KR20200002137A - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 15 내지 35 중량%, 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 1 내지 10 중량%, 및 방향족 비닐계 공중합체 수지 64 내지 84 중량%를 포함하는 열가소성 수지 100 중량부; 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 3 ㎛이고, 비표면적 BET가 1 내지 10 m2/g인 산화아연 0.1 내지 5 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 내후성, 내충격성, 강성, 난연성, 항균성 등이 우수하다.
Description
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 내후성, 내충격성, 강성, 난연성, 항균성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
열가소성 수지로서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS 수지) 등의 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지는 기계적 물성, 가공성, 외관 특성 등이 우수하여, 전기/전자 제품의 내/외장재, 자동차 내/외장재, 건축용 외장재 등으로 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 고무변성 방향족 스티렌계 공중합체 수지로 제조된 제품은 사용시간이 흐름에 따라, 황변 현상, 균열, 기계적 물성 저하 등이 발생할 수 있고, 표면에 각종 균이 번식하게 될 우려가 있어, 제품을 옥외 환경에서 사용하기에 어려움이 있다.
따라서, 내후성, 내충격성, 강성, 난연성, 항균성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 2017-0103726호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 내후성, 내충격성, 강성, 난연성, 항균성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 15 내지 35 중량%, 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 1 내지 10 중량%, 및 방향족 비닐계 공중합체 수지 64 내지 84 중량%를 포함하는 열가소성 수지 100 중량부; 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 3 ㎛이고, 비표면적 BET가 1 내지 10 m2/g인 산화아연 0.1 내지 5 중량부;를 포함한다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체의 중량비는 3 : 1 내지 10 : 1일 수 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물이 그라프트 중합된 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 평균 입경이 200 내지 500 nm인 아크릴레이트계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물이 그라프트 중합된 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 중합체일 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 광 발광(Photo Luminescence) 측정 시, 370 내지 390 nm 영역의 피크 A와 450 내지 600 nm 영역의 피크 B의 크기비(B/A)가 0.01 내지 1일 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 X선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석 시, 피크 위치(peak position) 2θ 값이 35 내지 37° 범위이고, 하기 식 1에 의한 미소결정의 크기(crystallite size) 값이 1,000 내지 2,000 Å일 수 있다:
[식 1]
상기 식 1에서, K는 형상 계수(shape factor)이고, λ는 X선 파장(X-ray wavelength)이고, β는 X선 회절 피크(peak)의 FWHM 값(degree)이며, θ는 피크 위치 값(peak position degree)이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 50 mm × 90 mm × 3 mm 크기 사출 시편에 대해 색차계로 초기 색상(L0 *, a0 *, b0 *)을 측정하고, 상기 사출 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후 색상(L1 *, a1 *, b1 *)을 측정한 다음, 하기 식 2에 따라 산출한 색상 변화(ΔE)가 1 내지 2일 수 있다:
[식 2]
상기 식 2에서, ΔL*는 노출 전후의 L* 값의 차이(L1 *-L0 *)이고, Δa*는 노출 전후의 a* 값의 차이(a1 *- a0 *) 이며, Δb*는 노출 전후의 b* 값의 차이(b1 *- b0 *)이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 3에 따라 산출한 노치 아이조드 충격강도 유지율이 70% 이상일 수 있다:
[식 3]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ1 / IZ0) × 100
상기 식 3에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 4에 따라 산출한 인장강도 유지율이 60% 이상일 수 있다:
[식 4]
인장강도 유지율(%) = (TS1 / TS0) × 100
상기 식 3에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 5에 따라 산출한 노치 아이조드 충격강도 유지율이 50% 이상일 수 있다:
[식 5]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ2 / IZ0) × 100
상기 식 5에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 6에 따라 산출한 인장강도 유지율이 80% 이상일 수 있다:
[식 6]
인장강도 유지율(%) = (TS2 / TS0) × 100
상기 식 6에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 노치 아이조드 충격강도가 10 내지 30 kgf·cm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장강도가 500 내지 600 kgf/cm2일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 내후성, 내충격성, 강성, 난연성, 항균성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A1) 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체, (A2) 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체, 및 (A3) 방향족 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 (A) 열가소성 수지; 및 (B) 산화아연;을 포함한다.
