KR20170105278A

KR20170105278A - 표면 평활도 및 금속 증착성이 우수한 램프 리플렉터용 수지 조성물

Info

Publication number: KR20170105278A
Application number: KR1020160028282A
Authority: KR
Inventors: 안병우; 신종욱; 정명욱; 황희역; 오형근; 김해리
Original assignee: 이니츠 주식회사
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-19

Abstract

본 발명은 폴리아릴렌 설파이드, 페녹시 수지, 충진재 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 포함하는, 램프 리플렉터용 수지 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 수지 조성물은 폴리아릴렌 설파이드 고유의 우수한 기계적 및 열적 물성을 유지하면서, 표면 평활도는 낮고 금속 증착성은 높아 램프 리플렉터용 수지로 유용하다.

Description

표면 평활도 및 금속 증착성이 우수한 램프 리플렉터용 수지 조성물{RESIN COMPOSITION FOR LAMP REFLECTOR HAVING LOW SURFACE ROUGHNESS AND HIGH METAL DEPOSITION}

본 발명은 표면 평활도 및 금속 증착성이 우수한 램프 리플렉터용 수지 조성물에 관한 것이다.

현재 폴리아릴렌 설파이드(polyarylene sulfide; 이하 'PAS'로 기재)는 대표적인 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로, 높은 내열성과 내화학성, 내화염성(flame resistance), 전기 절연성 등으로 인해 고온과 부식성 환경에서 사용되는 각종 제품이나 전자 제품에 사용되는 용도로 수요가 증대되고 있다.

이러한 폴리아릴렌 설파이드 중에서 상업적으로 판매되는 것은 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; 이하 'PPS'로 기재)가 유일하다. PPS는 뛰어난 기계적, 전기적 및 열적 특성과 내약품성으로 인하여 자동차 장비, 전기 전자 기기의 하우징이나 주요 부품으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 폴리페닐렌 설파이드 수지만으로는 내열성 및 기계적 강도 등이 불충분하여 이를 증진시키기 위해 충진재를 혼합하여 사용하는 경우가 많다.

대한민국 등록특허 제 10-1280100 호는 낮은 염소 함량의 폴리아릴렌 설파이드, 액정성 폴리에스터 아마이드 수지 및 낮은 질소 함량의 유리 섬유를 포함하는 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물을 개시하고 있으며, 이를 통해 높은 유동성으로 성형시 버(burr) 발생이 적고 높은 내열성을 나타내는 효과를 개시하고 있다.

한편, 자동차 램프 리플렉터의 소재로는 마그네슘, 알루미늄 등의 금속을 주로 사용하고 있으며, 금속 소재를 사용한 램프 리플렉터는 다이캐스팅 공정에 있어서 구현 디자인의 한계가 있고 생산성이 낮기 때문에 저렴한 소재 원가에도 불구하고 리플렉터 가격은 높은 실정이다. 또한, 자동차 경량화 추세에 따라 금속의 플라스틱화가 빠르게 진행되고 있으나, 자동차 램프 모듈의 다기능화로 램프 모듈의 중량은 오히려 증가하는 추세이다. 따라서 자동차 램프 모듈의 경량화가 절실한 실정이다.

램프 리플렉터는 약 230 ℃의 고온 환경에서 사용 가능해야하고, 수분 흡수율이 낮아야 한다. 또한, 상기 램프 리플렉터는 고온에서의 헤이즈(haze) 특성이 좋아야 하는 조건을 만족해야 한다. 나아가, 램프 리플렉터 제조는 통상적으로 수지 성형 재료를 성형하여 얻어진 성형물(기재) 상에 프라이머 조성물을 도포 및 경화하여 프라이머층을 형성한 후 프라이머층 위에 알루미늄 또는 아연 등의 금속을 코팅하여 금속 반사층을 형성하는 공정을 포함한다. 따라서, 램프 리플렉터용 기재는 우수한 표면 평활도 및 높은 금속 증착성이 요구된다.

대한민국 등록특허 제 10-1280100 호

따라서, 본 발명의 목적은 표면 평활도 및 금속 증착성이 우수한 램프 리플렉터용 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 수지 조성물을 성형하여 제조된, 표면 평활도 및 금속 증착성이 우수한 램프 리플렉터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폴리아릴렌 설파이드;

하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 페녹시 수지;

유리 비드;

충진재; 및

하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 포함하는, 램프 리플렉터용 수지 조성물을 제공한다:

또한, 본 발명은 상기 수지 조성물을 성형하여 제조된 램프 리플렉터를 제공한다.

