KR20210086984A - 전기 전도성 폴리카보네이트-실록산 조성물 - Google Patents

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KR20210086984A
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Abstract

열가소성 조성물은 (a) 폴리카보네이트 성분을 포함하는 열가소성 중합체; (b) 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체; 및 (c) 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙을 포함한다. 조성물은 2 wt% 내지 14 wt%의 총 실록산 함량을 갖는다. 열가소성 조성물은 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 조성물에 비해 체적 저항률, 용융 점도, 충격 강도, 관통 충격 에너지 및 표면 저항률을 포함한 개선된 물리적 특성을 나타낸다.

Description

전기 전도성 폴리카보네이트-실록산 조성물{ELECTRICALLY CONDUCTIVE POLYCARBONATE-SILOXANE COMPOSITIONS}
본 개시내용은 전기 전도성 열가소성 조성물, 특히 카본 블랙 및 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
매트릭스로서 탄소 분말 및 폴리카보네이트 또는 폴리카보네이트의 혼합물을 포함하는 전기 전도성 조성물은 일반적으로 원하는 전도성 수준을 달성하기 위해 탄소 전도성 충전제의 높은 부하량을 필요로 한다. 대규모 카본 블랙 부하량은 전형적으로 사출 성형 조건 하에 높은 점도(낮은 유동), 및 특히 이러한 물질이 실온 미만의 온도(23℃)에서 사용되는 경우 낮은 충격 강도 및 연성을 초래한다.
이들 및 다른 단점은 본 개시내용의 양태에 의해 다루어진다.
본 개시내용의 양태는 (a) 폴리카보네이트 성분을 포함하는 열가소성 중합체; (b) 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체; 및 (c) 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다. 조성물은 2 wt% 내지 14 wt%의 총 실록산 함량을 갖는다. 열가소성 조성물은 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 조성물에 비해 체적 저항률, 용융 점도, 충격 강도, 관통 충격(puncture impact) 에너지 및 표면 저항률을 포함한 개선된 물리적 특성을 나타낸다.
반드시 축척에 맞게 그려지는 것은 아닌 도면에서, 유사한 숫자는 상이한 관점에서 유사한 성분을 기재할 수 있다. 상이한 문자 접미사가 있는 유사한 숫자는 유사한 성분의 상이한 경우를 나타낼 수 있다. 도면은 일반적으로 본 문서에서 논의된 다양한 양태를 제한하려는 것이 아니라 예로서 도시한다.
도 1은 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 열 변형 온도(HDT)를 나타내는 그래프이다.
도 2a 및 2b는 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 실온(RT, 섭씨 온도 ℃)에서의 비노치 아이조드 충격 강도(UNII) 및 노치 아이조드 충격 강도(NII)를 나타내는 그래프이다.
도 3a 및 3b는 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 -30℃에서의 UNII 및 NII를 나타내는 그래프이다.
도 4a 및 4b는 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 RT 및 -30℃에서의 관통 충격 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 5b는 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 RT에서의 탄성 계수 및 파단 신율을 나타내는 그래프이다.
도 6a-6c는 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 표면 저항률 및 체적 저항률을 나타내는 그래프이다.
도 7a-7h는 본 발명에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 주사 투과 전자 현미경(STEM) 이미지이다.
도 8은 본 발명에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 100, 500, 1000, 1500 및 3000 역 초(1/s)의 전단 속도에서 정상 상태 용융 점도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 체적 저항률을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 개시내용에 따라 형성된 비교 및 실시예 조성물에 대한 체적 저항률을 나타내는 추가의 그래프이다.
본 개시내용은 개시내용의 하기 상세한 설명 및 그에 포함된 실시예를 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다. 다양한 양태에서, 본 개시내용은 (a) 폴리카보네이트 성분을 포함하는 열가소성 중합체; (b) 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체; 및 (c) 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다. 조성물은 2 wt% 내지 14 wt%의 총 실록산 함량을 갖는다. 본원에 기재된 양태에 따른 열가소성 조성물은 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 조성물에 비해 체적 저항률, 용융 점도, 충격 강도, 관통 충격 에너지 및 표면 저항률을 포함한 개선된 물리적 특성을 나타낸다.
본 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법을 개시하고 기재하기 전에, 이들은 달리 명시되지 않는 한 특정한 합성 방법, 또는 달리 명시되지 않는 한 특정 시약으로 제한되지 않으며, 물론 그러한 것이 달라질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어는 특정 양태만을 기재하려는 목적을 위한 것이며 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
본 개시내용의 요소의 다양한 조합, 예를 들어 동일한 독립항에 의존하는 종속항에 따른 요소의 조합이 본 개시내용에 포함된다.
더욱이, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법은 단계를 특별한 순서로 수행할 것을 요구하는 것으로 해석하도록 의도되지 않음을 이해해야 한다. 따라서, 방법 청구항이 단계로 이어지는 순서를 실제로 언급하지 않거나 또는 청구범위 또는 설명에서 단계를 특별한 순서로 제한해야 함이 달리 구체적으로 언급되지 않은 경우, 임의의 양태에서 순서를 유추하도록 의도되지 않는다. 이는 단계의 배열 또는 운영 흐름에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에 기재된 양태의 수 또는 유형을 포함하여 해석에 대한 임의의 가능한 비표현적 근거를 유지한다.
본원에서 언급된 모든 간행물은 간행물이 인용하고 있는 것과 관련한 방법 및/또는 물질을 개시하고 기재하기 위해 본원에 참조로 포함된다.
정의
또한 본원에 사용된 용어는 특정 양태만을 기재하려는 목적을 위한 것이며 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는"은 "로 이루어지는" 및 "로 본질적으로 이루어지는" 양태를 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시내용이 속하는 분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서 및 이어지는 청구범위에서, 본원에서 정의될 다수의 용어가 참조될 것이다.
명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태의 지시대상은 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "폴리카보네이트"에 대한 언급은 2 개 이상의 폴리카보네이트 중합체의 혼합물을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
범위는 하나의 값(제1 값)에서 또 다른 값(제2 값)까지로 본원에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 그 범위는 일부 양태에서 제1 값 및 제2 값 중 하나 또는 모두를 포함한다. 유사하게, 값이 선행된 '약'을 사용하여 근사치로 표현될 때, 특정 값이 또 다른 양태를 형성함이 이해될 것이다. 각 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여, 또한 다른 종점과는 무관하게 유의미함이 추가로 이해될 것이다. 또한 본원에 개시된 다수의 값이 존재하고, 각각의 값이 또한 값 자체에 추가하여 "약" 그 특정 값으로 본원에 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10"이 또한 개시된다. 또한, 2 개의 특정 단위 사이의 각각의 단위가 또한 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 10 및 15가 개시되면, 11, 12, 13 및 14가 또한 개시된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "약" 및 "에서 또는 약"은 해당 양 또는 값이 지정된 값, 대략적으로 지정된 값, 또는 지정된 값과 거의 동일할 수 있음을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 달리 지시되거나 또는 유추되지 않는 한 공칭값은 ±10% 변동을 나타냄이 일반적으로 이해된다. 용어는 유사한 값이 청구범위에 인용된 동등한 결과 또는 효과를 촉진함을 전달하고자 한다. 즉, 양, 크기, 제형, 매개변수, 및 다른 수량 및 특징은 정확하지 않고 정확할 필요도 없지만, 원하는 경우, 허용 오차, 환산 계수, 반올림, 측정 오차 등 및 당업자에게 알려진 다른 인자를 반영하는 근사치일 수 있고/있거나 더 크거나 또는 더 작을 수 있음이 이해된다. 일반적으로, 양, 크기, 제형, 매개변수 또는 다른 수량 또는 특징은 이와 같이 명시적으로 언급되어 있는지 여부와 관계없이 "약" 또는 "대략"이다. "약"이 정량적 값 앞에 사용되는 경우, 매개변수는 또한 구체적으로 달리 언급되지 않는 한 특정한 정량적 값 자체를 포함함이 이해된다.