(A) 열가소성 수지
본 발명의 열가소성 수지는 (A1) 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체, (A2) 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체, 및 (A3) 방향족 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 고무변성 비닐계 공중합체 수지일 수 있다.
(A1) 디엔계 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체
본 발명의 일 구체예에 따른 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성((저온) 내충격성, 강성 등) 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물이 그라프트 중합된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 그라프트 중합하여 얻을 수 있으며, 필요에 따라, 상기 단량체 혼합물에 가공성 및 내열성을 부여하는 단량체를 더욱 포함시켜 그라프트 중합할 수 있다. 상기 중합은 유화중합, 현탁중합 등의 공지의 중합방법에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 코어(고무질 중합체)-쉘(단량체 혼합물의 공중합체) 구조를 형성할 수 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무질 중합체로는 폴리부타디엔, 폴리(스티렌-부타디엔), 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔) 등의 통상의 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체에 사용되는 디엔계 고무를 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무질 중합체(고무 입자)는 입도 분석기로 측정한 평균 입자 크기(D50)가 0.05 내지 6 ㎛, 예를 들면 0.15 내지 4 ㎛, 구체적으로 0.25 내지 3.5 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다. 여기서, 상기 고무질 중합체(고무 입자)의 평균 입자 크기(D50)는 라텍스(latex) 상태에서 광 산란(light scattering) 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로, 고무질 중합체 라텍스를 메쉬(mesh)에 걸러서, 고무질 중합체 중합 중 발생하는 응고물 제거하고, 라텍스 0.5 g 및 증류수 30 ml를 혼합한 용액을 1,000 ml 플라스크에 따르고 증류수를 채워 시료를 제조한 다음, 시료 10 ml를 석영 셀(cell)로 옮기고, 이에 대하여, 광 산란 입도 측정기(malvern社, nano-zs)로 고무질 중합체의 평균 입자 크기(D50)를 측정할 수 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무질 중합체의 함량은 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 전체 100 중량% 중 20 내지 70 중량%, 예를 들면 30 내지 60 중량%일 수 있고, 상기 단량체 혼합물(방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체 포함)의 함량은 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 전체 100 중량% 중 30 내지 80 중량%, 예를 들면 40 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 외관 특성, 가공성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 고무질 중합체에 그라프트 공중합될 수 있는 것으로서, 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐크실렌, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 비닐나프탈렌 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체의 함량은 상기 단량체 혼합물 100 중량% 중 10 내지 90 중량%, 예를 들면 40 내지 90 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 시안화 비닐계 단량체는 상기 방향족 비닐계와 공중합 가능한 것으로서, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 사용할 수 있다. 상기 시안화 비닐계 단량체의 함량은 상기 단량체 혼합물 100 중량% 중 10 내지 90 중량%, 예를 들면 10 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내화학성, 기계적 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 가공성 및 내열성을 부여하기 위한 단량체로는 (메타)아크릴산, 무수말레인산, N-치환말레이미드 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 가공성 및 내열성을 부여하기 위한 단량체 사용 시, 그 함량은 상기 단량체 혼합물 100 중량% 중 15 중량% 이하, 예를 들면 0.1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 다른 물성의 저하 없이, 열가소성 수지 조성물에 가공성 및 내열성을 부여할 수 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체로는 부타디엔 고무질 중합체에 스틸렌 및 아크릴로니트릴이 그라프트 중합된 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 그라프트 공중합체(g-ABS) 등을 예시할 수 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체(A1)는 전체 열가소성 수지(A) 100 중량% 중 15 내지 35 중량%, 예를 들면 17 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체의 함량이 15 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성, 성형 가공성, 내약품성 등이 저하될 우려가 있고, 35 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내후성, 성형 가공성, 난연성 등이 저하될 우려가 있다.
(A2) 아크릴레이트계 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체
본 발명의 일 구체예에 따른 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 열가소성 수지 조성물의 내후성, 내충격성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 아크릴레이트계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물이 그라프트 중합된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 아크릴레이트계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 그라프트 중합하여 얻을 수 있으며, 필요에 따라, 상기 단량체 혼합물에 가공성 및 내열성을 부여하는 단량체를 더욱 포함시켜 그라프트 중합할 수 있다. 상기 중합은 유화중합, 현탁중합 등의 공지의 중합방법에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 코어(고무질 중합체)-쉘(단량체 혼합물의 공중합체) 구조를 형성할 수 있다.
