KR20150081989A - 폴리카보네이트계 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트계 수지 조성물에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 폴리카보네이트 및 폴리아릴레이트를 혼합한 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내열성 및 치수 안정성이 우수하고, 이물 불량이 저감된 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공될 수 있다.

Description

폴리카보네이트계 수지 조성물{POLYCARBONATE-BASED RESIN COMPOSITION}
본 발명은 폴리카보네이트계 수지 조성물에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 폴리카보네이트 및 폴리아릴레이트를 혼합한 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 엔지니어링 플라스틱으로 분류되는 폴리카보네이트는 비스페놀 A와 포스겐 등을 반응시켜 제조하는 열가소성 수지로 비결정성이기 때문에 투명하다. 그 외에 기계적 강도가 높고 내열성, 전기절연성이 뛰어나며 충격강도는 열가소성 수지 중 가장 높다고 알려져 있다. 또 흡습으로 인한 치수 변화가 대단히 적고 온도 변화에 따른 물리특성이 안정한 여러가지 장점을 가지고 있어 환경 변화에 강한 플라스틱이다. 이러한 우수한 기계적 성질과 투명성으로 전기전자소재, 가전기기의 하우징, 자동차 소재로 널리 이용되고 있으며, 폴리카보네이트 수지 조성물 자체로 가진 투명성에 더하여 여러 가지 색상을 표현할 수도 있다.
다만, 종래의 폴리카보네이트계 수지 조성물은 상기 언급된 바와 같이 제품의 외관 용도로 사용되기 적절한 특성을 지녔지만 낮은 신뢰성, 치수 안정성 및 이물 불량으로 인하여 우수한 품질의 확보가 어렵다. 따라서 종래의 폴리카보네이트계 수지가 가진 장점을 유지하면서 취약한 물성에 대한 개선을 지속적으로 요구받고 있다.
종래 기술로는 한국특허공개공보 제2001-0023368호가 있다.
본 발명의 목적은 물성이 개선된 폴리카보네이트계 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기의 화학식 Ⅰ로 표시되는 반복 단위를 포함하며,
Figure pat00001
(A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 60 중량부; (B) 폴리아릴레이트 수지 30 내지 60 중량부; 및 (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부;를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 15,000 내지 40,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기 필러는 알루미나, 실리카, 티타니아, 탈크, 유리 비드, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 포스테라이트 및 코디어라이트로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 조성물의 열변형온도는 150 ℃ 이상이며, 선팽창계수는 5.0 × 10-5/℃ 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 40 중량부; (B) 폴리아릴레이트 수지 40 내지 50 중량부; 및 (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부;를 포함하며, ASTM D256 METHOD-A에 따라 측정된 IZOD 충격 강도가 120 J/m 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물을 성형하여 제조되는 폴리카보네이트계 수지 성형품이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내열성 및 치수 안정성이 우수하고, 이물 불량이 저감된 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기의 화학식 Ⅰ로 표시되는 반복 단위를 포함하며,
Figure pat00002
폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 및 무기 충전재를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공될 수 있다.
상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 바람직하게는 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 60 중량부; (B) 폴리아릴레이트 수지 30 내지 60 중량부; 및 (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부;를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 40 중량부; (B) 폴리아릴레이트 수지 40 내지 50 중량부; 및 (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부;를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "폴리카보네이트 수지"는 비스페놀류 잔기와 카보네이트 잔기 단위로 구성되는 수지를 의미한다. 상기 폴리카보네이트 수지를 성형하여 제조된 성형품의 경우, 기계적인 강도, 전기 전열성 및 내열성이 우수하나, 방향족 탄화수소, 에스터 및 케톤 등과 같은 용매와 접촉할 경우 표면이 녹거나 크래킹이 발생할 가능성이 높다.