본 발명에 따른 수지 조성물은 PAS 고유의 우수한 기계적 및 열적 물성을 유지하면서, 표면 평활도는 낮고 금속 증착성은 높아 램프 리플렉터용 수지로 유용하다. 또한, 본 발명의 수지 조성물은 램프 리플렉터의 응용분야인 LED 조명 분야 및 각종 전기전자 부품 분야에도 적용 가능하며, 높은 금속 접착성이 필요한 여러 분야에서 폭넓게 사용할 수 있다.

본 발명은 폴리아릴렌 설파이드;

유리 비드;

충진재; 및

[화학식 1]

상기 페녹시 수지는 수지 조성물의 금속 증착성을 향상시키며, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함한다. 구체적으로, 상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 30,000 내지 70,000일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 50,000 내지 70,000일 수 있다.

상기 페녹시 수지는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 10 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 페녹시 수지는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

상기 하이드로탈사이트는 수지 조성물의 헤이즈를 저감시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 하이드로탈사이트는 MgO와 Al₂O₃를 3.0 내지 5.0 : 1의 중량비로 포함하고, 평균 입경이 0.3 내지 0.8 ㎛일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 하이드로탈사이트는 MgO와 Al₂O₃를 3.5 내지 4.5 : 1의 중량비로 포함하고, 평균 입경이 0.3 내지 0.6 ㎛일 수 있다.

상기 하이드로탈사이트는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 2 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 하이드로탈사이트는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 1.5 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

상기 유리 비드는 수지 조성물의 표면 평활도를 향상시키고 흡습율을 저감시키는 역할을 하며, 수지와의 계면접착력 향상을 위해 표면처리된 유리 비드를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 비드는 평균 입경이 3 내지 50 ㎛일 수 있다.

더불어, 상기 유리 비드의 표면처리는 실란, 말레산 무수물, 티탄산염(titanate), 지르콘산염(zirconate), 푸마르산(fumaric acid) 및 이의 조합으로부터 선택된 물질로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 비드는 실란으로 표면처리된 것일 수 있다.

또한, 상기 유리 비드는 수지 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 15 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 비드는 수지 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 폴리아릴렌 설파이드를 포함한다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 디요오드 방향족 화합물과 황 원소를 포함하는 반응물을 용융 중합하여 제조할 수 있다. 상기 중합반응에 사용 가능한 디요오드 방향족 화합물은 디요오드화벤젠(diiodobenzene; DIB), 디요오드화나프탈렌(diiodonaphthalene), 디요오드화비페닐(diiodobiphenyl), 디요오드화비스페놀(diiodobisphenol), 및 디요오드화벤조페논(diiodobenzophenone)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상술한 디요오드 방향족 화합물들에 알킬 원자단(alkyl group)이나 술폰 원자단(sulfone group) 등이 치환기로 결합되어 있거나, 방향족기에 산소나 질소 등의 원자가 함유된 형태의 디요오드 방향족 화합물도 사용될 수 있다. 나아가, 상기 디요오드 방향족 화합물은 요오드 원자가 붙은 위치에 따라 여러 가지 디요오드 화합물의 이성질체(isomer)가 있는데, 이 중에서도 파라-디요오드벤젠(pDIB), 2,6-디요오도나프탈렌, 또는 p,p'-디요오도비페닐처럼 파라 위치에 요오드가 결합된 화합물이 보다 적합하다.

상기 디요오드 방향족 화합물과 반응하는 황 원소의 형태는 별다른 제한이 없다. 보통 황 원소는 상온에서 원자 8개가 연결된 고리 형태(cyclooctasulfur; S₈)로 존재하는데, 이러한 형태가 아니더라도 상업적으로 사용 가능한 고체 또는 액체 상태의 황이라면 별다른 한정 없이 모두 사용할 수 있다.

또한, 상기 디요오드 방향족 화합물과 황 원소를 포함하는 반응물은 중합개시제, 안정제, 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 중합개시제는 1,3-디요오드-4-니트로벤젠, 머캅토벤조티아졸, 2,2'-디티오벤조티아졸, 사이클로헥실벤조티아졸 술펜아미드, 및 부틸벤조티아졸 술펜아미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다. 상기 안정제는 통상 수지의 중합반응에 사용되는 안정제이면, 특별히 한정되지 않는다.