구체예에서, 상기 아크릴레이트계 고무질 중합체로는 알킬 (메타)아크릴레이트 고무, 알킬(메타)아크릴레이트 및 방향족 비닐계 화합물의 공중합체 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 탄소수 2 내지 10의 알킬아크릴레이트 고무, 탄소수 2 내지 10의 알킬아크릴레이트 및 스티렌의 공중합체, 이들의 조합 등이 사용될 수 있고, 구체적으로, 부틸아크릴레이트 고무, 부틸아크릴레이트 및 스티렌의 공중합체, 이들의 조합 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 알킬(메타)아크릴레이트 및 방향족 비닐계 화합물의 공중합체는 알킬(메타)아크릴레이트 70 내지 90 중량% 및 방향족 비닐계 화합물 10 내지 30 중량%가 중합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 아크릴레이트계 고무질 중합체(고무 입자)는 입도 분석기(Malvern DLS 장비(Nano ZS))로 측정한 평균 입자 크기(D50)가 200 내지 500 nm, 예를 들면 250 내지 400 nm일 수 있다. 여기서, 상기 고무질 중합체(고무 입자)의 평균 입자 크기(D50)는 라텍스(latex) 상태에서 광 산란(light scattering) 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로, 고무질 중합체 라텍스를 메쉬(mesh)에 걸러서, 고무질 중합체 중합 중 발생하는 응고물 제거하고, 라텍스 0.5 g 및 증류수 30 ml를 혼합한 용액을 1,000 ml 플라스크에 따르고 증류수를 채워 시료를 제조한 다음, 시료 10 ml를 석영 셀(cell)로 옮기고, 이에 대하여, 광 산란 입도 측정기(malvern社, nano-zs)로 고무질 중합체의 평균 입자 크기(D50)를 측정할 수 있다.
구체예에서, 상기 아크릴레이트계 고무질 중합체의 함량은 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 전체 100 중량% 중 20 내지 70 중량%, 예를 들면 30 내지 60 중량%일 수 있고, 상기 단량체 혼합물(방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체 포함)의 함량은 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 전체 100 중량% 중 30 내지 80 중량%, 예를 들면 40 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내후성, 외관특성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 고무질 중합체에 그라프트 공중합될 수 있는 것으로서, 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐크실렌, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 비닐나프탈렌 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체의 함량은 상기 단량체 혼합물 100 중량% 중 10 내지 90 중량%, 예를 들면 40 내지 90 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 시안화 비닐계 단량체는 상기 방향족 비닐계와 공중합 가능한 것으로서, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 사용할 수 있다. 상기 시안화 비닐계 단량체의 함량은 상기 단량체 혼합물 100 중량% 중 10 내지 90 중량%, 예를 들면 10 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내화학성, 기계적 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 가공성 및 내열성을 부여하기 위한 단량체로는 (메타)아크릴산, 무수말레인산, N-치환말레이미드 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 가공성 및 내열성을 부여하기 위한 단량체 사용 시, 그 함량은 상기 단량체 혼합물 100 중량% 중 15 중량% 이하, 예를 들면 0.1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 다른 물성의 저하 없이, 열가소성 수지 조성물에 가공성 및 내열성을 부여할 수 있다.
구체예에서, 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체로는 알킬 아크릴레이트 고무질 중합체에 스틸렌 및 아크릴로니트릴이 그라프트 중합된 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체(g-ASA) 등을 예시할 수 있다.