일 실시예에 있어서, 상기 비스페놀류 잔기를 도입하기 위한 전구 물질의 비제한적인 예로는 비스페놀A, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸, 1,4-비스(4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로도데칸, 4,4'-디히드록시디페닐에테르, 4,4'-디티오디페놀, 4,4'-디히드록시-3,3'-디클로로디페닐에테르, 4,4'-디히드록시-2,5-디히드록시디페닐에테르 등이 있다. 상기 카보네이트 잔기를 도입하기 위한 전구 물질의 비제한적인 예로는 포스겐과 같은 카보닐할라이드, 디페닐카보네이트과 같은 에스터 등이 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트의 중량평균분자량은 최종적으로 생성되는 폴리카보네이트계 수지 조성물의 용도 또는 성형품의 제조 공정에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 15,000 내지 40,000의 중량평균분자량, 보다 바람직하게는 15,000 내지 30,000의 중량평균 분자량을 가질 수 있다. 상기 폴리카보네이트의 중량평균분자량이 15,000 미만이면 폴리아릴레이트와 충분한 중합 반응을 유도할 수 없으며, 폴리아릴레이트와의 용융 혼합시 점도비의 붕괴가 발생하게 되며, 이에 따라 내열성 및 치수 안정성이 감소하고, 이물 불량이 발생할 가능성이 높아진다. 반면, 상기 폴리카보네이트의 중량평균분자량이 40,000을 초과할 경우, 상기 폴리아릴레이트에 비하여 상기 폴리카보네이트가 가지는 점도가 상대적으로 높아지기 때문에 이종의 수지의 용융 혼합시 점도비의 붕괴가 발생하게 되며, 이에 따른 사출 또는 압출 성형 공정에 제한이 따르게 된다.
본 발명에서 사용되는 용어 "폴리아릴레이트 수지"는 방향족 디카복실산 잔기 단위와 비스페놀류 잔기 단위로 구성되는 수지를 의미한다.
일 실시예에 있어서, 상기 방향족 디카복실레이트 잔기 단위를 도입하기 위한 전구 물질의 비제한적인 예로는 테레프탈레이트 및 이소프탈레이트 등이 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 테레프탈레이트 및 이소프탈레이트은 랜덤 공중합체로서 사용될 수 있다.
상기 비스페놀류 잔기를 도입하기 위한 전구 물질의 비제한적인 예로는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(이하, 「비스페놀A」라고 약칭함), 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)프로판, 4,4'-디히드록시디페닐술폰, 4,4'-디히드록시디페닐에테르, 4,4'-디히드록시디페닐술피드, 4,4'-디히드록시디페닐케톤, 4,4'-디히드록시디페닐메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 등이 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기 필러는 알루미나, 실리카, 티타니아, 탈크, 유리 비드, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 포스테라이트 및 코디어라이트로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 무기 필러는 상기 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 또는 폴리카보네이트 및 폴리아릴레이트의 공중합체와의 결착력을 증가시키기 위해 표면 처리될 수 있으며, 이 경우 상기 표면 처리는 다양한 커플링제를 이용하여 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 방법으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기 필러를 상기 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 또는 폴리카보네이트 및 폴리아릴레이트의 공중합체 중에 분산시키기 위해 분산제를 사용할 수 있다. 상기 분산제의 비제한적인 예로는 지방산 에스테르나 그 유도체, 지방산 아마이드나 그 유도체를 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 60 중량부; (B) 폴리아릴레이트 수지 30 내지 60 중량부; (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부; 및 (D) 분산제 1 내지 5 중량부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 조성물의 열변형온도는 150 ℃ 이상이며, 선팽창계수는 5.0 X 10-5/℃ 이상일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, ASTM D256 METHOD-A에 따라 측정된 IZOD 충격 강도가 120 J/m 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 폴리카보네이트계 수지 조성물을 성형하여 제조되는 폴리카보네이트계 수지 성형품이 제공될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
실시예
1. 원료
(1) 폴리아릴레이트 수지 : 유니티카사제 상품명 「U-파우더」
(2) 폴리카보네이트 수지 : 스미토모다우사제 상품명 「카리버 K200-13」
(3) 실리카 : 덴키 카가쿠고교사제 상품명 「FB-5SDC」(평균 입경 5㎛)
No. 폴리카보네이트 폴리아릴레이트 실리카 분산제
실시예 1 40 40 19 1
실시예 2 35 45 19 1
실시예 3 30 50 19 1
비교예 1 80 - 20 -
비교예 2 65 25 10 -
(각 성분은 중량부로 포함)
2. 평가 방법
상기의 표 1의 조성을 가지는 조성물을 이축 압출기(twin screw extruder)를 사용하여 200 rpm 및 150 kgf/cm2 전단응력 조건으로 혼합 및 압출가공하고 120℃에서 4시간 건조 후 사출 성형하였다. 성형품의 다양한 물성은 하기에 기재된 방법에 따라 측정되었다.
