KR20200127877A - 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가소제 조성물에 관한 것으로 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 동일한 탄소수 동일 타입;을 2종 이상 포함하고, 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 상이한 탄소수 상이 타입;을 1종 이상 포함하며, 상기 탄소수 상이 타입은 고급알킬 및 저급알킬을 모두 포함하며, 상기 고급알킬의 탄소수는 8 내지 10인 것이고, 상기 저급알킬의 탄소수는 5 내지 7에서 선택된 것을 특징으로 하며, 상기 가소제 조성물은 수지에 적용시 점도 안정성, 내이행성, 그리고 내스트레스성과 같은 효과를 개선할 수 있고, 가소화 효율과 기계적 물성 또한 동등 이상의 수준으로 유지 및 개선할 수 있다.
Description
본 발명은 이소프탈레이트로서 탄소수 동일 타입을 2종 이상, 그리고 탄소수 상이 타입을 1종 이상을 포함하는 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물에 관한 것이다.
통상적으로 가소제는 알코올이 프탈산 및 아디프산과 같은 폴리카복시산과 반응하여 이에 상응하는 에스터를 형성한다. 또한 인체에 유해한 프탈레이트계 가소제의 국내외 규제를 고려하여, 이소프탈레이트계, 아디페이트계, 기타 고분자계 등의 프탈레이트계 가소제를 대체할 수 있는 가소제 조성물들에 대한 연구가 계속되고 있다.
한편, 바닥재, 벽지, 연질 및 경질 시트 등의 플라스티졸 업종, 캘린더링 업종, 압출/사출 컴파운드 업종을 막론하고, 이러한 친환경 제품에 대한 요구가 증대고 있으며, 이에 대한 완제품별 품질 특성, 가공성 및 생산성을 강화하기 위하여 변색 및 이행성, 기계적 물성 등을 고려하여 적절한 가소제를 사용하여야 한다.
이러한 다양한 사용 영역에서 업종별 요구되는 특성인 인장강도, 신율, 내광성, 이행성, 겔링성 혹은 흡수속도 등에 따라 PVC 수지에 가소제, 충전제, 안정제, 점도저하제, 분산제, 소포제, 발포제 등의 부원료등을 배합하게 된다.
일례로, PVC에 적용 가능한 가소제 조성물 중, 가격이 상대적으로 저렴하면서 가장 범용적으로 사용되는 디(2-에틸헥실) 이소프탈레이트(DEHIP)를 적용할 경우, 경도 혹은 졸 점도가 높고 가소제의 흡수 속도가 상대적으로 느리며, 이행성 및 스트레스 이행성도 양호하지 않았다.
이에 대한 개선으로 DEHIP를 포함하는 조성물로서, 부탄올과의 트랜스 에스터화 반응의 생성물을 가소제로 적용하는 것을 고려할 수 있으나, 가소화 효율은 개선되는 반면, 가열감량 및 비중 등이 열악하고, 기계적 물성이 다소 저하되는 등 물성의 개선이 요구되어 일반적으로 다른 2차 가소제와의 혼용을 통해서 이를 보완하는 방식을 채용하는 것 외에는 현재로써 해결책이 없는 상황이다.
그러나, 2차 가소제를 적용하는 경우에는 물성 변화에 대한 예측이 어렵고, 제품 단가가 상승하는 요인으로 작용할 수 있으며, 특정한 경우 이외에는 물성의 개선이 뚜렷하게 나타나지 않는 등 연구가 더디게 진행되는 것이 실정이다.
본 발명은 이소프탈레이트로서 탄소수 동일 타입이 2종 이상 포함되고 탄소수 상이 타입이 1종 이상 포함되는 가소제 조성물로서, 상기 탄소수 상이 타입의 2개의 에스터기에 결합되는 알킬기의 탄소수 차이가 3인 것을 적용함으로써, 기존 가소제 대비 가소화 효율, 가열감량 및 기계적 물성을 동등 이상의 수준으로 유지 및 개선함과 동시에 점도 안정성, 이행손실과 내스트레스성을 개선할 수 있는 가소제 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 동일한 탄소수 동일 타입;을 2종 이상 포함하고, 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 상이한 탄소수 상이 타입;을 1종 이상 포함하며, 상기 탄소수 상이 타입은 고급알킬 및 저급알킬을 모두 포함하며, 상기 고급알킬의 탄소수는 8 내지 10인 것이고, 상기 저급알킬의 탄소수는 5 내지 7에서 선택되며, 상기 고급알킬 및 저급알킬의 탄소수 차이는 3 이하인 것인 가소제 조성물이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 수지 100 중량부; 및 전술한 가소제 조성물 5 내지 150 중량부;를 포함하는 수지 조성물이 제공된다.
상기 수지는 스트레이트 염화비닐 중합체, 페이스트 염화비닐 중합체, 에틸렌초산비닐 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 폴리케톤, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 천연고무, 합성고무 및 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물은, 수지 조성물에 사용할 경우, 기존 가소제 대비 가소화 효율, 가열감량 및 기계적 물성을 동등 이상의 수준으로 유지 및 개선함과 동시에 점도 안정성, 이행손실과 내스트레스성을 개선할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.