구체예에서, 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체(A2)는 전체 열가소성 수지(A) 100 중량% 중 1 내지 10 중량%, 예를 들면 3 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체의 함량이 1 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 내후성, 내화학성 등이 저하될 우려가 있고, 10 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 저온 내충격성, 착색성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체의 중량비(A1:A2)는 3 : 1 내지 10 : 1, 예를 들면 3 : 1 내지 6 : 1일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 내후성, 기계적 물성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
(A3) 방향족 비닐계 공중합체 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 방향족 비닐계 공중합체 수지는 통상적인 고무변성 비닐계 공중합체 수지에 사용되는 방향족 비닐계 공중합체 수지일 수 있다. 예를 들면, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체 등의 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체일 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체 등을 혼합한 후, 이를 중합하여 얻을 수 있으며, 상기 중합은 유화중합, 현탁중합, 괴상중합 등의 공지의 중합방법에 의하여 수행될 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐크실렌, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 비닐나프탈렌 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체의 함량은 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 100 중량% 중, 20 내지 90 중량%, 예를 들면 30 내지 80 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체로는 예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등의 시안화 비닐계 단량체 등을 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 함량은 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 100 중량% 중, 10 내지 80 중량%, 예를 들면 20 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 10,000 내지 300,000 g/mol, 예를 들면, 15,000 내지 150,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 기계적 강도, 성형성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지(A3)는 전체 열가소성 수지(A) 100 중량% 중, 64 내지 84 중량%, 예를 들면 65 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 외관 특성, 유동성(성형 가공성), 내후성, 기계적 물성, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
(B) 산화아연
본 발명의 산화아연은 특정 함량의 디엔계 및 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체와 함께 열가소성 수지 조성물의 내후성, 항균성, 내충격성, 난연성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 입도분석기(Beckman Coulter社 Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS I3 320 장비)를 사용하여 측정한 단일 입자(입자가 뭉쳐서 2차 입자를 형성하지 않음)의 평균 입자 크기(D50)가 0.5 내지 3 ㎛, 예를 들면 0.8 내지 3 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 산화아연은 질소가스 흡착법을 사용하여, BET 분석 장비(Micromeritics社 Surface Area and Porosity Analyzer ASAP 2020 장비)로 측정한 비표면적 BET가 1 내지 10 m2/g, 예를 들면 1 내지 7 m2/g일 수 있으며, 순도가 99% 이상일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 열가소성 수지 조성물의 내후성, 항균성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 다양한 형태를 가질 수 있으며, 예를 들면, 구형, 플레이트형, 막대(rod)형, 이들의 조합 등을 모두 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화 아연은 광 발광(Photo Luminescence) 측정 시, 370 내지 390 nm 영역의 피크 A와 450 내지 600 nm 영역의 피크 B의 크기비(B/A)가 0.01 내지 1.0, 예를 들면 0.1 내지 1.0, 구체적으로 0.1 내지 0.5일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내후성, 항균성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 X선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석 시, 피크 위치(peak position) 2θ 값이 35 내지 37° 범위이고, 측정된 FWHM 값(회절 피크(peak)의 Full width at Half Maximum)을 기준으로 Scherrer's equation(하기 식 1)에 적용하여 연산된 미소결정의 크기(crystallite size) 값이 1,000 내지 2,000 Å, 예를 들면 1,200 내지 1,800 Å일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 초기 색상, 내후성, 항균성 등이 우수할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에서, K는 형상 계수(shape factor)이고, λ는 X선 파장(X-ray wavelength)이고, β는 FWHM 값(degree)이며, θ는 피크 위치 값(peak position degree)이다.
구체예에서, 상기 산화아연은 금속형태의 아연을 녹인 후, 850 내지 1,000℃, 예를 들면 900 내지 950℃로 가열하여 증기화시킨 후, 산소 가스를 주입하고 20 내지 30℃로 냉각한 다음, 400 내지 900℃, 예를 들면 500 내지 800℃에서 30 내지 150분, 예를 들면 60 내지 120분 동안 가열하여 제조할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연(B)은 상기 열가소성 수지(A) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부, 예를 들면 0.3 내지 3 중량부, 구체적으로 0.5 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 상기 산화아연의 함량이 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 내후성, 항균성 등이 저하될 우려가 있고, 5 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격, 기계적 물성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 내후성을 향상시키기 위하여, 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer: HALS) 등의 내후 안정제를 더 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 힌더드 아민계 광안정제로는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-2-피페리딜)세바케이트, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 힌더드 아민계 광안정제는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.05 내지 5 중량부, 예를 들면 0.1 내지 3 중량부, 구체적으로 0.3 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내후성 등이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 난연제, 충진제, 산화 방지제, 적하 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 200 내지 280℃, 예를 들면 220 내지 250℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 50 mm × 90 mm × 3 mm 크기 사출 시편에 대해 색차계(spectrophotometer, 제조사: KONICA MINOLTA, INC., 장치명: CM-3700A)로 초기 색상(L0 *, a0 *, b0 *)을 측정하고, 상기 사출 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000 시간 노출한 후 색상(L1 *, a1 *, b1 *)을 측정한 다음, 하기 식 2에 따라 산출한 색상 변화(ΔE)가 1 내지 2, 예를 들면 1.2 내지 1.8일 수 있다.