본 개시내용의 조성물을 제조하는데 사용되는 성분뿐만 아니라 본원에 개시된 방법 내에서 사용되는 조성물 자체가 개시된다. 이들 및 다른 물질은 본원에 개시되고, 이들 물질의 조합, 서브세트, 상호작용, 그룹 등이 개시될 때 이들 화합물의 각각의 다양한 개별적 및 집합적 조합 및 치환에 대한 특정한 참조가 명시적으로 개시될 수 없지만, 각각이 본원에서 구체적으로 고려되고 기재됨이 이해된다. 예를 들어, 특정 화합물이 개시되고 논의되며 화합물을 포함한 다수의 분자로 이루어질 수 있는 다수의 변형이 논의되는 경우, 각각 및 모든 화합물의 조합 및 치환 및 구체적으로 반대로 지시되지 않는 한 가능한 변형이 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자 A, B, 및 C의 부류가 개시될 뿐 아니라 분자 D, E, 및 F의 부류 및 조합 분자의 예, A-D가 개시되면, 각각이 개별적으로 언급되지 않음에도 불구하고 각각은 개별적으로 및 집합적으로 고려되는 의미 조합, A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 고려되고 개시된다. 마찬가지로, 이들의 임의의 서브세트 또는 조합이 또한 개시된다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 하위-그룹이 고려되고 개시될 것이다. 이 개념은 본 개시의 조성물을 제조 및 사용하는 방법에서의 단계를 포함하나 이에 제한되지 않는 본 출원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가적인 단계가 존재하는 경우, 이들 추가적인 단계 각각은 본 개시내용의 방법의 임의의 특정한 양태 또는 양태의 조합으로 수행될 수 있음이 이해된다.
명세서 및 최종 청구범위에서 조성물 또는 물품의 특정 요소 또는 성분의 중량부에 대한 언급은 중량부로 표현되는 조성물 또는 물품의 요소 또는 성분 및 임의의 다른 요소 또는 성분 사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2 중량부의 성분 X 및 5 중량부의 성분 Y를 함유하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 추가적인 성분이 화합물에 함유되어 있는지 여부와는 무관하게 이러한 비로 존재한다.
성분의 중량 퍼센트는 구체적으로 반대로 언급되지 않는 한 성분이 포함되어 있는 제형 또는 조성물의 전체 중량을 기준으로 한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "수 평균 분자량" 또는 "Mn"은 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 샘플에서 모든 중합체 쇄의 통계적 평균 분자량을 지칭하고 하기 화학식으로 정의되며:
Figure pat00001
여기서 Mi는 쇄의 분자량이고 Ni는 그 분자량의 쇄의 수이다. Mn은 분자량 표준, 예를 들어 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게는 인증되거나 또는 추적가능한 분자량 표준을 사용하여 당업자에게 널리 알려진 방법에 의해 중합체, 예를 들어 폴리카보네이트 중합체에 대해 결정될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "중량 평균 분자량" 또는 "Mw"는 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 하기 화학식으로 정의되며:
Figure pat00002
여기서 Mi는 쇄의 분자량이고 Ni는 그 분자량의 쇄의 수이다. Mn과 비교하여, Mw는 분자량 평균에 대한 기여도를 결정하는 데 있어서 주어진 쇄의 분자량을 고려한다. 따라서, 주어진 쇄의 분자량이 더 클수록, 더 많은 쇄가 Mw에 기여한다. Mw는 분자량 표준, 예를 들어 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게는 인증되거나 또는 추적가능한 분자량 표준을 사용하여 당업자에게 널리 알려진 방법에 의해 중합체, 예를 들어 폴리카보네이트 중합체에 대해 결정될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "BisA", "BPA", 또는 "비스페놀 A"는 상호교환가능하게 사용될 수 있으며 하기 화학식으로 나타낸 구조를 갖는 화합물을 지칭한다:
Figure pat00003
BisA는 또한 명칭 4,4'-(프로판-2,2-디일)디페놀; p,p'-이소프로필리덴비스페놀; 또는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판으로 지칭될 수 있다. BisA의 CAS 번호는 80-05-7이다.
본원에 사용된 바와 같이, "폴리카보네이트"는 카보네이트 연결에 의해 결합된 하나 이상의 디하이드록시 화합물, 예를 들어 디하이드록시 방향족 화합물의 잔기를 포함하는 올리고머 또는 중합체를 지칭하며; 또한 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트, 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다.
중합체의 구성 성분을 언급하는 데 사용되는 용어 "잔기" 및 "구조적 단위"는 본 명세서 전체에서 동의어이다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "중량 퍼센트", "wt%", 및 "wt. %"는 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 달리 명시되지 않는 한 조성물의 총 중량을 기준으로 주어진 성분의 중량 퍼센트를 나타낸다. 즉, 달리 명시되지 않는 한, 모든 wt% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 개시된 조성물 또는 제형에서 모든 성분에 대한 wt% 값의 합계는 100과 동일함을 이해해야 한다.
달리 반대로 본원에서 언급되지 않는 한, 모든 테스트 표준은 본 출원을 출원할 때 유효한 가장 최신의 표준이다.
본원에 개시된 물질은 각각 상업적으로 입수가능하고/하거나 이의 생산 방법은 당업자에게 알려져 있다.
본원에 개시된 조성물은 특정 기능을 갖는 것으로 이해된다. 본원에는 개시된 기능을 수행하기 위한 특정 구조적 요건이 개시되어 있고 개시된 구조와 관련하여 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 존재하고, 이들 구조가 전형적으로 동일한 결과를 달성할 것으로 이해된다.
열가소성 조성물
본 개시내용의 양태는 (a) 폴리카보네이트 성분을 포함하는 열가소성 중합체; (b) 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체; 및 (c) 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다. 조성물은 2 wt% 내지 14 wt%의 총 실록산 함량을 갖는다.
폴리(카보네이트-실록산) 공중합체 형태의 상이한 수준의 디메틸실록산을 조성물에 혼입하면 더 높은 전기 전도성, 높은 전단 속도에서 더 낮은 정상 상태 점도(더 높은 유동), 더 높은 충격 강도 및 더 낮은 온도에서 더욱 높은 연성 성능을 갖게 된다. 이러한 예상치 못한 발견은 실록산-함유 조성물에서 카본 블랙의 수준을 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 비교 조성물의 전기 전도성과 일치하도록 감소시킬 수 있다. 이러한 제형에서 탄소의 더 낮은 부하량(loading)은 연성, 충격 강도 및 점도를 더욱 더 개선시켜 높은 전단 속도 조건 하에 유동을 개선시킨다. 추가적으로, 카본 블랙 부하량에 비해 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체 부하량을 비정밀 제어하면 정전기 방전(ESD) 범위(E6-E9)에서 표면 전도성을 용이하게 제어할 수 있다. 이 범위는 전형적으로 카본 블랙 부하량의 작은 변화(퍼센트의 분율)로 인해 중합체 매트릭스를 절연성(표면 저항률(SR) > E12)에서 전도성(SR < E3)으로 전환시켜, 전기 표면 저항률의 중요한 ESD 범위가 완전히 누락될 수 있으므로 달성하기 어렵다.
