KR20190065944A - 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제1 공중합체; 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제2 공중합체; 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제3 공중합체; 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제4 공중합체; 및 말레이미드계 단위, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제5 공중합체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체의 평균입경이 서로 다르고, 상기 제3 및 제4 공중합체는 중량평균분자량이 서로 다른 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

열가소성 수지 조성물{Thermoplastic resin composition}
[관련출원과의 상호인용]
본 발명은 2017.12.04에 출원된 한국 특허 출원 제10-2017-0165310호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
[기술분야]
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내충격성, 사출 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 수지(ABS계 수지)는 가공성, 내충격성 및 내약품성이 우수하여 건축용 자재, 자동차나 오토바이 등 차량류의 내외장재, 전기전자 제품 등 광범위하게 사용되고 있다.
상기 ABS계 수지를 자동차 외장재 특히 리어 램프 하우징(후미등 또는 리어 콤비네이션 램프)이나 리어 가니쉬 등에 사용하는 경우, 도장 및 알루미늄 증착 공정을 거치게 되는데, 증착 전 도장 공정은 환경 오염 및 원가 상승의 문제를 야기한다.
이에 후가공의 효율성을 높이고 환경 오염을 줄이기 위해서 기존에 행하였던 도장 공정을 생략하고 사출물에 직접 알루미늄 증착하는 무도장 증착 공정이 증가하고 있다.
상기와 같이 무도장 증착 공정을 통해 제품을 제조하는 경우, 알루미늄 증착 후 증착면의 빛 반사율이 우수해야 하며 제품 사용시 발생하는 열에 의해 소재의 변형이 발생하지 않도록 하여야 한다.
그러나, ABS계 수지를 포함하여 제조된 리어 램프 하우징의 경우, 수지 내에 충격 보강 용도로 사용되는 부타디엔 고무의 이중결합이 공기 중의 산소, 오존 또는 빛 등에 의해 분해되면서 변색 및 물성 저하 현상 등의 문제점을 야기하였다.
이에 불안정한 부타디엔 고무질 중합체 대신 부틸 아크릴레이트 고무질 중합체에 스티렌 및 아크릴로니트릴을 그라프트 공중합시킨 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴계 수지(ASA계 수지)를 ABS계 수지 대신 사용하는 방법이 제안되었으나, ASA계 수지는 ABS계 수지 대비 내후성이 우수한 반면에 외관 특성이 낮은 단점이 있었다.
이러한 ASA계 수지의 단점을 개선하기 위해 외관특성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리카보네이트(PC)를 블렌딩하여 사용하는 방법이 제안되었으나, PMMA나 PC를 블렌딩할 경우 수지 조성물의 유동성이 저하되어 가공성, 성형성 등이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 자동차나 모터사이클 등의 외장에 적용할 소재는 그 목적에 부합하기 위하여 성형 후 미려한 외관을 가지고 기계적 물성(특히 상온 및 저온 충격강도, 강성)이 우수하여야 하며 빛(특히, 자외선)에 대한 안정성인 내후성이 우수하여야 한다. 또한, 성형성이 우수하여 외장재로서 역할을 하여야 한다. 특히, 자동차 외장재 중 램프 하우징(lamp housing)은 내충격성 및 성형 가공성이 우수하여야 한다.
일반적으로 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지는 부타디엔, 스티렌, 아크릴로니트릴의 3원 공중합체로서 우수한 내충격성과 강성을 동시에 가지고 있어 기계적 성질이 우수하고 성형성이 우수하며 착색성이 우수하여 전기, 전자 하우징, 자동차 내장재 및 램프 하우징 재료와 같은 다양한 용도로 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 원료의 조성 및 제조방법에 따라 기계적 물성의 차이가 있으며, 기본적으로 불포화 결합을 가진 고무 성분을 가지고 있어 공기 중의 산소, 오존 및 열 또는 빛(자외선) 등에 취약한 약점이 있다. 이에, 외장용 소재로는 적용성이 다소 떨어지며, 외장용 소재에 적용하기 위해서는 도장을 하여야 하는 단점이 있다. 예컨대, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지를 외장재, 특히 램프 하우징으로 적용하기 위해서는, 사출 성형한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 표면에 1차 도장(base coating)을 한 후, 알루미늄 증착을 하고 다시 알루미늄 막을 보호하기 위하여 2차 도장(top coating)을 실시한다. 상기 도장은 도장 불량이 발생할 수 있으며 과다한 용매의 사용으로 인한 환경 파괴 및 용매의 독성 및 비산으로 인해 작업자들의 기피 대상이 되고 있을 뿐 아니라 추가 공정 발생으로 인한 생산성 하락 및 원가 상승 등의 문제점을 가져온다.