[식 2]
상기 식 2에서, ΔL*는 노출 전후의 L* 값의 차이(L1 *-L0 *)이고, Δa*는 노출 전후의 a* 값의 차이(a1 *- a0 *) 이며, Δb*는 노출 전후의 b* 값의 차이(b1 *- b0 *)이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 3에 따라 산출한 노치 아이조드 충격강도 유지율이 70% 이상, 예를 들면 70 내지 90%일 수 있다.
[식 3]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ1 / IZ0) × 100
상기 식 3에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 4에 따라 산출한 인장강도 유지율이 60% 이상, 예를 들면 70 내지 90%일 수 있다.
[식 4]
인장강도 유지율(%) = (TS1 / TS0) × 100
상기 식 3에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 5에 따라 산출한 노치 아이조드 충격강도 유지율이 50% 이상, 예를 들면 70 내지 80%일 수 있다.
[식 5]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ2 / IZ0) × 100
상기 식 5에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 6에 따라 산출한 인장강도 유지율이 80% 이상, 예를 들면 80 내지 95%일 수 있다.
[식 6]
인장강도 유지율(%) = (TS2 / TS0) × 100
상기 식 6에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 노치 아이조드 충격강도가 10 내지 30 kgf·cm/cm, 예를 들면 12 내지 20 kgf·cm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장강도가 500 내지 600 kgf/cm2, 예를 들면 500 내지 570 kgf/cm2일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 옥외 환경에서 사용이 가능할 정도로 내후성이 우수하고(UL 746C의 f1 조건(자외선 노출(UV exposure) 및 침수 테스트(water immersion test) 합격) 만족), 내충격성, 강성, 난연성, 항균성, 난연성, 유동성(성형 가공성), 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 전기/전자 제품의 내/외장재 등으로 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 열가소성 수지
하기 표 2 및 3에 기재된 바와 같은 함량으로, (A1) 디엔계 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체, (A2) 아크릴레이트계 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체, 및 (A3) 방향족 비닐계 공중합체 수지를 혼합한 고무변성 비닐계 공중합체 수지를 사용하였다.
(A1) 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체
55 중량%의 평균 입자 크기가 200 nm인 부타디엔 고무에 45 중량%의 스티렌 및 아크릴로니트릴(중량비: 75/25)가 그라프트 공중합된 g-ABS를 사용하였다.
(A2) 아크릴레이트계 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체
50 중량%의 평균 입자 크기가 400 nm인 부틸아크릴레이트 고무에 50 중량%의 스티렌 및 아크릴로니트릴(중량비: 75/25)가 그라프트 공중합된 g-ASA를 사용하였다.
(A3) 방향족 비닐계 공중합체 수지
스티렌 71 중량% 및 아크릴로니트릴 29 중량%가 중합된 SAN 수지(중량평균분자량: 130,000 g/mol)를 사용하였다.
(B) 산화아연
(B1) 금속형태의 아연을 녹인 후, 900℃로 가열하여 증기화시킨 후, 산소 가스를 주입하고 상온(25℃)으로 냉각하여, 1차 중간물을 얻었다. 다음으로, 해당 1차 중간물을 700℃에서 90분 동안 열처리를 진행한 후, 상온(25℃)으로 냉각하여 제조한 산화아연을 사용하였다.
(B2) 산화아연(제조사: 리즈텍비즈, 제품명: RZ-950)을 사용하였다.
(B3) 산화아연(제조사: 한일화학, 제품명: TE30)을 사용하였다.
하기 표 1에 산화아연(B1, B2 및 B3)의 평균 입자 크기, 비표면적 BET, 순도, 광 발광(Photo Luminescence) 측정 시, 370 내지 390 nm 영역의 피크 A와 450 내지 600 nm 영역의 피크 B의 크기비(B/A) 및 미소결정의 크기(crystallite size) 값을 나타내었다.
(B1) | (B2) | (B3) | |
평균 입자 크기 (㎛) | 1.2 | 1.1 | 3.7 |
비표면적 BET (m2/g) | 4 | 15 | 14 |
순도 (%) | 99 | 97 | 97 |
PL 크기비(B/A) | 0.28 | 9.8 | 9.5 |
미소결정 크기 (Å) | 1,417 | 503 | 489 |
물성 측정 방법
(1) 평균 입자 크기(단위: ㎛): 입도분석기(Beckman Coulter社 Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS I3 320 장비)를 사용하여, 평균 입자 크기(부피 평균)를 측정하였다.