폴리(카보네이트-실록산) 공중합체의 탄성 실록산 블록은 저온 충격, 내후성 및 방출 특성에 기여하는 반면, 열가소성 폴리카보네이트 블록은 내열성 및 계수 특성에 기여한다. 실록산을 함유하지 않는 대조군과 비교하여, 본 개시내용의 양태에 따른 조성물은 하기 특성을 나타낸다:
ㆍ 더 큰 저온(LT, -30℃) UNII 및 NII 충격 강도;
ㆍ 1 내지 4 배 정도 더 높은 전기 전도성(동일한 카본 블랙 부하량에 대해); 및
ㆍ 사출 성형 조건 하에 개선된 유동(더 낮은 정상 상태 점도).
일부 양태에서 열가소성 조성물은 약 2 wt% 내지 약 14 wt% 총 실록산 함량을 포함한다. 2 wt% 미만의 실록산을 포함하는 제형은 상기 개선 중 하나 이상을 나타내지 않을 수 있고, 14 wt% 초과의 실록산을 포함하는 조성물은 상간 거리 및 박리와 같은 성형 문제를 나타낼 수 있다. 이러한 예상치 못한 발견은 실록산-함유 조성물에서 카본 블랙의 수준을 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 조성물의 표면 및 체적 저항률과 일치하도록 감소시킬 수 있다. 탄소의 더 낮은 부하량은 예를 들어 더 우수한 연성 및 충격 강도 및 또한 더 낮은 점도로 이어져서 사출 성형 조건 하에 유동을 더욱 더 개선시킬 수 있으므로 유리할 수 있다. 추가적으로, 폴리(카보네이트-실록산 공중합체 부하량을 통한 실록산 부하량을 비정밀 제어함으로써, E6-E9 범위(ESD) 내의 표면 저항률을 달성할 수 있다. 이것은 종래의 폴리카보네이트 조성물에서 카본 블랙 부하량의 작은 증가조차도 일반적으로 전도성의 기하급수적인 증가를 유발하는 것으로 알려져 있기 때문에 예상치 못하게 유리하다. 이러한 거동은 특별히 제형화된 매우 고가의 카본 블랙 유형을 활용할 필요 없이 E6-E9 사이의 전도성을 달성하기 어렵게 만든다. 이 중간 범위(E6-E9)는 일반적으로 물질이 카본 블랙의 몇 퍼센트 분율의 과정에 걸쳐 절연성에서 전도성으로 이동함에 따라 누락되지만, 본 개시내용의 양태에 따른 열가소성 조성물은 ESD를 통한 전도성의 단계별 증가를 허용할 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 양태에 따른 열가소성 조성물은 표준 카본 블랙 또는 탄소 섬유를 사용하여 폴리카보네이트-실록산 매트릭스에서 재현가능하고 반복가능한 ESD 성능을 가능하게 할 수 있다.
폴리(카보네이트-실록산) 공중합체는 카보네이트 단위 및 실록산 단위를 포함한다. 적합한 카보네이트 단위는 하기 화학식 (1)로 제시되며:
Figure pat00004
(1)
여기서 R1 기의 총 수의 적어도 60 퍼센트는 방향족이거나, 또는 각각의 R1은 적어도 하나의 C6-30 방향족기를 함유한다. 상이한 R1 기의 조합이 존재할 수 있다. 카보네이트 단위는 하기 화학식 (2)의 방향족 디하이드록시 화합물 또는 화학식 (3)의 비스페놀과 같은 디하이드록시 화합물로부터 유도될 수 있으며:
Figure pat00005
(2)
Figure pat00006
(3)
여기서 화학식 (2)에서, 각각의 Rh는 독립적으로 할로겐 원자, 예를 들어 브롬, C1-10 하이드로카빌기 예컨대 C1-10 알킬, 할로겐-치환된 C1-10 알킬, C6-10 아릴, 또는 할로겐-치환된 C6-10 아릴이고, n은 0 내지 4이며; 화학식 (3)에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 할로겐, C1-12 알콕시, 또는 C1-12 알킬이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수여서, p 또는 q가 4 미만인 경우, 고리의 각각의 탄소의 원자가가 수소로 채워지도록 한다.
화학식 (2) 및 (3)의 양태에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 또는 C1-3 알콕시이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 1이고, Xa는 단일 결합, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-11 알킬리덴이고(여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-10 알킬임), 각각의 Rh는 독립적으로 브롬, C1-3 알킬, 할로겐-치환된 C1-3 알킬이고, n은 0 또는 1이다.
화학식 (2)의 또 다른 양태에서, p 및 q는 각각 0이거나, 또는 p 및 q는 각각 1이고, Ra 및 Rb는 각각 C1-3 알킬기, 바람직하게는 각각의 아릴렌기 상의 하이드록시기에 메타 배치된 메틸이고; Xa는 2 개의 하이드록시-치환된 방향족기를 연결하는 가교기이며, 여기서 가교기 및 각각의 C6 아릴렌기의 하이드록시 치환기는 C6 아릴렌기 상의 서로에 파라 배치되고, Xa는 치환 또는 비치환된 C3-18 사이클로알킬리덴; 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-25 알킬리덴(여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-12 알킬, C1-12 사이클로알킬, C7-12 아릴알킬렌, C1-12 헤테로알킬, 또는 사이클릭 C7-12 헤테로아릴알킬렌임); 또는 화학식 -C(= Re)-의 기(여기서 Re는 2가 C1-12 탄화수소기임)일 수 있다.
디페놀 (2)의 예는 레조르시놀, 치환된 레조르시놀 화합물 예컨대 5-메틸 레조르시놀, 5-에틸 레조르시놀, 5-프로필 레조르시놀, 5-부틸 레조르시놀, 5-t-부틸 레조르시놀, 5-페닐 레조르시놀, 5-쿠밀 레조르시놀, 2,4,5,6-테트라플루오로 레조르시놀, 2,4,5,6-테트라브로모 레조르시놀 등; 카테콜; 하이드로퀴논; 치환된 하이드로퀴논 예컨대 2-메틸 하이드로퀴논, 2-에틸 하이드로퀴논, 2-프로필 하이드로퀴논, 2-부틸 하이드로퀴논, 2-t-부틸 하이드로퀴논, 2-페닐 하이드로퀴논, 2-쿠밀 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라메틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라-t-부틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라플루오로 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라브로모 하이드로퀴논 등을 포함하였다. 상이한 디페놀 화합물을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
비스페놀 (3)의 예는 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)아다만탄, 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, 4,4'-디하이드록시벤조페논, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부탄온, 1,6-비스(4-하이드록시페닐)-1,6-헥산디온, 에틸렌 글리콜 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)술폭시드, 비스(4-하이드록시페닐)술폰, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 2,7-디하이드록시피렌, 6,6'-디하이드록시-3,3,3',3'- 테트라메틸스피로(비스)인단("스피로비인단 비스페놀"), 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디하이드록시티안트렌, 2,7-디하이드록시페녹사틴, 2,7-디하이드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디하이드록시디벤조푸란, 2,7-디하이드록시카바졸 등을 포함한다. 상이한 비스페놀 화합물을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
특정한 디하이드록시 화합물은 레조르시놀, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(비스페놀 A 또는 BPA), 3,3-비스(4-하이드록시페닐) 프탈이미딘, 2-페닐-3,3'-비스(4-하이드록시페닐) 프탈이미딘(또한 N-페닐 페놀프탈레인 비스페놀, "PPPBP", 또는 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-페닐이소인돌린-1-온으로 알려짐), 1,1-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)사이클로헥산, 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산(TMC 비스페놀)을 포함한다.
