KR20170023094A - 내화학성을 갖는 보강된 열가소성 조성물 - Google Patents

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Abstract

본원에는 하나 이상의 폴리카보네이트 성분, 하나 이상의 폴리부틸렌 성분, 하나 이상의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분, 하나 이상의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분, 하나 이상의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분, 및 하나 이상의 유리 섬유 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물이 개시된다. 열적 블렌딩된 폴리카보네이트 조성물은 선택적으로 에스테르교환 담금질제 및/또는 에폭시 하이드로안정화제를 더 포함할 수 있다. 생성된 조성물은 원하는 유전 특성을 유지하면서 매우 높은 강성뿐만 아니라 높은 충격 강도를 갖고 흰색에서 검은색까지 착색 가능한 물질을 필요로 하는 물품의 제조에 사용될 수 있다.

Description

내화학성을 갖는 보강된 열가소성 조성물{REINFORCED THERMOPLASTIC COMPOUND WITH CHEMICAL RESISTANCE}
본 명세서는 내화학성을 갖는 보강된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
많은 소비자 지향 산업, 예를 들어 가전 산업은 균형 잡힌 내충격성을 갖는 매우 높은 강도를 제공하고, 흰색에서 검은색까지 착색할 수 있고, 일상적인 화학 물질(및 심지어 강한 산성 및 염기성)에 대해 내화학성이고, 얇은 벽 가공(thin wall processing)에 대해 우수한 흐름 및 무선 신호에 대해 투명성을 보유하는 블렌딩된 열가소성 조성물에 대한 중요한 필요성을 갖는다. 가전 산업을 포함하는 다양한 소비자 지향 산업에서 목적으로 하는 물품의 제조에 필요로 하는 사항을 충족시키기 위해, 현재 블렌딩된 열가소성 물질은 고유동 크리스탈린 수지 예컨대 유리 보강 섬유를 갖는 특수 나일론 또는 폴리에테르 에테르 케톤 폴리머("PEEK")을 사용하여 충분한 강도 및 내충격성을 제공한다. PEEK를 포함하는 물질은 바람직하게는 무선 신호에 대해 낮은 유전체 간섭을 갖는다. 그러나, 이러한 수지 중 흰색으로 착색 가능한 것은 없어, 가시적이지 않거나 적절한 미적 특질을 달성하기 위해 2차 오버-몰딩을 필요로 하는 가시적인 경우의 구조적 요소로 이들의 용도를 제한한다.
현재 유리 섬유 보강 PEEK 또는 특수 나일론을 갖는 블렌딩된 열가소성 조성물을 사용하는 애플리케이션에서 폴리카보네이트("PC") 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트("PBT")를 포함하는 블렌드를 사용하는 것이 바람직할 것이다. PC/PBT 블렌드는 원하는 미적 특질을 달성하는 방식으로 착색 가능하고 연성, 초고강도, 낮은 유전 상수의 원하는 균형을 제공할 수 있다.
중요한 연구 및 개발 노력에도 불구하고, 가전 산업에서 요구되는 특성들의 적절한 균형을 효과적으로 처리하는 블렌딩된 열가소성 조성물, 즉 원하는 유전 특성을 유지하면서 연성이지만 매우 높은 강도를 갖고 흰색에서 검은색까지 착색할 수 있는 블렌딩된 열가소성 조성물에 대한 필요성이 남아 있다.
본 개시는 하나 이상의 폴리카보네이트 성분, 하나 이상의 폴리부틸렌 성분, 하나 이상의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분, 하나 이상의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분, 하나 이상의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분, 및 하나 이상의 유리 섬유 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다. 생성된 조성물은 원하는 유전 특성을 유지하면서 매우 높은 강성(stiffness)뿐만 아니라 높은 충격 강도를 갖는 물질을 필요로 하는 물품의 제조에 사용될 수 있다.
일 양태에서, 본 개시는 a) 약 5 중량 퍼센트(wt%) 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 상용화제(compatibilizer) 예컨대 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 충격 개질제 예컨대 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 상용화제(compatibilizer) 예컨대 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다양한 다른 양태에서, 본 개시는 개시된 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 개시된 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
개시물의 추가적인 장점들은 하기에 따르는 설명에서 부분적으로 제시될 것이며, 부분적으로 본 설명으로부터 자명한 것이거나, 또는 개시의 실시에 의해서 습득될 수 있다. 본 개시의 장점들은 첨부된 청구항들에서 특히 언급되는 구성요소들 및 조합들의 수단들에 의해서 인식되고 달성될 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명들 모두는 오직 예시적이고 설명적인 것이며 청구되는 것으로서의 본 개시를 제한하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 통합되고 이의 일부를 구성하는, 수반되는 도면들은 몇몇 양태들을 예시하고 상세한 설명과 함께 개시물의 원리를 설명해 준다.
도 1은 디에틸렌트리아민("DETA") 처리 전과 후의 본 개시의 대표적인 블렌딩된 열가소성 조성물의 주사 전자 현미경("SEM")에 의해 얻어진 대표적인 현미경 사진을 나타낸다. (패널 A) DETA 처리 이전에 제형 9X11427로부터 형성된 몰딩된 부분; (패널 B) 24시간 동안 DETA 처리 후에 제형 9X11427로부터 형성된 몰딩된 부분; (패널 C) DETA 처리 이전에 제형 실시예 2로부터 형성된 몰딩된 부분; 및 (패널 D) 24시간 동안 DETA 처리 후에 제형 실시예 2로부터 형성된 몰딩된 부분.
도 2는 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 얻어진 대표적인 현미경 사진을 나타낸다. 현미경 사진은 유리 섬유 없이 제형 실시예 1을 사용하여 제조된 몰딩된 샘플로부터 수득하였다. (패널 A) 2,000x 배율; (패널 B) 5,000x 배율; (패널 C) 10,000x 배율; (패널 D) 25,000x 배율; 및 (패널 E)는 패널 D에서 보여지는 동일한 샘플에 대해 표시된 주석을 나타낸다.
도 3은 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 얻어진 대표적인 현미경 사진을 나타낸다. 현미경 사진은 22 wt% 유리 섬유를 갖는 제형 실시예 1을 사용하여 제조된 몰딩된 샘플로부터 수득하였다. (패널 A) 2,000x 배율, 및 가장자리가 "GF"로 표시된 매우 어둡게 마킹된 큰 원은 유리 섬유의 단면을 나타낸다는 것을 유의해야 한다; (패널 B) 5,000x 배율, 및 가장자리가 "GF"로 표시된 매우 어둡게 마킹된 큰 원은 유리 섬유의 단면을 나타낸다는 것을 유의해야 한다; (패널 C) 10,000x 배율; (패널 D) 25,000x 배율; 및 (패널 E)는 패널 D에서 보여지는 동일한 샘플에 대해 표시된 주석을 나타낸다.
도 4는 그래픽 데이터로 나타낸 범례에 표시된 제형으로부터 제조된 몰딩된 샘플에 대해 얻어진 대표적인 유전 특성(즉, 주파수의 함수로서, 유전 상수, dk)을 나타낸다.
도 5는 그래픽 데이터로 나타낸 범례에 표시된 제형으로부터 제조된 몰딩된 샘플에 대해 얻어진 대표적인 유전 특성(즉, 주파수의 함수로서, 손실 계수, df)을 나타낸다.
도 6은 SEM 이미지를 나타낸다.
도 7 및 8은 대표적인 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물의 유전 특성을 나타낸다.
본 개시는 이하 본원에 포함된 발명의 상세한 설명과 실시예를 참조하여 더욱 쉽게 이해될 수 있다.
본 발명의 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고 설명되기 전에, 이들은 달리 명시되지 않는 한 특정 합성 방법에, 또는 달리 명시되지 않는 한 특정 시약에 제한되지 않으며, 당연히 다양할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어들은 단지 특정 양태를 설명하기 위한 목적이며, 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 어떤 방법 및 재료가 본 발명의 실시나 시험에서 사용될 수 있지만, 예가 되는 방법 및 재료가 이제 설명된다.
또한, 달리 분명히 언급되지 않는다면 어떤 방식으로든 본원에 개시된 어떤 방법도 그것의 단계들이 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계에 따른 순서로 나열되어 있지 않거나 그 단계들이 특정 순서로 제한된다는 것을 청구항이나 설명에서 구체적으로 언급하고 있지 않은 경우, 어떤 방식으로든 어떤 측면에서도 순서가 부여되지 않는다. 이것은 단계들의 배열이나 작동 흐름과 관련하여 논리의 문제를 포함해서 해석을 위한 어떤 가능한 비-표현 베이스; 문법적 조직이나 구두법으로부터 유래된 분명한 의미; 또는 본 명세서에 설명된 양태들의 수나 종류를 보유한다.
본원에 언급된 모든 간행물은 인용된 간행물과 관련된 방법 및/또는 재료를 개시하고 설명하기 위하여 참고자료로 본원에 포함된다.
본 발명의 양태들이 시스템 법정 범위와 같은 특정한 법정 범위에서 기재되고 청구될 수 있으나, 이는 오직 편의를 위한 것이며 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 각 양태가 임의의 법정 범위들에서 기재되고 청구될 수 있음을 이해할 것이다. 달리 명시되지 않으면, 본 명세서에 개시된 모든 방법 또는 양태는 그 단계들이 특정한 순서로 수행되어야 하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 청구항 또는 명세서에서 단계들이 특정한 순서로 제한되어야 한다고 명확하게 표명하지 않는 경우에, 순서는 모든 점에 있어서 추정되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 단계의 배열 또는 운영 순서에 관한 논리의 문제, 문법적 체계 또는 구두점으로부터 도출된 명백한 의미, 또는 본 명세서에서 기재된 양태의 수 또는 타입을 포함하는 해석을 위한 임의의 가능한 비-표현 베이스로 유효하다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 측면을 기술하기 위한 목적이며 이를 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 명세서 및 특허청구범위에 사용된 것과 같이, 용어 "포함하는"은 "이루어진" 및 "필수적으로 이루어진" 양태를 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적이고 과학적인 용어는 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지닌다. 본 명세서 및 하기의 특허청구범위에서 언급될 다수의 용어들이 이하에서 정의된다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 문맥이 명백히 달리 언급하지 않으면 복수의 지시 대상(referent)을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "폴리카보네이트 폴리"에 대한 지칭은 2 이상의 폴리카보네이트 폴리머들의 혼합물들을 포함한다.
본원에서 사용된, 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물, 등을 포함한다.
하나의 특정 값부터, 및/또는 다른 특정 값까지와 같은 범위가 본 명세서에 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 측면은 상기 하나의 특정 값부터 및/또는 상기 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해 값이 근사치로 표현될 때, 상기 특정한 값이 다른 측면을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과 독립적으로 모두 의미가 있음이 더욱 이해될 것이다. 또한 본 명세서에는 많은 값들이 개시되어 있으며, 이러한 각각의 값은 그 값 자체뿐만 아니라 그 특정 값에 "약"을 붙인 값으로 본 명세서에 개시됨이 이해될 것이다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10" 또한 개시된 것이다. 또한, 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위 또한 개시됨이 이해될 것이다. 예를 들어, 10 및 15가 개시된 경우, 11, 12, 13, 및 14 또한 개시된 것이다.
본원에 사용된, 용어 “약” 및 “에서 또는 약”은 불확실한 양이나 값이 대략적인 다른 값 또는 거의 같은 값을 지칭할 수 있다는 것을 의미한다. 통상, 달리 기재되거나 암시되지 않으면 ±10% 변화가 반영된 명목상의 값으로 이해된다. 용어는 비슷한 값이 본 청구항에 열거된 동등한 결과 또는 효과를 승인하는 것을 전달하도록 의도된다. 그것은, 양, 크기, 제형, 변수, 및 다른 정량 및 특성들이 정확하지 않으며 정확할 필요가 없으나, 바람직하게, 근사치 및/또는 더 크거나 더 작을 수 있고, 이는 내성, 전환 인자, 반올림, 측량 오류 등, 및 당업자에게 알려진 다른 인자들을 반영하는 것으로 이해된다. 통상, 양, 크기, 제형, 변수, 및 다른 정량 및 특성들은 분명히 명시되든 또는 명시되지 않든 “약” 또는 “대략적”이다. 정량적 값 앞에 “약”이 사용되는 경우, 특별하게 달리 명시되지 않으면, 변수는 또한 특정 정량적 값 자체를 포함하는 것으로 이해된다.
본원에서 사용된, 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는 이어서 설명된 사건이나 환경이 일어날 수 있거나 일어나지 않을 수 있으며, 해당 설명은 상기 사건이나 환경이 일어나는 경우와 그것이 일어나지 않는 예들을 포함한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 문구 "선택적으로 치환된 알킬"은 알킬 기가 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있으며 해당 설명은 치환된 알킬 기와 치환되지 않은 알킬 기를 모두 포함한다는 것을 의미한다.
본원에서 사용된, 용어 "효과적인 양"은 조성물 또는 물질의 물리적 특성의 바람직한 변형을 달성하기에 충분한 양을 의미한다. 예를 들어, 유리 섬유의 "효과적인 양"은 제제 성분에 의해 변형되는 특성의 바람직한 개선, 예컨대 블렌딩된 열가소성 조성물의 다른 원하는 특성들에 부정적으로 영향을 미치지 않으면서 강도(stiffness)의 원하는 레벨을 달성하기에 충분한 양을 의미한다. 효과적인 양으로 요구되는 조성물 내 wt%에 관한 특정 레벨은 폴리카보네이트의 양과 유형, 폴리카보네이트의 양과 유형, 열 전도성 필러의 양과 유형, 및 조성물을 이용하여 제조된 물품의 최종 용도를 포함하는 다양한 요인에 의존할 것이다.
본 명세서에 개시된 방법 내에서 사용되는 조성물 그 자체뿐만 아니라 본 개시의 조성물을 제조하는데 사용되는 성분들이 개시된다. 이들 및 다른 재료들이 본 명세서에 개시되며, 이러한 재료들의 조합, 하위 집합(subsets), 상호 작용, 그룹 등이 개시되는 경우에, 이러한 성분들 각각의 다양하고 개별적인 그리고 집합적인 조합 및 순열의 구체적인 언급은 명시적으로 개시될 수 없더라도, 이들 각각은 본 명세서에 구체적으로 고려되고 기술되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정 화합물이 개시되고 논의되며 상기 화합물을 포함하여 수많은 분자들에 대하여 만들어질 수 있는 수많은 변형물(modifications)들이 논의되는 경우, 구체적으로 반대로 언급하지 않는 한, 상기 화합물 및 가능한 변형물의 모든 조합과 순열이 각각 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자의 분류 A, B 및 C 뿐만 아니라 분자의 분류 D, E, 및 F가 개시되고, 조합 분자의 예인 A-D가 개시되는 경우, 각각이 개별적으로 언급되지 않더라도 각각은 개별적으로 그리고 집합적으로 고려된 것이며, 이는 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 개시된 것으로 간주됨을 의미한다. 마찬가지로, 이들의 임의의 하위 집합 또는 조합이 또한 개시된다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 하위 그룹이 개시된 것으로 간주된다. 이러한 개념은, 이에 제한되는 것은 아니나, 본 개시의 조성물의 제조 및 사용 방법에서의 단계를 포함하는 본 출원의 모든 측면에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가적인 단계들이 있는 경우, 이들의 추가적인 단계들의 각각은 본 개시의 방법의 임의의 특정한 양태 또는 양태들의 조합과 함께 수행될 수 있음이 이해된다.
본 명세서 및 최종 특허청구범위에서, 조성물 또는 물품 중의 특정 요소 또는 성분의 중량부(pbw)에 대한 언급은 중량부로 표현된 조성물 또는 물품 중의 임의의 다른 요소 또는 성분과 요소 또는 성분 사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2 중량부의 성분 X 및 5 중량부의 성분 Y를 포함하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 추가적인 성분이 상기 화합물에 포함되는지 여부와 관계없이 이러한 비율로 존재한다.
본원에서 사용된 용어 "내화학성(chemically resistant)"은 강한 산성 및 화장품 화학 물질에 저항력 있는 것을 의미할 수 있는 내성을 의미할 수 있다. 예로서, 용어 "내화학성"은 고농도에서 산화성 산(oxidizing acids)에 대한 내성을 의미할 수 있다.
상호 교환적으로 사용될 수 있는, 본원에서 사용된 용어 "중량 퍼센트", "wt%", 및 "wt.%"는 달리 명시되지 않는 한, 조성물의 전체 중량에 기초하는 주어진 성분의 중량 퍼센트를 나타낸다. 즉, 달리 명시되지 않는 한, 모든 wt% 값은 조성물의 전체 중량에 기초한다. 개시된 조성물 또는 제제 내 모든 성분에 대한 wt% 값들의 합은 100과 동일한 것으로 이해되어야 한다.
화합물은 표준 명명법을 이용하여 기술된다. 예를 들어, 임의의 지시된 기(indicated group)로 치환되지 않은 임의의 위치는 지시된 결합, 또는 수소 원자에 의하여 그 원자가(valency)가 채워진 것으로 이해된다. 두 글자 또는 기호들 사이에 있지 않은 대쉬("-")는 치환기에 대한 부착점을 나타내는데 사용된다. 예를 들어, -CHO는 카보닐기의 탄소를 통해 결합된다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 기술적 및 과학적인 용어들은 일반적으로 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알킬기"는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n 부틸, 이소부틸, t 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 데실, 테트라데실, 헥사데실, 에이코실, 테트라코실 등과 같은 탄소 원자 1 내지 24의 분지형 또는 비분지형 포화 탄화수소기이다. "저급 알킬(lower alkyl)"기는 1 내지 6의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "아릴기"는 이에 제한하는 것은 아니나, 벤젠, 나프탈렌 등을 포함하는 임의의 탄소계 방향족기이다. 또한, 용어 "방향족"은 "헤테로아릴기"를 포함하고, 이것은 방향족기 고리 내에 통합된 하나 이상의 헤테로원자를 갖는 방향족기로 정의된다. 헤테로원자의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 질소, 산소, 황, 및 인을 포함한다. 아릴기는 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있다. 아릴기는 이에 제한하는 것은 아니나, 알킬, 알키닐, 알케닐, 아릴, 할라이드, 니트로, 아미노, 에스테르, 케톤, 알데하이드, 하이드록시, 카르복실산, 또는 알콕시를 포함하는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "아랄킬"은 방향족기에 결합된 상기 정의된 바와 같은 알킬, 알키닐, 또는 알케닐기를 갖는 아릴기이다. 아랄킬기의 예시는 벤질기이다.
본원에서 사용된 용어 "카보네이트기"는 식 OC(O)OR로 나타내며, R은 상기 설명된 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아랄킬, 사이클로알킬, 할로겐화 알킬, 또는 헤테로사이클로알킬기일 수 있다.
용어 "유기 잔기"는 탄소 함유 잔기, 즉 하나 이상의 탄소 원자를 포함하는 잔기를 정의하고, 이에 제한하는 것은 아니나 탄소-함유 기, 잔기, 또는 라디칼을 포함한다. 유기 잔기는 다양한 헤테로원자를 포함할 수 있고, 또는 산소, 질소, 황, 인, 등을 포함하는 헤테로원자를 통해 다른 분자에 결합될 수 있다. 유기 잔기의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나 알킬 또는 치환된 알킬, 알콕시 또는 치환된 알콕시, 모노 또는 디-치환된 아미노, 아미드 기, 등을 포함한다. 유기 잔기는 바람직하게는 1 내지 18의 탄소 원자, 1 내지 15의 탄소 원자, 1 내지 12의 탄소 원자, 1 내지 8의 탄소 원자, 1 내지 6의 탄소 원자, 또는 1 내지 4의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 유기 잔기는 2 내지 18의 탄소 원자, 2 내지 15의 탄소 원자, 2 내지 12의 탄소 원자, 2 내지 8의 탄소 원자, 2 내지 4의 탄소 원자, 또는 2 내지 4의 탄소 원자를 포함할 수 있다.
용어 "잔기(residue)"의 매우 근접한 동의어는 용어 "라디칼"로서, 명세서 및 최종 청구항에서 사용되고, 분자를 제조하는 방법과 관계 없이, 본원에 기재된 분자의 단편, 기, 또는 하부구조를 의미한다. 예를 들어, 특정 화합물에서 2,4-디하이드록시페닐 라디칼은, 2,4-디하이드록시페닐이 화합물 제조에 사용되는지 여부와 관계 없이 하기 구조를 갖는다.
Figure pct00001
일부 양태에서 라디칼(예를 들어 알킬)은 이에 결합된 하나 이상의 "치환기 라디칼"을 가짐으로써 더욱 변형(즉, 치환된 알킬)될 수 있다. 본원에서 달리 언급되지 않는 한 주어진 라디칼에서 원자의 수는 본 개시에서 중요하지 않다.