이에, 도장을 하지 않고 바로 증착하는 연구가 진행되고 있으며, 증착성을 높이기 위하여 바이모달이나 다른 종류의 고무 성분을 사용하여 고무 함량을 조절하는 방법, 계면활성제 등을 사용하여 도장성 및 도장 퍼짐성을 향상시키는 방법 등이 제안되고 있다. 그러나, 상기와 같은 방법은 불포화 결합을 갖는 고무 성분을 가진 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지를 기본 수지로 사용하고 있어, 상기 불포화 결합을 갖는 고무 성분에 의한 내후성 취약 문제, 즉 장기간 외부에서 열 또는 빛에 노출되면, 표면 색상이 황변하고 균열이 발생하며 충격강도가 현저히 떨어지는 등의 근본적인 문제는 해결하지 못하였다.
한편, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴(ASA) 수지는 불포화 결합을 가진 고무 성분인 부타디엔 고무 대신 불포화 결합을 갖지 않는 아크릴레이트계 고무 성분을 사용함으로써 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지의 우수한 기계적 물성 및 성형 가공성을 가지면서 최대 결점인 내후성을 현저하게 개선한 소재로서 도장품 또는 금속재료를 이용한 옥외 용도에 많이 적용되고 있다. 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴(ASA) 수지는 도장 등의 후 가공을 하지 않아도 우수한 내후성이 있으므로, 장기간 빛에 노출되어도 변색이 적고 기계적 물성의 저하가 비교적 적은 장점이 있다.
그러나, 불포화 결합을 가지지 않는 아크릴레이트계 고무질 중합체는 부타디엔계 고무질 중합체에 비하여 충격강도 보강 효과가 떨어지고 저온에서 충격강도 보강 효과가 낮은 단점이 있다. 또한, 광택도가 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지에 비하여 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지가 갖는 우수한 기계적 물성 및 성형 가공성을 가짐과 동시에 내후성, 증착성, 표면 특성 및 광택도가 우수한, 외장재로서 용이하게 적용할 수 있는 수지의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 성형품에 우수한 표면 특성 및 금속 증착성을 부여해 줄 수 있고, 금속이 증착된 성형품을 열융착 시에도 우수한 금속 밀착성을 부여해 줄 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제1 공중합체; 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제2 공중합체; 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제3 공중합체; 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제4 공중합체; 및 말레이미드계 단위, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제5 공중합체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체의 평균입경이 서로 다르고, 상기 제3 및 제4 공중합체는 중량평균분자량이 서로 다른 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 성형품에 우수한 표면 특성 및 금속 증착성을 부여해 줄 수 있고, 금속이 증착된 성형품을 열융착 시에도 우수한 금속 밀착성을 부여해 줄 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체 및 그라프트 공중합체의 평균입경은 동적 광산란(dynamic light scattering)법을 이용하여 측정할 수 있고, 상세하게는 Nicomp 380 HPL 장비(제품명, 제조사: Nicomp)를 이용하여 측정할 수 있다.
본 명세서에서 평균입경은 동적 광산란법에 의해 측정되는 입도분포에 있어서의 산술 평균입경, 구체적으로는 산란강도 평균입경을 의미할 수 있다.
본 발명에서 중량평균분자량은 용출액으로 THF(테트라하이드로퓨란)을 이용하여 GPC(Gel Permeation Chromatography, waters breeze)를 통해 표준 PS(standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있다.