화학식 (2)의 양태에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-6 알킬 또는 C1-3 알콕시이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 1이고, Xa는 단일 결합, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-11 알킬리덴이며(여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-10 알킬임), 각각의 Rh는 독립적으로 브롬, C1-3 알킬, 할로겐-치환된 C1-3 알킬이고, n은 0 내지 1이다.
보다 바람직한 양태에서, 비스페놀 폴리카보네이트는 비스페놀 A 호모폴리카보네이트로도 지칭되는 비스페놀 A 폴리카보네이트 단독중합체이며, 하기 화학식 (1a)의 반복 구조적 카보네이트 단위를 갖는다:
Figure pat00007
(1a)
비스페놀 A 카보네이트 단위를 함유하는 이러한 선형 단독중합체(BPA-PC)는 SABIC에서 상표명 LEXAN™으로 상업적으로 입수가능한 것들; 또는 SABIC에서 상품명 LEXAN™ CFR로 상업적으로 입수가능한 3 mol% 1,1,1-트리스(4-하이드록시페닐)에탄(THPE) 분지화 제제를 함유하는 계면 중합을 통해 생성된 분지형 시아노페놀 말단-캡핑된 비스페놀 A 호모폴리카보네이트를 포함한다.
실록산 단위(또한 폴리실록산 블록으로 지칭됨)는 임의적으로 하기 화학식 (4)의 것이며:
Figure pat00008
(4)
여기서 각각의 R은 독립적으로 C1-13 1가 유기기이다. 예를 들어, R은 C1-13 알킬, C-C13 알콕시, C2-13 알케닐, C2-13 알케닐옥시, C3-6 사이클로알킬, C3-6 사이클로알콕시, C6-14 아릴, C6-10 아릴옥시, C7-13 아릴알킬렌, C7-13 아릴알킬렌옥시, C7-13 알킬아릴렌, 또는 C7-13 알킬아릴렌옥시일 수 있다. 전술한 기는 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드 중 하나 이상으로 완전히 또는 부분적으로 할로겐화될 수 있다. 일 양태에서, 투명한 폴리(카보네이트-실록산)이 바람직한 경우, R은 할로겐으로 비치환된다. 전술한 R 기의 조합은 동일한 폴리(카보네이트-실록산)에서 사용될 수 있다.
일 양태에서, 각각의 R은 독립적으로 C1-3 알킬, C1-3 알콕시, C3-6 사이클로알킬, C3-6 사이클로알콕시, C6-14 아릴, C6-10 아릴옥시, C7 아릴알킬렌, C7 아릴알킬렌옥시, C7 알킬아릴렌, 또는 C7 알킬아릴렌옥시이다. 또 다른 양태에서, 각각의 R은 독립적으로 메틸, 트리플루오로메틸, 또는 페닐이다.
화학식 (4)에서 E의 값은 열가소성 조성물의 각 성분의 유형 및 상대량, 조성물의 원하는 특성, 및 유사한 고려사항에 따라 광범위하게 달라질 수 있다. 일반적으로, E는 2 내지 1,000, 또는 2 내지 500, 2 내지 200, 또는 2 내지 125, 5 내지 80, 또는 10 내지 70의 평균 값을 갖는다. 일 양태에서, E는 10 내지 80 또는 10 내지 40의 평균 값을 갖고, 또 다른 양태에서, E는 40 내지 80, 또는 40 내지 70의 평균 값을 갖는다. E가 더 낮은 값, 예를 들어 40 미만인 경우, 상대적으로 다량의 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 반대로, E가 더 높은 값, 예를 들어 40 초과인 경우, 상대적으로 적은 양의 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 사용될 수 있다. 제1 및 제2(또는 그 이상) 폴리(카보네이트-실록산)의 조합이 사용될 수 있으며, 여기서 제1 공중합체의 E의 평균값은 제2 공중합체의 E의 평균값보다 작다.
적합한 실록산 단위는 예를 들어 WO 2008/042500 A1, WO 2010/076680 A1, 및 WO 2016/174592 A1에 기재되었다. 일 양태에서, 실록산 단위는 하기 화학식 (5)의 것이며:
Figure pat00009
(5)
여기서 E는 화학식 (4)에 대해 정의된 바와 같고; 각각의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 화학식 (4)에 대해 정의된 바와 같고; Ar은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌이며, 여기서 결합은 방향족 모이어티에 직접적으로 연결된다. 화학식 (5)의 Ar 기는 C6-C30 디하이드록시아릴렌 화합물, 예를 들어 화학식 (2) 또는 화학식 (3)의 디하이드록시 화합물로부터 유도될 수 있다. 예시적인 디하이드록시 화합물은 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 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, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 사이클로헥산, 비스(4-하이드록시페닐 술파이드), 및 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐) 프로판, 또는 이의 조합이다.
화학식 (5)의 실록산 단위의 구체적인 예는 하기 화학식 (6a) 및 (6b)의 것들을 포함하며:
Figure pat00010
(6a)
Figure pat00011
(6b)
여기서 E는 화학식 (4)에 기재된 바와 같다. 일 양태에서, E는 10 내지 80 또는 10 내지 40의 평균 값을 갖고, 또 다른 양태에서, E는 40 내지 80, 또는 40 내지 70의 평균 값을 갖는다.
또 다른 양태에서, 실록산 단위는 하기 화학식 (7)의 것이며:
Figure pat00012
(7)
여기서 R 및 E는 화학식 (4)에 대해 기재된 바와 같고, 각각의 R5는 독립적으로 2가 C1-30 하이드로카빌렌기이고, 여기서 중합된 폴리실록산 단위는 이의 상응하는 디하이드록시 화합물의 반응 잔기이다. 구체적 양태에서, 폴리디유기실록산 블록은 하기 화학식 (8)의 것이며:
Figure pat00013
(8)
여기서 R 및 E는 화학식 (5)에 대해 정의된 바와 같다. 화학식 (8)에서 R6은 2가 C2-8 지방족기이다. 화학식 (8)에서 각각의 M은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 할로겐, 시아노, 니트로, C1-8 알킬티오, C1-8 알킬, C1-8 알콕시, C2-8 알케닐, C3-8 알케닐옥시, C3-8 사이클로알킬, C3-8 사이클로알콕시, C6-10 아릴, C6-10 아릴옥시, C7-12 아릴알킬렌, C7-12 아릴알킬렌옥시, C7-12 알킬아릴렌, 또는 C7-12 알킬아릴렌옥시일 수 있으며, 여기서 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
화학식 (8)의 일 양태에서, M은 브로모 또는 클로로, 알킬 예컨대 메틸, 에틸, 또는 프로필, 알콕시 예컨대 메톡시,에톡시, 또는 프로폭시, 또는 아릴 예컨대 페닐, 클로로페닐, 또는 톨릴이고; R6은 디메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌이고; R은 C1-8 알킬, 할로알킬 예컨대 트리플루오로프로필, 시아노알킬, 또는 아릴 예컨대 페닐, 클로로페닐 또는 톨릴이다.