용어의 정의
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "조성물"이란 용어는, 해당 조성물의 재료로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물뿐만 아니라 해당 조성물을 포함하는 재료들의 혼합물을 포함한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "중합체"란 용어는, 동일 혹은 상이한 종류이든지 간에, 단량체들을 중합함으로써 제조된 중합체 화합물을 지칭한다. 이와 같이 해서 일반 용어 중합체는, 단지 1종의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는데 통상 이용되는 단독중합체란 용어, 및 이하에 규정된 바와 같은 혼성중합체(interpolymer)란 용어를 망라한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "혼성중합체"란 용어는, 적어도 2종의 상이한 단량체의 중합에 의해 제조된 중합체를 지칭한다. 이와 같이 해서, 일반 용어 혼성중합체는, 2종의 상이한 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는데 통상 이용되는 공중합체, 및 2종 이상의 상이한 단량체로부터 제조된 중합체를 포함한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 접두어 "이소-"는 알킬기의 주사슬에 메틸기 또는 에틸기가 분지쇄로 결합된 알킬기를 통칭하는 의미이며, 본 명세서에서, 달리 별도로 칭하는 알킬기가 없는 이상 말단에 결합된 것을 포함하여 분지쇄로 메틸기 또는 에틸기가 주사슬에 결합된 알킬기를 총칭하는 것으로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "탄소수 동일 타입" 및 "탄소수 상이 타입"은 이소프탈레이트를 구분 짓는 용어로서 "탄소수 동일 타입"이란 대칭 및 비대칭과는 무관하게, 이소프탈레이트의 2개의 에스터기에 결합된 알킬기들의 탄소 개수가 서로 동일한 것을 의미하고, "탄소수 상이 타입"은 이소프탈레이트의 2개의 에스터기에 결합된 알킬기들의 탄소수가 서로 상이한 것을 의미한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "스트레이트 염화비닐 중합체"란 용어는, 염화비닐 중합체의 종류 중 하나로서, 현탁 중합 또는 벌크 중합 등을 통해 중합된 것을 의미할 수 있고, 수십 내지 수백 마이크로미터 크기를 가지는 다량의 기공이 분포된 다공성 입자의 형태를 갖고 응집성이 없으며 흐름성이 우수한중합체를 말한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "페이스트 염화비닐 중합체"란 용어는, 염화비닐 중합체의 종류 중 하나로서, 미세현탁 중합, 미세시드 중합, 또는 유화 중합 등을 통해 중합된 것을 의미할 수 있고, 수십 내지 수천 나노미터 크기를 가지는 미세하고 치밀한 공극이 없는 입자로서 응집성을 갖고 흐름성이 열악한 중합체를 말한다.
'포함하는', '가지는'이란 용어 및 이들의 파생어는, 이들이 구체적으로 개시되어 있든지 그렇치 않든지 간에, 임의의 추가의 성분, 단계 혹은 절차의 존재를 배제하도록 의도된 것은 아니다. 어떠한 불확실함도 피하기 위하여, '포함하는'이란 용어의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 반대로 기술되지 않는 한, 중합체든지 혹은 그 밖의 다른 것이든지 간에, 임의의 추가의 첨가제, 보조제, 혹은 화합물을 포함할 수 있다. 이와 대조적으로, '로 본질적으로 구성되는'이란 용어는, 조작성에 필수적이지 않은 것을 제외하고, 임의의 기타 성분, 단계 혹은 절차를 임의의 연속하는 설명의 범위로부터 배제한다. '로 구성되는'이란 용어는 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 혹은 절차를 배제한다.
측정 방법
본 명세서에서 조성물 내의 성분들의 함량 분석은 가스 크로마토그래피 측정을 통해 수행하며, Agilent 사의 가스 크로마토그래피 기기(제품명: Agilent 7890 GC, 컬럼: HP-5, 캐리어 가스: 헬륨(flow rate 2.4mL/min), 디텍터: F.I.D, 인젝션 볼륨: 1uL, 초기값: 70℃/4,2min, 종기값: 280℃/7.8min, program rate: 15℃/min)로 분석한다.
본 명세서에서, '경도(hardness)'는 ASTM D2240을 이용하여, 25℃에서의 쇼어 경도(Shore "A" 및/또는 Shore "D")를 의미하며, 3T 10s의 조건에서 측정하고, 가소화 효율을 평가하는 지표가 될 수 있으며 낮을수록 가소화 효율이 우수함을 의미한다.
본 명세서에서, '인장강도(tensile strength)'는 ASTM D638 방법에 의하여, 테스트 기기인 U.T.M (제조사; Instron, 모델명; 4466)을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min(1T)으로 당긴 후, 시편이 절단되는 지점을 측정하고 하기 수학식 1로 계산한다.
[수학식 1]
인장 강도(kgf/cm2) = 로드 (load)값(kgf) / 두께(cm) x 폭(cm)
본 명세서에서 '신율(elongation rate)'은 ASTM D638 방법에 의하여, 상기 U.T.M을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min(1T)으로 당긴 후, 시편이 절단되는 지점을 측정한 후, 하기 수학식 2로 계산한다.
[수학식 2]
신율(%) = 신장 후 길이 / 초기 길이 x 100
본 명세서에서 '이행 손실(migration loss)'은 KSM-3156에 따라 두께 2 mm 이상의 시험편을 얻고, 시험편 양면에 Glass Plate를 붙인 후 1 kgf/cm2 의 하중을 가한다. 시험편을 열풍 순환식 오븐(80℃)에서 72 시간 동안 방치한 후 꺼내서 상온에서 4 시간 동안 냉각시킨다. 그런 후 시험편의 양면에 부착된 Glass Plate를 제거한 후 Glass Plate와 Specimen Plate를 오븐에 방치하기 전과 후의 중량을 측정하여 이행손실량을 하기 수학식 3에 의하여 계산한다.
[수학식 3]
이행손실량(%) = {[(초기 시편 중량) - (오븐 방치후 시편 중량)] / (초기 시편 중량)} x 100
본 명세서에서 '가열 감량(volatile loss)'은 시편을 80℃에서 72시간 동안 작업한 후, 시편의 무게를 측정한다.
[수학식 4]
가열 감량(%) = {[(초기 시편 중량) - (작업 후 시편 중량)] / (초기 시편 중량)} x 100
본 명세서에서 '흡수 속도'는 77℃, 60rpm의 조건 하에서, Planatary mixer(Brabender, P600)를 사용하여 수지와 가소제가 서로 혼합되어 믹서의 토크가 안정화되는 상태가 되는데 까지 소요된 시간을 측정하여 평가한다.