한편, 상기 반응물의 용융 중합 도중, 중합중지제를 첨가할 수 있다. 상기 중합 중지제는 중합되는 고분자에 포함되는 요오드 그룹을 제거하여 중합을 중지 시킬 수 있는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 디페닐 설파이드(diphenyl sulfide), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 디페닐(diphenyl)류, 벤조페논(benzophenone)류, 디벤조티아졸 디설파이드(dibenzothiazole disulfide), 모노요오도아릴 화합물(monoiodoaryl compound), 벤조티아졸(benzothiazole)류, 벤조티아졸 술펜아미드(benzothiazole sulfenamide)류, 티우람(thiuram)류 및 디티오카바메이트(dithiocarbamate)류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 중합중지제는 요오도비페닐(iodobiphenyl), 요오도페놀(iodophenol), 요오도아닐린(iodoaniline), 요오도벤조페논(iodobenzophenone), 2-메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole), 2,2'-디티오비스벤조티아졸(2,2'-dithiobisbenzothiazole), N-시클로헥실벤조티아졸-2-술펜아미드(N-cyclohexylbenzothiazole-2-sulfenamide), 2-모르폴리노티오벤조티아졸(2-morpholinothiobenzothiazole), N,N-디시클로헥실벤조티아졸-2-술펜아미드(N,N-dicyclohexylbenzothiazole-2-sulfenamide), 테트라메틸티우람 모노설파이드(tetramethylthiuram monosulfide), 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide), 아연 디메틸디티오카바메이트(Zinc dimethyldithiocarbamate), 아연 디에틸디티오카바메이트(Zinc diethyldithiocarbamate) 및 디페닐 디설파이드(diphenyl disulfide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

한편, 중합중지제의 투여 시점은 폴리아릴렌 설파이드의 목적 점도 또는 목적 분자량을 고려하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 초기 반응물 내에 포함된 디요오드 방향족 화합물을 기준으로 약 70 내지 100 중량%가 반응되어 소진된 시점에서 투여할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 용융 중합은 디요오드 방향족 화합물과 황 원소를 포함하는 반응물의 중합이 개시될 수 있는 조건이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 용융 중합은 승온 감압 조건에서 진행될 수 있는데, 이 경우, 180 내지 250 ℃ 및 50 내지 450 torr의 초기 반응조건에서 온도 상승 및 압력 강하를 수행하여 최종 반응조건인 270 내지 350 ℃ 및 0.001 내지 20 torr로 변화시키며, 약 1 내지 30 시간 동안 진행할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 최종 반응조건을 온도 약 280 내지 300 ℃ 및 압력 약 0.1 내지 0.5 torr로 하여 중합반응을 진행할 수 있다.

한편, 폴리아릴렌 설파이드의 제조 방법은 상기 용융중합 전에, 디요오드 방향족 화합물과 황 원소를 포함하는 반응물을 용융 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 용융 혼합은 상기 혼합물이 용융 혼합될 수 있는 조건이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 130 내지 200 ℃, 혹은 160 내지 190 ℃의 온도에서 진행할 수 있다. 상술한 바와 같이 용융중합 전에 용융 혼합 단계를 진행하는 경우, 추후 행해지는 용융중합을 보다 용이하게 진행할 수 있다.