화학식 (8)의 또 다른 양태에서, R은 메틸, 또는 메틸 및 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸 및 페닐의 조합이다. 화학식 (8)의 또 다른 양태에서, R은 메틸이고, M은 메톡시이고, n은 1이고, R6은 2가 C1-3 지방족기이다. 바람직한 폴리디유기실록산 블록은 하기 화학식의 것 또는 이의 조합이며:
Figure pat00014
(8a),
Figure pat00015
(8b),
Figure pat00016
(8c),
여기서 E는 10 내지 100, 바람직하게는 20 내지 60, 보다 바람직하게는 30 내지 50, 또는 40 내지 50의 평균 값을 갖는다.
일 양태에서, 폴리(카보네이트-실록산)은 비스페놀 A로부터 유도된 카보네이트 단위, 및 반복 실록산 단위 (8a), (8b), (8c), 또는 이의 조합(바람직하게는 화학식 8a)을 포함하며, 여기서 E는 10 내지 100, 또는 20 내지 60, 또는 30 내지 60, 또는 40 내지 60의 평균 값을 갖는다. 일 양태에서, 폴리(카보네이트-실록산)은 비스페놀 A로부터 유도된 카보네이트 단위 및 화학식 (8a) (8b), 또는 (8c)의 반복 실록산 단위를 포함하며, 여기서 E는 10 내지 100, 또는 20 내지 60, 또는 30 내지 50, 또는 40 내지 50의 평균 값을 갖는다.
폴리(카보네이트-실록산)은 폴리(카보네이트-실록산)의 총 중량을 기준으로 약 5 wt% 내지 약 25 wt%, 또는 특정 양태에서 약 18 wt% 내지 약 22 wt%의 실록산 함량을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 폴리(카보네이트-실록산)의 "실록산 함량"은 폴리(실록산-카보네이트)의 총 중량을 기준으로 실록산 단위의 함량을 의미한다. 폴리(카보네이트-실록산)은 밀리리터 당 1 밀리그램의 샘플 농도로 가교된 스티렌-디비닐 벤젠 칼럼을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정하고, 비스페놀 A 폴리카보네이트 표준으로 보정 시 26,000 내지 45,000 Da, 또는 30,000 내지 43,000 Da, 또는 35,000 내지 40,000 Da의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 다른 양태에서, 폴리(카보네이트-실록산)은 10,000 내지 100,000 Da, 또는 50,000 내지 100,000 Da의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
일부 양태에서 폴리카보네이트 성분은 폴리카보네이트 단독중합체, 상기 기재된 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체와 상이한 폴리카보네이트 공중합체, 또는 이의 조합을 포함한다. 적합한 폴리카보네이트 단독중합체는 SABIC에서 입수가능한 LEXAN™ 105 및 고유동(HF) 폴리카보네이트를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용의 양태에 따른 열가소성 조성물은 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙을 포함한다. 특정 양태에서 조성물은 8 wt% 내지 22 wt% 카본 블랙을 포함한다. 카본 블랙은 일부 양태에서 ASTM D3037에 따라 결정 시 약 65의 그램 당 평방 미터(m2/g) 내지 약 1500 m2/g의 브루나우어-에메트-텔러(BET) 질소 표면적(SA)을 갖는 것으로 정의된 구조화된 카본 블랙일 수 있다. 본 개시내용의 양태에 사용하기에 적합한 예시적인 카본 블랙은 모두 Imerys로부터 입수가능한 Ensaco® 250G(BET 65 m2/g), Ensaco® 260G(BET 70 m2/g), 및 Ensaco® 350G(BET 770 m2/g), 및 Lion Specialty Chemicals에서 입수가능한 Ketjenblack® EC-600JD(BET 1300 m2/g)를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
특정 양태에서 열가소성 조성물은 13 wt% 내지 21 wt% 카본 블랙, 5 wt% 내지 12 wt%의 총 실록산 함량을 포함하고, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체는 15 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는다.
열가소성 조성물의 특성
일부 양태에서 조성물은 ASTM D257에 따라 결정 시 103 내지 109 옴-센티미터(Ohm-cm)의 체적 저항률을 갖는다. 특정 양태에서 조성물은 ASTM D257에 따라 결정 시 106 내지 109 Ohm-cm의 체적 저항률을 갖는다.
열가소성 조성물은 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조(비교) 조성물에 비해 개선된 특성을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같은 "실질적으로 동일한" 참조 조성물은 예시 조성물과 동일한 성분을 동일한 양으로 갖는 조성물이지만, 참조 조성물은 언급된 성분(예를 들어, 폴리(카보네이트-실록산 공중합체)을 포함하지 않는다. 참조 조성물에서 제거된 성분은 동일한 양의 폴리카보네이트 성분을 포함하는 통상적인 열가소성 중합체(예를 들어, 폴리카보네이트 단독중합체 또는 이의 조합)로 대체된다.
따라서, 일부 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D3835에 따라 결정 시 500 내지 3000 1/sec의 전단 속도에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 약 5% 더 낮은 용융 점도를 갖는다. 추가의 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D3835에 따라 결정 시 500 내지 3000 1/sec의 전단 속도에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 약 10% 더 낮거나, 또는 적어도 약 15% 더 낮거나, 또는 적어도 약 20% 더 낮거나, 또는 적어도 약 25% 더 낮거나, 또는 적어도 약 30% 더 낮거나, 또는 적어도 약 35% 더 낮거나, 또는 적어도 약 40% 더 낮거나, 또는 적어도 약 45% 더 낮거나, 또는 적어도 약 50% 더 낮거나, 또는 적어도 약 55% 더 낮거나, 또는 적어도 약 60% 더 낮은 용융 점도를 갖는다.
특정 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D256에 따라 결정 시 실온(RT, 23℃)에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 약 100% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는다. 구체적 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D256에 따라 결정 시 RT에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 약 200% 더 높거나, 또는 적어도 약 300% 더 높거나, 또는 적어도 약 400% 더 높거나, 또는 적어도 약 500% 더 높거나, 또는 적어도 약 600% 더 높거나, 또는 적어도 약 700% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는다.
일부 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D256에 따라 결정 시 -30℃에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 40% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는다. 추가의 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D256에 따라 결정 시 -30℃에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 50% 더 높거나, 또는 적어도 약 75% 더 높거나, 또는 적어도 약 100% 더 높거나, 또는 적어도 약 200% 더 높거나, 또는 적어도 약 300% 더 높거나, 또는 적어도 약 400% 더 높거나, 또는 적어도 약 500% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는다.