상기 다양한 측정 조건들의 경우, 온도, 회전속도, 시간 등의 세부 조건은 경우에 따라 다소 상이해질 수 있으며, 상이한 경우에는 별도로 그 측정 방법 및 조건을 명시하였다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가소제 조성물은 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 동일한 탄소수 동일 타입;을 2종 이상 포함하고, 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 상이한 탄소수 상이 타입;을 1종 이상 포함하며, 상기 탄소수 상이 타입은 고급알킬 및 저급알킬을 모두 포함하며, 상기 고급알킬의 탄소수는 8 내지 10인 것이고, 상기 저급알킬의 탄소수는 5 내지 7에서 선택된 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가소제 조성물은 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 동일한 탄소수 동일 타입을 포함하며, 이 탄소수 동일 타입의 이소프탈레이트는 2종 이상 포함한다.
상기 탄소수 동일 타입의 경우, 이소프탈레이트에 존재하는 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기가 서로 동일하여 벤젠링을 중심으로 서로 동일한 탄소수를 갖는 알킬기를 갖는다는 의미이며, 여기서 상기 2 종의 탄소수 동일 타입 이소프탈레이트는 탄소수가 큰 고급알킬 이소프탈레이트와 저급알킬 이소프탈레이트로 각각 분류되어 동시에 포함될 수 있다.
상기 탄소수 동일 타입은 2개의 에스터기에 결합되는 알킬기로서, n-펜틸, 이소펜틸, n-헥실, 이소헥실, n-헵틸, 이소헵틸, 2-에틸헥실, 이소노닐, 이소데실 또는 2-프로필헵틸일 수 있고, 여기서 저급알킬로 분류될 수 있는 것은 탄소수가 5 내지 7개인 n-펜틸, 이소펜틸, n-헥실, 이소헥실, n-헵틸 및 이소헵틸일 수 있다. 또한, 고급알킬로 분류될 수 있는 것은 탄소수가 8 내지 10개인 2-에틸헥실, 이소노닐, 이소데실 및 2-프로필헵틸일 수 있다. 여기서 고급알킬 탄소수가 8보다 작게 되면 기계적 물성이 저하됨과 동시에 가열감량과 내스트레스성이 악화될 가능성이 있고, 탄소수가 10 보다 큰 고급알킬을 적용하는 경우에는 흡수속도가 매우 느려 가공이 불가능한 수준까지 갈 수 있어 생산성 저하에 큰 영향을 줄 수 있고, 가소화 효율 또한 열악해질 수 있으며, 내이행성과 내스트레스성에서도 열악한 수준의 물성이 나타날 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 이소펜틸, 이소헥실 및 이소헵틸은 주쇄에 메틸기 또는 에틸기가 분지쇄로 결합된 치환기로서, 예컨대, 이소펜틸은 2-메틸부틸, 2,2-디메틸프로필 및 3-메틸부틸 등 C5의 분지형 구조 이성질체들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 이소헥실은 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 4-메틸펜틸, 2-에틸부틸, 2,2-디메틸부틸 및 2,3-디메틸부틸 등 C6의 분지형 구조 이성질체들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이소헵틸은 2-메틸헥실, 3-메틸헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실, 2-에틸펜틸, 3-에틸펜틸, 4-에틸펜틸, 2,3-디메틸펜틸 등 C7의 분지형 구조 이성질체들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서 저급알킬 탄소수가 5보다 작을 경우 기계적 물성의 저하와 함께 가열감량이 열악해질 우려가 있고, 탄소수가 7보다 큰 것이 적용되면 가소화 효율, 흡수속도, 그리고 내이행성이 악화되는 문제가 있을 수 있다.
상기 저급알킬 이소프탈레이트에 결합될 수 있는 알킬기들과 고급알킬 이소프탈레이트에 결합될 수 있는 알킬기들의 탄소수 차이는 3 이하인 것에서 고급알킬 및 저급알킬 각각이 선택된다. 이와 같이 저급 및 고급 알킬 간 탄소수 차이가 3 이하인 경우, 탄소수 차이가 4인 것 대비 수지에 적용시 가소화 효율은 동등 이상으로 유지 및 개선되되, 이행성과 내스트레스성에 있어서 탁월한 효과를 볼 수 있다.
또한, 다른 측면에서, 탄소수 차이가 4 이상인 것 대비해서 수지에 적용시 점도 안정성이 상당히 우수할 수 있고, 이행성은 물론 인장강도와 신율의 개선 효과 또한 탁월할 수 있다.
상기와 같은 탄소수 동일 타입의 탄소수 특징과 더불어, 상기의 효과를 달성하기 위해서는, 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트도 함께 포함되어야 하며, 이 때 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트의 2 개의 에스터기에 결합되는 알킬의 탄소수 차이는 3 이하일 수 있다.
여기서 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트의 에스터기에 결합되는 2 개의 알킬기는 각각 탄소수 동일 타입인 저급알킬 이소프탈레이트 및 고급알킬 이소프탈레이트의 알킬기와 동일한 것일 수 있으며, 이처럼 탄소수 동일 타입의 알킬기와 동일한 알킬기를 모두 갖는 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트가 포함되는 경우, 상기한 효과를 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄소수 동일 타입의 이소프탈레이트는 예컨대, 디(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 디이소데실 이소프탈레이트, 이소데실(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 디이소노닐 이소프탈레이트, 디(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, 디(n-펜틸) 이소프탈레이트, 디이소펜틸 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소펜틸) 이소프탈레이트, 디(n-헥실) 이소프탈레이트, 디이소헥실 이소프탈레이트, 이소헥실(n-헥실) 이소프탈레이트, 디(n-헵틸) 이소프탈레이트, 디이소헵틸 이소프탈레이트 및 이소헵틸(n-헵틸) 이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
또, 탄소수 동일 타입의 경우 상호 알킬기의 탄소수가 동일할 뿐만 아니라 구조도 동일한 것일 수 있으나, 경우에 따라서는 탄소수는 동일하지만 구조는 상이한, 즉 구조 이성질체 관계에 있는 알킬기가 결합된 이소프탈레이트도 포함될 수 있다.