본원에 정의되고 사용된 용어, "유기 라디칼"은 하나 이상의 탄소 원자를 포함한다. 유기 라디칼은 예를 들어, 1 내지 26의 탄소 원자, 1 내지 18의 탄소 원자, 1 내지 12의 탄소 원자, 1 내지 8의 탄소 원자, 1 내지 6의 탄소 원자, 또는 1 내지 4의 탄소 원자를 가질 수 있다. 다른 양태에서, 유기 라디칼은 2 내지 26의 탄소 원자, 2 내지 18의 탄소 원자, 2 내지 12의 탄소 원자, 2 내지 8의 탄소 원자, 2 내지 6의 탄소 원자, 또는 2 내지 4의 탄소 원자를 가질 수 있다. 유기 라디칼은 종종 유기 라디칼의 탄소 원자 중 적어도 일부에 결합된 수소를 갖는다. 한 예로, 무기 원자를 포함하지 않는 유기 라디칼은 5,6,7,8-테트라하이드로-2-나프틸 라디칼이다. 일부 양태에서, 유기 라디칼은 이 안에 또는 이에 결합된 할로겐, 산소, 황, 질소, 인, 등을 포함하는 1 내지 10의 무기 헤테로원자를 포함할 수 있다. 유기 라디칼의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 본원에서 정의된 알킬, 치환된 알킬, 사이클로알킬, 치환된 사이클로알킬, 모노-치환된 아미노, 디(di)-치환된 아미노, 아실옥시, 시아노, 카복시, 카보알콕시, 알킬카복사미드, 치환된 알킬카복사미드, 디알킬카복사미드, 치환된 디알킬카복사미드, 알킬설포닐, 알킬설피닐, 티오알킬, 티오할로알킬, 알콕시, 치환된 알콕시, 할로알킬, 할로알콕시, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 헤테로사이클릭, 또는 치환된 헤테로사이클릭 라디칼을 포함한다. 헤테로원자를 포함하는 유기 라디칼의 일부 비제한적인 예로는 알콕시 라디칼, 트리플루오로메톡시 라디칼, 아세톡시 라디칼, 디메틸아미노 라디칼 등을 포함한다.
본원에서 사용된, 용어 "수 평균 분자량" 또는 "Mn"은 상호 교환하여 사용될 수 있고, 샘플 내 모든 폴리머 사슬의 통계적 평균 분자량을 의미하고 아래 식으로 정의된다:
Figure pct00002
상기 Mi는 사슬의 분자량이고 Ni는 해당 분자량을 가진 사슬의 수이다. Mn은 분자량 표준, 예컨대 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게는 인증된 또는 추적할 수 있는 분자량 표준을 사용하여 당업자에게 잘 알려진 방법으로 폴리머, 예컨대 폴리카보네이트 폴리머에 대해 결정될 수 있다.
본원에서 사용된, 용어 "중량 평균 분자량" 또는 "Mw"는 상호 교환하여 사용될 수 있고, 아래 식으로 정의된다:
Figure pct00003
상기 Mi는 사슬의 분자량이고 Ni는 해당 분자량을 가진 사슬의 수이다. Mn과 비교하여, Mw는 분자량 평균에 대한 기여를 결정하는데 주어진 사슬의 분자량을 고려한다. 따라서, 주어진 사슬의 분자량이 클수록 사슬의 Mw에 대한 기여가 더 크다. Mw는 분자량 표준, 예컨대 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게는 인증된 또는 추적할 수 있는 분자량 표준을 사용하여 당업자에게 잘 알려진 방법으로 폴리머, 예컨대 폴리카보네이트 폴리머에 대해 결정될 수 있다.
본원에서 사용된, 용어 "다분산도" 또는 "PDI"는 상호교환하여 사용될 수 있고, 아래 식으로 정의된다:
Figure pct00004
PDI는 1 이상의 값을 갖으나, 폴리머 사슬이 균일한 사슬 길이에 근접하면서 PDI는 일치에 근접한다.
본원에서 사용된, 상호교환하여 사용될 수 있는 용어 "비스A", "BPA", 또는 "비스페놀 A"는 아래 식으로 표시되는 구조를 갖는 화합물을 지칭한다.
Figure pct00005
비스A는 또한 이름 4.4'-(프로판-2,2-디일)디페놀; p, p'-이소프로필리덴비스페놀; 또는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판으로 지칭될 수 있다. 비스A는 Chemical Abstracts Service("CAS") 넘버 80-05-7을 갖는다.
본원에서 사용된, "폴리카보네이트"는 카보네이트 결합에 의해 연결된, 예컨대 디하이드록시 방향족 화합물과 같은 하나 이상의 디하이드록시 화합물의 잔기를 포함하는 올리고머 또는 폴리머를 지칭한다; 이는 또한 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트, 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다.
폴리머의 성분에 대한 언급에서 사용된 용어 "잔기" 및 "구조 단위"는 명세서 전체에서 동의어이다.
본원에 개시된 각각의 물질은 상업적으로 이용 가능하고 및/또는 이들 물질의 생산을 위한 제조방법이 당업자에게 알려져 있다.
본원에 개시된 조성물은 어떠한 기능을 갖는 것이 이해된다. 본 명세서에는, 개시된 기능을 수행하기 위한 어떠한 구조적 요구가 개시되어 있고, 개시된 구조와 연관된 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 있음이 이해되고, 상기 구조는 일반적으로 동일한 결과를 성취할 수 있음이 이해된다.
상기에서 간략히 설명한 바와 같이, 본 개시는 하나 이상의 폴리카보네이트 성분, 하나 이상의 폴리부틸렌 성분, 하나 이상의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분, 하나 이상의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분, 하나 이상의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분, 및 하나 이상의 유리 섬유 성분을 포함하는 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다. 생성된 조성물은 원하는 유전 특성을 유지하면서 매우 높은 강도(stiffness)뿐만 아니라 강한 충격 강도(impact strength)를 갖고 흰색에서 검은색까지 착색 가능한 물질을 필요로 하는 물품의 제조에 사용될 수 있다.
일 양태에서, 본 개시는 a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 17 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.5 wt%보다 크고 약 3.5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.2 wt%보다 크고 약 3.9 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.6 wt%보다 크고 약 2.0 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 20 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 13 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 45 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; b) 약 1.7 wt%보다 크고 약 3.2 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; c) 약 1.3 wt%보다 크고 약 3.1 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; d) 약 0.7 wt%보다 크고 약 1.6 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 25 wt%보다 크고 약 45 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 35 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.7 wt%보다 크고 약 3.2 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.3 wt%보다 크고 약 2.4 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.7 wt%보다 크고 약 1.2 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 40 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하고; 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 미터 당 약 140 줄(J/m)보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖고; 및 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D2520에 따라 측정 시 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전 상수(dielectric constant)를 갖는 것인, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 17 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.5 wt%보다 크고 약 3.5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.2 wt%보다 크고 약 3.9 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.6 wt%보다 크고 약 2.0 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 20 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하고; 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖고; 및 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D2520에 따라 측정 시 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전 상수(dielectric constant)를 갖는 것인, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 13 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 45 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.7 wt%보다 크고 약 3.2 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.3 wt%보다 크고 약 3.1 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.7 wt%보다 크고 약 1.6 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 25 wt%보다 크고 약 45 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하고; 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖고; 및 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D2520에 따라 측정 시 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전 상수(dielectric constant)를 갖는 것인, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 35 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.7 wt%보다 크고 약 3.2 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.3 wt%보다 크고 약 2.4 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.7 wt%보다 크고 약 1.2 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 40 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하고; 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖고; 및 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D2520에 따라 측정 시 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전 상수(dielectric constant)를 갖는 것인, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분; g) 약 0 wt%보다 크고 약 2 wt% 이하의 에스테르교환 퀀쳐(transesterification quencher); 및 h) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 17 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.5 wt%보다 크고 약 3.5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.2 wt%보다 크고 약 3.9 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.6 wt%보다 크고 약 2.0 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; f) 약 20 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분; g) 약 0 wt%보다 크고 약 1 wt% 이하의 에스테르교환 퀀쳐(transesterification quencher); 및 h) 약 0.5 wt%보다 크고 약 3.5 wt% 이하의 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 13 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 45 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.7 wt%보다 크고 약 3.2 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.3 wt%보다 크고 약 3.1 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.7 wt%보다 크고 약 1.6 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; f) 약 25 wt%보다 크고 약 45 wt% 이하의 유리 섬유 성분; g) 약 0.05 wt% 내지 약 0.5 wt% 이하의 에스테르교환 퀀쳐(transesterification quencher); 및 h) 약 1.0 wt%보다 크고 약 2.5 wt% 이하의 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시는 a) 약 6 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 25 wt% 내지 약 35 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 1.7 wt%보다 크고 약 3.2 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 1.3 wt%보다 크고 약 2.4 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0.7 wt%보다 크고 약 1.2 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; f) 약 40 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분; g) 약 0.10 wt% 내지 약 0.25 wt% 이하의 에스테르교환 퀀쳐(transesterification quencher); 및 h) 약 1.0 wt%보다 크고 약 2.5 wt% 이하의 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물에 관한 것이다.
다양한 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 선택적으로 에스테르교환제(transesterification agent)를 더 포함할 수 있다. 다양한 다른 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 선택적으로 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시의 조성물은 커플링제, 산화 방지제, 이형제(mold release agent), UV 흡수제, 광 안정제, 열 안정제, 윤활제, 가소제, 안료(pigment), 염료(dye), 착색제(colorant), 대전 방지제, 조핵제(nucleating agent), 적하 방지제, 산 소거제, 및 전술한 것 중 2 이상의 조합으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함한다. 다른 양태에서, 본 개시의 조성물은 난연제, 착색제, 1차 산화 방지제, 및 2차 산화 방지제로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함한다.
다양한 양태에서, 본 개시의 블렌딩된 열가소성 조성물은 특정한 특성 및 특징을 갖는다. 다른 양태에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖는다. 또 다른 양태에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 150 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖는다.
다른 양태에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D2520에 따라 측정 시 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전 상수(dielectric constant)를 갖는다. 또 다른 양태에서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D2520에 따라 측정 시 약 3.8보다 낮거나 동일한 유전 상수(dielectric constant)를 갖는다.
일 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 폴리카보네이트 폴리머 조성물을 포함하고, 상기 폴리카보네이트 폴리머는 비스페놀 A, 폴리카보네이트 코폴리머, 폴리에스테르 카보네이트 폴리머, 또는 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 양태에서, 폴리카보네이트는 예를 들어 U.S. Patent No. 7,786,246에 기재된 바와 같은 임의의 폴리카보네이트 재료 또는 재료들의 혼합물을 포함할 수 있고, 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 방법을 개시하기 위한 특정 목적을 위해 그들의 전문이 본 명세서에 통합된다. 용어 폴리카보네이트는 하기 화학식 (1)의 반복 구조 단위를 갖는 조성물로서 더욱 정의될 수 있다:
Figure pct00006
(1),
상기 화학식 (1)에서, R1 기의 총 개수의 60 % 이상은 방향족 유기 라디칼이고 그 나머지는 지방족(aliphatic), 지환식(alicyclic) 또는 방향족 라디칼이다. 다른 양태에서, 각각의 R1은 방향족 유기 라디칼이고, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 (2)의 라디칼이다:
Figure pct00007
(2),
상기 화학식 (2)에서, A1 및 A2 각각은 모노사이클릭 2가 아릴 라디칼이고 Y1은 A1을 A2로부터 분리하는 1개 이상의 원자를 갖는 연결 라디칼이다. 다양한 양태에서, 1개의 원자가 A1을 A2로부터 분리한다. 예를 들어, 이러한 유형의 라디칼은, 이에 한정되는 것은 아니나, ―O―, ―S―, ―S(O)―, ―S(O2)―, ―C(O)―, 메틸렌, 사이클로헥실-메틸렌, 2-[2.2.1]-비사이클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜타데실리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴과 같은 라디칼을 포함한다. 연결 라디칼 Y1은 바람직하게는 탄화수소기 또는 포화 탄화수소기 예를 들어 메틸렌, 사이클로헥실리덴 또는 이소프로필리덴이다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트는 하기 화학식 (3)의 디하이드록시 화합물을 포함하는, 화학식 HO―R1―OH를 갖는 디하이드록시 화합물의 계면 반응(interfacial reaction)에 의해 제조될 수 있다:
Figure pct00008
(3),
상기 화학식 (3)에서, Y1, A1 및 A2는 상술한 바와 같다. 또한, 일반식 (4)의 비스페놀 화합물이 포함된다:
Figure pct00009
(4),
상기 화학식 (4)에서, Ra 및 Rb는 각각 할로겐 원자 또는 1가 탄화수소기를 나타내고 동일하거나 상이할 수 있으며; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고; 및 Xa는 하기 화학식 (5)의 기 중 하나를 나타낸다:
Figure pct00010
(5),
상기 화학식 (5)에서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가 선형 또는 사이클릭 탄화수소기를 나타내고 Re는 2가 탄화수소기이다.
다양한 양태에서, 헤테로원자 함유 사이클릭 알킬리덴기는 2 이상의 원자가를 갖는 1개 이상의 헤테로원자, 및 2개 이상의 탄소 원자를 포함한다. 헤테로원자 함유 사이클릭 알킬리덴기에서 사용하기 위한 헤테로원자는 ―O―, ―S― 및 ―N(Z)―를 포함하고, 여기서 Z는 수소, 하이드록시, C1 -12 알킬, C1 -12 알콕시 또는 C1-12 아실로부터 선택된 치환기이다. 존재하는 경우, 사이클릭 알킬리덴기 또는 헤테로원자 함유 사이클릭 알킬리덴기는 3개 내지 20개의 원자를 가질 수 있고, 1개의 포화 또는 불포화 고리, 또는 융합된 폴리사이클릭 고리 시스템일 수 있으며 상기 융합된 고리는 포화되거나, 불포화되거나 또는 방향족이다.
다양한 양태에서, 적합한 디하이드록시 화합물의 예는 U.S. Pat. No. 4,217,438에서 명칭 또는 화학식(일반적이거나 특정한)으로 개시된 디하이드록시-치환된 탄화수소를 포함한다. 적합한 디하이드록시 화합물의 구체적인 예의 비제한적인 목록은 다음을 포함한다: 레조르시놀, 4-브로모레조르시놀, 하이드로퀴논, 4,4'-디하이드록시비페닐, 1,6-디하이드록시나프탈렌, 2,6-디하이드록시나프탈렌, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시페닐)디페닐메탄, 비스(4-하이드록시페닐)-1-나프틸메탄, 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(3-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)페닐메탄, 2,2-비스(4-하이드록시-3-브로모페닐)프로판, 1,1-비스(하이드록시페닐)사이클로펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)이소부텐, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로도데칸, 트랜스-2,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부텐, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)아다만틴, (알파,알파'-비스(4-하이드록시페닐)톨루엔, 비스(4-하이드록시페닐)아세토니트릴, 2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-에틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-n-프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-이소프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-sec-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-사이클로헥실-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-알릴-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메톡시-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)헥사플루오로프로판, 1,1-디클로로-2,2-비스(4-하이드록시페닐)에틸렌, 1,1-디브로모-2,2-비스(4-하이드록시페닐)에틸렌, 1,1-디클로로-2,2-비스(5-페녹시-4-하이드록시페닐)에틸렌, 4,4'-디하이드록시벤조페논, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부타논, 1,6-비스(4-하이드록시페닐)-1,6-헥산디온, 에틸렌 글리콜 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)술피드, 비스(4-하이드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-하이드록시페닐)술폰, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오린, 2,7-디하이드록시피렌, 6,6'-디하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스피로(비스)인단 ("스피로비인단 비스페놀"), 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈라이드, 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디하이드록시티안트렌, 2,7-디하이드록시페녹사틴, 2,7-디하이드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디하이드록시디벤조푸란, 3,6-디하이드록시디벤조티오펜, 2,7-디하이드록시카바졸, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘, 2-페닐-3,3-비스-(4-하이드록시페닐)프탈이미딘 (PPPBP) 등, 뿐만 아니라 상술한 디하이드록시 화합물 중 1종 이상을 포함하는 혼합물.
다른 양태에서, 화학식 (3)으로 표시될 수 있는 비스페놀 화합물 유형의 예로는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 (이후 "비스페놀 A" 또는 "BPA"라 함), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐)프로판, 및 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)프로판을 포함한다. 상술한 디하이드록시 화합물 중 1종 이상을 포함한 조합이 또한 사용될 수 있다.
다양한 다른 양태에서, 치환 또는 비치환된 사이클로헥산 단위를 포함하는 비스페놀이 사용될 수 있으며, 예를 들어 하기 화학식 (6)의 비스페놀이 사용될 수 있다:
Figure pct00011
(6)
상기 화학식 (6)에서, 각각의 Rf는 독립적으로 수소, C1 -12 알킬 또는 할로겐이고; 각각의 Rg는 독립적으로 수소 또는 C1 -12 알킬이다. 상기 치환기는 지방족 또는 방향족, 직쇄, 사이클릭, 비사이클릭, 분지형, 포화 또는 불포화일 수 있다. 이러한 사이클로헥산 함유 비스페놀들, 예를 들어 2 몰의 페놀과 1 몰의 수소화된 이소포론의 반응 생성물은 높은 유리 전이 온도 및 높은 열 변형 온도를 갖는 폴리카보네이트 폴리머를 제조하는 데 유용하다. 폴리카보네이트를 포함하는 사이클로헥실 비스페놀, 또는 다른 비스페놀 폴리카보네이트와 상술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합은 APECTM 상표명 하에 Bayer Co.에 의해 공급된다.
다른 양태에서, 추가의 유용한 디하이드록시 화합물은 하기 화학식 (7)의 방향족 디하이드록시 화합물을 포함하는, 화학식 HO―R1―OH를 갖는 이러한 화합물이다:
Figure pct00012
(7)
상기 화학식 (7)에서, 각각의 Rh는 독립적으로 할로겐 원자, C1 -10 하이드로카빌 예컨대 C1 -10 알킬기, 할로겐 치환된 C1 -10 하이드로카빌 예컨대 할로겐 치환된 C1-10 알킬기이고, n은 0 내지 4이다. 상기 할로겐은 통상적으로 브롬이다.
상술한 폴리카보네이트 외에, 상기 폴리카보네이트와 다른 열가소성 폴리머의 조합, 예를 들어 호모폴리카보네이트 및/또는 폴리카보네이트 코폴리머의 조합이 사용될 수 있다.
다양한 양태에서, 호모폴리머보다 카보네이트 코폴리머가 사용하기에 바람직한 경우, 폴리카보네이트는 2종 이상의 상이한 디하이드록시 화합물 또는 디하이드록시 화합물과 글리콜 또는 하이드록시- 또는 산-말단화된(terminated) 폴리에스테르 또는 이염기 산 또는 하이드록시 산의 코폴리머를 이용할 수 있다. 폴리아릴레이트 및 폴리에스테르-카보네이트 수지 또는 이들의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 분지형 폴리카보네이트뿐만 아니라 선형 폴리카보네이트와 분지형 폴리카보네이트의 블렌드 또한 유용하다. 분지형 폴리카보네이트는 중합 동안 분지화제(branching agent)의 첨가에 의해 제조될 수 있다.
다른 양태에서, 상기 분지화제는 하이드록실, 카르복실, 카르복실산 무수물, 할로포르밀, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 3종 이상의 관능기를 포함하는 다관능성 유기 화합물을 포함한다. 구체적인 예는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 트리클로라이드, 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄, 이사틴-비스-페놀, 트리스-페놀 TC (1,3,5-트리스((p-하이드록시페닐)이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA (4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸)알파,알파-디메틸 벤질)페놀), 4-클로로포르밀 프탈산 무수물, 트리메스산, 및 벤조페논 테트라카르복시산을 포함한다. 상기 분지화제는 0.05-2.0 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. 분지화제 및 분지형 폴리카보네이트의 제조 공정은 U.S. Pat. Nos. 3,635,895 및 4,001,184에 기술된다. 모든 유형의 폴리카보네이트 말단기는 상기 열가소성 조성물에 유용한 것으로 여겨진다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유래된 선형 호모폴리머일 수 있고, 여기에서 A1과 A2 각각은 p-페닐렌이고 Y1은 이소프로필리덴이다. 폴리카보네이트는 일반적으로 25 ℃에서 클로로포름 중에 측정하였을 때, 그람 당 0.3 내지 1.5 데실리터 (dl/g), 구체적으로 0.45 내지 1.0 dl/g의 고유 점도를 가질 수 있다. 폴리카보네이트는 가교된 스티렌-디비닐 벤젠 컬럼을 사용하여, 밀리리터 당 1 밀리그람(mg/ml)의 샘플 농도에서, 및 폴리카보네이트 표준으로 교정(calibrated)되는 겔 투과 크로마토그래피("GPC")로 측정되었을 때, 몰 당 10,000 내지 100,000 그람 (g/mol)의 중량 평균 분자량 (Mw)을 가질 수 있다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 약 15,000 내지 약 55,000의 Mw를 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 약 18,000 내지 약 40,000의 Mw를 갖는다.
다른 양태에서, 본 개시의 제형에 사용된 폴리카보네이트 성분은 설명된 온도 및 하중(load)에서 오리피스를 통해 열가소성 수지의 압출 속도를 측정하는 용융 체적 흐름률(종종 "MVR"로 축약됨)을 가질 수 있다. 물품의 형성에 유용한 폴리카보네이트는 ASTM D1238-04 또는 ISO 1133에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300 ℃에서 측정된, 10분 당 0.5 내지 80 입방 센티미터(cc/10분)의 MVR을 가질 수 있다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 2개의 폴리카보네이트 폴리머를 포함하고 상기 폴리카보네이트 폴리머 중 하나는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트이다. 폴리카보네이트 성분이 비(non)-폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트 및 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트를 포함하는 경우, 비-폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트(또는 이러한 폴리카보네이트의 조합)는 ASTM D1238-04 또는 ISO 1133에 따라 1.2 킬로그람(kg)의 하중 하에서 300 섭씨온도(℃)에서 측정된, 45 내지 75 cc/10분, 구체적으로 50 내지 70 cc/10분, 더욱 구체적으로 55 내지 65 cc/10분의 MVR을 가질 수 있다.