특정 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D3763에 따라 결정 시 -30℃에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 50% 더 높은 관통 충격 총 에너지를 갖는다. 구체적 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D3763에 따라 결정 시 -30℃에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 60% 더 높거나, 또는 적어도 약 70% 더 높거나, 또는 적어도 약 80% 더 높거나, 또는 적어도 약 90% 더 높거나, 또는 적어도 약 100% 더 높거나, 또는 적어도 약 110% 더 높거나, 또는 적어도 약 120% 더 높거나, 또는 적어도 약 130% 더 높은 관통 충격 총 에너지를 갖는다.
일부 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D257에 따라 결정 시 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 90% 더 낮은 표면 저항률을 갖는다. 추가의 양태에서 열가소성 조성물은 ASTM D257에 따라 결정 시 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 100% 더 낮거나, 또는 적어도 약 200% 더 낮거나, 또는 적어도 약 300% 더 낮거나, 또는 적어도 약 400% 더 낮거나, 또는 적어도 약 500% 더 낮거나, 또는 적어도 약 600% 더 낮거나, 또는 적어도 약 700% 더 낮거나, 또는 적어도 약 800% 더 낮거나, 또는 적어도 약 900% 더 낮거나, 또는 적어도 약 1000% 더 낮은 표면 저항률을 갖는다.
제조 방법
본원에 기재된 하나 또는 임의의 전술된 성분은 먼저 서로 건식 블렌딩되거나, 또는 전술한 성분의 임의의 조합으로 건식 블렌딩된 다음, 하나 또는 다중-공급기로부터 압출기로 공급되거나, 또는 하나 또는 다중-공급기로부터 압출기로 개별적으로 공급될 수 있다. 첨가제 또는 충전제와 같은 추가적인 성분은 또한 먼저 마스터배치로 처리된 다음, 압출기로 공급될 수 있다. 성분은 스로트 호퍼(throat hopper) 또는 임의의 양태 공급기로부터 압출기로 공급될 수 있다.
본 개시내용에 사용된 압출기는 단일 스크류, 다중 스크류, 교합형 동방향회전 또는 역회전 스크류, 비교합형 동방향회전 또는 역회전 스크류, 왕복 스크류, 핀 장착 스크류, 스크린 장착 스크류, 핀 자착 배럴(barrel), 롤(roll), 램(ram), 나선 회전자, 공혼련기, 디스크-팩 프로세서, 다양한 다른 유형의 압출 장치, 또는 전술된 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 가질 수 있다.
성분은 또한 함께 혼합된 다음 용융-블렌딩되어 조성물을 형성할 수 있다. 성분의 용융 블렌딩은 전단력, 신장력, 압축력, 초음파 에너지, 전자기 에너지, 열 에너지 또는 전술한 힘 또는 에너지 형태 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 수반한다.
배합 동안 압출기 상의 배럴 온도는 수지가 반결정질 유기 중합체인 경우, 중합체의 적어도 일부가 약 용융 온도 이상의 온도에 도달하는 온도, 또는 수지가 비정질 수지인 경우 유동점(예를 들어, 유리 전이 온도)에서 설정될 수 있다.
상기 언급된 성분들을 포함하는 혼합물은 바람직한 경우 다수의 블렌딩 및 형성 단계에 적용될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 먼저 압출되어 펠렛으로 형성될 수 있다. 그 다음에 펠렛은 임의의 바람직한 형상 또는 제품으로 형성될 수 있는 성형기로 공급될 수 있다. 대안적으로, 단일 용융 블렌더로부터 나오는 열가소성 조성물은 시트 또는 가닥으로 형성되어 어닐링, 일축 또는 이축 배향과 같은 압출후 공정에 적용될 수 있다.
본 공정에서 용융 온도는 일부 양태에서 성분의 과도한 열 분해를 피하기 위해 가능한 한 낮게 유지될 수 있다. 일부 양태에서 용융 처리된 조성물은 다이(die)의 작은 출구 홀을 통해 압출기와 같은 처리 장비를 빠져 나간다. 생성된 용융 수지 가닥을 수조를 통해 통과시켜 상기 가닥을 냉각시킬 수 있다. 냉각된 가닥을 포장 및 추가의 취급을 위해 펠릿으로 작게 잘라낼 수 있다. 본 개시내용의 양태에 따라 열가소성 조성물을 제조하기 위한 예시적인 조건은 하기 실시예에 제시되어 있다.
제조 물품
특정 양태에서, 본 개시내용은 열가소성 조성물을 포함한 형상, 형성, 또는 성형된 물품에 관한 것이다. 열가소성 조성물은 사출 성형, 압출, 회전 성형, 취입 성형 및 열성형과 같은 다양한 수단에 의해 유용한 형상 물품으로 성형되어 예를 들어 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 노트북 및 휴대용 컴퓨터, 및 다른 이러한 장비, 의료 적용, RFID 적용, 자동차 적용 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 개인용 또는 상업용 전자 장치의 물품 및 구조적 부품을 형성할 수 있다. 추가의 양태에서, 물품은 압출 성형된다. 추가의 양태에서, 물품은 사출 성형된다.
특정 양태에서 열가소성 조성물은 저온 충격/연성, 사출 성형 조건 하에 고유동 및 높은 전기 전도성을 필요로 하는 적용에 사용될 수 있다.
본 개시내용의 요소의 다양한 조합, 예를 들어 동일한 독립항에 의존하는 종속항에 따른 요소의 조합이 본 개시내용에 포함된다.
본 개시내용의 양태
다양한 양태에서, 본 개시내용은 적어도 하기 양태에 관한 것이며 이를 포함한다.
양태 1. 하기를 포함하는 열가소성 조성물로서,
(a) 폴리카보네이트 성분을 포함하는 열가소성 중합체;
(b) 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체; 및
(c) 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙,
여기서 조성물은 2 wt% 내지 14 wt%의 총 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
양태 2. 양태 1에 있어서, 상기 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 5 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
양태 3. 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분이 폴리카보네이트 단독중합체, (b)의 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체와 상이한 폴리카보네이트 공중합체, 또는 이의 조합을 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 8 wt% 내지 22 wt% 카본 블랙을 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 카본 블랙이 ASTM D3037에 따라 결정 시 약 65의 그램 당 평방 미터(m2/g) 내지 약 1500 m2/g의 BET 질소 표면적을 갖는 구조화된 카본 블랙인, 열가소성 조성물.
양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D257에 따라 결정 시 103 내지 109 옴-센티미터(Ohm-cm)의 체적 저항률을 갖는, 열가소성 조성물.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 한 양태에 있어서서, 상기 조성물이 ASTM D3835에 따라 결정 시 500 내지 3000 1/sec의 전단 속도에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 약 5% 더 낮은 용융 점도를 갖는, 열가소성 조성물.
양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D256에 따라 결정 시 실온에서, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 약 100% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는, 열가소성 조성물.
양태 9. 양태 1 내지 8 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D256에 따라 결정 시 섭씨 -30도(℃)에서, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 40% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는, 열가소성 조성물.
양태 10. 양태 1 내지 9 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D3763에 따라 결정 시 섭씨 -30도(℃)에서, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 50% 더 높은 관통 충격 총 에너지를 갖는, 열가소성 조성물.
양태 11. 양태 1 내지 10 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D257에 따라 결정 시 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 약 90 % 더 낮은 표면 저항률을 갖는, 열가소성 조성물.