이러한 탄소수 동일 타입의 이소프탈레이트는, 예컨대, 이소데실(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 이소헥실(n-헥실) 이소프탈레이트, 이소헵틸(n-헵틸) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소펜틸) 이소프탈레이트가 있을 수 있다.
또, 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트는 예컨대, (n-펜틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (2-메틸부틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (n-헥실)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, 이소헥실(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, 이소헵틸(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, (n-헥실)(이소노닐) 이소프탈레이트, 이소헥실(이소노닐) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, 이소헵틸(이소노닐) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소데실) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(이소데실) 이소프탈레이트, (n-헥실)(이소데실) 이소프탈레이트, 이소헥실(이소데실) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, 이소헵틸(이소데실) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, (n-헥실)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 이소헥실(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 이소헵틸(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물은, 전술한 것과 같이 이소프탈레이트로서 탄소수 동일 타입과 탄소수 상이 타입을 포함하되, 각 타입의 이소프탈레이트의 개수, 결합된 알킬기의 종류, 결합된 알킬기들 사이의 탄소수 차이와 같은 요인으로 인하여, 내이행성, 내스트레스성과 같은 물성 개선이 가능할 수 있으며, 나아가 수지의 점도 안정성까지 향상시킬 수 있고, 가소화 효울이나 기계적 물성 또한 기존 제품 대비 그 수준이 상회하는 정도로 유지 및 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가소제 조성물은 조성물 총 중량 대비 수분 함량이 중량 기준으로 500 ppm 이하일 수 있고, 바람직하게는 300 ppm 이하, 더 바람직하게는 100 ppm 이하일 수 있다. 가소제 내 수분 함량이 높을 경우, 주변의 환경적인 요인에 의해 가소제가 변질될 가능성이 크고, 가공시 문제를 일으킬 가능성이 크기 때문에, 가소제 내 수분 함량은 작을수록 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가소제 조성물에 포함되는 탄소수 동일 타입의 이소프탈레이트 및 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트는 중량비로 95:5 내지 30:70의 비율로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우에는 전술한 내이행성, 내스트레스성 및 점도 안정성 등의 개선 효과를 달성할 수 있음은 물론, 기계적 물성과 가소화 효율도 개선을 기대할 수 있다.
보다 구체적으로, 가소제 조성물에 포함되는 이소프탈레이트를 저급알킬 이소프탈레이트, 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트 및 고급알킬 이소프탈레이트 3종으로 본다면, 가소제 조성물 총 중량 대비 각각이 0.5 내지 50 중량%, 3.0 내지 70 중량% 및 0.5 내지 85 중량%로 포함될 수 있으며, 이들 함량은 상기 3 종 이소프탈레이트의 총합을 100 중량%로 보았을 때의 값이며, 상기 가소제 조성물에 다른 물질이 포함된 경우까지 고려된 함량은 아니다.
상기와 같은 함량을 갖는 경우에는 전술한 것과 같이, 탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트에 결합되는 알킬기 탄소수 차이가 3 이하인 것으로부터 구현될 수 있는 효과가 보다 바람직하게 구현될 수 있고, 그 효과의 재현성 또한 뛰어날 수 있다.
나아가, 이러한 효과의 최적화 측면에서, 상기 3종의 이소프탈레이트의 함량은 바람직하게 0.5 내지 50 중량%, 10 내지 50 중량% 및 35 내지 80 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물을 제조하는 방법은 당업계에 알려진 방법으로서, 전술한 가소제 조성물을 제조할 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.
특히 상기 가소제 조성물의 경우 3 종의 이소프탈레이트를 포함하는 것이 기본으로서, 에스터화 반응이 이용될 수 있고, 직접 에스터화 반응뿐만 아니라 트랜스 에스터화 반응이 모두 적용될 수 있다.
일례로, 상기 직접 에스터화 반응은, 이소프탈산과 2 종 이상의 알코올을 투입한 다음 촉매를 첨가하고 질소분위기 하에서 반응시키는 단계; 미반응 알코올을 제거하고, 미반응 산을 중화시키는 단계; 및 감압증류에 의해 탈수 및 여과하는 단계;로 수행될 수 있다.
상기 알코올은, n-펜틸 알코올, 이소펜틸 알코올, n-헥실 알코올, 이소헥실 알코올, n-헵틸 알코올 및 이소헵틸 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 저급알킬 알코올이 포함될 수 있고, 고급알킬 알코올로는 2-에틸헥실 알코올, 이소노닐 알코올, 이소데실 알코올 및 2-프로필헵틸 알코올에서 선택된 1 이상이 적용될 수 있다. 상기 알코올은, 이소프탈산 100 몰% 기준으로 150 내지 500 몰%, 200 내지 400 몰%, 200 내지 350 몰%, 250 내지 400 몰%, 혹은 270 내지 330 몰% 범위 내로 사용될 수 있다.
상기 촉매는 일례로, 황산, 염산, 인산, 질산, 파라톨루엔술폰산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산, 부탄술폰산, 알킬 황산 등의 산 촉매, 유산 알루미늄, 불화리튬, 염화칼륨, 염화세슘, 염화칼슘, 염화철, 인산알루미늄 등의 금속염, 헤테로폴리산 등의 금속 산화물, 천연/합성 제올라이트, 양이온 및 음이온 교환수지, 테트라알킬 티타네이트(tetra alkyl titanate) 및 그 폴리머 등의 유기금속 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 촉매는 테트라알킬 티타네이트를 사용할 수 있다.
촉매의 사용량은 종류에 따라 상이할 수 있으며, 일례로 균일 촉매의 경우에는 반응물 총 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 0.01 내지 3 중량%, 1 내지 5 중량% 혹은 2 내지 4 중량% 범위 내, 그리고 불균일 촉매의 경우에는 반응물 총량의 5 내지 200 중량%, 5 내지 100 중량%, 20 내지 200 중량%, 혹은 20 내지 150 중량% 범위 내일 수 있다.