본 발명의 다른 일구현예에 따른 폴리아릴렌 설파이드의 제조 방법에 있어서, 상기 용융중합은 니트로벤젠계 촉매의 존재 하에서 진행될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 용융중합반응 전에 용융 혼합 단계를 거치는 경우, 상기 니트로벤젠계 촉매는 용융 혼합 단계에서 추가될 수 있다. 예를 들어, 니트로벤젠계 촉매는 1,3-디요오드-4-니트로벤젠, 또는 1-요오드-4-니트로벤젠 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상술한 바와 같이 제조된 폴리아릴렌 설파이드는 기존의 제조 공정으로 제조된 폴리아릴렌 설파이드와 달리 염 형태의 부산물을 거의 포함하지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 폴리아릴렌 설파이드는 염소 함량이 300 ppm 이하, 구체적으로 200 ppm 이하, 더욱 구체적으로 100 ppm 이하일 수 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 융점이 265 내지 290 ℃, 구체적으로 270 내지 285 ℃, 보다 구체적으로 약 275 내지 283 ℃일 수 있다. 또한, 수평균분자량이 5,000 내지 50,000, 구체적으로 8,000 내지 40,000, 보다 구체적으로 약 10,000 내지 30,000 일 수 있다. 나아가, 상기 폴리아릴렌 설파이드는 수평균분자량이 수평균분자량에 대한 중량평균분자량으로 정의되는 분산도가 2.0 내지 4.5, 구체적으로 2.0 내지 4.0, 보다 구체적으로 2.0 내지 3.5 일 수 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 회전 원판 점도계로 300 ℃에서 측정한 용융 점도가 10 내지 50,000 poise, 구체적으로 100 내지 20,000 poise, 보다 구체적으로 300 내지 10,000 poise일 수 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 주쇄에 결합된 요오드 및 유리 요오드를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 주쇄에 결합된 요오드 및 유리 요오드 함량은 10 내지 10,000 ppm일 수 있다. 상기 주쇄에 결합된 요오드 및 유리 요오드 함량은 하기 실시예의 기재와 같이, 폴리아릴렌 설파이드 시료를 고온에서 열처리한 후, 이온크로마토그래피를 이용해 정량하는 방법으로 측정할 수 있다. 상기 유리 요오드는 상술한 바와 같은 디요오드 방향족 화합물과 황 원소를 포함하는 반응물의 중합 과정에서 발생하며, 최종 형성된 폴리아릴렌 설파이드와 화학적으로 분리된 상태로 잔류하는 요오드 분자, 요오드 이온 또는 요오드 라디칼 등을 총칭한다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 60 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 폴리아릴렌 설파이드는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 25 내지 45 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

상기 충진재는 탄산칼슘, 유리 섬유, 판유리(Glass flake), 카본섬유, 울라스토나이트(wollastonite), 휘스커(whisker), 밀드 글래스(Milled glass), 운모, 황산 바륨, 탈크, 실리카 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 충진재는 탄산칼슘, 유리 섬유 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 충진재는 탄산칼슘 및 유리 섬유를 포함할 수 있다.

상기 충진재는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 40 내지 70 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 충진재는 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 45 내지 65 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

상기 탄산칼슘은 수지 조성물의 표면 평활도를 향상시킬 수 있으며, 구체적으로, 평균 입경(D50)이 0.5 내지 10 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄산칼슘은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 탄산칼슘은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 40 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 탄산칼슘은 수지 조성물 총 중량을 기준으로 평균 입경 0.5 내지 3.0 ㎛의 미립 탄산칼슘을 10 내지 40 중량% 및 평균 입경 3.0 초과 내지 10 ㎛의 소립 탄산칼슘을 0 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. 상기 조성물이 평균 입경 3.0 초과 내지 10 ㎛의 소립 탄산칼슘을 수지 조성물 총 중량을 기준으로 10 중량%를 초과하는 함량으로 포함할 경우, 수지 조성물의 기계적 물성이 저하되며, 탄산칼슘의 표면 돌출로 인해 알루미늄 증착 후 반사율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 탄산칼슘은 표면처리된 탄산칼슘과 표면 미처리 탄산칼슘의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄산칼슘은 표면처리된 탄산칼슘과 표면 미처리 탄산칼슘을 1: 0.2 내지 0.5의 중량비로 포함할 수 있다.

상기 탄산칼슘의 표면처리에 관하여는 특별히 한정되지 않으며, 통상적으로 수지의 충진재에 사용되는 표면처리 방법을 사용할 수 있다. 상기 표면처리는 수지에서 탄산칼슘의 분산성을 높이고 탄산칼슘의 응집을 줄여줄 수 있으며, 예를 들어, 포화지방산, 불포화 지방산, 수지산이나 이의 염, 에스테르, 알코올계 계면 활성제 등을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 포화지방산으로는 스테아린산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산 등을 들 수 있고, 불포화 지방산으로는 오레산, 리놀산등을 들 수 있다. 구체적으로, 상기 탄산칼슘의 표면처리는 탄산칼슘의 표면이 스테아린산으로 처리된 것일 수 있다.