이소소르비드-기반 폴리에스테르-폴리카보네이트를 포함하는 폴리카보네이트는, 카보네이트 단위 및 에스테르 단위를 포함하는 다른 종류의 폴리머 단위를 포함하는 코폴리머, 및 하나 이상의 호모폴리카보네이트 및 코폴리카보네이트를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 예시적인 폴리카보네이트 코폴리머는 폴리에스테르-폴리카보네이트 또는 폴리에스테르 카보네이트로도 알려진 폴리에스테르 카보네이트이다. 이러한 코폴리머는 올리고머릭 에스테르-함유 디하이드록시 화합물(또한 본원에서 하이드록시 말단-캡핑된 올리고머릭 아크릴레이트 에스테르로 지칭됨)로부터 유래한 카보네이트 단위를 더 포함한다.
다양한 양태에서, 본원에서 사용된 "폴리카보네이트"와 "폴리카보네이트 수지"는 호모폴리카보네이트, 카보네이트에서 서로 다른 R1 부위들을 포함하는 코폴리머(본 명세서에서 "코폴리카보네이트"라고 지칭), 카보네이트 단위와 함께 에스테르 단위, 폴리실록산 단위와 같은 다른 종류의 폴리머 단위를 포함하는 코폴리머, 및 1 이상의 호모폴리카보네이트와 코폴리카보네이트를 포함하는 조합을 더 포함한다. 본원에서 사용된, "조합"이란 블랜드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 코폴리머의 한 구체적인 유형은 폴리에스테르 카보네이트이고, 이는 폴리에스테르-폴리카보네이트로도 알려져 있다. 이러한 코폴리머는 화학식 (1)의 반복되는 카보네이트 사슬 단위에 더하여, 화학식 (8)의 단위를 더 포함한다:
Figure pct00013
(8)
여기서 R2는 디히드록시 화합물에서 유래한 이가의 기이고, 및 예를 들어, C2-10 알킬렌기, C6 -20 지방족 고리기(alicyclic group), C6 -20 방향족기 또는 알킬렌기가 2 내지 약 6개의 탄소 원자, 구체적으로 2, 3, 또는 4개의 탄소 원자를 포함하는 폴리옥시알킬렌기일 수 있고; 및 T는 디카르복시산(지방족, 방향족, 또는 알킬 방향족)에서 유래한 이가의 기이고, 및 예를 들어, C4 -18 지방족기, C6 -20 알킬렌기, C6-20 알킬렌기, C6 -20 지방족 고리기, C6 -20 알킬 방향족기, 또는 C6 -20 방향족기일 수 있다. R2는 곧은 사슬, 가지친 사슬, 또는 고리(다중 고리를 포함) 구조를 갖는 C2~30 알킬렌기일 수 있다. 또는, R2는 상기 화학식 (4)의 방향족 디히드록시 화합물, 또는 상기 화학식 (7)의 방향족 디히드록시 화합물에서 유래할 수 있다.
상기 폴리에스테르 단위를 제조하는데 쓰일 수 있는 방향족 디카르복실산의 예로는 이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-디(p-카르복시페닐)에탄, 4,4'-디카르복시디페닐 에테르, 4,4'-비스벤조산, 및 전술한 산들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 융합 고리를 포함하는 산들도 존재할 수 있는데, 예를 들어 1,4-,1,5-, 또는 2,6-나프탈렌디카르복시산과 같은 경우이다. 구체적인 디카르복시산의 예시는 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복시산, 사이클로헥산 디카르복시산, 또는 이들의 조합이다. 다양한 양태에서, 구체적인 디카르복시산의 예시는 이소프탈산의 테레프탈산에 대한 중량비가 약 91:9 내지 약 2:98인 이소프탈산과 테레프탈산의 조합을 포함한다. 또 다른 양태에서, R2는 C2 -6 알킬렌기이고 T는 p-페닐렌, m-페닐렌, 나프탈렌, 이가 고리형 지방족기, 또는 이들의 조합이다. 이러한 종류의 폴리에스테르에는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)가 포함된다.
코폴리머에서 카보네이트 단위에 대한 에스테르 단위의 몰비는 최종 조성물의 원하는 특성에 따라, 광범위하게, 예를 들어 1:99 내지 99:1, 구체적으로 10:90 내지 90:10, 더욱 구체적으로 25:75 내지 75:25로 다양할 수 있다.
다른 양태에서, 열가소성 조성물은 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머, 및 특히 화학식 (8)의 에스테르 단위가 본 명세서에서 지방족 디카르복시산 에스테르 단위라고도 지칭되는 연질 블록 에스테르 단위를 포함하는 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머를 포함한다. 연질 블록 에스테르 단위를 포함하는 이러한 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머는 본 명세서에서 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트로도 불린다. 연질 블록 에스테르 단위는 (C6 -20이 말단 카르복시기를 포함하는) C6 -20 지방족 디카르복시산 에스테르 단위일 수 있고, 및 곧은 사슬(즉, 무분지형)이거나 가지친 사슬 디카르복시산, 사이클로알킬 또는 사이클로알킬리덴-함유 디카르복시산 단위, 또는 이러한 구조 단위들의 조합일 수 있다. 또 다른 양태에서, C6 ~20 지방족 디카르복시산 에스테르 단위는 메틸렌(-CH2-) 반복 단위를 포함하는 곧은 사슬 알킬렌기를 포함한다. 또 다른 양태에서, 유용한 연질 블록 에스테르 단위는 화학식 (8a)의 단위를 포함한다:
Figure pct00014
(8a)
상기에서 m은 4 내지 18이다. 화학식 (8a)의 다른 양태에서, m은 8에서 10이다. 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 25 wt%보다 낮거나 동일한 연질 블록 단위를 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트의 총 중량을 기준으로, 화학식 (8a)의 단위를 0.5 내지 10 wt%, 구체적으로 1 내지 9 wt%, 더욱 구체적으로 3 내지 8 wt%의 양으로 포함한다.
폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 연질 블록 에스테르 단위들과 카보네이트 단위들의 코폴리머이다. 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 화학식 (8b)로 나타낸다:
Figure pct00015
(8b)
여기서 R3은 각각 독립적으로 화학식 (4) 또는 (7)의 디히드록시방향족 화합물로부터 유래하고, m은 4 내지 18이며, 및 x와 y는 각각 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트의 평균 중량 백분율을 나타내는데 평균 중량 백분율 비율 x:y는 10:90 내지 0.5:99.5, 구체적으로 9:91 내지 1:99, 더욱 구체적으로 8:92 내지 3:97이고, 이때 x+y는 100이다.
본 명세서에서 정의된, 연질 블록 에스테르 단위는 알파, 오메가 C6 ~20 지방족 디카르복시산 또는 그 반응성 유도체로부터 유래할 수 있다. 다른 양태에서, 연질 블록 에스테르 단위는 알파, 오메가 C10 ~12 지방족 디카르복시산 또는 그 반응성 유도체로부터 유래할 수 있다. 또 다른 양태에서, 반복 메틸렌(-CH2-) 단위(여기서 m은 화학식 (8a)에서 정의한 대로임)의 사슬에 의하여 말단의 카르복실레이트 기들이 연결된, 화학식 (8a)에 따른 지방족 에스테르 단위의 카르복실레이트 부분은 해당 디카르복시산 또는 그 반응성 유도체, 예를 들어 그 산 할라이드(구체적으로 산 클로라이드), 에스테르 등으로부터 유래한다. 예시적인 알파, 오메가 디카르복시산(해당 산 클로라이드가 이로부터 유래될 수 있음)에는 (아디프산이라고도 지칭하는) 헥산디오산(hexanedioic acid)과 같은 알파, 오메가 C6 디카르복시산; (세바스산이라고도 지칭하는) 데칸디오산과 같은 알파, 오메가 C10 디카르복시산; 및 (종종 "DDDA"로도 약칭하는) 도데칸디오산과 같은 알파, 오메가 C12 디카르복시산이 포함된다. 지방족 디카르복시산은 이러한 예시적인 탄소 사슬 길이에 국한되지 않으며, 및 C6 ~20의 한정 하에서 다른 사슬 길이를 사용할 수도 있다는 것을 명심하여야 한다. 다양한 다른 양태에서, 곧은 사슬 메틸렌기와 비스페놀 A 폴리카보네이트기를 포함하는 연질 블록 에스테르 단위를 갖는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 화학식 (8c)에서 보여진다:
Figure pct00016
(8c)
여기서 m은 4 내지 18이고 x와 y는 화학식 (8b)에서 정의한 대로이다. 구체적인 예시 양태에서, 유용한 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트 코폴리머는 세바스산 에스테르 단위와 비스페놀 A 카보네이트 단위(화학식 8(c), 여기서 m은 8이고, x:y의 평균 중량비는 6:94이다)를 포함한다.
바람직하게는, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 110 내지 145℃, 구체적으로 115 내지 145℃, 더욱 구체적으로 120 내지 145℃, 더욱 구체적으로 128 내지 139℃, 및 더욱 구체적으로 130 내지 139℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.
일 양태에서, 폴리에스테르-폴리카보네이트를 포함하는 폴리카보네이트는 계면 중합 및 용융 중합과 같은 공정에 의해 제조될 수 있다.
다양한 양태에서, 본원에 개시된 폴리카보네이트 화합물 및 폴리머는, 용융 중합 공정에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로, 용융 중합 공정에서, 폴리카보네이트는 에스테르 교환 촉매의 존재 하에서, 용융 상태에서 디하이드록시 반응물(들)(즉, 이소소르비드, 지방족 디올 및/또는 지방족 디애시드(diacid), 및 임의의 추가의 디하이드록시 화합물) 및 디아릴 카보네이트 에스테르, 예를 들어, 디페닐 카보네이트, 또는 더욱 구체적으로 일 양태에서, 활성화 카보네이트, 예를 들어, 비스(메틸 살리실)카보네이트의 공반응에 의해 제조된다. 이 반응은 전형적인 중합 장치, 예를 들어, 1개 이상의 연속적 교반 반응기("CSTR"), 플러그 유동 반응기, 와이어 습윤 낙하 중합기(wire wetting fall polymerizer), 자유 낙하 중합기, 와이핑된 필름 중합기(wiped film polymerizers), BANBURYTM 혼합기, 일축 또는 이축 압출기, 또는 상술한 것의 조합에서 수행될 수 있다. 한 양태에서, 휘발성 1가 페놀은 증류에 의해 용융 반응물로부터 제거될 수 있으며, 중합체는 용융 잔여물로서 분리된다.
용융 중합은 금속 양이온 및 음이온을 포함하는, 본원에서 알파 촉매라고도 지칭되는 제1 촉매를 포함하는 에스테르 교환 촉매를 포함할 수 있다. 한 양태에서, 양이온은 Li, Na, K, Cs, Rb, Mg, Ca, Ba, Sr, 또는 상술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함하는 알칼리 또는 알칼리 토금속이다. 음이온은 하이드록사이드(OH-), 수퍼옥사이드(O2 -), 티올레이트(HS-), 설파이드(S2 -), C1 -20 알콕사이드, C6 -20 아릴옥사이드, C1 -20 카르복실레이트, 비포스페이트를 포함하는 포스페이트, C1 -20 포스포네이트, 비설페이트를 포함하는 설페이트, 비설파이트 및 메타비설파이트를 포함하는 설파이트, C1 -20 설포네이트, 비카보네이트를 포함하는 카보네이트, 또는 상술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합이다. 다른 양태에서, 알칼리 토금속 이온 및 알칼리 금속 이온을 모두 포함하는 유기산 염도 사용될 수 있다. 촉매로서 유용한 유기산 염은 포름산, 아세트산, 스테아르산 및 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 염으로 예시된다. 또한, 상기 촉매는 비휘발성 무기산의 염을 포함할 수 있다. "비휘발성"은 참조된 화합물이 주위 온도 및 압력에서 주목할 만한 증기압을 갖지 않는 것을 의미한다. 특히, 이러한 화합물은 폴리카보네이트의 용융 중합이 전형적으로 수행되는 온도에서 휘발성이 아니다. 비휘발성 산의 염은 포스파이트의 알칼리 금속염; 포스파이트의 알칼리 토금속염; 포스페이트의 알칼리 금속염; 및 포스페이트의 알칼리 토금속염이다. 예시적인 에스테르 교환 촉매는 리튬 하이드록사이드, 나트륨 하이드록사이드, 칼륨 하이드록사이드, 세슘 하이드록사이드, 망간 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 바륨 하이드록사이드, 리튬 포르메이트, 나트륨 포르메이트, 칼륨 포르메이트, 세슘 포르메이트, 리튬 아세테이트, 나트륨 아세테이트, 칼륨 아세테이트, 리튬 카보네이트, 나트륨 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 리튬 메톡사이드, 나트륨 메톡사이드, 칼륨 메톡사이드, 리튬 에톡사이드, 나트륨 에톡사이드, 칼륨 에톡사이드, 리튬 페녹사이드, 나트륨 페녹사이드, 칼륨 페톡사이드, 나트륨 설페이트, 칼륨 설페이트, NaH2PO3, NaH2PO4, Na2H2PO3, KH2PO4, CsH2PO4, Cs2H2PO4, Na2SO3, Na2S2O5, 나트륨 메실레이트, 칼륨 메실레이트, 나트륨 토실레이트, 칼륨 토실레이트, 망간 이나트륨 에틸렌디아민 테트라아세테이트(EDTA 망간 이나트륨 염), 또는 상술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 상술한 목록은 예시적인 것이며 이들로 제한되는 것으로 고려되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 일 양태에서, 에스테르 교환 촉매는 알칼리 또는 알칼리 토금속 염을 포함하는 알파 촉매이다. 예시적인 양태에서, 에스테르 교환 촉매는 나트륨 하이드록사이드, 칼륨 하이드록사이드, 나트륨 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 나트륨 메톡사이드, 칼륨 메톡사이드, NaH2PO4, 또는 상술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
알파 촉매의 양은 용융 중합의 조건에 따라 매우 다양할 수 있으며, 약 0.001 내지 약 500 마이크로몰(μmol)일 수 있다. 일 양태에서, 알파 촉매의 양은, 용융 중합에 존재하는 지방족 디올 및 임의의 다른 디하이드록시 화합물의 몰 당 약 0.01 내지 약 20 μmol, 구체적으로, 약 0.1 내지 약 10 μmol, 더욱 구체적으로, 약 0.5 내지 약 9 μmol, 및 더욱 구체적으로 약 1 내지 약 7 μmol일 수 있다.
다른 양태에서, 본원에서 베타 촉매라고도 지칭되는 제2 에스테르 교환 촉매는 선택적으로 용융 중합 공정에 포함될 수 있고, 단, 이러한 제2 에스테르 교환 촉매의 포함은 폴리카보네이트의 목적하는 성질에 상당히 부정적인 영향을 주지 않는다. 예시적인 에스테르 교환 촉매는 상기 화학식 (R3)4Q+X의 상 전이 촉매의 조합을 더 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 R3은 동일하거나 상이하며, C1 -10 알킬기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; 및 X는 할로겐 원자 또는 C1 -8 알콕시기 또는 C6 -18 아릴옥시기이다. 예시적인 상 전이 촉매 염은 예를 들어, [CH3(CH2)3]4NX, [CH3(CH2)3]4PX, [CH3(CH2)5]4NX, [CH3(CH2)6]4NX, [CH3(CH2)4]4NX, CH3[CH3(CH2)3]3NX, 및 CH3[CH3(CH2)2]3NX를 포함하고, 여기서, X는 Cl-, Br-, C1 -8 알콕시기 또는 C6 -18 아릴옥시기이다. 이러한 에스테르 교환 촉매의 예는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 메틸트리부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드, 테트라부틸포스포늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 페놀레이트, 또는 상술한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 다른 용융 에스테르 교환 촉매는 알칼리 토금속염 또는 알칼리 금속염을 포함한다. 다양한 양태에서, 베타 촉매가 바람직한 경우, 베타 촉매는 알파 촉매에 대해, 10 이하, 구체적으로 5 이하, 더욱 구체적으로 1 이하, 및 더더욱 구체적으로 0.5 이하의 몰비로 존재할 수 있다. 다른 양태에서, 본 명세서에서 개시된 용융 중합 반응은 앞서 기술된 바와 같은 알파 촉매만을 사용하며, 어떠한 베타 촉매도 실질적으로 없다. 본 명세서에서 정의되는 "실질적으로 없다"는 것은 용융 중합 반응으로부터 베타 촉매가 제외된 경우를 의미할 수 있다. 한 양태에서, 베타 촉매는 용융 중합 반응에 사용된 모든 성분들의 총 중량을 기준으로, 약 10 ppm(part per million) 미만, 구체적으로 1 ppm 미만, 더욱 구체적으로 0.1 ppm 미만, 더욱 구체적으로 약 0.01 ppm 이하, 및 더욱 구체적으로 약 0.001 ppm 이하의 양으로 존재한다.
한 양태에서, 말단 캡핑제(사슬 정지제라고도 지칭됨)가 분자량 성장 속도를 제한하기 위해 선택적으로 사용될 수 있고, 따라서 폴리카보네이트 중의 분자량을 제어할 수 있다. 예시적인 사슬 정지제는 특정한 모노페놀성 화합물(즉, 하나의 자유 하이드록시기를 갖는 페닐 화합물), 모노카르복시산 클로라이드, 및/또는 모노클로로포르메이트를 포함한다. 페놀성 사슬 정지제는 페놀 및 C1-C22 알킬 치환된 페놀, 예를 들어, p-쿠밀-페놀, 레조르시놀 모노벤조에이트, 및 p- 및 3차(tertiary)-부틸 페놀, 크레졸, 및 디페놀의 모노에테르, 예를 들어, p-메톡시페놀로 예시화된다. 8 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 분지형 사슬 알킬 치환기가 있는 알킬-치환된 페놀이 구체적으로 언급될 수 있다.
다른 양태에서, 말단기는 임의의 첨가되는 말단 캡핑기로부터 유도될 수 있을 뿐만 아니라, 모노머 비율의 선택, 불완전한 중합, 사슬 절단(scission) 등으로부터 카보닐 공급원(즉, 디아릴 카보네이트)으로부터 유도될 수 있고, 이는 하이드록시기, 카르복시산기 등과 같은 유도체화 가능한(derivatizable) 관능기를 포함할 수 있다. 일 양태에 있어서, 본원에서 정의된 폴리카보네이트 폴리머를 포함하는, 폴리카보네이트의 말단기는 디아릴 카보네이트로부터 유도된 구조 단위를 포함할 수 있으며, 상기 구조 단위는 말단기일 수 있다. 다른 양태에 있어서, 상기 말단기는 활성화 카보네이트로부터 유도된다. 이러한 말단기는 적합하게 치환되고 활성화 카보네이트의 알킬 에스테르와 폴리카보네이트 폴리머 사슬 말단의 하이드록시기와의 에스테르 교환 반응으로부터 유도될 수 있으며, 이는 상기 하이드록시기가 상기 활성화 카보네이트의 카보네이트 카보닐과 반응하는 대신, 상기 활성화 카보네이트의 에스테르 카보닐과 반응하는 조건 하에서 이루어진다. 이러한 방식으로, 용융 중합 공정 중에 존재하고 활성화 카보네이트로부터 유도되는 하위 구조 또는 에스테르 함유 화합물로부터 유도된 구조 단위는 에스테르 말단기를 형성할 수 있다.
한 양태에서, 용융 중합 반응은 반응 혼합물을 일련의 온도-압력-시간 프로토콜에 가함으로써 수행될 수 있다. 일부 양태에서, 이는 단계적으로 압력을 점차적으로 낮추면서 단계적으로 반응 온도를 점차적으로 증가시키는 것을 포함한다. 한 양태에서, 압력은 반응 출발시 대략 대기압에서부터 약 1 밀리바(100 파스칼(Pa)) 이하까지, 또는 다른 양태에 있어서, 반응이 완료에 가까워짐에 따라 몇몇 단계로 0.1 밀리바(10 Pa) 이하까지 감소된다. 온도는 반응 혼합물의 대략적인 용융 온도의 온도에서 시작하여 단계적으로 달라질 수 있고, 이후 최종 온도까지 증가될 수 있다. 한 양태에서, 반응 혼합물은 실온에서부터 약 150℃까지 가열된다. 이러한 양태에서, 중합 반응은 약 150℃ 내지 약 220℃의 온도에서 시작한다. 다른 양태에서, 중합 온도는 약 220℃ 이하일 수 있다. 다른 양태에서, 중합 반응은 약 250℃까지 증가될 수 있고, 선택적으로 약 320℃의 온도까지 더욱 증가될 수 있으며, 이들 사이의 모든 하위 범위(subranges)까지 증가될 수 있다. 한 양태에서, 전체 반응 시간은 약 30분 내지 약 200분일 수 있으며, 이들 사이의 모든 하위 범위일 수 있다. 이 절차는 일반적으로 반응물이 반응하여 바람직한 분자량, 유리전이온도 및 물리적 특성을 갖는 폴리카보네이트를 제공하는 것을 보장할 것이다. 상기 반응은 메틸 살리실레이트와 같은 에스테르 치환된 알코올 부산물의 생성과 함께 폴리카보네이트 사슬의 형성을 진행시킨다. 한 양태에서, 부산물의 효과적인 제거는 압력을 감소시키는 것과 같은 다양한 기술들에 의해 달성될 수 있다. 일반적으로 압력은 반응 초기에서 비교적 높게 시작하고 반응 내내 계속해서 낮아지며 온도는 반응 내내 증가한다.