이때 상기 반응 온도는 180 내지 280℃, 200 내지 250℃, 혹은 210 내지 230℃ 범위 내일 수 있다.
다른 일례로, 상기 트랜스 에스터화 반응은 디(2-에틸헥실) 이소프탈레이트와 같은 탄소수 동일 타입 중 고급알킬 이소프탈레이트와, 저급 알킬에 대응되는 알킬기를 갖는 알코올로서, 저급알킬 알코올이 반응하는 트랜스 에스터화 반응;을 통하여 이소프탈레이트 화합물을 제조할 수 있다. 여기서 이소프탈레이트와 알코올이 갖는 알킬기는 서로 교차되어도 무방하며, 트랜스 에스터화 반응에 있어서 알코올이 2종 이상 사용되는 경우 그 반응 생성물은 총 6종의 이소프탈레이트가 될 수 있으며, 예를 들면, 탄소수 동일 타입이 4종, 탄소수 상이 타입이 2종 형성될 수 있고, 상기 탄소수 동일 타입은 저급알킬 이소프탈레이트가 3종, 고급알킬 이소프탈레이트가 1종인 것일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "트랜스 에스터화 반응"은 하기 반응식 1과 같이 알코올과 에스터가 반응하여 이하 반응식 1에서 나타나듯이 에스터의 R"가 알코올의 R'와 서로 상호교환되는 반응을 의미한다:
[반응식 1]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트랜스 에스터화 반응이 이루어지면 알코올의 알콕사이드가 에스터계 화합물에 존재하는 두 개의 에스터(RCOOR")기의 탄소를 공격할 경우; 에스터계 화합물에 존재하는 한 개의 에스터(RCOOR")기의 탄소를 공격할 경우; 반응이 이루어지지 않은 미반응인 경우;와 같이, 세 가지의 경우에 수에 의해서 3 종의 에스터 조성물이 생성될 수 있다.
또한, 상기 트랜스 에스터화 반응은 산-알코올간 에스터화 반응과 비교하여 폐수 문제가 야기되지 않는 장점이 있으며, 무촉매하에서 진행될 수 있으므로, 산촉매 사용시의 문제점을 해결할 수 있다.
상기 트랜스 에스터화 반응에 의해 제조된 혼합물은 알코올의 첨가량에 따라 상기 혼합물의 조성 비율을 제어할 수 있다. 상기 알코올의 첨가량은 이소프탈레이트 화합물 100 중량부에 대해 0.1 내지 89.9 중량부, 구체적으로는 3 내지 50 중량부, 더욱 구체적으로는 5 내지 40 중량부일 수 있다.
상기 이소프탈레이트는 화합물은 알코올의 첨가량이 많을수록, 트랜스 에스터화 반응에 참여하는 이소프탈레이트의 몰분율(mole fraction)이 커질 것이므로, 상기 혼합물에 있어서 생성물인 두 개의 이소프탈레이트의 함량이 증가할 수 있고, 이에 상응하여 미반응으로 존재하는 이소프탈레이트의 함량은 감소하는 경향을 보일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반응물인 이소프탈레이트와 알코올의 몰비는 일례로 1:0.005 내지 5.0, 1:0.05 내지 2.5, 혹은 1:0.1 내지 1.0이고, 이 범위 내에서는 공정성 및 경제성이 우수할 수 있고, 전술한 효과를 구현할 수 있는 가소제 조성물을 수득하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트랜스 에스터화 반응은 120℃ 내지 190℃, 바람직하게는 135℃ 내지 180℃, 더욱 바람직하게는 141℃ 내지 179℃의 반응 온도 하에서 10분 내지 10시간, 바람직하게는 30분 내지 8시간, 더욱 바람직하게는 1 내지 6 시간에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 온도 및 시간 범위 내에서는 최종 가소제 조성물의 성분비를 효율적으로 제어할 수 있다. 이때, 상기 반응 시간은 반응물을 승온 후 반응 온도에 도달한 시점부터 계산될 수 있다.
상기 트랜스 에스터화 반응은 산 촉매 또는 금속 촉매 하에서 실시될 수 있고, 이 경우 반응시간이 단축되는 효과가 있다.
상기 산 촉매는 일례로 황산, 메탄설폰산 또는 p-톨루엔설폰산 등일 수 있고, 상기 금속 촉매는 일례로 유기금속 촉매, 금속 산화물 촉매, 금속염 촉매 또는 금속 자체일 수 있다.
상기 금속 성분은 일례로 주석, 티탄 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 트랜스 에스터화 반응 후 미반응 알코올과 반응 부산물 등을 증류시켜 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 증류는 일례로 상기 알코올과 반응 부산물의 끊는점 차이를 이용하여 따로 분리하는 2단계 증류일 수 있다. 또 다른 일례로, 상기 증류는 혼합증류일 수 있다. 이 경우 에스터계 가소제 조성물을 원하는 조성비로 비교적 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다. 상기 혼합증류는 미반응 알코올과 반응 부산물을 동시에 증류하는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 가소제 조성물 및 수지를 포함하는 수지 조성물이 제공된다.
상기 수지는 당 분야에 알려져 있는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 스트레이트 염화비닐 중합체, 페이스트 염화비닐 중합체, 에틸렌초산비닐 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 폴리케톤, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 천연고무, 합성고무 및 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 혼합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가소제 조성물은 상기 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 150 중량부, 바람직하게 5 내지 130 중량부, 또는 10 내지 120 중량부로 포함될 수 있다.
일반적으로, 가소제 조성물이 사용되는 수지는 용융 가공 또는 플라스티졸 가공을 통해 수지 제품으로 제조될 수 있으며, 용융 가공 수지와 플라스티졸 가공 수지는 각 중합 방법에 따라 다르게 생산되는 것일 수 있다.