상기 유리 섬유는 수지 조성물의 내열성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 수지와의 계면접착력 향상을 위해 표면처리된 유리 섬유를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 섬유는 평균 직경이 6 내지 15 ㎛이고, 평균 길이가 2 내지 5 ㎜일 수 있다.

또한, 상기 유리 섬유는 산화 알칼리를 포함하는 알루미노-보로실리케이트 유리(alumino-borosilicate glass)일 수 있다.

더불어, 상기 유리 섬유의 표면처리는 실란, 말레산 무수물, 티탄산염(titanate), 지르콘산염(zirconate), 푸마르산(fumaric acid) 및 이의 조합으로부터 선택된 물질로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 섬유는 실란으로 표면처리된 것일 수 있다.

나아가, 상기 유리 섬유는 수지 조성물 총 중량을 기준으로 5 내지 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 섬유는 수지 조성물 총 중량을 기준으로 10 내지 25 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.

상기 수지 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 60 중량%의 폴리아릴렌 설파이드, 0.5 내지 10 중량%의 페녹시 수지, 0.5 내지 15 중량%의 유리 비드, 40 내지 70 중량%의 충진재 및 0.05 내지 2.0 중량%의 하이드로탈사이트를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 수지 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 25 내지 45 중량%의 폴리아릴렌 설파이드, 1 내지 5 중량%의 페녹시 수지, 1 내지 10 중량%의 유리 비드, 45 내지 65 중량%의 충진재 및 0.1 내지 1.5 중량%의 하이드로탈사이트를 포함할 수 있다.

상기 수지 조성물은 내열안정제, 활제, 대전방지제, 핵제, 슬립제, 안료 및 이의 조합 등의 통상적인 첨가제 성분을 필요에 따라 적절한 양으로 더 첨가할 수 있다.

상기 수지 조성물은 알루미늄 증착 후 ASTM D 3359 방법으로 측정한 금속 증착성이 2B 이상으로 향상된 금속 증착성을 가지므로 램프 리플렉터용으로 유용하다.

상술한 바와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 램프 리플렉터용 수지 조성물은 통상의 방법, 예를 들어, 상기 성분들을 배합한 후 동방향 이축압출기 등을 사용하여 혼련함으로써 제조할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 바와 같은 수지 조성물을 성형하여 제조된 램프 리플렉터를 제공한다.

상기 수지 조성물의 성형 방법으로는, 예를 들어, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로, 사출 성형을 통해 램프리플렉터로 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

제조예 1: PPS-1의 제조

반응기의 내온 측정이 가능한 써모커플, 및 질소 충전 및 진공을 걸 수 있는 진공라인이 부착된 5 ℓ 반응기에 파라디요오드벤젠(p-DIB) 5,130 g, 황 450 g을 포함하는 반응물을 180 ℃로 가열하여 완전히 용융 및 혼합한 후, 220 ℃ 및 350 Torr의 초기 반응 조건에서 시작하여, 최종 반응온도는 300 ℃, 압력은 0.6 내지 0.9 Torr까지 단계적으로 온도 상승 및 압력 강하를 4 시간 동안 수행하고, 황을 19 g씩 7 회에 걸쳐 투입하면서 중합반응을 진행하였다. 상기 중합반응이 80 % 진행되었을 때(이러한 중합반응의 진행 정도는 식"(현재 점도/목표 점도)×100"으로, 목표 점도에 대한 현재 점도의 상대 비율로서 측정하였으며, 현재 점도는 중합 진행 중의 샘플을 채취해 점도계로 측정하였다. 또한, 목표 점도는 2,000 poise로 하였다.), 중합중지제로 디페닐 디설파이드 35 g을 첨가하고 10 분 동안 질소 분위기 하에서 반응을 진행한 후, 0.5 Torr 이하로 서서히 진공을 가하여 목표점도에 도달 한 후 반응을 종료하여, 히드록시기를 주쇄 말단에 포함하지 않은 폴리페닐렌 설파이드(이하, 'PPS-1'로 기재) 수지를 합성하였다. 반응이 완료된 수지를 소형 스트랜드 커터기를 사용하여 펠렛 형태로 제조하였다.

생성된 PPS-1 수지는 다음과 같은 방식에 따라 융점(Tm), 수평균분자량(Mn), 분자량 분포(PDI) 및 용융 점도(melt viscosity, 이하 'MV'로 기재)를 측정하였다. 그 결과, 제조한 PPS-1 수지의 융점은 280 ℃, Mn은 16,420, PDI는 2.8, MV는 600 Poise, 주쇄 결합 요오드 및 유리 요오드 함량은 200 ppm으로 나타났다.