한 양태에서, 반응의 진행은 반응 혼합물의 용융 점도 또는 겔 투과 크로마토그래피와 같은 당해 기술 분야에서 알려진 기술들을 사용하여 반응 혼합물의 중량 평균 분자량을 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 이들 특성은 개별 샘플을 취함으로써 측정될 수 있거나 또는 온라인으로 측정될 수 있다. 바람직한 용융 점도 및/또는 분자량에 도달한 이후, 최종 폴리카보네이트 생성물은 고체 또는 용융 형태로 반응기로부터 분리될 수 있다. 앞의 부분에서 설명된 바와 같은 지방족 호모폴리카보네이트 및 지방족-방향족 코폴리카보네이트를 제조하는 방법은 배치(batch) 또는 연속 공정으로 이루어질 수 있으며, 본 명세서에서 개시된 공정은 바람직하게는 무용매 모드에서 수행되는 것이 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 선택된 반응기는 이상적으로는 자동 세척(self-cleaning)되어야 하고, 임의의 "핫 스팟(hot spot)"을 최소화해야 한다. 그러나, 상업적으로 입수할 수 있는 것과 유사한 벤트 압출기(vented extruder)가 사용될 수 있다.
또한 폴리에스테르-폴리카보네이트를 포함하는 폴리카보네이트는, 계면 중합에 의해 제조될 수 있다. 계면 중합을 위한 반응 조건이 다양할 수 있으나, 예시적인 공정은 일반적으로 수성 가성 소다 또는 칼리(potash) 내에서 2가 페놀 반응물을 용해 또는 분산시키는 단계, 적합한 수-불혼화성 용매 매체(water-immiscible solvent medium)에 수득된 혼합물을 첨가하는 단계, 및 촉매 예를 들어 트리에틸아민 또는 상 전이 촉매의 존재 하에서, 예를 들어, 약 pH 8 내지 약 pH 10의 제어된 pH 조건 하에서 상기 반응물을 카보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함한다. 가장 일반적으로 사용되는 수 불혼화성 용매들은 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 톨루엔, 등을 포함한다.
카보네이트 전구체는 예컨대, 카보닐 브로마이드 또는 카보닐 클로라이드와 같은 카보닐 할라이드, 또는 글리콜(예컨대, 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 비스할로포메이트) 또는 디하이드릭 페놀(예컨대, 비스페놀 A, 하이드로퀴논 등의 비스클로로포메이트)의 비스할로포메이트와 같은 할로포메이트를 포함한다. 카보네이트 전구체의 전술한 유형 중 하나 이상을 포함하는 조합 역시 사용될 수 있다. 예시적인 양태에서, 카보네이트 연결을 형성하기 위한 계면 중합 반응은 카보네이트 전구체로서 포스겐을 사용하고, 이는 포스게네이션 반응이라고 불린다.
사용될 수 있는 상 전이 촉매 중에서, 화학식 (R3)4Q+X의 촉매가 있고, 여기서 각각의 R3은 동일하거나 상이하며, C1 -10 알킬기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; 및 X는 할로겐 원자 또는 C1 -8 알콕시기 또는 C6 -18 아릴옥시기이다. 유용한 상 전이 촉매는 예를 들어, [CH3(CH2)3]4NX, [CH3(CH2)3]4PX, [CH3(CH2)5]4NX, [CH3(CH2)6]4NX, [CH3(CH2)4]4NX, CH3[CH3(CH2)3]3NX, 및 CH3[CH3(CH2)2]3NX를 포함하고, 여기서 X는 Cl-, Br-, C1 -8 알콕시기 또는 C6 -18 아릴옥시기이다. 상 전이 촉매의 유효량은 포스겐화 혼합물 중의 비스페놀의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 wt%일 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상전이 촉매의 유효량은 포스겐화 혼합물 중의 비스페놀의 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 2 wt%일 수 있다.
모든 종류의 폴리카보네이트 말단기는, 이러한 말단기가 조성물의 원하는 특성에 상당히 부정적으로 영향을 미치지 않는다는 전제 하에서, 폴리카보네이트 조성물에서 유용한 것으로 간주된다.
분지형 폴리카보네이트 블록은 분지화제(branching agent)를 중합 도중에 가하여 제조할 수 있다. 이 분지화제에는 세 개 이상의 작용기를 포함하는 다작용기 유기 화합물이 포함되는데, 작용기는 하이드록실, 카르복실, 카르복시산 무수물, 할로포르밀, 및 전술한 작용기들의 조합으로부터 선택된다. 구체적인 예에는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 삼염화물, 트리스-p-히드록시 페닐 에탄, 이사틴-비스-페놀, 트리스-페놀 TC (1,3,5-트리스((p-히드록시페닐)이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA (4(4(1,1-비스(p-히드록시페닐)-에틸)알파, 알파-디메틸 벤질)페놀), 4-클로로포르밀 프탈산 무수물, 트리메스산(trimesic acid), 및 벤조페논 테트라카르복시산이 포함된다. 상기 분지화제는 약 0.05 내지 약 2.0 wt %의 수준으로 첨가될 수 있다. 선형 폴리카보네이트와 분지형 폴리카보네이트를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.
중합 도중에 사슬 마감제(chain stopper)(캡핑제라고도 불림)가 포함될 수 있다. 사슬 마감제는 분자량 증가 속도를 제한하여, 폴리카보네이트에서 분자량을 조절한다. 예시적인 사슬 마감제에는 일부 모노-페놀 화합물, 모노카르복시산 염화물, 및/또는 모노클로로포르메이트가 포함된다. 모노-페놀 사슬 마감제의 예시로는 단일 고리 페놀 예컨대 페놀 및 C1-C22 알킬-치환된 페놀 예컨대 p-쿠밀-페놀, 레조르시놀 모노벤조에이트, 및 p- 및 3차-부틸 페놀; 및 p-메톡시페놀과 같은 디페놀의 모노에테르가 있다. 탄소 원자 8 내지 9개를 갖는 분지형 사슬 알킬 치환기가 있는 알킬-치환된 페놀은 구체적으로 언급된다. 몇몇 모노-페놀릭 자외선 흡수제도 캡핑제로 쓰일 수 있는데, 예를 들어 4-치환된-2-히드록시벤조페논 및 그 유도체, 아릴 살리실레이트, 디페놀의 모노에스테르 예컨대 레조르시놀 모노벤조에이트, 2-(2-히드록시아릴)-벤조트리아졸 및 그 유도체, 2-(2-히드록시아릴)-1,3,5-트리아진 및 그 유도체 등이 있다.
모노-카르복시산 염화물도 사슬 마감제로 사용될 수 있다. 여기에는 염화벤조일, C1-C22 알킬 치환 벤조일의 염화물, 염화톨루오일, 할로겐 치환 벤조일의 염화물, 염화브로모벤조일, 염화시나모일, 염화4-나디미도벤조일(4-nadimidobenzoyl chloride) 및 이들의 조합과 같은 단일 고리, 모노-카르복시산 염화물; 트리멜리트 무수 염화물 및 염화나프토일과 같은 다중 고리, 모노-카르복시산 염화물; 및 단일 고리와 다중 고리 모노-카르복시산 염화물의 조합이 포함된다. 지방족 모노카르복시산의 염화물로서 탄소 원자 수가 약 22 이하인 것이 유용하다. 염화아크릴오일과 염화메타크리오일과 같은 지방족 모노카르복시산의 기능화된 염화물도 유용하다. 또한 모노-클로로포르메이트도 유용한데, 여기에는 단일 고리, 모노-클로로포르메이트, 예컨대 페닐 클로로포르메이트, 알킬-치환된 페닐 클로로포르메이트, p-쿠밀 페닐 클로로포르메이트, 톨루엔 클로로포르메이트, 및 이들의 조합이 포함된다.
구체적으로, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트를 포함하는 폴리에스테르-폴리카보네이트는 계면 중합에 의해 제조될 수 있다. 디카르복시산(예컨대 알파, 오메가 C6 -20 지방족 디카르복시산) 그 자체를 사용하는 것보다, 대응하는 디카르복시산 할라이드, 특히 산 디클로라이드 및 산 디브로마이드와 같은 디카르복시산의 반응성 유도체를 사용하는 것이 가능하고, 때로는 더 바람직하다. 따라서, 예를 들어 이소프탈산, 테레프탈산, 또는 전술한 것(폴리(아크릴레이트 에스테르)-폴리카보네이트에 대해) 중 하나 이상을 포함하는 조합을 사용하는 것을 대신하여, 이소프탈오일 디클로라이드, 테레프탈오일 디클로라이드, 및 전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합을 사용하는 것이 가능하다. 유사하게는, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트에 대해, 예를 들어 C6 디카르복실산 클로라이드 (아디포일 클로라이드), C10 디카르복실산 클로라이드 (세바코일 클로라이드), 또는 C12 디카르복실산 클로라이드 (도데칸디오일 클로라이드)와 같은 산 클로라이드 유도체를 사용하는 것이 가능하며, 심지어 바람직하다. 디카르복실산 또는 반응성 유도체는 제1 축합 (condensation)에서 디히드록시방향족 화합물과 축합될 수 있으며, 다음으로 인시츄(in situ) 포스겐화로 디히드록시방향족 화합물과 카보네이트 연결을 생성시킨다. 또는, 디카르복실산 또는 유도체는 포스겐화와 동시에 디히드록시방향족 화합물과 축합될 수 있다.
일 양태에서, 다른 점에서 조성적으로 적합한 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트의 용융 체적 속도가 적합하게 높지 않은 경우, 즉, MVR이 250℃, 1.2 kg의 하중(load)에서 측정 시 13 cc/10 min 미만인 경우, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는, 반응성 압출 조건 하에서 재배열 촉매를 사용하는 처리에 의해 개질되어 더 높은 유동성을 갖는 반응 생성물을 제공할 수 있다 (즉, 250℃, 1.2 kg의 하중에서 측정되는 경우 13 cc/10 min 이상). 반응성 압출 동안, 재배열 촉매의 희석 수용액을 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트가 공급되는 압출기 내로 주입하여, 재배열 촉매는 전형적으로 400 ppm 중량 이하의 작은 함량으로 포함된다.
다른 양태에서, 재배열-촉매는 테트라알킬포스포늄 하이드록사이드, 테트라알킬포스포늄 알콕사이드, 테트라알킬포스포늄 아릴옥사이드, 테트라알킬포스포늄 카보네이트, 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 테트라알킬암모늄 카보네이트, 테트라알킬암모늄 포스파이트, 테트라알킬암모늄 아세테이트, 또는 전술한 촉매 중 하나 이상을 포함하는 조합이고, 각 알킬은 독립적으로 C1 -6 알킬이다. 구체적인 양태에서, 유용한 재배열 촉매는 테트라 C1 -6 알킬포스포늄 하이드록사이드, C1 -6 알킬 포스포늄 페녹사이드, 또는 전술한 촉매 중 하나 이상을 포함하는 조합이다. 예시적인 재배열 촉매는, 테트라-n-부틸포스포늄 하이드록사이드이다.
다른 양태에서, 재배열 촉매는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트의 중량을 기준으로, 40 내지 120 ppm, 구체적으로 40 내지 110 ppm, 더욱 구체적으로 40 내지 100 ppm의 양으로 존재한다.
다른 에스테르기를 갖는 알킬렌 테레프탈레이트 반복 에스테르 단위를 포함하는 코폴리머 또한 유용할 수 있다. 유용한 에스테르 단위에는 서로 다른 알킬렌 테레프탈레이트 단위들이 포함될 수 있고, 이들은 폴리머 사슬 중에 개개의 단위로서, 또는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 블록으로서 존재할 수 있다. 이러한 코폴리머의 구체적인 예로는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)-코-폴리(에틸렌 테레프탈레이트)가 포함되고, 여기서 상기 폴리머가 50 몰%(mol%) 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우 "PETG"로 약칭되고, 및 상기 폴리머가 50 몰%보다 많은 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우 "PCTG"로 약칭된다.
또한 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)는 폴리(알킬렌 사이클로헥산디카르복실레이트)를 포함할 수 있다. 이들 중, 구체적인 예는 하기 화학식 (9)의 반복 단위를 갖는 폴리(1,4-사이클로헥산-디메탄올-1,4-사이클로헥산디카르복실레이트)("PCCD")이다:
Figure pct00017
(9)
여기에서, 화학식 (8)을 이용하여 설명된 바와 같이, R2는 1,4-사이클로헥산디메탄올로부터 유도된 1,4-사이클로헥산디메틸렌기이고, 및 T는 사이클로헥산디카르복실레이트 또는 이의 화학적 등가물(equivalent)로부터 유도된 사이클로헥산 고리이며, 시스-이성질체, 트랜스-이성질체, 또는 전술한 이성질체 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
폴리에스테르는 용액 상 축합(solution phase condensation), 또는 에스테르 교환 중합에 의해 상술한 바와 같이 계면 중합 또는 용융-공정 축합으로 얻어질 수 있고 여기서, 예를 들어, 디메틸 테레프탈레이트와 같은 디알킬 에스테르가 산 촉매를 사용하여 에틸렌 글리콜과 에스테르 교환되어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 생성시킬 수 있다. 분지형 폴리에스테르를 사용하는 것이 가능하며 분지화제, 예를 들어, 3관능성 또는 다관능성 카복실산 또는 3개 이상의 히드록실기를 갖는 글리콜이 포함되었다. 또한, 조성물의 최종 용도에 따라, 폴리에스테르 상에 여러 농도의 산 및 히드록실 말단기를 가지는 것이 때때로 바람직하다.
폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머는 일반적으로 1,500 내지 100,000 g/mol, 구체적으로 1,700 내지 50,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 일 양태에서, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 15,000 내지 45,000 g/mol, 구체적으로 17,000 내지 40,000 g/mol, 더욱 구체적으로 20,000 내지 30,000 g/mol, 더욱 구체적으로 20,000 내지 25,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가진다. 분자량 결정은 가교된 스티렌-디비닐벤젠 컬럼을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 수행되고 폴리카보네이트 레퍼런스에 대해 교정된다. 샘플은 약 1 mg/ml의 농도로 준비되고, 분 당 약 1.0 밀리리터 (ml/min)의 유량 속도로 용출된다.
폴리에스테르-폴리카보네이트는 ASTM D1238-04 또는 ISO 1133에 따라 1.2kg의 하중, 300℃에서 측정되었을 때, 일반적으로 약 5 내지 약 150 cc/10 min, 구체적으로 약 7 내지 약 125 cc/10 min, 더욱 구체적으로 약 9 내지 약 110 cc/10 min, 더욱 구체적으로 약 10 내지 약 100 cc/10 min의 MVR을 가질 수 있다. 상업적인 폴리에스테르-폴리카보네이트는 예컨대, LEXANTM SLX-9000을 포함하는 상표명 LEXANTM SLX 폴리머로 구입될 수 있고, 및 SABIC Innovative Plastics(이전명 GE Plastics)로부터 입수 가능하다.
일 양태에서, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 ASTM D1238-04에 따라 1.2 kg의 하중 및 6분의 드웰 타임(dwell time) 하에서 250℃에서 측정 시 약 13 내지 약 25 cc/10분, 및 더욱 구체적으로 약 15 내지 약 22 cc/10분의 MVR을 갖는다. 또한 일 양태에서, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 ISO 1133에 따라 1.2 kg의 하중 및 4분의 드웰 타임(dwell time) 하에서 250℃에서 측정 시 약 13 내지 약 25 cc/10분, 및 더욱 구체적으로 약 15 내지 약 22 cc/10분의 MVR을 갖는다.
일 양태에서, 열가소성 조성물은 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트 및 임의의 추가된 폴리카보네이트의 전체 중량에 기초하여, 50 내지 100 wt%의 양으로 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트를 포함한다. 구체적인 양태에서, 열가소성 조성물은 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트만을 포함한다. 다른 구체적인 양태에서, 열가소성 수지는 반응적으로 압출되어 반응 생성물을 형성하는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트를 포함한다. 다른 구체적인 양태에서, 열가소성 수지는 반응적으로 압출되는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트의 블렌드를 포함한다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트 폴리머는 호모폴리머이다. 또 다른 양태에서, 호모폴리머는 비스페놀 A로부터 유래한 반복 단위를 포함한다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 코폴리머이다. 또 다른 양태에서, 코폴리머는 BPA 유래 반복 단위를 포함한다. 또 다른 양태에서, 코폴리머는 세바스산 유래 반복 단위를 포함한다. 또 다른 양태에서, 코폴리머는 세바스산 및 BPA 유래 반복 단위를 포함한다. 유용한 폴리카보네이트 코폴리머가 상업적으로 이용 가능하며 이에 제한하는 것은 아니나, 상표명 LEXANTM EXL 및 LEXANTM HFD 폴리머 하에서 입수 가능한 것들을 포함하고, 및 SABIC Innovative Plastics(이전명 GE Plastics)로부터 입수 가능하다.
다양한 양태에서, 본 개시의 블렌딩된 열가소성 조성물은 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 양으로 존재하는 폴리카보네이트 성분을 포함한다. 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 약 6 wt% 내지 약 20 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 약 6 wt% 내지 약 17 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 약 6 wt% 내지 약 13 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 약 6 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 15,000 내지 약 50,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 15,000 내지 약 40,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 15,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 15,000 내지 약 25,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 15,000 내지 약 23,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 50,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 40,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 25,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 23,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다.
다양한 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 17 g/10분 내지 약 32 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 20 g/10분 내지 약 30 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 22 g/10분 내지 약 29 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다.
다른 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 제1 폴리카보네이트 성분 및 제2 폴리카보네이트 성분을 포함한다.
다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 고유동(high flow) 폴리카보네이트이다. 또 다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 17 g/10분 내지 약 50 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 20 그램/10분 (g/10분) 내지 약 45 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 22 g/10분 내지 약 40 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다.
다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 40,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 25,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제1 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 25,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다.
다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 저유동(low flow) 폴리카보네이트이다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 1.0 g/10분 내지 약 8.0 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 1 g/10분 내지 약 7.2 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중 하에서 300℃에서 측정 시 약 1 g/10분 내지 약 7.1 g/10분의 용융 체적 흐름률(MVR)을 갖는다.
다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 18,000 내지 약 40,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 20,000 내지 약 35,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 20,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 23,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 25,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 제2 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 27,000 내지 약 30,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다.
일 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분을 포함한다. 본원에서 사용된, 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)와 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 폴리에스테르의 한 종류이다. 폴리(알킬렌 디카복실레이트), 리퀴드 크리스탈린 폴리에스테르, 및 폴리에스테르 코폴리머를 포함하는 폴리에스테르는, 본 개시물의 개시된 열가소성 조성물에 유용할 수 있다. 일반적으로, 본원에서 설명된, 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르는 블렌딩 시 폴리카보네이트와 혼화성이 높다.
화학식 (A)의 반복 단위를 갖는 폴리에스테르:
Figure pct00018
,
상기에서 T는 테레프탈산 또는 이의 화학적 등가물에서 유래된 잔기이고, D는 에틸렌 글리콜, 부틸렌 디올, 구체적으로 1,4-부탄 디올, 또는 이의 화학적 등가물의 중합에서 유래된 잔기이다. 디애씨드(diacid)의 화학적 등가물은 디알킬 에스테르, 예컨대 디메틸 에스테르, 디아릴 에스테르, 무수물, 염, 산 클로라이드, 산 브로마이드, 등을 포함한다. 에틸렌 디올 및 부틸렌 디올의 화학적 등가물은 에스테르, 예컨대 디알킬에스테르, 디아릴 에스테르, 등을 포함한다.
테레프탈산 또는 이의 화학적 등가물, 및 에틸렌 글리콜 또는 부틸렌 디올, 구체적으로 1,4-부탄 디올, 또는 이의 화학적 등가물 유래 단위에 더하여, 다른 T 및/또는 D 단위가, 이러한 단위의 종류 또는 양이 열가소성 조성물의 원하는 특성에 상당히 부정적인 영향을 미치지 않는다면, 폴리에스테르에 존재할 수 있다.
테레프탈산 또는 이의 화학적 등가물, 및 에틸렌 글리콜 또는 부틸렌 디올, 구체적으로 1,4-부탄 디올, 또는 이의 화학적 등가물 유래 단위에 더하여, 다른 T 및/또는 D 단위가, 이러한 단위의 종류 또는 양이 열가소성 조성물의 원하는 특성에 상당히 부정적인 영향을 미치지 않는다면, 폴리에스테르에 존재할 수 있다.
방향족 디카르복실산의 예시로는 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1.5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 및 전술한 디카르복실산 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 예시적인 사이클로지방족 디카르복실산은 노보넨 디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 등을 포함한다. 구체적인 양태에서, T는 테레프탈산 및 이소프탈산의 조합에서 유래되며 상기에서 테레프탈산 및 이소프탈산의 중량 비율은 99:1 내지 10:90, 구체적으로 55:1 내지 50:50이다.
