 제조한 시편을 이용하여 ASTM D256의 아이조드(Izod) 충격강도 시험방법에 준해 시료의 충격강도(kg·cm/cm)를 측정하였다. 시편의 두께는 0.3 mm로 하고 노치를 만들어 각각 측정한 뒤 5개의 샘플의 값 중 최대값, 최소값을 빼고 나머지 값을 평균 내어 취하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
실험예 3: 투과도 측정 실험
상기 실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 시편 및 비교예 1에서 제조한 시편을 이용하여 시편을 500 ㎛ 일정한 두께로 준비하여 가시광선 영역인 350 nm 내지 750 nm 파장대의 광선을 투과시켜 투과도(%)를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.

 실시예 2 비교예 1
8:1:1 7:2:1 6:3:1 5:4:1 GPPS
충격강도
(kg·cm/cm)		 1.5 1.8 2.1 1.6 1
인장강도(MPa) 32 21 10 8 7
신장률(%) 3 8 149 216 0.7
투과도(%) 83.2 84.3 84.2 84.6 86

실시예 3 비교예 1
6:3:1+DCP 0.05 6:3:1+DCP 0.1 6:3:1+DCP 0.2 GPPS
충격강도
(kg?m/cm)		 2.2 2.5 3.1 1
인장강도(MPa) 21 30 33 7
신장률(%) 5 4 3 0.7
투과도(%) 83.2 83.1 82.8 86
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2에서 부틸아크릴레이트의 함량이 증가함에 따라 충격강도가 증가하고 40 wt% 이상에서는 충격강도가 줄어드는 경향을 보이지만 비교예에 비해 높은 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예 2의 투과도는 비교예보다 낮지만 전반적인 기계적 물성은 높게 측정되었다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3은 디큐밀퍼옥사이드(DCP)의 함량이 증가함에 따라 충격강도가 증가하며 비교예에 비해 최대 3배 가량 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예 3의 투과도는 실시예 2보다도 낮지만 충격강도 및 인장강도에서 더욱 높은 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 4: 용융흐름도측정( MFI ) 실험
상기 실시예 1에서 제조한 수지를 이용하여 ASTM D 1238의 용융지수(Melt flow index, MFI) 시험방법에 준해 용융지수(g/10min)를 측정하였다. 측정조건은 190℃에서 전열과정(preheating)을 1분간 한 후 2.16 kg의 하중으로 절단시간(cutting time) 15초로 하여서 측정하였으며 6회를 측정하여 상한 및 하한치를 버리고 4회 평균치로 구하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
8:1:1 7:2:1 6:3:1 5:4:1
MFI
(g/10min)		 11 15 21 30
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 용융지수(MFI)는 부틸아크릴레이트의 함량이 증가함에 따라 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명의 용융지수(ASTM D 1238, 2.16 kg/cm2, 190℃)는 3 g/10min 내지 30 g/10min인 것으로 확인되었다.

Claims (11)

  1. 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트를 8 내지 5 : 1 내지 4 : 1의 혼합중량비로 혼합한 단량체 조성물; 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2.5 중량부의 중합개시제; 및 상기 단량체 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부의 현탁제를 포함하는 현탁중합 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스티렌, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타아크릴레이트의 혼합중량비는 8:1:1, 7:2:1, 6:3:1 또는 5:4:1인 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중합개시제는 벤질퍼옥사이드(benzyl peroxide, BPO), 아이소옥틸 터트-부틸 에스테르 퍼옥사이드(isooctyl tert-buthyl ester peroxide, TBPO), 벤조산 터트부틸 에스테르 퍼옥사이드(benzoate tertbuthyl ester peroxide), 다이-터트-부틸 퍼옥사이드(di-tert-butyl peroxide), 및 아조비스아이소부티로나이트릴(azobisisobutyronitrile, AIBN)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 현탁제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴산, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸셀룰로스 및 폴리히드록시프로필셀룰로스로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 가교제, 산화방지제, 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, 사이클로헥사논 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필) 벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 및 n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 산화방지제는 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트) 또는 트리스 2,4-디-터셔리-부틸페닐포스파이트인 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조성물의 용융지수(ASTM D 1238, 2.16 kg/cm2, 190℃)는 3 g/10min 내지 30 g/10min인 것을 특징으로 하는 현탁중합 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 현탁중합 수지 조성물을 이용하여 제조된 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체는 중량평균분자량(Mw)이 30,000 g/mol 내지 150,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 공중합체 수지.
  11. 제9항의 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트 공중합체 수지를 이용하여 제조된 내충격성이 강화된 투명용기.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104926974A (zh) * 2015-07-14 2015-09-23 山西大学 一种苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制备方法
CN106749850A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 苏州双象光学材料有限公司 一种耐划伤、高抗冲pmma材料的制备方法

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