예를 들어, 염화비닐 중합체는 용융 가공에 사용되는 경우 현탁 중합 등으로 제조되어 평균 입경이 큰 고체상의 수지 입자가 사용되며 이러한 염화비닐 중합체는 스트레이트 염화비닐 중합체로 불리우며, 플라스티졸 가공에 사용되는 경우 유화 중합 등으로 제조되어 미세한 수지 입자로서 졸 상태의 수지가 사용되며 이러한 염화비닐 중합체는 페이스트 염화비닐 수지로 불리운다.
이 때, 상기 스트레이트 염화비닐 중합체의 경우, 가소제는 중합체 100 중량부 대비 5 내지 80 중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하며, 페이스트 염화비닐 중합체의 경우 중합체 100 중량부 대비 40 내지 120 중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수지 조성물은 충진제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진제는 상기 수지 100 중량부를 기준으로 0 내지 300 중량부, 바람직하게는 50 내지 200 중량부, 더욱 바람직하게는 100 내지 200 중량부일 수 있다.
상기 충진제는 당 분야에 알려져 있는 충진제를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 실리카, 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 경탄, 탈크, 수산화 마그네슘, 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 수산화 칼슘, 수산화 알루미늄, 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 실리케이트 및 황산바륨 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 수지 조성물은 필요에 따라 안정화제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 안정화제 등의 기타 첨가제는 일례로 각각 상기 수지 100 중량부를 기준으로 0 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 15 중량부일 수 있다.
상기 안정화제는 예를 들어 칼슘-아연의 복합 스테아린산 염 등의 칼슘-아연계(Ca-Zn계) 안정화제 또는 바륨-아연계(Ba-Zn계) 안정화제를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 수지 조성물은 전술한 것과 같이 용융 가공 및 플라스티졸 가공에 모두 적용될 수 있고, 예를 들어 용융 가공은 카렌더링 가공, 압출 가공, 또는 사출 가공이 적용될 수 있고, 플라스티졸 가공은 코팅 가공 등이 적용될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
교반기, 응축기 및 데칸터가 설치된 반응기에 디(2-에틸헥실)이소프탈레이트(GL300, ㈜LG화학) 2000g 및 n-펜틸 알코올 340g (DEHIP 100 중량부를 기준으로 17 중량부)를 투입한 다음, 질소 분위기 하 160℃의 반응온도에서 2 시간 동안 트랜스-에스터화 반응시켜, 디(n-펜틸) 이소프탈레이트(DnPIP), (n-펜틸)(2-에틸헥실)이소프탈레이트(nPEHIP) 및 디(2-에틸헥실)이소프탈레이트(DEHIP)를 각각 3.6 중량%, 31.7 중량% 및 64.7 중량%로 포함하는 조성물을 얻었다.
실시예 2 내지 7
n-펜틸 알코올 대신 하기 표 1에 기재된 저급 알킬에 해당하는 알코올을 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 하기 표 1에 기재된 중량비를 가지는 3성분의 조성물을 얻었다.
실시예 8
n-펜틸 알코올 대신 n-헥실 알코올을 사용하고 디(2-에틸헥실) 테레프탈레이트 대신 디이소노닐 테레프탈레이트를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 하기 표 1에 기재된 중량비를 가지는 3성분의 조성물을 얻었다.
비교예 1
LG화학사 제품으로서 디이소노닐 프탈레이트(DINP)를 가소제 조성물로 하였다.
비교예 2
LG화학사 제품으로서 디(2-에틸헥실) 테레프탈레이트(DEHTP, LGflex GL300)를 가소제 조성물로 하였다.
비교예 3 내지 7
n-펜틸 알코올 대신 하기 표 1에 기재된 저급 알킬에 해당하는 알코올을 사용하고, 디(2-에틸헥실) 테레프탈레이트 대신 하기 표 1에 기재된 고급 알킬에 해당하는 알킬이 결합된 디알킬 테레프탈레이트를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 하기 표 1에 기재된 중량비를 가지는 3성분의 조성물을 얻었다.
| 저급알킬 | 고급알킬 | 저급비혼성 | 혼성 | 고급비혼성 | |
| 실시예 1 | n-펜틸 | 2-에틸헥실 | 3.6 | 31.7 | 64.7 |
| 실시예 2 | 2-메틸부틸 | 2-에틸헥실 | 2.5 | 27.4 | 70.1 |
| 실시예 3 | n-헥실 | 2-에틸헥실 | 4.1 | 32.2 | 63.7 |
| 실시예 4 | 2-에틸부틸 | 2-에틸헥실 | 4.2 | 32.9 | 62.9 |
| 실시예 5 | n-헵틸 | 2-에틸헥실 | 7.8 | 40.0 | 52.2 |
| 실시예 6 | 5-메틸헥실 | 2-에틸헥실 | 8.0 | 41.1 | 50.9 |
| 실시예 7 | n-펜틸 | 2-에틸헥실 | 6.5 | 39.5 | 54.0 |
| 실시예 8 | n-헥실 | 이소노닐 | 12.3 | 42.7 | 45.0 |
| 비교예 3 | n-부틸 | 2-에틸헥실 | 6.0 | 38.1 | 55.9 |
| 비교예 4 | n-펜틸 | 이소노닐 | 7.4 | 39.5 | 53.1 |
| 비교예 5 | 2-에틸헥실 | 2-프로필헵틸 | 41.2 | 46.1 | 12.7 |
| 비교예 6 | n-부틸 | n-헵틸 | 4.8 | 32.0 | 63.2 |
| 비교예 7 | 2-메틸부틸 | n-헵틸 | 5.8 | 38.5 | 55.7 |
* 상기 함량은 모두 중량%이다.
실험예: 성능 평가
실시예 및 비교예의 가소제를 사용하여, ASTM D638에 따라 다음과 같은 처방 및 제작 조건으로 시편을 제작하였다.