C6-C12 방향족(aromatic) 디올의 예시는, 이에 제한하는 것은 아니나 레조르시놀, 하이드로퀴논, 및 파이로카테콜, 뿐만 아니라 디올 예컨대 1,5-나프탈렌 디올, 2,6-나프탈렌 디올, 1,4-나프탈렌 디올, 4,4'-디하이드록시비페닐, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)설폰, 등, 및 전술한 방향족 디올 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
예시적인 C2-C12 지방족(aliphatic) 디올은, 이에 제한하는 것은 아니나 직쇄, 분지형, 또는 사이클로지방족 알칸 디올 예컨대 프로필렌 글리콜, 즉 1,2- 및 1,3-프로필렌 글리콜, 2,2-디메틸-1,3-프로판 디올, 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판 디올, 1,4-but-2-엔 디올, 1,3- 및 1,5-펜탄 디올, 디프로필렌 글리콜, 2-메틸-1,5-펜탄 디올, 1,6-헥산 디올, 시스- 및 트랜스-이성질체를 포함하는 1,4-사이클로헥산 디메탄올, 디메탄올 비사이클로옥탄, 디메탄올 데칼린, 트리에틸렌 글리콜, 1,10-데칸디올; 및 전술한 디올 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
또한 폴리에스테르는 방향족 폴리에스테르, 폴리(알킬렌 아크릴레이트)를 포함하는 폴리(알킬렌 에스테르), 및 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)를 포함할 수 있다. 방향족 폴리에스테르는 화학식 (A)에 따른 폴리에스테르 구조를 가질 수 있고, 여기에서 D 및 T는 각각 상기에서 설명된 방향족 기이다. 일 양태에서, 유용한 방향족 에스테르는 예를 들어, 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀)에스테르, 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-비스페놀 A)에스테르, 폴리[(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀)에스테르-코-(이소프탈레이트-테레프탈레이트-비스페놀 A)]에스테르, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 또한 코폴리에스테르를 제조하기 위해 지방족 디애씨드(diacids) 및/또는 지방족 폴리올 유래 단위의 소량, 예컨대 폴리에스테르의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 10 wt%를 갖는 방향족 폴리에스테르가 고려된다. 폴리(알킬렌 아크릴레이트)는 화학식 (A)에 따른 폴리에스테르 구조를 가질 수 있고, 여기에서 T는 방향족 디카르복실레이트, 사이클로지방족(cycloaliphatic) 디카르복실산, 또는 이들의 유도체에서 유래된 기를 포함한다.
구체적으로 유용한 T 기의 예로는 1,2-, 1,3-, 및 1,4-페닐렌; 1,4-, 및 1,5-나프틸렌; 시스- 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌; 등을 포함한다. 구체적으로, T가 1,4-페닐렌인 경우, 폴리(알킬렌 아크릴레이트)는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)이다. 또한, 폴리(알킬렌 아크릴레이트)의 경우, 구체적으로 유용한 알킬렌기 D는 예를 들어, 시스- 및/또는 트랜스-1,4-(사이클로헥실렌)디메틸렌을 포함하는 비스-(알킬렌-이치환된 사이클로헥산), 1,4-부틸렌, 및 에틸렌을 포함한다.
폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 예로는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)("PET"), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 및 폴리(프로필렌 테레프탈레이트)("PPT")를 포함한다. 또한 폴리(알킬렌 나프토에이트), 예컨대 폴리(에틸렌 나프타노에이트)("PEN"), 및 폴리(부틸렌 나프타노에이트)("PBN")이 유용하다. 유용한 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)("PCT")이다. 전술한 폴리에스테르 중 하나 이상을 포함하는 조합 또한 사용될 수 있다.
다른 에스테르기를 갖는 알킬렌 테레프탈레이트 반복 에스테르 단위를 포함하는 코폴리머 또한 유용할 수 있다. 유용한 에스테르 단위에는 서로 다른 알킬렌 테레프탈레이트 단위들이 포함될 수 있고, 이들은 폴리머 사슬 중에 개개의 단위로서, 또는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 블록으로서 존재할 수 있다. 이러한 코폴리머의 구체적인 예로는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)-코-폴리(에틸렌 테레프탈레이트)가 포함되고, 여기서 상기 폴리머가 50 몰% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우 PETG로 약칭되고, 및 상기 폴리머가 50 몰%보다 많은 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우 PCTG로 약칭된다.
또한 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)는 폴리(알킬렌 사이클로헥산디카르복실레이트)를 포함할 수 있다. 이들 중, 구체적인 예는 하기 화학식 (B)의 반복 단위를 갖는 폴리(1,4-사이클로헥산-디메탄올-1,4-사이클로헥산디카르복실레이트)(PCCD)이다:
Figure pct00019
(B)
여기에서, 화학식 (A)를 이용하여 설명된 바와 같이, R2는 1,4-사이클로헥산디메탄올로부터 유도된 1,4-사이클로헥산디메틸렌기이고, 및 T는 사이클로헥산디카르복실레이트 또는 이의 화학적 등가물(equivalent)로부터 유도된 사이클로헥산 고리이며, 시스-이성질체, 트랜스-이성질체, 또는 전술한 이성질체 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분을 포함하는 폴리에스테르는 용액 상 축합(solution phase condensation), 또는 에스테르 교환 중합에 의해 상술한 바와 같이 계면 중합 또는 용융-공정 축합으로 얻어질 수 있고 여기서, 예를 들어, 디메틸 테레프탈레이트와 같은 디알킬 에스테르가 산 촉매를 사용하여 에틸렌 글리콜과 에스테르 교환되어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 생성시킬 수 있다. 축합 반응은 촉매의 사용으로 촉진될 수 있고, 촉매의 선택은 반응물의 성질에 의해 결정된다. 본원에서 사용하기 위한 다양한 촉매는 당해 기술 분야에 매우 잘 알려져 있으며 본원에서 개별적으로 언급하기에는 너무 많다. 그러나, 일반적으로 디카르복실산 화합물의 알킬 에스테르가 사용될 때, n-부탄올 중 Ti(OC4H9)6와 같은 에스테르 교환형 촉매가 바람직하다.
분지형 폴리에스테르를 사용하는 것이 가능하며 분지화제, 예를 들어, 3관능성 또는 다관능성 카복실산 또는 3개 이상의 히드록실기를 갖는 글리콜이 포함된다. 또한, 조성물의 최종 용도에 따라, 폴리에스테르 상에 여러 농도의 산 및 히드록실 말단기를 가지는 것이 때때로 바람직하다.
다양한 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 그람 당 적어도 약 0.4 내지 약 2.0 데시리터 (dl/g) 범위의 고유 점도(25℃에서 페놀/테트라클로로에탄 (60:40, 부피/부피 비율)에서 측정 시)를 갖는다. 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 그람 당 적어도 약 0.45 내지 약 1.2 데시리터 범위의 고유 점도(25℃에서 클로로포름에서 측정 시)를 갖는다.
다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 폴리스티렌 표준을 사용하여 25℃에서 클로로포름/헥사플루오로이소프로판올 (5:95, 부피/부피 비율)에서 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 5,000 내지 약 130,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 폴리스티렌 표준을 사용하여 25℃에서 클로로포름/헥사플루오로이소프로판올 (5:95, 부피/부피 비율)에서 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 10,000 내지 약 200,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 폴리스티렌 표준을 사용하여 25℃에서 클로로포름/헥사플루오로이소프로판올 (5:95, 부피/부피 비율)에서 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 30,000 내지 약 200,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 폴리스티렌 표준을 사용하여 25℃에서 클로로포름/헥사플루오로이소프로판올 (5:95, 부피/부피 비율)에서 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 50,000 내지 약 200,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 폴리스티렌 표준을 사용하여 25℃에서 클로로포름/헥사플루오로이소프로판올 (5:95, 부피/부피 비율)에서 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 약 60,000 내지 약 200,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다.
상이한 점도를 갖는 폴리에스테르 수지의 혼합물이 2 이상의 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 블렌드를 제조하는데 사용되어 최종 블렌딩된 열가소성 조성물의 점도를 조절할 수 있다.
다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 25 wt% 내지 약 50 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 28 wt% 내지 약 48 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 28 wt% 내지 약 42 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 28 wt% 내지 약 35 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 0.50 내지 약 0.80의 고유 점도를 갖는다.
일 양태에서, 상용화제 예컨대 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분은 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분은 약 1.5 wt% 내지 약 4.0 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분은 약 1.5 wt% 내지 약 3.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 아크릴 충격 개질제 예컨대 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분은 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분은 약 1 wt% 내지 약 4 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분은 약 1.2 wt% 내지 약 3.9 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분은 약 1.3 wt% 내지 약 3.1 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분은 약 1.3 wt% 내지 약 2.4 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, PC/PBT에 대한 상용화제 예컨대 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분은 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분은 약 0.5 wt% 내지 약 3.0 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분은 약 0.5 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분은 약 0.7 wt% 내지 약 1.6 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분은 약 0.7 wt% 내지 약 1.2 wt%의 양으로 존재한다.
다양한 양태에서, 본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물은 에스테르교환 담금질제(quenching agent)를 추가로 포함한다. 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 포스포러스-함유 안정화제이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 포스포러스-함유 안정화제를 포함한다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 산성 포스페이트 염, 예를 들면, 모노징크 포스페이트(monozinc phosphate), 소듐 디하이드로겐 포스페이트, 포타슘 하이드로겐 포스페이트, 칼슘 하이드로겐 포스페이트, 소듐 애씨드 피로포스페이트 및 이들의 혼합물이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 포스파이트 화합물, 예를 들면, 화학식 P-(OR')3의 포스파이트 화합물을 포함하고, 여기서 R'는 각각 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소, 알킬 그룹, 아릴 그룹 또는 이들의 임의의 혼합물을 나타내지만, R' 그룹 중 하나 이상은 수소 또는 알킬이다. 예시적으로, 이들은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 디페닐이소데실 포스파이트, 디이소옥틸포스파이트, 디라우릴 포스파이트, 디페닐 포스파이트, 페닐 디이소데실 포스파이트, 에틸 헥실 디페닐 포스파이트, 스테아릴 포스파이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 IB족 또는 IIB족 포스페이트 염, 예컨대 인산아연을 포함한다. 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 포스포러스 옥소-산, 예를 들면, 아인산(phosphorous acid), 인산(phosphoric acid), 폴리인산(polyphosphoric acid), 또는 하이포아인산(hypophosphorous acid)을 포함한다.
추가의 양태에 있어서, 포스포러스-함유 안정화제는 징크 포스페이트, 디페닐이소데실 포스파이트, 모노소듐 포스페이트 및 소듐 애씨드 피로포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 다른 추가의 양태에 있어서, 포스포러스-함유 안정화제는 징크 포스페이트(zinc phosphate)이다.
추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 산성 포스페이트 염, IB족 포스페이트 염, IIB족 포스페이트 염, 포스포러스 옥소-산 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 산성 포스페이트 염이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 IB족 포스페이트 염 및 IIB족 포스페이트 염으로부터 선택된다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 모노 징크 포스페이트이다. 다른 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 포스포러스 옥소-산이다.
추가의 양태에 있어서, 에스테르교환 담금질제는 약 0 wt%보다 크고 약 1 wt% 이하의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 에스테르교환 담금질제는 약 0.05 wt%보다 크고 약 0.50 wt% 이하의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 에스테르교환 담금질제는 약 0.10 wt%보다 크고 약 0.25 wt% 이하의 양으로 존재한다.
일 양태에서, 본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물은 선택적으로 에폭시 하이드로안정화제(hydrostabilizer agent)를 추가로 포함할 수 있다. 추가의 양태에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제는 올리고머성 에폭사이드이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 올리고머성 에폭사이드는 비스페놀 A 에폭사이드 올리고머이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 비스페놀 A 에폭사이드 올리고머는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르이다.
예를 들면, 에폭시 하이드로안정화제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르를 형성하기 위하여 에피클로로히드린과 비스페놀 A를 반응시켜 형성한 에폭시 수지일 수 있다. 이 그룹의 가장 단순한 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 (통상 "DGEBA" 또는 "BADGE"로서 약칭됨)를 형성하기 위하여 1 mole의 비스페놀 A와 2 mole의 에피클로로히드린을 반응시켜 형성한다. DGEBA 수지는 점도가 통상 25℃에서 5-15 파스칼 세컨드(Paㆍs)의 범위인, 실온에서 투명한 무색-내지 엷은 황색 액체이다. 공업용 등급은 보통 일부 분자량 분포를 포함하는데, 이는 순수한 DGEBA가 주위 온도에서 저장시 결정성 고체를 형성하려는 강한 경향을 나타내기 때문이다.
본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물에 유용한 예시적인 에폭시 하이드로안정화제는 상표명 EPON™ 1001, EPON™ 1002, EPON™ 1004, EPON™ 1007, 및 EPON™ 1009 (모두 Momentive Performance Materials Holdings, LLC에서 입수 가능함); GT 6063, GT 6084, 및 GT 6097 (모두 Vantico에서 입수 가능함); DER 661 및 DER 662 (Dow Chemical에서 입수 가능함); 및 Epiclon 1050, Epiclon 2050, Epiclon 3050, Epiclon 4050, 및 Epiclon 7050 (모두 DIC International (USA), LLC에서 입수 가능함) 하에서 상업적으로 이용 가능하다.
다른 양태에서, 본 에폭시 하이드로안정화제는 점도가 낮고, 저분자량 물질이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제는 폴리스티렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정하는 경우 중량 평균 분자량이 약 5,000 g/mol 또는 그 미만이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제는 폴리스티렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정하는 경우 중량 평균 분자량이 약 2,000 g/mol 또는 그 미만이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제는 폴리스티렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정하는 경우 중량 평균 분자량이 약 1,500 g/mol 또는 그 미만이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제는 폴리스티렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정하는 경우 중량 평균 분자량이 약 1,000 g/mol 또는 그 미만이다.
다른 양태에서, 에폭시 하이드로안정화제는 에폭사이드 그램 당량(g/eq)이 약 400 g/eq 내지 약 2000 g/eq이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 에폭사이드 하이드로안정화제는 에폭사이드 당량이 약 400 g/eq 내지 약 1000 g/eq이다.
다른 양태에서, 에폭시 하이드로안정화제는 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 에폭시 하이드로안정화제는 약 0.5 wt%보다 크고 약 3.5 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 에폭시 하이드로안정화제는 약 1.0 wt%보다 크고 약 2.5 wt% 이하의 양으로 존재한다.
일 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 유리 섬유 성분을 포함한다. 추가의 양태에 있어서, 사용된 유리 섬유는 E-유리, S-유리, AR-유리, T-유리, D-유리 및 R-유리로부터 선택된다. 다른 추가의 양태에 있어서, 사용된 유리 섬유는 E-유리, S-유리, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 1종 이상의 S-유리 물질이다. 고강도 유리는 일반적으로 미국에서는 S-타입 유리, 유럽에서는 R-유리 및 일본에서는 T-유리로서 공지되어 있다. S-유리는 본래 1960년대 군용으로 개발되었고, 보다 저가 버젼으로, S-2 유리는 이후 상업적 적용을 위해 개발되었다. 고강도 유리는 E-유리보다 상당히 높은 양의 산화실리카, 산화알루미늄 및 산화마그네슘을 갖는다. S-2 유리는 E-유리보다 대략 40-70% 더 강하다. 유리 섬유는 표준 공정에 의해, 예를 들면, 스팀 또는 에어 블로잉(blowing), 플레임 블로잉(flame blowing), 및 기계적 풀링(mechanical pulling)에 의해 제조할 수 있다. 폴리카보네이트 보강을 위한 예시적인 유리 섬유는 기계적 풀링으로 제조한다.
유리 섬유는 크기가 정해지거나(sized) 또는 크기가 정해지지 않을(unsized) 수 있다. 크기가 조절된 유리 섬유는 그들의 표면 상에 폴리카보네이트와의 혼화성을 위해 선택된 사이징 조성물(sizing composition)로 코팅된다. 사이징 조성물은 섬유 스트랜드 상에 폴리카보네이트의 침지(wet-out) 및 함빡 젖음(wet-through)을 용이하게 하며, 폴리카보네이트 조성물에서 바람직한 물리적 특성을 이루는 것을 돕는다.
다양한 다른 양태에서, 유리 섬유는 코팅제로 크기가 정해진다. 다른 양태에서, 코팅제는 유리 섬유의 중량을 기준으로 약 0.1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 코팅제는 유리 섬유의 중량을 기준으로 약 0.1 wt% 내지 약 2 wt%의 양으로 존재한다.
유리 섬유를 제조함에 있어서, 다수의 필라멘트가 동시에 형성되고, 코팅제로 크기가 정해지고 이후 스트랜드(strand)라 불리우는 것으로 다발화(bundled)될 수 있다. 대안적으로, 스트랜드 자체가 먼저 필라멘트로 형성된 다음 크기가 정해질 수 있다. 사용된 사이징(sizing)의 양은 일반적으로 유리 필라멘트를 연속 스트랜드로 결합시키기에 충분한 양이고 유리 섬유의 중량을 기준으로 하여 약 0.1 내지 약 5 wt%, 약 0.1 내지 2 wt%의 범위이다. 일반적으로, 이것은 유리 필라멘트의 중량을 기준으로 하여 약 1.0 wt%일 수 있다.
다른 양태에서, 유리 섬유는 연속적이거나 절단된(chopped) 것일 수 있다. 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 연속적이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 절단된다. 절단된 스트랜드의 형태인 유리 섬유는 길이가 약 0.3 밀리미터(mm) 내지 약 10 센티미터(cm), 구체적으로 약 0.5 mm 내지 약 5 cm, 보다 구체적으로는 약 1.0 mm 내지 약 2.5 cm일 수 있다. 다양한 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 길이가 약 0.2 mm 내지 약 20 mm이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 길이가 약 0.2 mm 내지 약 10 mm이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 길이가 약 0.7 mm 내지 약 7 mm이다. 이 영역에서, 열가소성 수지가 복합체 형태로 유리 섬유로 보강되는 경우에, 길이가 약 0.4 mm인 섬유를 일반적으로 장섬유로 언급하고, 더 짧은 것은 단섬유로 언급한다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 길이가 1 mm 또는 그보다 길 수 있다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 길이가 2 mm 또는 그보다 길 수 있다.
다른 양태에서, 유리 섬유 성분은 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 유리 섬유 성분은 약 10 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 유리 섬유 성분은 약 20 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 유리 섬유 성분은 약 30 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 유리 섬유 성분은 약 30 wt%보다 크고 약 57 wt% 이하의 양으로 존재한다.
다양한 다른 양태에서, 유리 섬유는 둥글거나(또는 원형), 편평하거나, 또는 불규칙한 단면을 갖는다. 따라서, 둥글지 않은 섬유 단면의 사용이 가능하다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 원형 단면을 갖는다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유의 직경은 약 1 내지 약 35 마이크로미터(㎛)이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유의 직경은 약 4 내지 약 35 ㎛이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유의 직경은 약 5 내지 약 30 ㎛이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유의 직경은 약 10 내지 약 20 ㎛의 범위일 수 있다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 약 2 ㎛ 내지 약 15 ㎛의 직경을 갖는다. 다른 추가의 양태에 있어서, 유리 섬유는 약 3 ㎛ 내지 약 8 ㎛의 직경을 갖는다.
전술한 성분 이외에, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 선택적으로 이 유형의 폴리카보네이트 수지 조성물에 통상 혼입되는 1종 이상의 첨가 물질을 잔여량으로 포함할 수 있지만, 첨가제는 폴리카보네이트 조성물의 바람직한 특성에 상당한 악영향을 주지 않도록 선택된다. 첨가제의 조합이 사용될 수 있다. 이러한 첨가제는 조성물을 형성하기 위한 성분들의 혼합 도중 적절한 때에 혼합시킬 수 있다. 개시된 폴리카보네이트 조성물에 존재할 수 있는 첨가 물질의 예시적 및 비-제한적 예는 부가적인 보강 필러, 산 스캐빈저, 적하 방지제(anti-drip agent), 산화 방지제, 대전 방지제, 사슬 연장제, 착색제 (예: 안료 및/또는 염료), 탈형제(de-molding agent), 유동 촉진제, 윤활제, 이형제(mold release agent), 가소제, 담금질제(quenching agent), 난연성 안정화제 (예를 들면, 열 안정화제, 가수분해 안정화제, 또는 광 안정화제를 포함함), 자외선("UV") 흡수 첨가제, 및 UV 반사 첨가제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 추가의 양태에 있어서, 첨가제는 산화 방지제, 대전 방지제, 사슬 연장제, 착색제, 탈형제, 염료, 유동 촉진제, 유동 개질제, 광 안정화제, 윤활제, 이형제, 안료, 담금질제, 열 안정화제, UV 흡수 물질, UV 반사 물질, 및 UV 안정화제, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
다른 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 1차 산화 방지제 또는 "안정화제" (예: 장애 페놀(hindered phenol)) 및, 선택적으로 2차 산화 방지제 (예: 포스페이트 및/또는 티오에스테르)를 추가로 포함할 수 있다. 적절한 산화 방지제 첨가제는, 예를 들면, 유기 포스파이트 예컨대 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화 모노페놀 또는 폴리페놀; 폴리페놀과 디엔의 알킬화 반응 생성물, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]메탄 등; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 하이드로퀴논; 하이드록실화 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산과 1가(monohydric) 또는 다가(polyhydric) 알콜의 에스테르; 베타-(5-tert-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알콜의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르 예컨대 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 아미드 등, 또는 전술한 산화 방지제 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
다른 양태에서, 산화 방지제는 1차 산화 방지제, 2차 산화 방지제, 또는 이들의 조합이다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 장애 페놀 및 2차 아릴 아민, 또는 이들의 조합에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 장애 페놀은 트리에틸렌 글리콜 비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], 2,4-비스(n-옥틸티오)-6-(4-하이드록시-3,5-디-t-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진, 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], 2,2-티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, N,N'-헥사메틸렌 비스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시-하이드로신남아미드), 테트라키스(메틸렌 3,5-디-tert-부틸-하이드록시신나메이트)메탄, 및 옥타데실 3,5-디-tert-부틸하이드록시하이드로신나메이트에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 또 다른 양태에서, 장애 페놀은 옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트를 포함한다.