본 발명에서 제1 또는 제2 공중합체의 쉘의 중량평균분자량은 제1 또는 제2 공중합체를 아세톤에 용해시키고 원심 분리한 후, 아세톤에 용해된 부분(sol)을 테트라하이드로퓨란에 용해시킨 후, 겔 투과 크로마토그래피(GPC, waters breeze)를 이용하여 표준 PS(standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있다.
본 발명에서 유리 전이 온도는 ASTM D3418에 의거하여 측정할 수 있다.
본 발명에서 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 알킬 아크릴레이트계 단량체가 중합, 상세하게는 가교 반응되어 시드를 제조하고, 상기 시드 존재 하에, 알킬 아크릴레이트계 단량체가 중합, 상세하게는 가교 반응됨으로써 제조될 수 있다. 상기 알킬 아크릴레이트계 단량체는 C1 내지 C10인 알킬 아크릴레이트일 수 있고, 상기 C1 내지 C10인 알킬 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 에틸헥실 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 부틸 아크릴레이트가 바람직하다.
본 발명에서 방향족 비닐계 단위는 방향족 비닐계 단량체로부터 유래된 단위를 의미하는 것으로서, 방향족 비닐계 단량체는 스티렌, α-메틸 스티렌, α-에틸 스티렌 및 p-메틸 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 스티렌이 바람직하다.
본 발명에서 비닐 시안계 단위는 비닐 시안계 단량체로부터 유래된 단위를 의미하는 것으로서, 비닐 시안계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 아크릴로니트릴이 바람직하다.
본 발명에서 말레이미드계 단위는 말레이미드계 단량체로부터 유래된 단위로서, 상기 말레이미드계 단량체는 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-부틸 말레이미드, N-이소부틸 말레이미드, N-t-부틸 말레이미드, N-라우릴 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-페닐 말레이미드, N-(4-클로로페닐) 말레이미드, 2-메틸-N-페닐 말레이미드, N-(4-브로모페닐) 말레이미드, N-(4-니트로페닐) 말레이미드, N-(4-히드록시페닐) 말레이미드, N-(4-메톡시페닐) 말레이미드, N-(4-카르복시페닐) 말레이미드 및 N-벤질 말레이미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 N-페닐 말레이미드가 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 1. 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제1 공중합체; 2. 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제2 공중합체; 3. 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제3 공중합체; 4. 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제4 공중합체; 및 5. 말레이미드계 단위, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제5 공중합체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체의 평균입경이 서로 다르고, 상기 제3 및 제4 공중합체는 중량평균분자량이 서로 다르다.
본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체의 평균입경이 서로 다른 제1 및 제2 공중합체를 포함하므로, 내후성, 내충격성, 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있다. 만약 열가소성 수지 조성물이, 평균입경이 같은 1종의 그라프트 공중합체만을 포함한다면, 내충격성, 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 없다. 상세하게는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체를 포함하는 제1 공중합체를 포함하지 않는다면, 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 현저하게 저하될 수 있다. 또한, 열가소성 수지 조성물이 평균입경이 작은 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체를 포함하는 제2 공중합체를 포함하지 않는다면, 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 현저하게 저하될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 중량평균분자량이 서로 다른 제3 및 제4 공중합체를 포함하므로, 사출 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있다. 만약 열가소성 수지 조성물이 중량평균분자량이 동일한 매트릭스 공중합체만을 포함한다면, 사출 표면 특성, 금속 중착성 및 금속 밀착성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 없다. 상세하게는 열가소성 수지 조성물이 중량평균분자량이 낮은 제3 공중합체를 포함하지 않는다면, 표면 특성 및 금속 증착성이 현저하게 저하될 수 있다. 또한 열가소성 수지 조성물이 중량평균분자량이 높은 제4 공중합체를 포함하지 않는다면, 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 현저하게 저하될 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 조성물의 각 구성요소에 대하여 상세하게 설명한다.
1. 제1 공중합체
제1 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함한다.
상기 제1 공중합체는 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 우수한 표면 특성 및 금속 증착성을 부여해 줄 수 있고, 금속이 증착된 성형품을 열융착 시에도 우수한 금속 밀착성을 부여해 줄 수 있다.