(1) 처방: 스트레이트 염화비닐 중합체(LS100S) 100 중량부, 가소제 30 중량부 및 안정제(BZ-153T) 3 중량부
(2) 배합: 98℃에서 700 rpm으로 믹싱
(3) 시편 제작: 롤 밀(Roll mill)로 160℃에서 4 분, 프레스(press)로 180℃에서 2.5분(저압) 및 2분(고압) 작업하여 1T 및 3T 시트를 제작
(4) 평가 항목
1) 경도(hardness): ASTM D2240을 이용하여, 25℃에서의 쇼어 경도(Shore "A" 및 “D”)를 3T 시편으로 10초 동안 측정하였다. 수치가 작을수록 가소화 효율이 우수한 것으로 평가된다.
2) 인장강도(tensile strength): ASTM D638 방법에 의하여, 테스트 기기인 U.T.M (제조사; Instron, 모델명; 4466)을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min으로 당긴 후, 1T 시편이 절단되는 지점을 측정하였다. 인장강도는 다음과 같이 계산하였다:
인장 강도(kgf/cm2) = 로드 (load)값(kgf) / 두께(cm) x 폭(cm)
3) 신율(elongation rate) 측정: ASTM D638 방법에 의하여, 상기 U.T.M을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min으로 당긴 후, 1T 시편이 절단되는 지점을 측정한 후, 신율을 다음과 같이 계산하였다:
신율 (%) = 신장 후 길이 / 초기 길이 x 100으로 계산하였다.
4) 이행 손실(migration loss) 측정: 1T 시편 양면에 Glass Plate를 붙인 후 1kgf/cm2 의 하중을 가하였다. 시편을 열풍 순환식 오븐(80℃)에서 72 시간 동안 방치한 후 꺼내서 상온에서 4 시간 동안 냉각시켰다. 그런 후 시험편의 양면에 부착된 Glass Plate를 제거한 후 Glass Plate와 Specimen Plate를 오븐에 방치하기 전과 후의 중량을 측정하여 이행손실량을 아래와 같은 식에 의하여 계산하였다.
이행손실량(%) = {[(초기 시편 중량) - (오븐 방치후 시편 중량)] / (초기 시편 중량)} x 100
5) 가열 감량(volatile loss) 측정: 상기 제작된 시편을 80℃에서 72시간 동안 작업한 후, 시편의 무게를 측정하였다.
가열 감량(%) = {[(초기 시편 중량) - (작업 후 시편 중량)] / (초기 시편 중량)} x 100으로 계산하였다.
6) 스트레스 테스트(내스트레스성): 두께 2 ㎜인 시편을 구부린 상태로 23℃에서 72 시간 동안 방치한 후, 이행 정도(배어나오는 정도)를 관찰하고, 그 결과를 수치(0부터 3.0까지 0.5 단위)로 평가하였으며, 0에 가까울 수록 우수한 특성을 나타낸다.
7) 흡수 속도 측정
흡수속도는 77℃, 60rpm의 조건 하에서, Planatary mixer(Brabender, P600)를 사용하여 수지와 에스테르 화합물이 서로 혼합되어 믹서의 토크가 안정화되는 상태가 되는데 까지 소요된 시간을 측정하여 평가하였다.
8) 내광성 측정
ASTM 4329-13의 방법에 의하여, 상기 시편을 QUV(QUV/se, Q-LAB)에 거치시키고 200 시간 동안 UV(340nm)를 조사한 이후, Reflectometer(Tintometer, LoviBond)를 이용하여 색상의 변화(△E)를 확인하였다.
(5) 평가 결과
상기 항목의 평가 결과를 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
| 경도 (Shore A) |
경도 (Shore D) |
인장강도 (kgf/cm2) |
신율(%) | 이행손실(%) | 가열감량(%) | |
| 실시예 1 | 92.5 | 47.2 | 256.9 | 301.2 | 2.99 | 1.69 |
| 실시예 2 | 92.9 | 48.6 | 251.2 | 294.4 | 2.91 | 1.77 |
| 실시예 3 | 92.7 | 48.1 | 255.5 | 300.7 | 3.07 | 1.14 |
| 실시예 4 | 93.2 | 48.9 | 263.4 | 298.0 | 2.90 | 1.42 |
| 실시예 5 | 93.0 | 48.4 | 259.9 | 294.9 | 3.11 | 1.02 |
| 실시예 6 | 93.2 | 48.7 | 260.4 | 302.1 | 3.15 | 1.10 |
| 실시예 7 | 91.6 | 46.2 | 267.8 | 295.8 | 2.13 | 1.80 |
| 실시예 8 | 93.5 | 49.2 | 241.7 | 290.3 | 3.54 | 0.87 |
| 비교예 1 | 93.9 | 49.7 | 230.3 | 280.9 | 2.32 | 0.75 |
| 비교예 2 | 94.8 | 50.1 | 249.9 | 301.5 | 4.57 | 0.78 |
| 비교예 3 | 91.5 | 47.3 | 238.1 | 289.0 | 3.87 | 3.88 |
| 비교예 4 | 94.3 | 49.9 | 233.3 | 290.2 | 4.32 | 1.58 |
| 비교예 5 | 95.4 | 51.8 | 235.3 | 302.4 | 4.30 | 0.78 |
| 비교예 6 | 90.3 | 45.5 | 230.6 | 284.7 | 3.53 | 3.51 |
| 비교예 7 | 90.4 | 45.7 | 235.4 | 288.3 | 3.65 | 3.74 |
| 스트레스 이행성 |
흡수 속도 |
내광성 | |
| 실시예 1 | 1.0 | 5m10s | 1.05 |
| 실시예 2 | 1.0 | 6m12s | 1.07 |
| 실시예 3 | 1.0 | 5m58s | 0.98 |
| 실시예 4 | 1.0 | 5m60s | 0.85 |
| 실시예 5 | 1.5 | 6m10s | 1.02 |
| 실시예 6 | 1.5 | 6m15s | 1.12 |
| 실시예 7 | 1.0 | 4m45s | 1.10 |
| 실시예 8 | 1.0 | 6m02s | 1.00 |
| 비교예 1 | 0.5 | 4m30s | 1.10 |
| 비교예 2 | 3.0 | 7m56s | 3.25 |
| 비교예 3 | 1.0 | 4m25s | 1.14 |
| 비교예 4 | 1.5 | 5m55s | 1.25 |
| 비교예 5 | 3.0 | 8m26s | 1.35 |
| 비교예 6 | 3.0 | 4m40s | 1.01 |
| 비교예 7 | 3.0 | 4m50s | 1.14 |
상기 표 2 및 3의 결과를 참조하면, 실시예 1 내지 8의 가소제를 적용한 경우가 비교예 1 내지 7의 가소제를 적용한 경우 대비 대부분의 물성에서 우수한 효과를 보였고, 물성간 균형이 우수함을 확인할 수 있으며, 특히 인장강도와 신율, 내스트레스성, 그리고 가소화 효율에서 우수한 효과를 볼 수 있음을 알 수 있다. 나아가, 흡수속도가 4분 내지 6분 사이로 너무 빠르지 않아 배출될 염려가 없고, 7분을 초과하지 않는다는 점에서, 가공성 또한 우수함을 확인할 수 있다.