다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 오가노포스페이트 및 티오에스테르, 또는 이들의 조합에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)[1.1-비페닐]-4,4'-디일비스포스포나이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,4-디쿠밀페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 및 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트를 포함한다.
산화 방지제는 일반적으로 블렌딩된 열가소성 조성물의 약 0.01 wt% 내지 약 3 wt%, 선택적으로 약 0.05 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 사용된다.
다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 3 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.2 wt% 내지 약 0.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.2 wt% 내지 약 0.4 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 0.50 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 1차 산화 방지제는 약 0.05 wt% 내지 약 0.25 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 3.0 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.05 wt% 내지 약 0.4 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.05 wt% 내지 약 0.2 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 0.50 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 2차 산화 방지제는 약 0.05 wt% 내지 약 0.25 wt%의 양으로 존재한다.
다양한 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물은 가수분해 안정화제를 추가로 포함하며, 이때 가수분해 안정화제는 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 및 무기 완충 염을 포함한다. 추가의 양태에 있어서, 개시된 폴리카보네이트 블렌드 조성물은 가수분해 안정화제를 포함하며, 이때 가수분해 안정화제는 1종 이상의 하이드로탈사이트 및 pH 완충이 가능한 1종 이상의 무기 염을 포함하는 무기 완충 염을 포함한다. 합성 하이드로탈사이트 또는 천연 하이드로탈사이트가 본 개시물에서 하이드로탈사이트 화합물로서 사용될 수 있다. 본 조성물에 유용한 예시적 하이드로탈사이트는 시판되고 있으며, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 마그네슘 하이드로탈사이트 예컨대 DHT-4C (Kyowa Chemical Co.에서 입수 가능함); Hysafe 539 및 Hysafe 530 (J.M. Huber Corporation에서 입수 가능함)을 포함한다.
다른 양태에서, 적절한 열 안정화제 첨가제는, 예를 들면, 유기 포스파이트 예컨대 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트 등; 포스포네이트 예컨대 디메틸벤젠 포스포네이트 등, 유기 포스페이트 예컨대 트리메틸 포스페이트, 티오에스테르 예컨대 펜타에리트리톨 베타라우릴티오프로피오네이트 등, 또는 전술한 열 안정화제 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
열 안정화제는 일반적으로 폴리카보네이트 블렌드 조성물의 약 0.01 wt% 내지 약 5 wt%, 선택적으로 약 0.05 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 사용된다. 일 양태에서, 열 안정화제는 약 0.01 wt% 내지 약 3.0 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.01 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.8 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.7 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.6 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.4 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 열 안정화제는 약 0.05 wt% 내지 약 1.0 wt%의 양으로 존재한다.
다양한 양태에서, 가소제, 윤활제 및/또는 이형제 첨가제가 또한 사용될 수 있다. 이들 유형의 물질 중에는 상당한 중복이 있고, 이는, 예를 들면, 프탈산 에스테르 예컨대 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트; 트리스(옥톡시카보닐에틸)이소시아누레이트; 트리스테아린; 이관능성 또는 다관능성 방향족 포스페이트 예컨대 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트 ("RDP"), 하이드로퀴논의 비스(디페닐)포스페이트 및 비스페놀 A의 비스(디페닐)포스페이트; 폴리-알파-올레핀; 에폭시화 대두유; 실리콘 오일을 포함하는, 실리콘; 에스테르, 예를 들면, 지방산 에스테르 예컨대 알킬 스테아릴 에스테르, 예를 들면 메틸 스테아레이트; 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 등; 폴리에틸렌 글리콜 폴리머, 폴리프로필렌 글리콜 폴리머 및 이의 코폴리머를 포함하는 친수성 및 소수성 비이온성 계면활성제와 메틸 스테아레이트의 혼합물; 왁스 예컨대 밀납, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등을 포함한다.
블렌딩된 열가소성 조성물 첨가제 예컨대 가소제, 윤활제, 및/또는 이형제 첨가제는 일반적으로 폴리카보네이트 블렌드 조성물의 약 0.01 wt% 내지 약 20 wt%, 선택적으로 약 0.5 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 사용된다. 일 양태에서, 이형제는 메틸 스테아레이트; 스테아릴 스테아레이트 또는 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트이다. 다른 양태에서, 이형제는 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트이다.
다양한 양태에서, 이형제는 약 0.01 wt% 내지 약 3.0 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 이형제는 약 0.01 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 이형제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 이형제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 이형제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.6 wt%의 양으로 존재한다. 다른 양태에서, 이형제는 약 0.1 wt% 내지 약 0.5 wt%의 양으로 존재한다.
다양한 양태에서, 본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물은 선택적으로 난연제를 포함할 수 있으며, 이때 난연제는 본 폴리머 조성물에 사용하기에 적합한 임의의 난연제 물질 또는 난연제 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 한 양태에 있어서, 본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물은 난연제를 포함하지 않는다.
다양한 양태에서, 난연제는 포스포러스-함유 난연제이다. 추가의 양태에 있어서, 난연제는 올리고머성 포스페이트 난연제, 폴리머성 포스페이트 난연제, 방향족 폴리포스페이트 난연제, 올리고머성 포스포네이트 난연제, 페녹시포스파젠 올리고머성 난연제, 또는 혼합된 포스페이트/포스포네이트 에스테르 난연제 조성물로부터 선택된다.
다른 양태에서, 블렌딩된 열가소성 조성물은 비-브롬화 및 비-염소화된 포스포러스-함유 화합물 예컨대 유기 포스페이트인 난연제를 포함한다. 예시적인 유기 포스페이트는 화학식 (GO)3P=O의 방향족 포스페이트를 포함할 수 있고, 여기서 G는 각각 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴, 또는 아랄킬 그룹이되, 단 하나 이상의 G는 방향족 그룹이다. G 그룹 중 2개가 함께 결합되어 사이클릭 그룹, 예를 들면, 미국 특허 제4,154,775호에 Axelrod에 의해 기술된, 디페닐 펜타에리트리톨 디포스페이트를 제공할 수 있다. 다른 적절한 방향족 포스페이트는, 예를 들면, 페닐 비스(도데실)포스페이트, 페닐 비스(네오펜틸)포스페이트, 페닐 비스(3,5,5'-트리메틸헥실)포스페이트, 에틸 디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨릴)포스페이트, 비스(2-에틸헥실)p-톨릴 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실)페닐 포스페이트, 디부틸 페닐 포스페이트, 2-클로로에틸 디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실)포스페이트, 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트 등일 수 있다. 구체적인 방향족 포스페이트는 각각의 G가 방향족인 것, 예를 들면, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 등이다.
다른 양태에서, 이관능성 또는 다관능성 방향족 포스포러스-함유 화합물이 또한 존재할 수 있다. 적절한 이관능성 또는 다관능성 방향족 포스포러스-함유 화합물의 예는 트리페닐 포스페이트("TPP"), 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트(RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐)포스페이트 및 비스페놀-A의 비스(디페닐)포스페이트, 각각, 그들의 올리고머 및 폴리머 대응물질(counterparts) 등을 포함한다.
다른 양태에서, 난연제는 포스포러스-질소 결합을 포함하는 유기 화합물일 수 있다. 예를 들면, 포스포니트릴 클로라이드, 포스포러스 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드, 트리스(아지리디닐)포스핀 옥사이드 등. 한 양태에 있어서, 페녹시포스파젠이 난연제로서 사용된다.
예시적인 난연제는 하기 식으로 표시되는 구조를 갖는 방향족 사이클릭 포스파젠을 포함한다:
Figure pct00020
,
상기에서 A1 및 A2는 각각 독립적으로 0개 내지 4개의 C1-C4 알킬기로 치환된 6개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴기이고; 및 n은 3 내지 6의 정수이다. A1 및 A2의 아릴기는 6개 내지 10개의 원자를 갖는 방향족 탄화수소기를 의미한다. 이러한 기의 예는 페닐기 및 나프틸기를 포함한다. 다른 양태에서, A1 및 A2의 아릴기는 독립적으로 페닐 및 나프틸로부터 선택된다. 또 다른 양태에서, A1 및 A2의 아릴기는 페닐이다. 다른 양태에서, 방향족 사이클릭 포스파젠 화합물은 전술한 화학식으로 표시되는 화합물의 혼합물이며, n=3, n=4, n=5, 및 n=6을 갖는 화합물의 혼합물을 포함한다.
"6개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴기"는 0개 내지 4개의 C1-C4 알킬기로 치환될 수 있으며, 여기서 알킬기는 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 포화 탄화수소기를 의미한다. 상기 기의 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 및 tert-부틸기를 포함한다. 다양한 다른 양태에서, 상기 알킬기는 1개 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다. 또 다른 양태에서, 상기 알킬기는 메틸이다.
다른 양태에서, A1 및 A2는 각각 페닐기이고, 여기서 A1 및 A2는 각각 독립적으로 0개 내지 4개의 C1-C4 알킬기로 치환된다. 또 다른 양태에서, A1 및 A2는 각각 페닐기이고, 여기서 A1 및 A2는 각각 독립적으로 0개 내지 4개의 C1-C3 알킬기로 치환된다. 또 다른 양태에서, A1 및 A2는 각각 독립적으로 0개 내지 4개의 메틸기로 치환된 페닐기이다. 또 다른 양태에서, A1 및 A2는 각각 독립적으로 페닐, o-톨일, p-톨일, 및 m-톨일로부터 선택된다.
다양한 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 A1 기들이 존재하고, 여기서 각각의 A1 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 A1 기들이 존재하고, 여기서 각각의 A1 기는 동일하다.
다양한 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 A2 기들이 존재하고, 여기서 각각의 A2 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 A2 기들이 존재하고, 여기서 각각의 A2 기는 동일하다. 또 다른 양태에서, 각각의 A1 및 각각의 A2는 동일한 모이어티(moiety)이다.
다른 양태에서, 본 개시에서 유용한 방향족 사이클릭 포스파젠은 하기 화학식에 의해 표시되는 구조를 갖는 화합물이다:
Figure pct00021
,
상기에서 X1 및 X2 각각의 존재는 독립적으로 C1-C4 알킬기이고; m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고; 및 n은 3 내지 6의 정수이다. 상술한 바와 같이, 알킬기는 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 포화 탄화수소기를 의미한다. 상기 기의 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 및 tert-부틸기를 포함한다. 다양한 다른 양태에서, 상기 알킬기는 1개 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다. 또 다른 양태에서, 상기 알킬기는 메틸이다. 다른 양태에서, m1 및 m2 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수이다. 또 다른 양태에서, m1 및 m2 각각은 독립적으로 0 내지 2의 정수이다. 또 다른 양태에서, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이다. 또 다른 양태에서, m1 및 m2는 각각 0이다. 또 다른 양태에서, m1 및 m2는 각각 1이다.
다양한 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 X1 기가 존재하고, 여기서 각각의 X1 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 X1 기가 존재하고, 여기서 각각의 X1 기는 동일하다.
다양한 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 X2 기가 존재하고, 여기서 각각의 X2 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 양태에서, 3개 내지 6개의 X2 기가 존재하고, 여기서 각각의 X2 기는 동일하다. 또 다른 양태에서, 각각의 X1 및 각각의 X2는 동일한 모이어티(moiety)이다.
다양한 다른 양태에서, 상기 방향족 사이클릭 포스파젠은 2,2,4,4,6,6-헥사페녹시사이클로트리포스파젠, 2,2,4,4,6,6-헥사키스(p-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,2,4,4,6,6-헥사키스(m-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,2,4,4,6,-헥사키스(o-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(p-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(m-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(o-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(2-에틸페녹시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(3-에틸페녹시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(4-에틸페녹시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(2,3-자일릴옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(2,4-자일릴옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(2,5-자일릴옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(2,6-자일릴옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(3,4-자일릴옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(3,5-자일릴옥시)사이클로트리포스파젠, 2,2,4,4,6,6,8,8-옥타페녹시사이클로테트라포스파젠, 2,2,4,4,6,6,8,8-옥타키스(p-톨일옥시)사이클로테트라포스파젠, 2,2,4,4,6,6,8,8-옥타키스(m-톨일옥시)사이클로테트라포스파젠, 2,2,4,4,6,6,8,8-옥타키스(o-톨일옥시)사이클로테트라포스파젠, 2,4,6,8-테트라페녹시-2,4,6,8-테트라키스(p-톨일옥시)사이클로테트라포스파젠, 2,4,6,8-테트라페녹시-2,4,6,8-테트라키스(m-톨일옥시)사이클로테트라포스파젠, 및 2,4,6,8-테트라페녹시-2,4,6,8-테트라키스(o-톨일옥시)사이클로테트라포스파젠을 포함한 일반식 (I)로 표시되는 화합물의 예들로부터 선택된 화합물이다. 또 다른 양태에서, 상기 방향족 사이클릭 포스파젠은 2,2,4,4,6,6-헥사페녹시사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(p-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(m-톨일옥시)사이클로트리포스파젠, 및 2,4,6-트리페녹시-2,4,6-트리스(o-톨일옥시)사이클로트리포스파젠으로부터 선택된다.
다른 양태에서, 방향족 사이클릭 포스파젠은 주요 성분으로 본 명세서에 기술된 포스파젠 화학식 중 하나로 표시되는 화합물을 적어도 하나 포함한다. 다양한 양태에서, 방향족 사이클릭 포스파젠 조성물의 함량은 약 90 중량%이다. 다른 양태에서, 방향족 사이클릭 포스파젠 조성물의 함량은 약 95 중량%이다. 또 다른 양태에서, 방향족 사이클릭 포스파젠 조성물의 함량은 약 100 중량%이다.
본 개시물의 목적을 손상시키지 않는 한, 방향족 사이클릭 포스파젠 조성물 중의 다른 성분들은 특별히 제한되지 않는다. 본 개시물에서 유용한 방향족 사이클릭 포스파젠 함유 난연제는 상업적으로 입수 가능하다. 이러한 상업적 제품의 적합한 예는 FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd.에 의해 제조되는 "Rabitle FP-110" 및 "Rabitle FP-390"을 포함한다.
다른 양태에서, 포스포러스-함유 난연제는 포스핀, 포스핀 옥사이드, 비스포스핀, 포스포늄염, 포스핀산염, 포스포릭 에스테르, 및 포스포러스 에스테르로부터 선택된다.
다른 양태에서, 포스포러스-함유 난연제는 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트), 레조르시놀 비스(다자일레닐 포스페이트), 하이드로퀴논 비스(디페닐 포스페이트), 비스페놀-A 비스(디페닐 포스페이트), 4,4'-바이페놀 비스(디페닐 포스페이트), 트리페닐 포스페이트, 메틸네오펜틸 포스파이트, 펜타에리트리톨 디에틸 디포스파이트, 메틸 네오펜틸 포스포네이트, 페닐 네오펜틸 포스페이트, 펜타에리트리톨 디페닐디포스페이트, 디사이클로펜틸 하이포디포스페이트, 디네오펜틸 하이포포스파이트, 페닐피로카테콜 포스파이트, 에틸피로카테콜 포스페이트 및 디피로카테콜 하이포디포스페이트로부터 선택된다. 또 다른 양태에서, 난연제는 트리페닐 포스페이트; 크레실디페닐포스페이트; 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 레조르시놀 비스(디페닐포스페이트); 및 비스페-A 비스(디페닐 포스페이트)로부터 선택된다. 또 다른 양태에서, 레조르시놀 비스(바이페닐 포스페이트), 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트) 하이드로퀴논 비스(디페닐 포스페이트), 인산, 1,3-페닐렌 테트라페닐 에스테르), 비스-페놀-A 비스-디페닐 포스페이트) 또는 이들의 혼합물. 또 다른 양태에서, 난연제는 비스페놀-A 비스(디페닐 포스페이트)이다. 또 다른 양태에서, 포스포러스-함유 난연제는 레조르시놀 비스(바이페닐 포스페이트), 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트), 및 하이드로퀴논 비스(디페닐 포스페이트), 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 또 다른 양태에서, 포스포러스-함유 난연제는 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트)이다. 또 다른 양태에서, 포스포러스-함유 난연제는 레조르시놀 비스(바이페닐 포스페이트)이다.
다른 양태에서, 난연제는 약 0 wt%보다 크고 약 15 wt% 이하의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 0.01 wt% 내지 약 15 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 0.1 wt% 내지 약 15 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 1 wt% 내지 약 15 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 난연제는 약 1 wt% 내지 약 1 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 1 wt% 내지 약 13 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 1 wt% 내지 약 12 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 2 wt% 내지 약 12 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 3 wt% 내지 약 12 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 4 wt% 내지 약 12 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 4 wt% 내지 약 11 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 4 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 5 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 난연제는 약 6 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 적하 방지제(anti-drip agent)가 또한 존재할 수 있다. 추가의 양태에 있어서, 적하 방지제는 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머 캡슐화된 폴리테트라플루오로에틸렌이다. 예시적인 적하 방지제는 피브릴 형성 또는 비-피브릴 형성 플루오로폴리머 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE")을 포함할 수 있다. 적하 방지제는 선택적으로 강성 코폴리머, 예를 들면, 스티렌-아크릴로니트릴("SAN")에 의해 캡슐화시킬 수 있다. SAN에 캡슐화된 PTFE는 "TSAN"으로 알려져 있다. 캡슐화된 플루오로폴리머는 플루오로폴리머의 존재 하에, 예를 들면, 수성 분산 중에 캡슐화 폴리머를 중합시켜 제조할 수 있다. TSAN은 PTFE에 비하여 상당한 장점을 제공할 수 있다, 즉 TSAN은 조성물에 보다 신속히 분산될 수 있다. 적절한 TSAN은, 예를 들면, 캡슐화된 플루오로폴리머의 총 중량을 기준으로 하여, 약 50 wt% PTFE 및 약 50 wt% SAN을 포함할 수 있다. 대안적으로, 플루오로폴리머는 제2 폴리머, 예를 들면, 방향족 폴리카보네이트 수지 또는 SAN과 일부 방식으로 예비-블렌딩하여 적하 방지제로서 사용하기 위한 응집된 물질을 형성할 수 있다. 각각의 방법이 캡슐화된 플루오로폴리머를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
다른 양태에서, 적하 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 3 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 적하 방지제는 약 0.01 wt% 내지 약 2.5 wt%의 양으로 존재한다. 또 다른 양태에서, 적하 방지제는 약 0.5 wt% 내지 약 2.0 wt%의 양으로 존재한다.
다양한 양태에서, 본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물은 상기 본 명세서에 기술된 바와 같은 1종 이상의 유리 섬유 필러 이외에, 선택적으로 보강 필러를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 적절한 필러 또는 보강제는 이들 용도에 대해 공지된 어떤 물질을 포함하되, 단 그들은 바람직한 특성에 부정적인 영향을 주지 않아야 한다. 예를 들어, 적합한 필러 및 보강제는 실리케이트 및 실리카 분말 예컨대 알루미늄 실리케이트(멀라이트(mullite)), 합성 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 용융 실리카(fused silica), 결정성 실리카 그라파이트, 천연 규사(natural silica sand) 등과 같은 실리케이트 및 실리카 분말; 질화 붕소 분말, 규산 붕소 분말 등과 같은 붕소 분말; TiO2, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘 등과 같은 산화물; 황산 칼슘(이의 무수물, 탈수물, 또는 삼수화물); 초크, 석회석, 대리석, 합성 침전 탄산 칼슘 등과 같은 탄산 칼슘; 섬유상, 모듈상(modular), 침상, 라멜라 탈크 등을 포함하는 탈크; 규회석(wollastonite); 표면 처리된 규회석; 중공(hollow) 및 중실(solid) 유리구, 실리케이트 구, 세노스피어, 알루미노실리케이트(armosphere) 등과 같은 유리구; 경질 카올린(hard kaolin), 연질 카올린(soft kaolin), 소성된 카올린, 폴리머 매트릭스 수지와의 상용성을 촉진하기 위한 당해 기술분야에 알려진 다양한 코팅을 포함하는 카올린 등을 포함하는 카올린; 실리콘 카바이드, 알루미나, 보론 카바이드, 철, 니켈, 구리 등과 같은 단결정 섬유(single crystal fiber) 또는 "휘스커(whisker)"; 섬유(연속 섬유 및 절단된 섬유를 포함) 예컨대 석면, 탄소 섬유; 황화 몰리브덴, 황화 아연 등과 같은 황화물; 바륨 티타네이트, 바륨 페라이트(ferrite), 바륨 설페이트, 중정석(heavy spar) 등과 같은 바륨 화합물; 입자상 또는 섬유상 알루미늄, 청동(bronze), 아연, 구리 및 니켈 등과 같은 금속 및 금속 산화물; 유리 박편(flake), 박편화된 실리콘 카바이드, 알루미늄 디보라이드(aluminum diboride), 알루미늄 박편, 강철 박편 등과 같은 박편화된 필러; 섬유상 필러, 예를 들어, 알루미늄 실리케이트, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘 및 황산 칼슘 반수화물(hemihydrate) 등 중 1종 이상을 포함하는 블렌드로부터 유도된 것과 같은 무기 단섬유; 목재 분쇄로 얻어진 목분(wood flour), 양마, 셀룰로오스, 면(cotton), 사이잘(sisal), 황마, 아마, 전분, 옥수수 가루, 리그닌, 라미(ramie), 등나무, 용설란, 대나무, 대마, 땅콩 껍질, 옥수수, 코코넛(코이어), 쌀알 껍질 등과 같은 섬유상 제품과 같은 천연 필러 및 보강제; 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 유기 필러, 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤즈옥사졸, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴 수지, 폴리(비닐 알코올) 등과 같은 섬유 형성이 가능한 유기 폴리머로부터 형성된 보강용 유기 섬유상 필러; 뿐만 아니라 운모(mica), 점토(clay), 장석(feldspar), 연도 분진(flue dust), 필라이트(fillite), 석영(quartz), 규암(quartzite), 펄라이트(perlite), 트리폴리(Tripoli), 규조토(diatomaceous earth), 카본 블랙 등과 같은 추가적인 필러 및 보강제, 또는 상기 필러 또는 보강제 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 또 다른 양태에서, 필러는 탈크, 유리 섬유, 양마 섬유 또는 이들의 조합이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 필러는 유리 섬유이다. 필러 및 보강제는 도전성을 촉진하기 위하여 금속 물질의 층으로 코팅하거나, 또는 폴리머 매트릭스 수지와의 접착력 및 분산성을 개선하기 위하여 실란, 실록산, 또는 실란과 실록산의 조합으로 표면 처리할 수 있다.