양태 12. 양태 1 내지 11 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 10 wt% 내지 21 wt% 카본 블랙 및 5 wt% 내지 12 wt%의 총 실록산 함량을 포함하고, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 5 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
양태 13. 양태 1 내지 11 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 조성물이 13 wt% 내지 21 wt% 카본 블랙 및 5 wt% 내지 12 wt%의 총 실록산 함량을 포함하고, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 5 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
양태 14. 양태 1 내지 13 중 어느 한 양태에 따른 열가소성 조성물을 포함하는 물품.
양태 15. 양태 14에 있어서, 상기 물품이 전자 부품인, 물품.
실시예
하기 실시예는 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 제조되고 평가되는 방법에 대한 완전한 개시내용 및 설명을 당업자에게 제공하기 위해 제시되며, 순수하게 예시적인 것으로 의도되고 본 개시내용을 제한하려는 것이 아니다. 숫자(예를 들어, 양, 온도 등)와 관련하여 정확성을 보장하기 위한 노력이 이루어졌지만, 일부 오류 및 편차를 고려해야 한다. 달리 지시되지 않는 한, 부는 중량부이고, 온도는 ℃이거나 또는 주변 온도이고, 압력은 대기압이거나 또는 대기압에 가깝다. 달리 지시되지 않는 한, 조성물에 대해 언급되는 백분율은 wt%의 관점이다.
반응 조건, 예를 들어 성분 농도, 원하는 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력 및 기재된 공정으로부터 수득된 생성물 순도 및 수율을 최적화하는 데 사용될 수 있는 다른 반응 범위 및 조건의 수많은 변경 및 조합이 있다. 합리적이고 일상적인 실험만이 이러한 공정 조건을 최적화하는 데 요구될 것이다.
40 밀리미터(mm), 동방향회전 교합형 이축 압출기를 사용하여 2 개의 폴리카보네이트 단독중합체, 카본 블랙, 및 상이한 부하량의 2 개의 폴리카보네이트-실록산 공중합체의 혼합물을 함유하는 조성물을 배합하였다. 이러한 조성물에 사용된 2 개의 폴리카보네이트는 100-등급 폴리카보네이트 분말인 LEXAN™ 105, 및 얇은 벽 적용의 사출 성형에 사용되는 선형 고유동 폴리카보네이트 단독중합체였다. 조성물에 사용된 카본 블랙은 Imerys에서 입수가능하며 65 m2/g의 BET 질소 표면적을 갖는 전도성 카본 블랙인 Ensaco® 250G였다. 2 개의 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체는 20 wt% 실록산을 포함하는 불투명 EXL 수지 및 6 wt% 실록산을 함유하는 투명 EXL 수지를 포함하였다. EXL 수지는 SABIC에서 입수가능하다. 6 wt% PC-Si 공중합체는 약 23,000의 Mw를 갖고; 20 wt% PC-Si 공중합체는 약 30,000의 MW를 갖는다. 이들 공중합체의 실록산 성분은 엘라스토머 수지용 D45 유게놀-캡핑된 실록산 소프트 블록이었다. 실리콘 블록 길이가 D45보다 길면 중합체에 균일하게 분포된 경우에도 헤이즈 및 불투명도를 갖는 조성물을 초래할 수 있다.
열가소성 조성물의 물질을 압출기에 첨가하고, 용융시키고, 혼합하고 6-홀 다이 플레이트를 통해 압출기 밖으로 밀어 내었다. 압출기는 일반적으로 325의 분 당 회전(rpm)의 스크류 속도, 45의 시간 당 파운드(lb/hr)의 속도 및 최대 50-60%의 토크(torque)로 작동되었다. 압출기 배럴 온도를 약 180-195℃(상류, 압출기의 공급 스로트 부근) 및 285-305℃(하류, 압출기의 다이 플레이트 부근) 사이에서 유지하였다. 다이 플레이트 온도를 285-295℃사이에서 유지하였고, 압출기에서 빠져 나오는 용융물의 온도를 310-320℃ 사이에서 측정하였다.
조성물을 ASTM 플라크로 성형하여 하기 기재된 특성에 대해 테스트하였다. 표면 및 체적 전기 저항률을 4 인치(in) x 5 in 사출 성형 플라크에서 테스트하였다. 형성된 조성물은 하기 표 1에 제시되어 있다:
표 1:
Figure pat00017
실시예 조성물 Ex1.1-Ex1.3은 20 wt% 실록산 함량을 갖는 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하였고; 실시예 조성물 Ex1.4-Ex1.6은 6 wt% 실록산 함량을 갖는 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하였다. 대조군 조성물 C.1은 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않았다. 박리된 Ex1.3(15 wt% 전체 실록산 함량)을 제외하고, 모든 샘플은 잘 성형되었다. 샘플을 실온(RT, 섭씨 ℃) 및 -30℃에서 열 변형 온도(HDT), 노치 아이조드 충격 강도(NII) 및 비노치 아이조드 충격 강도(UNII)에 대해, RT 및 -30℃에서 관통 충격 에너지에 대해, RT에서 탄성 계수 및 파단 신율에 대해, 100, 500, 1000, 1500 및 3000 역 초(1/s)의 전단 속도에서 표면 저항률 및 체적 저항률, 정상 상태 용융 점도에 대해 테스트하였다. 이러한 테스트의 결과를 나타내는 그래프는 도 1-7에 도시되어 있다.
HDT 결과는 도 1에 도시되어 있다. HDT를 1.82 메가파스칼(MPa) 및 3.2 밀리미터터의 샘플 두께에서 ASTM D648에 따라 테스트하였다. LEXAN™ 105는 유사한 조건 하에 132℃의 어닐링되지 않은 HDT를 갖는다. 데이터에 따르면 동일한 공중합체의 경우, 첨가된 공중합체의 양이 증가함에 따라 내열성이 감소하였음을 관찰하였다(Ex1.1과 Ex1.2 및 Ex1.3 비교, Ex1.4와 Ex1.5 및 Ex1.6 비교). 추가로, 동일한 공중합체 부하량의 경우, 공중합체의 실록산 함량이 높을수록 HDT가 낮아졌다 - Ex1.1과 Ex1.4(25% 공중합체 부하량), Ex1.2와 Ex1.5(50% 공중합체 부하량), 및 Ex1.3과 Ex 1.6(75% 공중합체 부하량) 비교.
도 2a는 RT에서 UNII 속성을 나타낸다. 동일한 공중합체의 경우, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체(PC-Si 공중합체)의 양이 증가함에 따라 UNII는 감소하였다. 동일한 공중합체 부하량의 경우, PC-Si 공중합체의 실록산 함량이 높을수록 충격 강도 값이 낮아졌다.
도 2b는 RT에서 NII 속성을 나타낸다. 비교를 위해, LEXAN™ 105는 907의 미터 당 줄(J/m)의 RT NII를 갖는다. 데이터에 따르면, LEXAN™을 PC-Si 공중합체로 대체하여 RT에서 훨씬 개선된 NII의 블렌드가 생성됨을 관찰하였다. 효과는 PC-Si 공중합체의 경우 실록산 함량이 높을수록 더욱 두드러졌다. 각각의 PC-Si 공중합체의 경우, NII는 제형에서 PC-Si 공중합체의 양에 따라 증가하였다.