상기 제1 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 비닐 시안계 단량체가 그라프트 중합됨으로써 제조될 수 있다.
상기 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 평균입경이 0.05 내지 0.18 ㎛, 0.08 내지 0.18 ㎛ 또는 0.1 내지 0.15 ㎛일 수 있고, 이 중 0.1 내지 0.15 ㎛인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 보다 우수한 표면 특성 및 금속 증착성을 부여해 줄 수 있다. 또한, 금속이 증착된 성형품을 열융착시 보다 우수한 금속 밀착성을 부여해줄 수 있다. 상술한 범위 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 현저하게 저하될 수 있다. 또한, 상술한 범위를 초과하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형물의 표면 특성이 저하되고, 이로 인해 금속 증착성이 저하된다. 그리고, 금속이 증착된 성형품을 열융착 시, 표면에 실 자국, 기포 자국 등이 발생하여 자동차 리어 림프 하우징용으로 이용할 수 없게 될 수 있다.
상기 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 상기 제1 공중합체의 총 중량에 대하여, 35 내지 60 중량%, 40 내지 55 중량% 또는 45 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 45 내지 50 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 보다 우수한 내충격성, 표면 특성, 금속 증착성을 부여해 줄 수 있다. 또한, 금속이 증착된 성형품을 열융착 시, 보다 우수한 금속 밀착성을 부여해 줄 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단위는 상기 제1 공중합체 총 중량에 대하여, 25 내지 45 중량%, 30 내지 45 중량% 또는 35 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 35 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면 열가소성 수지 조성물의 가공성이 보다 개선되고, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품의 표면 특성이 보다 개선될 수 있다.
상기 비닐 시안계 단위는 상기 제1 공중합체 총 중량에 대하여, 5 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량% 또는 10 내지 15 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 10 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성과 내화학성이 보다 개선될 수 있다.
상기 제1 공중합체는 쉘의 중량평균분자량이 90,000 내지 180,000 g/mol, 100,000 내지 170,000 g/mol 또는 110,000 내지 150,000 g/mol일 수 있고, 이 중 110,000 내지 150,000 g/mol인 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 유동성이 보다 개선될 수 있다.
상기 제1 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐 시안계 단량체가 괴상 중합, 유화 중합 및 현탁 중합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 중합법을 이용하여 그라프트 중합되어 제조될 수 있으며, 이 중 유화 중합을 이용하여 그라프트 중합되어 제조되는 것이 바람직하다.
상기 제1 공중합체는 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 10 내지 35 중량%, 15 내지 30 중량% 또는 20 내지 25 중량%로 제조될 수 있으며, 이 중 20 내지 25 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 보다 우수한 내충격성 및 표면 특성을 부여해 줄 수 있다. 또한, 금속이 증착된 성형품을 열융착 시, 보다 우수한 금속 밀착성을 부여해 줄 수 있다.
2. 제2 공중합체
제2 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함한다.
상기 제2 공중합체는 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 우수한 내충격성을 부여해 줄 수 있다.
상기 제2 공중합체는 상기 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 비닐 시안계 단량체를 그라프트 중합함으로써 제조될 수 있다.
상기 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 평균입경이 0.2 내지 1.0 ㎛, 0.2 내지 0.7 ㎛ 또는 0.22 내지 0.5 ㎛일 수 있고, 이 중 0.22 내지 0.5 ㎛가 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물에 보다 우수한 내충격성을 부여해 줄 수 있다. 상술한 범위 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 현저하게 저하된다. 또한, 상술한 범위를 초과하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형물의 표면 특성이 현저하게 저하된다.
상기 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 상기 제2 공중합체의 총 중량에 대하여, 35 내지 60 중량%, 40 내지 55 중량% 또는 45 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 45 내지 50 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 보다 우수한 내충격성을 부여해줄 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단위는 상기 제2 공중합체 총 중량에 대하여, 25 내지 45 중량%, 30 내지 45 중량% 또는 35 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 35 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면 열가소성 수지 조성물의 가공성이 보다 개선되고, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품의 표면 특성이 보다 개선될 수 있다.