(2) 비표면적 BET(단위: m2/g): 질소가스 흡착법을 사용하여, BET 분석 장비(Micromeritics社 Surface Area and Porosity Analyzer ASAP 2020 장비)로 비표면적 BET를 측정하였다.
(3) 순도 (단위: %): TGA 열분석법을 사용하여, 800℃ 온도에서 잔류하는 무게를 가지고 순도를 측정하였다.
(4) PL 크기비(B/A): 광 발광(Photo Luminescence) 측정법에 따라, 실온에서 325 nm 파장의 He-Cd laser (KIMMON사, 30mW)를 시편에 입사해서 발광되는 스펙트럼을 CCD detector를 이용하여 검출하였으며, 이때 CCD detector의 온도는 -70℃ 를 유지하였다. 370 내지 390 nm 영역의 피크 A와 450 내지 600 nm 영역의 피크 B의 크기비(B/A)를 측정하였다. 여기서, 사출 시편은 별도의 처리 없이 레이저(laser)를 시편에 입사시켜 PL 분석을 진행하였고, 산화아연 파우더는 6 mm 직경의 펠렛타이저(pelletizer)에 넣고 압착하여 편평하게 시편을 제작한 뒤 측정하였다.
(5) 미소결정 크기(crystallite size, 단위: Å): 고분해능 X-선 회절분석기(High Resolution X-Ray Diffractometer, 제조사: X'pert사, 장치명: PRO-MRD)을 사용하였으며, 피크 위치(peak position) 2θ 값이 35 내지 37° 범위이고, 측정된 FWHM 값(회절 피크(peak)의 Full width at Half Maximum)을 기준으로 Scherrer's equation(하기 식 1)에 적용하여 연산하였다. 여기서, 파우더 형태 및 사출 시편 모두 측정이 가능하며, 더욱 정확한 분석을 위하여, 사출 시편의 경우, 600℃, 에어(air) 상태에서 2시간 열처리하여 고분자 수지를 제거한 후, XRD 분석을 진행하였다.
[식 1]
상기 식 1에서, K는 형상 계수(shape factor)이고, λ는 X선 파장(X-ray wavelength)이고, β는 FWHM 값(degree)이며, θ는 피크 위치 값(peak position degree)이다.
실시예
1 내지 5 및
비교예
1 내지 6
상기 각 구성 성분을 하기 표 2 및 3에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 230℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 2시간 이상 건조 후, 6 Oz 사출기(성형 온도 230℃, 금형 온도: 60℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 내후성(내변색성) 평가(색상 변화(ΔE)): 50 mm × 90 mm × 3 mm 크기 사출 시편에 대해 색차계(spectrophotometer, 제조사: KONICA MINOLTA, INC., 장치명: CM-3700A)로 초기 색상(L0 *, a0 *, b0 *)을 측정하고, 상기 사출 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1000시간 노출한 후 색상(L1 *, a1 *, b1 *)을 측정한 다음, 하기 식 2에 따라 색상 변화(ΔE)를 산출하였다.
[식 2]
상기 식 2에서, ΔL*는 노출 전후의 L* 값의 차이(L1 *-L0 *)이고, Δa*는 노출 전후의 a* 값의 차이(a1 *- a0 *) 이며, Δb*는 노출 전후의 b* 값의 차이(b1 *- b0 *)이다.
(2) 내후성 및 내충격성 평가(자외선 노출 후 노치 아이조드 충격강도 유지율(단위: %)): 하기 식 3에 따라 노치 아이조드 충격강도 유지율을 산출하였다.
[식 3]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ1 / IZ0) × 100
상기 식 3에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
(3) 내후성 및 강성 평가(자외선 노출 후 인장강도 유지율(단위: %)): 하기 식 4에 따라 인장강도 유지율을 산출하였다.
[식 4]
인장강도 유지율(%) = (TS1 / TS0) × 100
상기 식 3에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
(4) 내후성 및 내충격성 평가(수침 평가 후 노치 아이조드 충격강도 유지율(단위: %)): 하기 식 5에 따라 노치 아이조드 충격강도 유지율을 산출하였다.