구체적으로, 기존 가소제 상용품으로 성능은 우수하지만 환경적인 이슈가 존재하는 비교예 1에 비하여도 기계적 물성에서 큰 개선이 있음을 확인할 수 있고, 기존의 친환경 제품인 비교예 2에 비해서는, 가소화 효율과, 이행손실, 그리고 내스트레스성과 내광성이 매우 우수하며 흡수속도를 적정 수준으로 개선할 수 있음을 확인하였다.
또, 본 발명에 따른 가소제 조성물과는 다르게, 고급알킬과 저급알킬의 탄소수 차이가 3 이하가 아니면서 저급알킬 탄소수가 5에 미달되는 비교예 3의 경우 신율과 가열감량에서 특히 열세를 보이고 있고, 저급알킬과 고급알킬의 탄소수를 본 발명과 같이 하였으나, 탄소수 차이가 여전히 3을 초과하는 비교예 4는 가소화 효율이 열악해지면서 인장강도가 함께 열악해졌고, 이행손실이 열세를 보이고 있음이 확인된다.
또한, 탄소수 차이는 만족하더라도 저급알킬 탄소수가 너무 큰 것이 적용된 비교예 5는 가소화 효율에서 상당한 손해가 있음이 확인되며 흡수속도 또한 너무 느려 가공성이 매우 저조함을 유추할 수 있고 내이행성뿐만 아니라 내스트레스성 또한 악화됨이 확인되고, 나아가 고급알킬 탄소수와 저급알킬 탄소수가 모두 작은 것이 적용되면 인장강도와 신율, 가열감량과 내스트레스성이 매우 열악해짐을 비교예 6을 통해 확인할 수 있고, 이는 고급알킬 탄소수가 작은 경우인 비교예 7에서도 동일하게 나타나고 있음이 확인된다.
Claims (8)
- 이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 동일한 탄소수 동일 타입;을 2종 이상 포함하고,
이소프탈레이트로서 2 개의 에스터기에 결합된 알킬기의 탄소수가 서로 상이한 탄소수 상이 타입;을 1종 이상 포함하며,
상기 탄소수 상이 타입은 고급알킬 및 저급알킬을 모두 포함하며, 상기 고급알킬의 탄소수는 8 내지 10인 것이고, 상기 저급알킬의 탄소수는 5 내지 7에서 선택되며,
상기 고급알킬 및 저급알킬의 탄소수 차이는 3 이하인 것인 가소제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소수 동일 타입은 탄소수가 8 내지 10인 고급알킬 이소프탈레이트 및 탄소수가 5 내지 7에서 선택된 저급알킬 이소프탈레이트를 포함하는 것인 가소제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소수 상이 타입은 (n-펜틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (n-헥실)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, 이소헥실(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, 이소헵틸(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, (n-헥실)(이소노닐) 이소프탈레이트, 이소헥실(이소노닐) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, 이소헵틸(이소노닐) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소데실) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(이소데실) 이소프탈레이트, (n-헥실)(이소데실) 이소프탈레이트, 이소헥실(이소데실) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(이소노닐) 이소프탈레이트, 이소헵틸(이소데실) 이소프탈레이트, (n-펜틸)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, (이소펜틸)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, (n-헥실)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 이소헥실(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, (n-헵틸)(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 이소헵틸(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것인 가소제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소수 동일 타입은 디(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 디이소데실 이소프탈레이트, 이소데실(2-프로필헵틸) 이소프탈레이트, 디이소노닐 이소프탈레이트, 디(2-에틸헥실) 이소프탈레이트, 디(n-펜틸) 이소프탈레이트, 디이소펜틸 이소프탈레이트, (n-펜틸)(이소펜틸) 이소프탈레이트, 디(n-헥실) 이소프탈레이트, 디이소헥실 이소프탈레이트, 이소헥실(n-헥실) 이소프탈레이트, 디(n-헵틸) 이소프탈레이트, 디이소헵틸 이소프탈레이트 및 이소헵틸(n-헵틸) 이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 2 종 이상인 것인 가소제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소수 동일 타입 및 탄소수 상이 타입은 중량비가 95:5 내지 30:70인 것인 가소제 조성물.
- 제2항에 있어서,
가소제 조성물 총 중량에 대하여,
저급알킬 이소프탈레이트 0.5 내지 50 중량%;
탄소수 상이 타입의 이소프탈레이트 3.0 내지 70 중량%; 및
고급알킬 이소프탈레이트 0.5 내지 85 중량%;로 포함되는 것인 가소제 조성물.
- 수지 100 중량부; 및 제1항의 가소제 조성물 5 내지 150 중량부;를 포함하는 수지 조성물.
- 제7항에 있어서,
상기 수지는 스트레이트 염화비닐 중합체, 페이스트 염화비닐 중합체, 에틸렌초산비닐 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 폴리케톤, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 천연고무, 합성고무 및 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것인 수지 조성물.
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