다른 양태에서, 추가적인 보강 필러는 탄소 섬유, 미네랄 필러, 또는 이의 조합으로부터 선택된다. 다른 추가의 양태에 있어서, 보강 필러는 운모, 탈크, 점토, 규회석, 황화아연, 산화아연, 탄소 섬유, 세라믹-코팅된 그래파이트, 이산화티타늄 또는 이의 조합으로부터 선택된다.
다른 양태에서, 보강 필러는 단일필라멘트 또는 다중필라멘트 섬유의 형태로 제공될 수 있고, 단독으로 사용되거나 또는 다른 유형의 섬유와 조합하여, 예를 들면, 동시-직조(co-weaving) 또는 코어/덮개(core/sheath), 사이드-바이-사이드(side-by-side), 오렌지-타입 또는 매트릭스 및 피브릴 구성, 또는 섬유 제조 분야의 당업자에 알려진 다른 방법에 의하여 사용될 수 있다. 적합한 동시 직조 구조는 예를 들면, 유리 섬유-탄소 섬유, 탄소 섬유-방향족 폴리이미드 (아라미드) 섬유, 및 방향족 폴리이미드 섬유유리 섬유 등을 포함한다. 섬유상 필러는 예를 들면, 조방사(roving), 직조 섬유상 보강제(woven fibrous reinforcements), 예컨대 0-90도 직물(fabric) 등; 연속 스트랜드 매트(continuous strand mat), 절단된 스트랜드 매트(chopped strand mat), 티슈, 종이 및 펠트(felt) 등과 같은 비직조 섬유상 보강제(non-woven fibrous reinforcements); 또는 브레이드(braid)와 같은 3차원 보강제(three-dimensional reinforcements)의 형태로 공급될 수 있다.
일 양태에서, 보강 필러는 커플링제를 함유하는 표면 처리제로 표면 처리된 것일 수 있다. 적합한 커플링제는 이에 제한되는 것은 아니나, 실란-베이스 커플링제, 또는 티타네이트-베이스 커플링제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 적용 가능한 실란-베이스 커플링제는 아미노실란, 에폭시실란, 아미도실란, 아지도실란 및 아크릴실란을 포함한다.
다양한 양태에서, 표면 코팅은 필러 및 표면 코팅의 전체 중량의 약 0.1 wt% 내지 약 5.0 wt% 양의 범위일 수 있다. 또 다른 양태에서, 표면 코팅은 필러 및 표면 코팅의 전체 중량의 약 0.1 wt% 내지 약 2.0 wt% 양의 범위일 수 있다.
다른 양태에서, 보강 필러는 미립자이다.
다른 양태에서, 보강 필러는 섬유상이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 섬유상 필러는 원형 단면을 갖는다. 다른 추가의 양태에 있어서, 섬유상 필러는 비-원형 단면을 갖는다.
다른 양태에 있어서, 추가적인 보강 필러는 탄소 섬유이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 탄소 섬유는 연속상이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 탄소 섬유는 절단된 것이다. 다른 추가의 양태에 있어서, 탄소 섬유는 둥글거나, 평평하거나, 불규칙한 단면을 갖는다. 다른 추가의 양태에 있어서, 탄소 섬유는 둥근 단면을 갖는다. 다른 추가의 양태에 있어서, 탄소 섬유는 직경이 약 4 ㎛ 내지 약 15 ㎛이다.
본 개시물의 블렌딩된 열가소성 조성물은 재료들과 배합물에 바람직한 임의의 추가적인 첨가제의 균질 혼합을 포함하는 다양한 방법에 의해 상술한 성분들로 블렌딩될 수 있다. 상업적 폴리머 가공 설비들 중에서 용융 블렌딩 장치가 입수 가능하기 때문에, 용융 가공 방법이 일반적으로 선호된다. 이러한 용융 가공 방법에서 사용된 장치의 예는 하기를 포함한다: 공회전(co-rotating) 및 역회전 압출기, 일축 압출기, 공-혼련기(co-kneader), 디스크-팩 가공기 및 다양한 다른 유형의 압출 장치. 본 공정에서 용융 온도는 바람직하게는 수지의 과도한 열화를 피하기 위해 최소화된다. 가공 장치에서 수지의 체류 시간이 짧게 유지될 수 있다면 더 높은 온도가 사용될 수 있지만, 용융 수지 조성물에서 용융 온도가 약 230℃ 내지 약 350℃로 유지되는 것이 종종 바람직하다. 일부 양태에서, 용융 처리된 조성물은 다이(die)에서 작은 출구 홀을 통해 가공 장치, 예를 들어, 압출기를 빠져나간다. 용융 수지의 최종 스트랜드는 수조를 통과함으로써 냉각된다. 냉각된 스트랜드는 패키지 및 추가 취급을 위해 작은 펠릿으로 절단될 수 있다.
조성물은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트 폴리머, 폴리에스테르 폴리머, 난연제, 보강 필러 및/또는 다른 선택적인 성분들이 HENSCHEL-MixerTM 고속 혼합기에서 먼저 블렌딩된다. 수동 혼합을 포함하나 이에 한정되지 않는 다른 저전단 공정도 이러한 블렌딩을 달성할 수 있다. 이후, 블렌드는 호퍼(hopper)를 통해 이축 압출기의 입구로 공급된다. 대안적으로, 1종 이상의 성분들이 측면 스터퍼(side stuffer)를 통해 입구 및/또는 하류에서 압출기로 직접 공급함으로써 조성물에 포함될 수 있다. 또한, 첨가제들은 목적하는 폴리머 수지를 갖는 마스터배치로 컴파운딩되고 압출기로 공급될 수 있다. 압출기는 일반적으로 조성물이 유동하도록 야기하는데 필요한 것보다 높은 온도에서 작동된다. 압출물은 즉시 수조에서 퀀칭되고 펠릿화된다. 이에 따라 제조되는 펠릿은, 압출물을 절단하는 경우 목적하는 바에 따라 1/4 인치 이하의 길이일 수 있다. 이러한 펠릿은 이후의 몰딩, 형상화(shaping) 또는 성형(forming)에 사용될 수 있다.
일 양태에서, 본 개시는 블렌딩된 열가소성 조성물의 충격 강도 및 유전 상수를 개선하는 방법으로, a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 컴바이닝(combining)하는 단계를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 개시는 블렌딩된 열가소성 조성물의 충격 강도 및 유전 상수를 개선하는 방법으로, a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 에테르 엘라스토머 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트) 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머 성분; f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분; (g) 약 0 wt%보다 크고 약 2 wt% 이하의 에스테르교환 담금질제; 및 (h) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 에폭시 하이드로안정화제를 컴바이닝(combining)하는 단계를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 개시물은 블랜드된 열가소성 조성물을 포함하는 형상화(shaping), 성형(forming), 또는 몰딩(molding)된 물품에 관한 것이다. 블랜드된 열가소성 조성물은 여러 가지 수단 예컨대 사출 몰딩, 압출, 회전 몰딩, 블로우 몰딩 및 써모포밍(thermoforming)에 의해 유용한 성형품으로 몰딩되어, 예를 들면 개인용 컴퓨터, 노트북 및 휴대형 컴퓨터, 휴대폰 안테나 및 기타 통신 장비, 의료 용도, 전파 식별("RFID") 용도, 자동차 용도, 등과 같은 물품을 제조할 수 있다. 또 다른 양태에서, 상기 물품은 압출 몰딩된 것이다. 또 다른 양태에서, 상기 물품은 사출 몰딩된 것이다.
다양한 양태에서, 폴리머 조성물은 전자 장치 분야에서 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 개시된 블랜드된 열가소성 폴리머 조성물을 사용할 수 있는 분야의 비제한적인 예시로는, 전기, 전자-기계, 무선 주파수("RF") 기술, 통신, 자동차, 항공, 의료, 센서, 군(military), 및 보안을 포함한다. 다른 양태에서, 개시된 블랜드된 열가소성 조성물의 사용은 또한 예를 들어 자동차 또는 의료 공학에서 사용될 수 있는 예컨대 기계적 및 전기적 특성을 통합하는 메카트로닉 시스템의 중첩 분야에서 존재할 수 있다.
다른 양태에서, 물품은 전자 장치, 자동차 장치, 전기 통신 장치, 의료 장치, 보안 장치, 또는 메카트로닉 장치이다. 또 다른 양태에서, 물품은 컴퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, 와이-파이 장치, 블루투스 장치, 글로벌 위치 시스템("GPS") 장치, 무선 전화(cellular) 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, 발광 다이오드("LED") 장치, 및 RFID 장치에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 물품은 컴퓨터 장치, 센서 장치, 보안 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 물품은 컴퓨터 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 물품은 RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 물품은 RF 안테나 장치 및 RFID 장치에서 선택된다. 또 다른 양태에서, 물품은 LED 장치이다. 또 다른 양태에서, LED 장치는 LED 튜브, LED 소켓(socket), 및 LED 히트 싱크(heat sink)에서 선택된다.
다양한 양태에서, 본 개시물에 따른 몰딩된 물품은 전술한 하나 이상의 분야에서 기기를 제조하는데 사용될 수 있다. 또 다른 양태에서, 본 개시물에 따른 개시된 블랜드된 열가소성 폴리머 조성물을 사용할 수 있는 이러한 분야에서 이러한 장치의 비제한적인 예시로는 컴퓨터 기기, 가전 제품, 장식 기기, 전자 간섭 기기, 인쇄 회로, 와이-파이 기기, 블루투스 기기, GPS 기기, 휴대 안테나 기기, 스마트폰 기기, 자동차 기기, 군용 기기, 항공우주산업 기기, 의료 기기, 예컨대 보청기, 센서 기기, 보안 기기, 차폐 기기, RF 안테나 기기, 또는 RFID 기기를 포함한다.
다른 양태에서, 몰딩된 물품은 자동차 분야에서 장치를 제조하는데 사용될 수 있다. 또 다른 양태에서, 차량의 실내에서 개시된 블랜드된 열가소성 조성물을 사용할 수 있는 자동차 분야에서 이러한 장치의 비제한적인 예시로는 적응식 정속주행 시스템, 헤드라이트 센서, 앞 유리 와이퍼 센서, 및 문/창문 스위치를 포함한다. 다른 양태에서, 차량의 외부에서 개시된 블랜드된 열가소성 조성물을 사용할 수 있는 자동차 분야에서 이러한 장치의 비제한적인 예시로는 엔진 관리를 위한 압력 및 유량 센서, 에어컨, 충돌 감지, 및 외부 조명 기구를 포함한다.
다른 양태에서, 생성된 개시된 조성물은 임의의 원하는 형상화(shaping), 성형(forming) 또는 몰딩(molding)된 물품을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 조성물은 여러 가지 수단 예컨대 사출 몰딩, 압출, 회전 몰딩, 블로우 몰딩 및 써모포밍(thermoforming)에 의해 유용한 성형품으로 몰딩될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 개시된 조성물은 전자 부품 및 장치 제조의 사용에 특히 적합하다. 이와 같이, 일부 양태들에 따르면, 개시된 조성물은 하드 디스크 장치를 위한 플렉스 브래킷, 번인 테스트 소켓, 인쇄 회로 기판 캐리어 등과 같은 물품을 형성하는데 사용될 수 있다.
추가의 노력 없이, 통상의 기술자는 본 명세서를 사용하여 본 개시물을 활용할 수 있을 것으로 믿어진다. 하기 실시예는 통상의 기술자가 청구된 개시물을 실시하기 위한 추가적 가이드를 제공하기 위해 포함된다. 제공된 실시예들은 단지 대표적인 작업이며 본 개시물의 교시에 기여한다. 따라서, 이러한 실시예들은 어떠한 방식으로도 본 개시물을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 개시물의 양태들이 시스템 법정 범위와 같은 특정한 법정 범위에서 기재되고 청구될 수 있으나, 이는 오직 편의를 위한 것이며 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시물의 각 양태가 임의의 법정 범위들에서 기재되고 청구될 수 있음을 이해할 것이다. 달리 명시되지 않으면, 본 명세서에 개시된 모든 방법 또는 양태는 그 단계들이 특정한 순서로 수행되어야 하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 청구항 또는 명세서에서 단계들이 특정한 순서로 제한되어야 한다고 명확하게 표명하지 않는 경우에, 순서는 모든 점에 있어서 추정되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 단계의 배열 또는 운영 순서에 관한 논리의 문제, 문법적 체계 또는 구두점으로부터 도출된 명백한 의미, 또는 본 명세서에서 기재된 양태의 수 또는 타입을 포함하는 해석을 위한 임의의 가능한 비-표현 베이스로 유효하다.
본 출원의 전체에서 다양한 간행물들이 참조된다. 이들 간행물의 개시는 본 출원이 속하는 분야의 상태를 더 충분히 설명하기 위해 그 전체가 본 출원에 참고로 포함된다. 개시된 참고자료는 또한 해당 참고자료가 언급된 문장에서 논의된 거기에 포함된 물질에 대한 개별적으로 그리고 구체적으로 본원에 참고로 포함된다. 본원에서 어느 것도 본 개시물이 선행 개시물이라는 이유로 이러한 간행물의 날짜보다 앞선다는 것을 인정하지 않는 근거로 해석되면 안된다. 또한, 본원에 제공된 간행물의 날짜는 실제 공개일과 상이할 수 있으며, 개별적인 확인이 필요할 수 있다.
실시예
하기 실시예들은 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 어떻게 제조되고 평가되는지에 관한 완전한 개시 및 설명을 당업자에게 제공하기 위해서 제시되며, 순전히 예시일 뿐으로 본 개시를 제한하지 않는다. 수(예를 들어, 양, 온도 등)와 관련하여 정확성을 보장하려는 노력이 이루어졌지만, 일부 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는다면, 부는 중량부이고, 온도는 ℃ 또는 주변 온도이며, 압력은 대기압 또는 대기 근처 압력이다. 달리 언급되지 않는 한, 조성물에 대해 지칭하는 퍼센트는 wt%와 관련된다.
반응 조건들, 예를 들어 성분 농도, 바람직한 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력 및 설명된 과정으로부터 얻어진 생성물 순도 및 수율을 최적화하기 위해 사용될 수 있는 다른 반응 범위 및 조건들의 많은 변형 및 조합이 있다. 이러한 과정 조건을 최적화하기 위해서 합당하며 통상적인 실험만이 요구될 것이다.
표 1에 나타낸 재료들은 본원에 설명되고 평가되는 조성물을 제조하는데 사용되었다.
표 1.
Figure pct00022
Figure pct00023
각 실시예에서, 샘플 배치(5 kg)는 ZSK 40mm 이축 압출기(twin screw extruder)에서 재료들을 컴파운딩하여 제조하였다. 배럴 온도는 470 ℉ 내지 550 ℉의 범위였다. 스크류 속도는 100 rpm이었고 공급 속도는 110 lbs/hr였다. 시험 표본을 만들기 위해, 건조된 펠릿을 사출 몰딩하여 200 내지 225℉로 설정된 몰드 온도 및 510 내지 550℉의 배럴 온도로 적절한 시험 샘플을 형성하였다.
노치형 아이조드 충격 강도("MII") 및 비노치형 아이조드 충격 강도는 ASTM D256에 따라 측정하였다.
인장 강도, 신율, 및 모듈러스는 ASTM D638에 따라 측정하였다.
굴곡 강도 및 모듈러스는 ASTM D790에 따라 측정하였다.
유전 상수(Dk) 및 손실 계수(Df)는 내부 SABIC 프로토콜, 예를 들어 split post dielectric resonator를 사용한 방법에 따라 특정 주파수에서 측정하였다.
하기 표 2는 본 개시물의 예시적인 조성물의 제형을 나타낸다. 표 3은 비교 조성물로서 사용된 2개의 통상적인 열가소성 블렌드 조성물의 제형을 나타낸다.
표 2*.
Figure pct00024
표 3*.
Figure pct00025
하기 표 4는 본 발명 조성물 및 비교 조성물의 기계적 특성을 나타낸다.
표 4.
Figure pct00026
데이터에서 보는 바와 같이, 실시예 3A는 유사한 s-유리 함량을 갖는 9X11427에 비해 전체 기계적 특성이 더 우수하였다. 구체적으로, 실시예 3A는 낮은 점도 및 높은 용융 흐름 지수를 나타내었다. 또한, 실시예 3A는 9X11427에 비해 높은 강성(인장 및 굴곡 모듈러스) 및 높은 강도(인장 및 굴곡 강도)를 나타내었다.
내화학성을 평가하기 위해, 실시예 3A 및 9X11427 부분을 모두 폴리카보네이트의 공지된 용매인, 디에틸렌 트리아민("DETA")으로 처리하였다. 이를 위해, DETA는 PC/PBT 블렌드의 상 분리 연구를 위해 PBT 상으로부터 PC 상을 제거하는데 종종 사용된다.
도 1은 디에틸렌트리아민(DETA)으로 처리하기 전과 후의 본 개시물의 대표적인 블렌딩된 열가소성 조성물의 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 얻어진 대표적인 현미경 사진을 나타낸다. (패널 A) DETA 처리 이전에 제형 9X11427로부터 형성된 몰딩된 부분; (패널 B) 24시간 동안 DETA 처리 후에 제형 9X11427로부터 형성된 몰딩된 부분; (패널 C) DETA 처리 이전에 제형 실시예 3A로부터 형성된 몰딩된 부분; 및 (패널 D) 24시간 동안 DETA 처리 후에 제형 실시예 3A로부터 형성된 몰딩된 부분.
도면이 나타내는 바와 같이, 실시예 3A 제형으로부터 형성된 부분은 9X11427 부분에 비해 DETA에 대한 높은 내화학성을 나타낸다. 특정 이론에 제한됨이 없이, PC 상은 심지어 연속적인 PBT 상에 더욱 작은 크기 규모로 분포되어 있다고 여겨진다. 또한, 가공 동안 높은 Mw PBT보다 빠르게 결정화하는 실시예 3A에서 사용된 낮은 Mw PBT로 인해, 결정도가 실시예 3A 제형에서 높아 개선된 내화학성에 기여할 수 있는 것으로 여겨진다.
다음으로, 기계적 특성 보유는 낮은 Mw PBT((실시예 2A, 자연 색상) 및 높은 Mw PBT(실시예 2B) 자연 색상)로 제형화된 하기 실시예 2(예를 들어, 2A-2B)(PC/PBT/35% S-유리)의 화학물질 처리로 평가하였다. 샘플은 하기와 같이 산에 침지시켰다: (패널 A) 아세트산으로 화학적 처리; (패널 B) 최대 40% 질산으로 화학적 처리; (패널 C) 최대 75% 황산으로 화학적 처리; 및 (패널 D) 최대 95% 올레산으로 화학적 처리. 하기 표 5는 샘플을 처리하는데 사용된 화학물질 및 화학물질 처리 이후 샘플의 기계적 보유를 나열한 것이다. 인장 시험은 2시간 동안 화학물질에 노출시킨 후 0% 변형 속도 하에서 수행하였다.
표 5.
Figure pct00027
데이터에서 보는 바와 같이, 두 제형에 대한 기계적 특성 보유는 예외적이었다(>95%). 우수한 기계적 특성 보유에 더하여, 부품은 또한 화학물질 처리 후에도 손상되지 않은 표면을 나타내었다.
다음으로, 실시예 2의 얼룩 저항성(stain resistance)을 평가하였다. 이 평가에서, 시험 표본을 48시간 동안 다양한 화학물질 및 화합물로 표면 처리하였다. 48시간 후, 시험 표본의 표면을 가시적인 표면 얼룩에 대해 육안으로 검사하였다. 샘플의 표면 검사는 프렌치스 옐로우 머스타드를 나타내는 샘플 칩 (3)을 제외하고, 48시간 노출 후 눈에 띄는 얼룩을 보이지 않는 것으로 나타났다. 옐로우 머스타드는 쉽게 얼룩지고 제거하기 어려운 것으로 알려져 있다. 그러나, 실시예 2 샘플의 내화학성은 표면 상에 황색의 밝은 엷은 색조만 남아 있을 정도로 충분하다. 머스타드 내 옐로우 피그먼트는 강황이며, 햇빛 아래에서 불안정하다. 햇빛에 노출된지 하루만 지나면, 밝은 엷은 색조 또한 사라지고 육안으로 감지할 수 없게 된다. 충분한 내화학성이 없는 경우, 옐로우 피그먼트가 너무 깊게 투과하여 영구적인 얼룩(staining)을 야기할 수 있다.