융점

시차주사 열량분석기(differential scanning calorimeter; DSC)를 이용하여 30 ℃에서 320 ℃까지 10 ℃/분의 속도로 승온 후 30 ℃까지 냉각한 후 다시 30 ℃에서 320 ℃까지 10 ℃/분의 속도로 승온하면서 융점을 측정하였다.

수평균분자량 ( Mn ) 및 분자량 분포( PDI )

PPS 수지를 1-클로로나프탈렌(1-chloronaphthalene)에 0.4 중량%의 농도로 250 ℃에서 25 분간 교반 용해한 샘플을 제조하였다. 이후 고온 GPC(Gel permeation chromatography)시스템(210 ℃)에 상기 샘플을 1 ㎖/분의 유속으로 흘려주면서 분자량이 다른 폴리페닐렌 설파이드를 순차적으로 컬럼 내에서 분리하였다. 이후 RI detector를 이용하여 분리된 폴리페닐렌 설파이드의 분자량별 강도(Intensity)를 측정하였으며, 미리 분자량을 알고 있는 표준시료(Polystyrene)로 검량선을 작성하여, 제조한 PPS 수지의 수평균분자량(Mn) 및 분자량 분포(PDI)를 계산하였다.

용융 점도(MV)

용융점도는 회전 원판 점도계(rotating disk viscometer)로 300 ℃에서 측정하였다. 주파수 스위프(frequency sweep) 방법으로 측정함에 있어서, 각 주파수(angular frequency)를 0.6부터 500 rad/s까지 측정하였고, 1.84 rad/s에서의 점도를 용융 점도로 정의하였다.

주쇄 결합 요오드 및 유리 요오드 함량(ppm)

주쇄 결합 요오드 및 유리 요오드 함량(ppm)은 PPS 수지를 1,000 ℃에서 furnace를 이용하여 태운 후 요오드를 이온화하여 증류수에 용해시키는 자동 전처리장치(AQF)를 통해 준비된 샘플을 이온크로마토그래피(Ion Chromatography)를 통해 미리 분석된 검량 커브를 이용하여 PPS 수지 중 요오드의 함량을 측정하였다.

실시예 1: PPS 수지 조성물의 제조

이축 스크류 압출기에, 상기 제조예 1에서 수득한 PPS-1 36.5 중량%, 탄산칼슘-1 30 중량%, 유리 비드 10 중량%, 유리 섬유 20 중량%, 페녹시 수지 3 중량% 및 하이드로탈사이트 0.5 중량%를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.

이때 사용한 이축 압출기는 SM platek의 직경 40 mm, L/D=44 압출기를 사용하였다. 공정 조건은 스크류 250 rpm, 토출양(feed rate) 60 kg/시, 배럴 온도는 280 ℃에서 300 ℃, 토크 60 %로 수행하였다. 원료 투입은 총 세 개의 피더(feeder)를 사용하였으며, 피더 1은 PPS-1 수지 및 페녹시 수지를, 피더 2는 하이드로탈사이트를, 피더 3은 유리 섬유, 유리 비드 및 탄산칼슘을 각각 분산 투입하여 PPS 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 2 내지 9 및 비교예 1 내지 4: PPS 수지 조성물의 제조

하기 표 2 및 3에 기재된 성분 및 함량을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PPS 컴파운드 조성물을 제조하였다.

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4에서 사용된 성분들의 특성 및 입수처를 정리하여 하기 표 1에 나타내었다.

항 목	특 성
PPS-1(용융중합)	제조예 1에서 제조(MV: 600 poise)
PPS-2(용액중합)	제조사: Solvay, 제품명: PR-26, cross type (MV: 500~1000 poise)
탄산칼슘-1	제조사: OMYA, 제품명: 1HB, 평균입경: 1.5 ㎛, 표면처리 無
탄산칼슘-2	제조사: OMYA, 제품명: 1T, 평균입경: 1.5 ㎛, 표면처리 有(스테아린산 칼슘으로 처리).
탄산칼슘-3	제조사: OMYA, 제품명: 5HB, 평균입경: 6 ㎛, 표면처리 無
유리 비드	평균입경: 40 ㎛, 모스경도 5.5, E-glass bead, 표면처리 (epoxy silane)
유리 섬유	제조사: 오웬스코닝, 제품명: FT-562, 직경: 10 ㎛, 길이: 4 mm, Epoxy sizing.
페녹시 수지	제조사: kukdo chemical, 제품명: YP-50, 중량평균분자량: 50,000~70,000
하이드로탈사이트	제조사: kyowa chemical, 제품명: DHT-4A, 평균 입경: 0.5 ㎛