상기 비닐 시안계 단위는 상기 제2 공중합체 총 중량에 대하여, 5 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량% 또는 10 내지 15 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 10 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면 열가소성 수지 조성물의 내화학성이 보다 개선될 수 있다.
상기 제2 공중합체는 쉘의 중량평균분자량이 110,000 내지 170,000 g/mol, 120,000 내지 160,000 g/mol 또는 130,000 내지 150,000 g/mol일 수 있고, 이 중 130,000 내지 150,000 g/mol인 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 유동성 및 내충격성이 보다 개선될 수 있다.
상기 제2 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐 시안계 단량체가 괴상 중합, 유화 중합 및 현탁 중합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 중합법을 이용하여 그라프트 중합되어 제조될 수 있으며, 이 중 유화 중합을 이용하여 그라프트 중합되어 제조되는 것이 바람직하다.
상기 제2 공중합체는 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 1 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량% 또는 10 내지 15 중량%로 제조될 수 있으며, 이 중 10 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품에 보다 우수한 내충격성을 부여해 줄 수 있다.
3. 제3 공중합체
제3 공중합체는 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함한다.
상기 제3 공중합체는 열가소성 수지 조성물의 물성의 균형, 즉 내열성, 내충격성 및 유동성의 균형을 부여해 줄 수 있다.
상기 제3 공중합체와 제4 공중합체의 중량평균분자량의 차이는 100,000 내지 200,000 g/mol일 수 있고, 120,000 내지 180,000 g/mol인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 사출 표면 특성, 금속 증착성 및 금속 밀착성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있다. 상술한 범위 미만이면, 충격강도가 낮아 크랙 등이 발생할 수 있고, 상술한 범위를 초과하면, 유동성이 낮아 사출 가공성이 저하될 수 있다.
상기 제3 공중합체는 중량평균분자량이 100,000 내지 200,000 g/mol, 110,000 내지 180,000 g/mol, 또는 120,000 내지 160,000 g/mol일 수 있고, 이 중 120,000 내지 160,000 g/mol이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 기계적 특성, 유동성 및 내열성의 균형을 보다 잘 이룰 수 있다. 상기 제3 공중합체의 중량평균분자량이 상술한 범위 미만이면, 내충격성이 현저하게 저하될 수 있다. 상기 제3 공중합체의 중량평균분자량이 상술한 범위를 초과하면, 기계적 특성, 유동성 및 내열성의 균형을 이루기 어려울 수 있다.
상기 제3 공중합체는 상기 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 85:15 내지 60:40, 80:20 내지 65:35 또는 75:25 내지 70:30의 중량비로 포함할 수 있고, 이 중 75:25 내지 70:30의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 기계적 특성, 유동성 및 내열성의 균형을 보다 잘 이룰 수 있다.
상기 제3 공중합체는 방향족 비닐계 단량체 및 비닐 시안계 단량체를 괴상 중합, 유화 중합 및 현탁 중합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 방법으로 제조할 수 있고, 이 중 괴상 중합으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 제3 공중합체는 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 10 내지 35 중량%, 15 내지 30 중량% 또는 20 내지 25 중량%로 제조될 수 있으며, 이 중 20 내지 25 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 기계적 특성, 유동성 및 내열성의 균형을 보다 잘 이룰 수 있다.
4. 제4 공중합체
제4 공중합체는 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함한다.
상기 제4 공중합체는 열가소성 수지 조성물의 물성의 균형, 즉 내열성, 내충격성 및 유동성의 균형을 부여해 줄 수 있다.
상기 제4 공중합체는 중량평균분자량이 210,000 내지 300,000 g/mol, 210,000 내지 290,000 g/mol 또는 220,000 내지 280,000 g/mol일 수 있고, 이 중 220,000 내지 280,000 g/mol이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 성형품을 열융착 시, 융착실 발생이 적고 기포 자국 등이 형성되지 않는다. 이로 인해 자동차 리어 램프 하우징용으로 보다 적합할 수 있다. 상술한 범위 미만이면, 금속이 증착된 성형품을 열융착시, 실 자국, 기포 자국 등이 다량 발생할 수 있으므로, 자동차 리어 램프 하우징용으로 적합하지 않을 수 있다. 상술한 범위를 초과하면, 유동성이 너무 낮아져 가공성이 저하될 수 있다.