(1) 인장신율 : ASTM D638에 따라 측정되었다.(Sample Type-4).
(2) IZOD 충격강도: ASTM D256 Method-A에 따라 측정되었다.
(3) 치수 안정성 : 성형품의 인장신율과 충격강도를 포함하는 물성에 대한 왜곡량의 범위를 백분율로 환산하여 평가하였다.
(4) 사출 성형성 : 조성물의 용융 혼련시의 조업성을 압출기의 노즐로부터 나온 수지를 스트랜드상으로 수취할 수 있는 경우 ○; 노즐로부터 나온 수지가 바로 끊어져서 수취할 수 없는 경우 △;로 평가하였다.
(5) 이물 발생률은 하기의 순서에 따라 측정되었다.
① 초순수 내의 이물량을 레이져 파티클 카운터(laser particle counter)로 측정
② 성형품을 초순수에 담지한 후 초음파를 60 초 동안 가함
③ 초순수로부터 성형품을 제거한 후 초순수 내의 이물량을 재측정
④ 성형품을 세정한 후 측정한 파트클 수에서 초기 측정한 초순수 내의 이물량을 뺌
⑤ 상기 ① ~ ④ 단계를 3회 반복한 후 평균값을 기록함
상기 측정 결과는 하기의 표 2 및 표 3에 기재되어 있다.
No. 인장신율
(%)
충격강도
(J/m)
치수 안정성 사출 성형성 총 이물량
실시예 1 19 142 양호 913
실시예 2 21 158 양호 871
실시예 3 20 153 양호 904
비교예 1 9 100 보통 1069
비교예 2 7 105 보통 1123
상기에 기술한 바와 같이, 본 발명은 폴리카보네이트 및 폴리아릴레이트를 혼합한 수지 조성물에 관한 것으로서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내열성 및 치수 안정성이 우수하고, 이물 불량이 저감된 폴리카보네이트계 수지 조성물이 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 하기의 화학식 Ⅰ로 표시되는 반복 단위를 포함하며,
    Figure pat00003

    (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 60 중량부;
    (B) 폴리아릴레이트 수지 30 내지 60 중량부; 및
    (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부;를 포함하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 15,000 내지 40,000의 중량평균분자량을 가지는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 필러는 알루미나, 실리카, 티타니아, 탈크, 유리 비드, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 포스테라이트 및 코디어라이트로부터 선택되는 적어도 하나인 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물의 열변형온도는 150 ℃ 이상이며, 선팽창계수는 5.0 X 10-5/℃ 이상인 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 40 중량부;
    (B) 폴리아릴레이트 수지 40 내지 50 중량부; 및
    (C) 무기 충전재 20 내지 40 중량부;를 포함하며, ASTM D256 METHOD-A에 따라 측정된 IZOD 충격 강도가 120 J/m 이상인 폴리카보네이트계 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 폴리카보네이트계 수지 조성물을 성형하여 제조되는 폴리카보네이트계 수지 성형품.
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