항 목(중량%)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
PPS-1	36.5	36.5	34.7	36.5	36.5	36.5	36.5
PPS-2	-	-	-	-	-	-	-
탄산칼슘-1	30	35	30	25	25	20	20
탄산칼슘-2	-	-	-	-	10	-	-
탄산칼슘-3	-	-	-	10	-	-	-
유리 비드	10	5	5	5	5	20	5
유리 섬유	20	20	25	20	20	20	35
페녹시 수지	3	3	5	3	3	3	3
하이드로탈사이트	0.5	0.5	0.3	0.5	0.5	0.5	0.5

항 목(중량%)	실시예 8	실시예 9	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
PPS-1	29.5	34.0	36.5	37.0	39.5
PPS-2	-	-	-		-	36.5
탄산칼슘-1	30	30	40	30	35	30
탄산칼슘-2	-	-	-	-	-	-
탄산칼슘-3	-	-	-	-	-	-
유리 비드	10	10	-	10	5	10
유리 섬유	20	20	20	20	20	20
페녹시 수지	13	3	3	3	-	3
하이드로탈사이트	0.5	3	0.5	-	0.5	0.5

실험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 PPS 수지 조성물을 대상으로 하기 기재된 바에 따라 물성을 측정하였다.

먼저, 실시예 및 비교예에서 제조한 PPS 수지 조성물을 80 톤 Engel 사출기에서, 사출속도 50 mm/s, 사출압 120 ㎫ 및 사출온도 310 ℃에서 각각 사출하여 사출 시편을 제조하였다.

(1) 인장 강도

ISO 527법에 따라, 상기 사출 시편의 인장 강도를 측정하였다.

(2) 열변형온도(HDT; heat deflection temperature)

ISO 75-1 및 75-2/A 법에 따라, 하중 1.82 MPa를 사용하여 사출 시편의 열변형온도를 측정하였다.

(3) 표면 평활도

표면 분석기(제조사: Nano system, 모델명: NV-1800)를 사용하여 사출 시편의 표면 평활도를 측정하였다. 표면 평활도 측정은 40 × 70 × 2 (㎜)의 평판 시편에 동일한 부위를 분석하여 Ra를 측정하였다.

(4) 헤이즈(haze)

사출 시편을 진공 유리병에 담고, 진공 유리병 입구에 유리판을 놓은 뒤 250 ℃ 오븐에 90 시간 동안 방치한 후 유리판을 헤이즈 미터기(NIPPON DENSHOKU社의 NDH 7000 모델)를 사용하여 헤이즈를 측정하였으며, 단위는 %이다.

(5) 알루미늄 증착성

사출 시편(가로: 40 mm, 세로: 70 mm 및 높이: 2 mm)에 UV 경화형 도료인 UP5403ⓒ-R(KCC사 제품)와 알루미늄을 포함하는 도료 조성물을 이용하여, IR-100 ℃ 및 5 분(열풍 오븐 이용), UV-3000mJ/180㎽ 조건에서 알루미늄을 증착하였다. 이후 알루미늄이 증착된 사출 시편에 ASTM D 3359 법에 따라 금속 증착성을 평가하였다.

(6) 흡습율

사출 시편을 230 ℃에서 10분 동안 방치한 후 칼 피셔 수분 측정기(Karl Fisher Moisture Meter, 정량한계: 100 ppm)를 이용하여 흡습율을 측정하였다.

상기 물성측정의 결과를 하기 표 4에 나타냈다.