상기 제4 공중합체는 상기 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 85:15 내지 60:40, 80:20 내지 65:35 또는 75:25 내지 70:30의 중량비로 포함할 수 있고, 이 중 75:25 내지 70:30의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 내충격성 및 가공성이 우수한 이점이 있다.
상기 제4 공중합체는 방향족 비닐계 단량체 및 비닐 시안계 단량체를 괴상 중합, 유화 중합 및 현탁 중합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 방법으로 제조할 수 있고, 이 중 현탁 중합으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 제4 공중합체는 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 5 내지 30 중량%, 10 내지 25 중량% 또는 15 내지 20 중량%로 제조될 수 있으며, 이 중 15 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 금속이 증착된 성형품을 열융착시, 실 자국, 기포 자국 등이 형성되지 않는다. 이로 인해 자동차 리어 램프 하우징용으로 보다 적합할 수 있다.
5. 제5 공중합체
제5 공중합체는 말레이미드계 단위, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함한다.
상기 제5 공중합체는 열가소성 수지 조성물에 내열성을 부여해줄 수 있다.
상기 제5 공중합체는 유리전이온도가 150 내지 190 ℃, 160 내지 185 ℃ 또는 170 내지 180 ℃일 수 있고, 이 중 170 내지 180 ℃인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물에 보다 우수한 내열성을 부여해줄 수 있다.
상기 말레이미드계 단위는 상기 제5 공중합체 총 중량에 대하여, 25 내지 50 중량%, 30 내지 45 중량% 또는 35 내지 40 중량%로 포함할 수 있고, 이 중 35 내지 40 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제5 공중합체의 내열성이 보다 개선될 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단위는 상기 제5 공중합체 총 중량에 대하여, 45 내지 70 중량%, 50 내지 65 중량% 또는 55 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 55 내지 60 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제5 공중합체의 가공성 및 외관 특성이 개선될 수 있다.
상기 비닐 시안계 단위는 상기 제5 공중합체 총 중량에 대하여, 0.1 내지 20 중량%, 1 내지 15 중량% 또는 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 말레이미드계 단위와 방향족 비닐계 단위의 상용성이 개선될 수 있다.
상기 제5 공중합체는 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 15 내지 40 중량%, 20 내지 35 중량% 또는 25 내지 30 중량%로 제조될 수 있으며, 이 중 25 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 내열성이 보다 개선될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 조성물로 제조되고, 확산 반사율이 2.5% 이하이고, 열융착시 실이 발생하지 않고, ASTM D256에 의거한 충격강도(1/4 In)가 7 ㎏·㎝/㎝ 이상인 성형품을 제공할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 금속 증착성, 금속 밀착성, 및 내충격성이 우수한 성형품을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예 1: 제1 공중합체의 제조
평균입경이 0.12 ㎛인 부틸 아크릴레이트 고무질 중합체 50 중량부, 스티렌 36.5 중량부 및 아크릴로니트릴 13.5 중량부를 그라프트 유화 중합하여 그라프트 공중합체를 제조하였다. 이때, 수득된 그라프트 공중합체의 쉘의 중량평균분자량은 120,000 g/mol이었다.
제조예 2: 제2 공중합체의 제조
평균입경이 0.22 ㎛인 부틸 아크릴레이트 고무질 중합체 50 중량부, 스티렌 36.5 중량부 및 아크릴로니트릴 13.5 중량부를 그라프트 유화 중합하여 그라프트 공중합체를 제조하였다. 이때, 수득된 그라프트 공중합체의 쉘의 중량평균분자량은 140,000 g/mol이었다.
제조예 3: 제3 공중합체의 제조
145 ℃의 반응기에 스티렌 73 중량부, 아크릴로니트릴 27 중량부, 개시제로 t-부틸퍼옥사이드 0.1 중량부, 분자량 조절제로 t-도데실 머캅탄 0.05 중량부 및 반응용매로 톨루엔 20 중량부 일정한 속도로 2 시간 동안 연속 투입하면서 괴상 중합하여 중합 생성물을 제조하였다. 수득된 중합 생성물을 탈휘발조에 이송시키고, 미반응 단량체 및 용매를 회수 및 제거하고, 이축압출기에 투입하여 펠렛 형태의 공중합체를 제조하였다. 이때, 공중합체의 중량평균분자량은 125,000 g/mol이었다.