다음으로, 발명 제형의 흰색 착색성을 비교 제형에 대해 평가하였다. 하기 표 6은 종래 유리-충전된 특수 나일론 및 PEEK 제형과 비교하여, 발명 제형의 흰색 착색성의 리스트를 나타낸다. 예시와 같이, E-유리를 포함하는 샘플은 S-유리의 유사한 함량을 포함하는 샘플과 유사한 흰색 착색능을 갖는다.
표 6.
Figure pct00028
대표적인 제형인 실시예 1의 마이크로구조 및 마이크로상(microphase) 분리를 22 wt% 유리 섬유의 부재(도 2 참조) 및 존재(도 3 참조) 하에서 투과 전자 현미경으로 평가하였다. 도 4는 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 얻은 대표적인 현미경 사진을 나타낸다. 현미경 사진은 유리 섬유 없이 제형 실시예 1을 사용하여 제조된 몰딩된 샘플로부터 수득하였다. (패널 A) 2,000x 배율; (패널 B) 5,000x 배율; (패널 C) 10,000x 배율; (패널 D) 25,000x 배율; 및 (패널 E)는 패널 D에서 보여지는 동일한 샘플에 대해 표시된 주석을 나타낸다. 도 3은 투과 전자 현미경("TEM")에 의해 얻어진 대표적인 현미경 사진을 나타낸다. 현미경 사진은 22 wt% 유리 섬유를 갖는 제형 실시예 1을 사용하여 제조된 몰딩된 샘플로부터 수득하였다. (패널 A) 2,000x 배율, 및 가장자리가 "GF"로 표시된 매우 어둡게 마킹된 큰 원은 유리 섬유의 단면을 나타낸다는 것을 유의해야 한다; (패널 B) 5,000x 배율, 및 가장자리가 "GF"로 표시된 매우 어둡게 마킹된 큰 원은 유리 섬유의 단면을 나타낸다는 것을 유의해야 한다; (패널 C) 10,000x 배율; (패널 D) 25,000x 배율; 및 (패널 E)는 패널 D에서 보여지는 동일한 샘플에 대해 표시된 주석을 나타낸다. 데이터는 유리 섬유를 갖거나 또는 갖지 않는 제형에서 나노규모에서의 마이크로 상 분리를 나타낸다. 예를 들어, 도 2d 및 2e를 참조하면, 이미지는 연속적인 반결정성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 상 내에 분산된 약 50 nm 직경의 폴리카보네이트 상(짙은 회색 점)을 나타낸다. 이미지는 또한 연속적인 반결정성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 상 내에 분포된 IM3에 의해 싸여진 IM2를 포함하는 밝은 회색 구를 나타낸다. IM3에 의해 싸여진 IM2를 포함하는 구는 구체적인 가공 조건에 따라 구형 또는 플레이트 형상일 수 있다. 유사한 결과가 유리 섬유의 존재 하에서 얻어졌다(도 3d 및 3e 참조).
특정 이론에 제한됨이 없이, 전술한 결과는 하기와 일치한다: 기능화 반응성 엘라스토머 상용화제, IM3의 존재는 비-반응성 엘라스토머 개질제, IM2와 반응하고, IM2/IM3 물질은 연속적인 PBT 매트릭스 내에 분산되고 생성된 우수한 계면 접착력 및 우수한 기계적 특성을 갖는다. 대조적으로, 특정 이론에 제한됨이 없이, 이 결과는 IM3가 없는 제형과 대조적인데, 여기서 비-반응성 엘라스토머는 연속적인 폴리에스테르 매트릭스, 예컨대 PBT 내에 분포될 수 있으며 생성된 낮은 계면 접착력 및 열악한 기계적 특성을 갖는다.
대표적인 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물의 유전 특성이 또한 측정되었다(도 4 및 5 참조). 유전 상수(Dk) 및 손실 계수(Df)는 내부 SABIC 프로토콜 예컨대 당업자에게 공지된 split post dielectric resonators 방법을 사용하는 것에 따라 특정 주파수에서 측정되었다. 데이터는 대표적인 제형을 사용하여 시험된 주파수의 넓은 범위에 걸친 우수한 비유전율 성능(도 6 참조)은 모두 4.00보다 상당시 낮은 Dk를 갖고, 2개의 대표적인 제형은 약 3.2의 Dk를 갖는 것을 나타낸다. 대조적으로, 30 wt% 유리 섬유를 갖는 PEEK에서 전형적으로 보여지는 Dk는 1 MHz에서 약 3.7이고; 30 wt% 유리 섬유를 갖는 PPA의 경우, Dk는 1 기가헤르츠(GHz)에서 약 4.2이고; 및 30 wt% 유리 섬유를 갖는 PAA의 경우, Dk는 110 Hz에서 약 4.6이다. 손실 계수(Df)는 시험된 주파수 범위에 걸쳐 유사한 강력한 성능을 나타낸다. 도 6 및 7에서 제형 식별은 상기 본원에 설명된 것과 대응된다. 제형 "USDA-0"은 유리 섬유가 없는 USDA 제형이다.
하기 표 7은 S-유리 충전된 제형과 비교하여 다양한 E-유리 충전된 제형을 나타낸다. 그람 당 에폭시 작용기에 기초하여, ERL-4221의 양은 화합물에서 동일한 에폭시 작용기를 얻기 위해 공지된 계산에 기초하여 DER661로부터 전환될 수 있다.
표 7.
Figure pct00029
하기 표 8은 S-유리 충전된 제형과 비교하여 다양한 E-유리 충전된 제형(표 6의)의 물리적 특성을 나타낸다.
표 8.
Figure pct00030
표 8에서 보는 바와 같이, 실시예 5 및 실시예 3B와 비교하여, 비교 가능한 E-유리 함량을 갖는 샘플은 다음을 갖는다: 약 285℃에서 높은 용융 흐름 지수; 낮은 강성(인장 및 굴곡 모듈러스); 낮은 강도(인장 및 굴곡 강도); 및 낮은 내충격성(노치형 아이조드 충격 강도 및 비노치형 아이조드 충격 강도).
도 6은 S10-2 및 -3의 SEM 이미지를 나타낸다. 두 이미지는 S-유리를 포함하는 샘플과 유사하게, 블렌드 내 E-유리로부터 우수한 유리 접착력을 나타낸다.
표 9는 내응력균열성(stress cracking resistance, ESCR), 예컨대 ASTM D1693, 몇몇 강한 산화성 산에 하루 동안 실온에서 노출된 시험 후 기계적 특성 보유를 나타낸다. ASTM 인장 바(bar)는 24시간 동안 나열된 화학물질에 노출시킨 후 약 0% 및 약 0.5% 변형 하에 적용하였다. 이후 탄성의 인장 모듈러스, 파단 시 인장 강도 및 파단 시 인장 신율을 측정하기 위해 ASTM D638 하에서 바(bar)를 시험하였다. 유지력은 화학물질을 적용하지 않은 대조 ASTM 인장 바의 데이터를 시험된 데이터와 비교하여 표 9에서 계산되었다. E-유리 및 S-유리를 포함하는 두 샘플 모두 우수한 보유력을 나타내었다(+/- 10% 차이 범위에서).
표 9.
Figure pct00031
도 7 및 8은 대표적인 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물의 유전 특성을 나타낸다. 유전 상수(Dk) 및 손실 계수(Df)는 SABIC 프로토콜 예컨대 split post dielectric resonators 방법에 따라 특정 주파수에서 측정되었다. 예를 들어, 시험 방법은 split post dielectric resonators를 갖는 네트워크 분석기를 사용하여 라미나 유전체 물질의 복소 유전율을 결정하기 위해 구성될 수 있다. 1.1/1.9/5/10/20GHHz의 주파수에서 유전율 및 손실을 측정하였다. 유리 함량이 많을수록 Dk가 높아진다. S10-3은 45% 그러나 S-유리를 포함하는 실시예 2와 비교하여, 높은 Dk를 갖는다. 이는 S-유리가 블렌드에서 약간 낮은 Dk를 제공할 수 있음을 나타낸다.
표 10은 PBT/PC 수지에서 S-유리와 PBT/PC 수지에서 E-유리의 비교를 나타내며, 여기서 "+"는 높거나 또는 더 나은 것을 지시하며, "-"는 낮거나 또는 더 열악한 것을 지시하고, "O"는 유사한 것을 지시한다).
표 10.
Figure pct00032
데이터가 제시하는 바와 같이, 본 발명 제형은 흰색 착색성, 기계적 특성 및 내화학성의 이상적인 조합을 나타낸다. 실제로, 데이터는 본 발명 제형이 유일하게 흰색 착색 가능하고, 초강성이며, 높은 충격 강도 용액임을 나타내며 또한 강한 산성 및 화장품 화학물질에 대해 내화학성이 있다. 본원에서 사용된 내화학성은 고농도의 산화성 산에 대한 내성을 의미할 수 있다.
다양한 양태에서, 본 개시물은 하기 양태들에 관한 것이고 및 적어도 하기 양태들을 포함한다.
양태 1: 블렌딩된 열가소성 조성물로서: a) 약 5 wt% 내지 약 90 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 90 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 상용화제(compatibilizer) 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 아크릴 충격 개질제 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 폴리카보네이트-폴리부틸렌 테레프탈레이트 상용화제(compatibilizer) 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 내화학성(chemically resistant)이고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물.
양태 2: 내화학성(chemically resistant) 블렌딩된 열가소성 조성물로서: a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 엘라스토머 상용화제(compatibilizer) 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 아크릴 충격 개질제 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 폴리머 매트릭스 상용화제(compatibilizer) 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하고; 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖고; 및 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전상수(dielectric constant)를 갖는 것인, 내화학성 블렌딩된 열가소성 조성물.
양태 3: 양태 1-2 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 약 6 wt% 내지 약 25 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 4: 양태 1-3 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 비스페놀 A에서 얻은 반복 단위를 포함하는 호모폴리머인, 조성물.
양태 5: 양태 1-4 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 비스페놀 A 또는 세바스산, 또는 양자(both)에서 얻은 반복 단위를 포함하는 폴리카보네이트 코폴리머인, 조성물.
양태 6: 양태 1-5 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시, 약 15,000 내지 약 50,000 g/mole의 중량 평균 분자량을 갖는 것인, 조성물.
양태 7: 양태 1-6 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중(load) 하에서 및 300 ℃에서 측정 시 약 17 g/10분 내지 약 32 g/10분의 용융 체적 흐름률(melt volume flow rate, MVR)을 갖는 것인, 조성물.
양태 8: 양태 1-7 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 9: 양태 1-8 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 0.50 내지 약 0.80의 고유 점도(intrinsic viscosity)를 갖는 것인, 조성물.
양태 10: 양태 1-9 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리에스테르 상용화제 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 11: 양태 1-10 중 어느 하나에 있어서, 상기 아크릴 충격 개질제 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 12: 양태 1-11 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트-폴리부틸렌 테레프탈레이트 상용화제 성분은 약 0.5 wt% 내지 약 3.0 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 13: 양태 1-12 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 10 wt% 내지 약 60 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 14: 양태 1-13 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 20 wt% 내지 약 55 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 15: 양태 1-14 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 30 wt% 내지 약 57 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 16: 양태 1-15 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 43 wt% 내지 약 57 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 17: 양태 1-16 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 E-유리, S-유리, 및 이들의 조합에서 선택되는 것인, 조성물.
양태 18: 양태 1-17 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 하나 이상의 S-유리 물질인, 조성물.
양태 19: 양태 1-18 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 하나 이상의 E-유리 물질인, 조성물.
양태 20: 양태 1-19 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 세절된(chopped) 것인, 조성물,
양태 21: 양태 1-20 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 약 0.2 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는 것인, 조성물.
양태 22: 양태 1-21 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 원형 단면적을 갖는 것인, 조성물.
양태 23: 양태 1-22 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 섬유는 약 1 ㎛ 내지 약 35 ㎛의 직경을 갖는 것인, 조성물.
양태 24: 양태 1-23 중 어느 하나에 있어서, 에스테르교환 담금질제(transesterification quenching agent)를 더 포함하는, 조성물.
양태 25: 양태 24에 있어서, 상기 에스테르교환 담금질제는 산성 포스페이트 염, 그룹 IB 포스페이트 염, 그룹 IIB 포스페이트 염, 포스포러스 옥소-산, 및 이들의 혼합물에서 선택되는 것인, 조성물.
양태 26: 양태 24-25 중 어느 하나에 있어서, 상기 에스테르교환 담금질제는 약 0 wt%보다 크고 약 1 wt% 이하의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
양태 27: 양태 1-26 중 어느 하나에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 더 포함하는, 조성물.
양태 28: 양태 27에 있어서, 상기 에폭시 하이드로안정화제는 올리고머 에폭사이드인, 조성물.
양태 29: 양태 27-28 중 어느 하나에 있어서, 상기 에폭시 하이드로안정화제는 약 400 g/eq 내지 약 2000 g/eq의 에폭시드 당량(equivalent weight)을 갖는 것인, 조성물.
양태 30: 양태 1-29 중 어느 하나에 있어서, 산화 방지제, 대전 방지제, 사슬 연장제, 착색제(colorant), 탈형제(de-molding agent), 염료(dye), 유동 촉진제, 유동 개질제(flow modifier), 광 안정화제, 윤활제, 이형제(mold release agent), 안료(pigment), 담금질제(quenching agent), 열 안정화제, UV 흡수 물질, UV 반사 물질, 및 UV 안정화제, 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함하는, 조성물.
양태 31: 양태 1-30 중 어느 하나에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도를 갖는 것인, 조성물.
양태 32: 양태 1-31 중 어느 하나에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 150 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도를 갖는 것인, 조성물.
양태 33: 양태 1-32 중 어느 하나에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전상수를 갖는 것인, 조성물. 청구항 1에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 약 3.8보다 낮거나 동일한 유전상수를 갖는 것인, 조성물.
양태 34: 양태 1-33 중 어느 하나의 조성물을 포함하는 물품.
양태 35: 양태 34에 있어서, 상기 물품은 압출 몰딩 또는 사출 몰딩된 것인, 물품.
양태 36: 양태 34-35 중 어느 하나에 있어서, 상기 물품은 컴퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, 와이-파이 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 무선 전화(cellular) 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치에서 선택되는 것인, 물품.
양태 37: 블렌딩된 열가소성 조성물의 충격 강도 및 유전 상수를 개선하는 방법으로, a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분; b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 상용화제(compatibilizer) 성분; d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 아크릴 충격 개질제 성분; e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 폴리카보네이트-폴리부틸렌 테레프탈레이트 상용화제(compatibilizer) 성분; 및 f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 컴바이닝(combining)하는 단계를 포함하고; 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고; 상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 방법.
본 개시물에서 다양한 수정 및 변이가 본 개시물의 범위 또는 취지에 벗어나지 않고 수행될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시물의 다른 구현예들은 본 명세서에서 개시된 개시물의 상세한 설명 및 실시를 고려함으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 실시예들은 하기 특허청구범위로 명시된 개시물의 진정한 범위 및 취지와 함께 단지 예시적인 것으로 고려되도록 의도된다.
본 개시물의 특허 가능한 범위는 청구항들에 의해서 한정되며, 당업자에게서 생기는 다른 예들도 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 이들이 청구항의 문자 언어와 차이가 없는 구조 요소를 갖거나, 또는 이들이 청구항의 문자 언어와 실질적이지 않은 차이를 가진 동등한 구조 요소를 포함한다면 청구항의 범위 내에 들어가는 것으로 간주한다.

Claims (37)

  1. 블렌딩된 열가소성 조성물로서:
    a) 약 5 wt% 내지 약 90 wt%의 폴리카보네이트 성분;
    b) 약 20 wt% 내지 약 90 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
    c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 상용화제(compatibilizer) 성분;
    d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 아크릴 충격 개질제 성분;
    e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 폴리카보네이트-폴리부틸렌 테레프탈레이트 상용화제(compatibilizer) 성분; 및
    f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고;
    상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고;
    상기 블렌딩된 열가소성 조성물은 내화학성(chemically resistant)이고;
    상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 및
    상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 블렌딩된 열가소성 조성물.
  2. 내화학성(chemically resistant) 블렌딩된 열가소성 조성물로서:
    a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분;
    b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
    c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 엘라스토머 상용화제(compatibilizer) 성분;
    d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 아크릴 충격 개질제 성분;
    e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 폴리머 매트릭스 상용화제(compatibilizer) 성분; 및
    f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 포함하고;
    상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고;
    상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하고;
    상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도(notched Izod impact strength)를 갖고; 및
    상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전상수(dielectric constant)를 갖는 것인, 내화학성 블렌딩된 열가소성 조성물.
  3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 약 6 wt% 내지 약 25 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 비스페놀 A에서 얻은 반복 단위를 포함하는 호모폴리머인, 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 비스페놀 A 또는 세바스산, 또는 양자(both)에서 얻은 반복 단위를 포함하는 폴리카보네이트 코폴리머인, 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 BPA 폴리카보네이트 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시, 약 15,000 내지 약 50,000 g/mole의 중량 평균 분자량을 갖는 것인, 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 ASTM D1238에 따라 1.2 kg의 하중(load) 하에서 및 300 ℃에서 측정 시 약 17 g/10분 내지 약 32 g/10분의 용융 체적 흐름률(melt volume flow rate, MVR)을 갖는 것인, 조성물.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분은 약 0.50 내지 약 0.80의 고유 점도(intrinsic viscosity)를 갖는 것인, 조성물.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 상용화제 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴 충격 개질제 성분은 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트-폴리부틸렌 테레프탈레이트 상용화제 성분은 약 0.5 wt% 내지 약 3.0 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 10 wt% 내지 약 60 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 20 wt% 내지 약 55 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 30 wt% 내지 약 57 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유 성분은 약 43 wt% 내지 약 57 wt%의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 E-유리, S-유리, 및 이들의 조합에서 선택되는 것인, 조성물.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 하나 이상의 S-유리 물질인, 조성물.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 하나 이상의 E-유리 물질인, 조성물.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 세절된(chopped) 것인, 조성물,
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 약 0.2 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는 것인, 조성물.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 원형 단면적을 갖는 것인, 조성물.
  23. 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유는 약 1 ㎛ 내지 약 35 ㎛의 직경을 갖는 것인, 조성물.
  24. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 에스테르교환 담금질제(transesterification quenching agent)를 더 포함하는, 조성물.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 에스테르교환 담금질제는 산성 포스페이트 염, 그룹 IB 포스페이트 염, 그룹 IIB 포스페이트 염, 포스포러스 옥소-산, 및 이들의 혼합물에서 선택되는 것인, 조성물.
  26. 제 24항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에스테르교환 담금질제는 약 0 wt%보다 크고 약 1 wt% 이하의 양으로 존재하는 것인, 조성물.
  27. 제 1항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 에폭시 하이드로안정화제(hydrostablizer agent)를 더 포함하는, 조성물.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 에폭시 하이드로안정화제는 올리고머 에폭사이드인, 조성물.
  29. 제 27항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 하이드로안정화제는 약 400 g/eq 내지 약 2000 g/eq의 에폭시드 당량(equivalent weight)을 갖는 것인, 조성물.
  30. 제 1항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서, 산화 방지제, 대전 방지제, 사슬 연장제, 착색제(colorant), 탈형제(de-molding agent), 염료(dye), 유동 촉진제, 유동 개질제(flow modifier), 광 안정화제, 윤활제, 이형제(mold release agent), 안료(pigment), 담금질제(quenching agent), 열 안정화제, UV 흡수 물질, UV 반사 물질, 및 UV 안정화제, 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함하는, 조성물.
  31. 제 1항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 140 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도를 갖는 것인, 조성물.
  32. 제 1항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 ASTM D256에 따라 측정 시 약 150 J/m보다 높거나 동일한 노치형 아이조드 충격 강도를 갖는 것인, 조성물.
  33. 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 약 4.0보다 낮거나 동일한 유전상수를 갖는 것인, 조성물.
    제 1항에 있어서, 상기 블렌딩된 열가소성 조성물의 몰딩된 샘플은 약 3.8보다 낮거나 동일한 유전상수를 갖는 것인, 조성물.
  34. 제 1항 내지 제 33항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 물품.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 물품은 압출 몰딩 또는 사출 몰딩된 것인, 물품.
  36. 제 34항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품은 컴퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, 와이-파이 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 무선 전화(cellular) 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치에서 선택되는 것인, 물품.
  37. 블렌딩된 열가소성 조성물의 충격 강도 및 유전 상수를 개선하는 방법으로,
    a) 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 폴리카보네이트 성분;
    b) 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
    c) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 폴리에스테르 상용화제(compatibilizer) 성분;
    d) 약 0 wt%보다 크고 약 5 wt% 이하의 아크릴 충격 개질제 성분;
    e) 약 0 wt%보다 크고 약 3 wt% 이하의 폴리카보네이트-폴리부틸렌 테레프탈레이트 상용화제(compatibilizer) 성분; 및
    f) 약 0 wt%보다 크고 약 60 wt% 이하의 유리 섬유 성분을 컴바이닝(combining)하는 단계를 포함하고;
    상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분에 대한 폴리카보네이트 성분의 wt% 비율은 약 0.5보다 작거나 동일하고;
    상기 모든 성분의 합쳐진 중량 퍼센트 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 상기 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 전체 중량에 기초하는, 방법.
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