항 목	인장강도 (kgf/㎠)	HDT(℃)	표면 평활도 (㎛)	Haze(%)	금속 증착성	흡습율(ppm)
실시예 1	1200	265	68	0.6	4B	200
실시예 2	1150	263	74	0.7	4B	300
실시예 3	1270	268	79	0.8	5B	200
실시예 4	1170	265	76	0.7	4B	170
실시예 5	1130	264	69	0.6	4B	160
실시예 6	1250	267	135	1.5	4B	200
실시예 7	1400	270	245	6.1	2B	450
실시예 8	880	245	188	8.2	3B	600
실시예 9	980	265	120	4.4	2B	300
비교예 1	1080	264	146	3.3	3B	400
비교예 2	1240	266	71	5.6	3B	300
비교예 3	1110	257	94	1.9	1B	300
비교예 4	1130	266	87	4.5	3B	600

표 4에서 보는 바와 같이, 유리 비드를 포함하지 않는 비교예 1에 비해, 실시예 1은 표면 평활도 및 헤이즈값이 월등히 우수했다. 나아가, 하이드로탈사이트를 포함하지 않는 비교예 2에 비해, 실시예 1 내지 6은 1.5 이하의 현저히 낮은 헤이즈를 나타냈다. 또한, 페녹시 수지를 포함하지 않는 비교예 3에 비해, 실시예 2는 보다 향상된 금속 증착성을 나타냈다. 더불어, 용융중합법으로 제조된 PPS-2를 포함하는 비교예 4에 비해, 실시예 1은 현저히 낮은 헤이즈 및 흡습율을 나타냈다.

따라서, 본 발명에 따른 수지 조성물은 표면 평활도, 헤이즈 및 금속 증착성이 우수하여 램프 리플렉터용으로 사용하기 적합하며, 램프 리플렉터의 응용분야인 LED 조명 분야 및 각종 전기전자 부품 분야에도 적용 가능하고, 높은 금속 접착성이 필요한 여러 분야에서 폭넓게 사용할 수 있다.

Claims

폴리아릴렌 설파이드;
하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 페녹시 수지;
유리 비드;
충진재; 및
하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 포함하는, 램프 리플렉터용 수지 조성물:
[화학식 1]
제1항에 있어서,
상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 30,000 내지 70,000인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 하이드로탈사이트가 MgO와 Al₂O₃를 3.0 내지 5.0 : 1의 중량비로 포함하고, 평균 입경이 0.3 내지 0.8 ㎛인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 유리 비드는 평균 입경 3 내지 50 ㎛인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리아릴렌 설파이드는 수평균분자량이 5,000 내지 50,000인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리아릴렌 설파이드는 주쇄에 결합된 요오드 또는 유리 요오드를 포함하며, 상기 주쇄에 결합된 요오드 및 유리 요오드 함량이 10 내지 10,000 ppm인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 충진재가 탄산칼슘, 유리 섬유, 판유리(Glass flake), 카본섬유, 울라스토나이트(wollastonite), 휘스커(whisker), 밀드 글래스(Milled glass), 운모, 황산 바륨, 탈크, 실리카 및 이의 조합으로부터 선택되는, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 충진재가 탄산칼슘, 유리 섬유 및 이의 조합으로부터 선택되는, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 탄산칼슘은 수지 조성물 총 중량을 기준으로 평균 입경 0.5 내지 3 ㎛의 미립 탄산칼슘을 10 내지 40 중량% 및 평균 입경 3 초과 내지 10 ㎛의 소립 탄산칼슘을 0 내지 10 중량%로 포함하는, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 탄산칼슘은 수지 조성물 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%의 함량으로 포함되는, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 탄산칼슘은 평균 입경(D50)이 0.5 내지 10 ㎛인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 유리 섬유는 평균 직경이 6 내지 15 ㎛이고, 평균 길이가 2 내지 5 ㎜이며, 산화 알칼리를 포함하는 알루미노-보로실리케이트 유리(alumino-borosilicate glass)인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 유리 섬유는 수지 조성물 총 중량을 기준으로 5 내지 30 중량%의 함량으로 포함되는, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지 조성물이 총 중량을 기준으로 20 내지 60 중량%의 폴리아릴렌 설파이드, 0.5 내지 10 중량%의 페녹시 수지, 0.5 내지 15 중량%의 유리 비드, 40 내지 70 중량%의 충진재 및 0.05 내지 2.0 중량%의 하이드로탈사이트를 포함하는, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 알루미늄 증착 후 ASTM D 3359 방법으로 측정한 금속 증착성이 2B 이상인, 램프 리플렉터용 수지 조성물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 수지 조성물을 성형하여 제조된 램프 리플렉터.