제조예 4: 제4 공중합체의 제조
반응기에 스티렌 73 중량부, 아크릴로니트릴 27 중량부, 이온교환수 100 중량부, 개시제로 1,1’-아조비스(사이클로헥산-1-카르보니트릴) 0.1 중량부, 현탁제로 트리칼슘포스페이트 2 중량부 및 분자량 조절제로 t-도데실 머캅탄 0.3 중량부를 투입하였다. 상기 반응기를 92 ℃로 승온시킨 후, 360 분 동안 중합을 수행한 후 종료하였다. 이어서, 상기 반응기에 포름산을 투입하여 중합 용액의 pH가 2.5가 되도록 한 후, 수세, 탈수 및 건조하여 공중합체를 제조하였다. 이때, 공중합체의 중량평균분자량은 270,000 g/mol이었다.
실시예 및 비교예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 성분의 사양은 다음과 같다.
1) 제1 공중합체: 제조예 1로 제조된 그라프트 공중합체를 사용하였다.
2) 제2 공중합체: 제조예 2로 제조된 그라프트 공중합체를 사용하였다.
3) 제3 공중합체: 제조예 3으로 제조된 공중합체를 사용하였다.
4) 제4 공중합체: 제조예 4로 제조된 공중합체를 사용하였다.
5) 제5 공중합체: NIPPON SHOKUBAI 社의 PAS 1460(N-페닐말레이미드/스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 유리 전이 온도: 167 ℃)를 사용하였다.
상술한 성분을 하기 [표 1]에 기재된 함량대로 혼합하고 교반하여 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
실험예 1
실시예 및 비교예의 열가소성 수지 조성물을 사출하여 시편을 제작하고 하기에 기재된 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 기재하였다.
1) 충격강도(㎏·㎝/㎝, 1/4 In): ASTM D256에 의거하여 측정하였다.
2) HDT(℃): ASTM D648-7에 의거하여 1/4In, 18.6 ㎏f, 120 ℃/hr 조건 하에서 측정하였다.
실험예 2
실시예 및 비교예의 열가소성 수지 조성물을 사출하여 10 × 10 ㎝로 제작된 시편 상에 진공증착장치(상품명: DSC-500A, 제조사: 대한진공)을 이용하여 표면에 Al을 진공 증착시켰다. Al 막이 형성된 시편을 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.
3) 확산 반사율(%): 표면 반사율 측정기기(상품명: TR1100A, 제조사: 도쿄전색)를 이용하여 확산 반사율을 측정하였다.
4) 상온 열융착성: Al 막이 형성된 시편을 상온에서 24시간 보관한 후, 240 ℃의 열판에 20 초 동안 접촉 열융착 시험을 하였고, 육안으로 융착면을 관찰하였다.
5) 습윤 열융착성: Al 막이 형성된 시편을 50℃, 상대 습도 95% 조건 하에서 보관한 후, 240℃의 열판에 20초 동안 접촉 열융착 시험을 하였고, 육안으로 융착면을 관찰하였다.