[식 5]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ2 / IZ0) × 100
상기 식 5에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
(3) 내후성 및 강성 평가(수침 평가 후 인장강도 유지율(단위: %)): 하기 식 6에 따라 인장강도 유지율을 산출하였다.
[식 6]
인장강도 유지율(%) = (TS2 / TS0) × 100
상기 식 6에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
(4) 난연성 평가: UL-94 vertical test 방법으로 1.5 mm 두께 시편의 난연도를 측정하였다.
(5) 난연성 평가(수침 평가 후 난연성): 1.5 mm 두께의 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, UL-94 vertical test 방법으로 난연도를 측정하였다.
실시예 | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
(A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
(A) (중량%) |
(A1) | 20 | 22 | 25 | 22 | 22 |
(A2) | 5 | 5 | 5 | 3 | 7 | |
(A3) | 75 | 73 | 70 | 75 | 71 | |
(B) (중량부) |
(B1) | 0.7 | 1 | 1 | 1 | 1 |
(B2) | - | - | - | - | - | |
(B3) | - | - | - | - | - | |
색상 변화 (ΔE) | 1.5 | 1.7 | 1.8 | 1.7 | 1.2 | |
IZ0 (kgf·cm/cm) | 14 | 16 | 20 | 14 | 19 | |
IZ1 (kgf·cm/cm) | 11 | 14 | 16 | 12 | 16 | |
IZ2 (kgf·cm/cm) | 10 | 12 | 13 | 10 | 13 | |
자외선 노출 후 노치 아이조드 충격강도 유지율 (%) | 78.6 | 87.5 | 80.0 | 85.7 | 84.2 | |
수침 평가 후 노치 아이조드 충격강도 유지율 (%) | 71.4 | 75.0 | 65.0 | 71.4 | 68.4 | |
TS0 (kgf/cm2) | 560 | 530 | 560 | 500 | 570 | |
TS1 (kgf/cm2) | 400 | 410 | 420 | 400 | 430 | |
TS2 (kgf/cm2) | 500 | 490 | 510 | 450 | 490 | |
자외선 노출 후 인장강도 유지율 (%) | 71.4 | 77.4 | 75.0 | 80.0 | 75.4 | |
수침 평가 후 인장강도 유지율 (%) | 89.3 | 92.5 | 91.0 | 90.0 | 85.9 | |
UL94 난연성 | HB | HB | HB | HB | HB | |
수침 평가 후 난연성 | HB | HB | HB | HB | HB |
* 중량부: 열가소성 수지(A) 100 중량부에 대한 중량부
비교예 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
(A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
(A) (중량%) |
(A1) | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 |
(A2) | 0.5 | 15 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
(A3) | 77.5 | 63 | 73 | 73 | 73 | 73 | |
(B) (중량부) |
(B1) | 1 | 1 | - | - | - | 10 |
(B2) | - | - | 1 | - | - | - | |
(B3) | - | - | - | 1 | - | - | |
색상 변화 (ΔE) | 4.5 | 1.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 2.8 | |
IZ0 (kgf·cm/cm) | 16 | 10 | 16 | 16 | 16 | 10 | |
IZ1 (kgf·cm/cm) | 8 | 6 | 8 | 9 | 7 | 4 | |
IZ2 (kgf·cm/cm) | 10 | 8 | 14 | 14 | 12 | 7 | |
자외선 노출 후 노치 아이조드 충격강도 유지율 (%) | 50.0 | 60.0 | 50.0 | 56.2 | 43.7 | 40.0 | |
수침 평가 후 노치 아이조드 충격강도 유지율 (%) | 62.5 | 80.0 | 87.5 | 87.5 | 75.0 | 70.0 | |
TS0 (kgf/cm2) | 570 | 500 | 530 | 520 | 540 | 400 | |
TS1 (kgf/cm2) | 250 | 210 | 190 | 200 | 210 | 190 | |
TS2 (kgf/cm2) | 500 | 430 | 400 | 420 | 470 | 300 | |
자외선 노출 후 인장강도 유지율 (%) | 43.8 | 42.0 | 35.8 | 38.4 | 38.8 | 47.5 | |
수침 평가 후 인장강도 유지율 (%) | 87.7 | 86.6 | 75.4 | 80.7 | 87.0 | 75.0 | |
UL94 난연성 | HB | HB | HB | HB | HB | HB | |
수침 평가 후 난연성 | Fail | Fail | Fail | Fail | Fail | Fail |
* 중량부: 열가소성 수지(A) 100 중량부에 대한 중량부
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 내후성, 내충격성, 강성, 난연성 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체를 소량 적용한 비교예 1의 경우, 내후성(내변색성, 수침 평가 후 난연성 등) 등이 저하되었음을 알 수 있고, 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체를 과량 적용한 비교예 2의 경우, 내후성(자외선 노출 후 기계적 물성, 수침 평가 후 난연성 등) 등이 저하되었음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 산화아연(B1) 대신에 산화아연 (B2) 및 (B3)을 사용하거나, 산화아연을 사용하지 않은 비교예 3 내지 5의 경우, 내후성(내변색성, 수침 평가 후 난연성 등) 등이 저하되었음을 알 수 있고, 본 발명의 산화아연을 과량 사용한 비교예 6의 경우, 내후성(자외선 노출 후 기계적 물성, 수침 평가 후 난연성 등) 등이 저하되었음을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (15)
- 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 15 내지 35 중량%, 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 1 내지 10 중량%, 및 방향족 비닐계 공중합체 수지 64 내지 84 중량%를 포함하는 열가소성 수지 100 중량부; 및
평균 입자 크기가 0.5 내지 3 ㎛이고, 비표면적 BET가 1 내지 10 m2/g인 산화아연 0.1 내지 5 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체 및 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체의 중량비는 3 : 1 내지 10 : 1인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 디엔계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물이 그라프트 중합된 중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 아크릴레이트계 고무변성 비닐계 그라프트 공중합체는 평균 입경이 200 내지 500 nm인 아크릴레이트계 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물이 그라프트 중합된 중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화아연은 광 발광(Photo Luminescence) 측정 시, 370 내지 390 nm 영역의 피크 A와 450 내지 600 nm 영역의 피크 B의 크기비(B/A)가 0.01 내지 1인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화아연은 X선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석 시, 피크 위치(peak position) 2θ 값이 35 내지 37° 범위이고, 하기 식 1에 의한 미소결정의 크기(crystallite size) 값이 1,000 내지 2,000 Å인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 1]
미소결정 크기(D) =
상기 식 1에서, K는 형상 계수(shape factor)이고, λ는 X선 파장(X-ray wavelength)이고, β는 X선 회절 피크(peak)의 FWHM 값(degree)이며, θ는 피크 위치 값(peak position degree)이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 50 mm × 90 mm × 3 mm 크기 사출 시편에 대해 색차계로 초기 색상(L0 *, a0 *, b0 *)을 측정하고, 상기 사출 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후 색상(L1 *, a1 *, b1 *)을 측정한 다음, 하기 식 2에 따라 산출한 색상 변화(ΔE)가 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 2]
색상 변화(ΔE) =
상기 식 2에서, ΔL*는 노출 전후의 L* 값의 차이(L1 *-L0 *)이고, Δa*는 노출 전후의 a* 값의 차이(a1 *- a0 *) 이며, Δb*는 노출 전후의 b* 값의 차이(b1 *- b0 *)이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 3에 따라 산출한 노치 아이조드 충격강도 유지율이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 3]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ1 / IZ0) × 100
상기 식 3에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 4에 따라 산출한 인장강도 유지율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 4]
인장강도 유지율(%) = (TS1 / TS0) × 100
상기 식 3에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS1은 상기 시편을 ASTM G155에 의거하여, 1,000시간 노출한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 5에 따라 산출한 노치 아이조드 충격강도 유지율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 5]
노치 아이조드 충격강도 유지율(%) = (IZ2 / IZ0) × 100
상기 식 5에서, IZ0는 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 초기 노치 아이조드 충격강도이고, IZ2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D256에 의거하여 측정한 노출 후 노치 아이조드 충격강도이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 6에 따라 산출한 인장강도 유지율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 6]
인장강도 유지율(%) = (TS2 / TS0) × 100
상기 식 6에서, TS0는 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 초기 인장강도이고, TS2는 상기 시편을 70±1℃ 탈이온수에 7일 동안 침지하고, 123±2℃ 탈이온수에 30분 동안 침지한 후, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 노출 후 인장강도이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 노치 아이조드 충격강도가 10 내지 30 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장강도가 500 내지 600 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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