◎: 실발생이 없고 기포 발생 없음
○: 실발생이 없고 기포 소량 발생
△: 짧은 실이 발생하고 기포 소량 발생
×: 긴 실이 발생하고 기포 다량 발생
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6
1) 제1 공중합체 25 20 25 25 - 35 25 25 36 42
2) 제2 공중합체 10 15 10 10 35 - 10 10 14 18
3) 제3 공중합체 20 20 25 20 20 20 - 35 29 36
4) 제4 공중합체 15 15 15 20 15 15 35 - 21 -
5) 제5 공중합체 30 30 25 25 30 30 30 30 - -
충격강도 7 8 9 9 10 3 9 7 13 18
HDT 103 103 101 101 103 103 103 102 85 84
확산반사율 2.2 2.5 1.8 2.4 4.5 1.6 5.2 2.0 3.5 3.3
상온 열융착성 ◎ ○ ◎ ○ △ ○ ◎ × ◎ ×
습윤 열융착성 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ × ○ ×
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4의 경우, 충격강도가 7㎏·㎝/㎝ 이상이므로, 내충격성이 우수하고, HDT가 101℃ 이상이므로 내열성이 우수하고, 확산반사율이 2.5% 이하이므로 사출 표면 특성 및 알루미늄 증착성이 우수하고, 열융착성 평가에서 실 및 기포가 발생하지 않았으므로, 알루미늄 밀착성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 5의 경우 제5 공중합체를 소량 포함하였으므로, 내열성이 저하되었고, 제3 공중합체를 과량 포함하였으므로, 열융착성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 실시예 6의 경우, 제3 공중합체를 소량 포함하고, 제4 공중합체를 과량 포함하였으므로, 확산반사율이 5%가 되었고, 이 결과로부터 사출 표면 특성이 우수하지 못하고, 이로 인해 알루미늄 증착성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1 내지 실시예 6의 결과로부터 청구항 1의 구성요소를 최적 비율로 혼합할 때, 내충격성, 내열성, 알루미늄 증착성 및 알루미늄 밀착성이 모두 우수해지는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1의 경우, 제1 공중합체를 포함하지 않았으므로, 사출 표면 특성이 저하되어 알루미늄 증착성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 열융착성도 저하된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 2의 경우, 제2 공중합체를 포함하지 않았으므로, 충격강도가 현저하게 저하된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 3의 경우, 제3 공중합체를 포함하지 않았으므로, 확산반사율이 높아져 사출 표면 특성 및 알루미늄 증착성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 4의 경우, 제4 공중합체를 포함하지 않으므로, 열융착성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 5의 경우, 제5 공중합체를 포함하지 않으므로, 내열성이 저하되고, 확산반사율이 높아져 사출 표면 특성 및 알루미늄 증착성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 6의 경우, 제4 및 제5 공중합체를 모두 포함하지 않으므로 내열성이 저하되고, 확산반사율이 높아져 사출 표면 특성 및 알루미늄 증착성이 저하되었고, 열융착성도 저하된 것을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제1 공중합체;
    알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제2 공중합체;
    방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제3 공중합체;
    방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제4 공중합체; 및
    말레이미드계 단위, 방향족 비닐계 단위 및 비닐 시안계 단위를 포함하는 제5 공중합체를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 공중합체는 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체의 평균입경이 서로 다르고,
    상기 제3 및 제4 공중합체는 중량평균분자량이 서로 다른 열가소성 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공중합체의 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 평균입경이 0.05 내지 0.18 ㎛인 것인 열가소성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공중합체의 알킬 아크릴레이트계 고무질 중합체는 평균입경이 0.2 내지 1.0 ㎛인 것인 열가소성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 공중합체와 상기 제4 공중합체의 중량평균분자량의 차이는 100,000 내지 200,000 g/mol인 것인 열가소성 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 공중합체는 중량평균분자량이 100,000 내지 200,000 g/mol인 것인 열가소성 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 공중합체는 중량평균분자량이 210,000 내지 300,000 g/mol인 것인 열가소성 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제5 공중합체는 유리 전이 온도가 165 내지 190 ℃인 것인 열가소성 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제5 공중합체는 N-페닐말레이미드/스티렌/아크릴로니트릴 공중합체인 것인 열가소성 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은
    상기 제1 공중합체 10 내지 35 중량%;
    상기 제2 공중합체 1 내지 25 중량%;
    상기 제3 공중합체 10 내지 35 중량%;
    상기 제4 공중합체 5 내지 30 중량%; 및
    상기 제5 공중합체 15 내지 40 중량%를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은
    상기 제1 공중합체 15 내지 30 중량%;
    상기 제2 공중합체 5 내지 20 중량%;
    상기 제3 공중합체 15 내지 30 중량%;
    상기 제4 공중합체 10 내지 25 중량%; 및
    상기 제5 공중합체 20 내지 35 중량%를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
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