도 3a는 -30℃에서 UNII 속성을 나타낸다. 동일한 PC-Si 공중합체의 경우, UNII는 공중합체의 양이 증가함에 따라 감소하였다. 추가로, 동일한 PC-Si 공중합체 부하량의 경우, 공중합체의 실록산 함량이 높을수록 UNII 값이 낮아졌다.
도 3b는 -30℃에서 NII 속성을 나타낸다. LEXAN™을 PC-Si 공중합체로 대체하면 특히 PC-Si 공중합체의 경우 실록산 함량이 높을수록 훨씬 개선된 저온(LT) NII의 블렌드를 생성하였다. 게다가, 각각의 PC-Si 공중합체의 경우, 특히 실록산 함량이 높은 공중합체의 경우, LT NII는 제형의 공중합체 양에 따라 증가하였다.
도 4a 및 4b는 각각 RT 및 -30℃에서 샘플의 관통 충격 에너지(줄 단위, J)를 나타낸다. ASTM D3763에 따라 테스트를 수행하였다. 비교를 위해, LEXAN™ 105는 RT에서 64 J의 정점 관통 충격 에너지를 갖는다. 도 4a에 따르며, 성형 시 박리 징후를 나타내는 Ex1.3 조성물을 제외하고, LEXAN™을 상이한 실록산 함량의 PC-Si 공중합체로 대체해도 물질의 RT 관통 충격 강도는 눈에 띄게 변하지 않았다. 도 4b에 따르면, LEXAN™을 PC-Si 공중합체로 대체하면, 특히 실록산 함량이 더 높은 공중합체의 경우, 개선된 LT 관통 충격 강도의 블렌드가 생성되는 것으로 보인다. 참고로, -30℃에서 테스트한 샘플에 대해 테스트 오류는 유의하게 높았다.
도 5a 및 5b는 RT에서 샘플의 탄성 계수(MPa) 및 파단 신율(%)을 나타낸다. ASTM D790에 따라 테스트를 수행하였다. 비교를 위해, LEXAN™ 105는 1.3의 분 당 밀리미터(mm/min) 및 50 mm 범위에서 2340 MPa의 굴곡 계수를 갖는다. 도 5a에 따르면 LEXAN™을 상이한 실록산 함량의 PC-Si 공중합체로 대체해도, 특히 더 낮은 함량의 실록산을 함유하는 공중합체와의 블렌드의 경우 물질의 탄성 계수는 현저하게 변하지 않았음을 관찰하였다. 도 5b에 따르면, RT 파단 신율은 제형에 PC-Si 공중합체를 첨가해도 유의하게 영향받지 않았음을 관찰하였다.
도 6a 및 6b는 샘플에 대한 표면 저항률(제곱 당 옴 단위, Ohm/sq) 및 체적 저항률(옴-센티미터 단위, Ohm-cm)을 나타낸다. ASTM D257에 따라 테스트를 수행하였다. 도면에 따르면, LEXAN™을 상이한 실록산 함량의 PC-Si 공중합체로 대체하면, 특히 높은 함량의 실록산을 함유하는 공중합체의 경우, 조성물의 표면 및 체적 전도성이 눈에 띄게 증가함을 관찰하였으며, 이 경우 전기 저항률률은 비교 조성물 C1에 비해 약 3 배 정도 감소하였다. 게다가, 증가 수준의 낮은-실록산 공중합체를 함유하는 블렌드(Ex. 1.4-Ex1.6)의 표면 및 체적 저항률은 명확하게 정의된 감소 추세를 나타내었다. 이론에 얽매이지 않으면서, 카본 블랙은 실록산보다 중합체(여기서 폴리카보네이트)에 대해 더 많은 친화성을 가지며, 조성물에 증가 수준의 실록산을 첨가하면 카본 블랙을 점점 더 작은 중합체 도메인에 국한되도록 "강제"하여, 중합체 상의 카본 블랙의 농도(중합체 단위 체적 당 카본 블랙의 양)를 증가시켜 복합 물질의 전기 저항률을 감소시킴을 추측하였다.
이들 조성물에 대한 체적 저항률 대 폴리카보네이트 부하량은 도 6c에 도시되어 있다. Ex1.3은 성형 시 박리되므로 이 분석에서 제외하였다. 도 6c에 따르면 체적 저항률은 제형에 존재하는 폴리카보네이트의 양과 상관관계를 보이는 것으로 관찰된다. 이론에 얽매이지 않으면서, 열가소성 조성물에 증가 수준의 실록산을 첨가하면 탄소를 열가소성 중합체(예를 들어, PC)의 점점 더 작은 도메인에 국한되도록 강제하여, 중합체(예를 들어, PC 상)의 탄소 농도를 증가시키는 것으로 여겨진다.
이 관찰은 샘플의 주사 투과 전자 현미경(STEM) 이미지를 관찰하여 검증할 수 있다. 예시적인 STEM 이미지는 도 7a-7h에 도시되어 있다. Zeiss SUPRA 40 VP 전자 현미경 암시야 SEM/STEM 검출기를 사용하였다. 샘플을 동결-박편제작하고, 염색하고, STEM 모드에서 다양한 배율로 이미지화하였다. 이미지에서, 더 밝은 영역은 전자가 산란되는 위치를 나타내는 반면, 어두운 영역은 전자 산란이 없다. 중간-음영 영역은 중합체 수지 매트릭스를 나타낸다. 더 밝은 영역은 더 무거운 요소(실록산으로 여겨짐)를 나타내고 더 어두운 영역은 더 가벼운 요소(카본 블랙으로 여겨짐) 또는 공극을 나타낸다. 이미지에 따르면, 실록산 함량이 증가함에 따라 카본 블랙의 클러스터링이 적음을 관찰하였다. 15 wt% 실록산을 포함하는 샘플은 카본 블랙으로 여겨지는 것의 최상의 분산을 나타낸다. 이러한 STEM 현미경 사진은 또한 카본 블랙 입자가 실록산 상이 아니라 폴리카보네이트 상에 우선적으로 위치하는 것으로 보인다는 것을 나타내며, 이는 이러한 물질에서 관찰된 전기 전도성의 증가와 제형에서 실록산 함량의 증가가 상관관계가 있는 제안된 물리적 메커니즘을 입증한다.
도 8은 100, 500, 1000, 1500 및 3000 1/s의 전단 속도, 및 280℃의 온도에서 조성물의 용융 점도(MV, 파스칼-초 단위, Pa-s)를 나타낸다. ASTM D3835에 따라 테스트를 수행하였다. 결과에 따르면, 실록산 함량이 더 낮은 상이한 수준의 PC-Si 공중합체를 함유하는 블렌드(Ex1.4-Ex.1.6)의 MV가 실록산이 없는 비교 조성물 C1의 MV와 유사함을 관찰하였다. 실록산 함량이 더 높은 상이한 수준의 PC-Si 공중합체를 함유하는 조성물(Ex1.1-Ex.1.3)은, 특히 사출 성형 적용의 전형적인 전단 속도에 대해, 실록산을 함유하지 않은 대조군보다 점성이 적었다. 추가로, 제형에서 PC-Si 공중합체의 수준이 증가하면, 특히 실록산 함량이 더 높은 공중합체의 경우, 물질의 점도는 감소하였다.
도면에 제시되고 본원에 기재된 결과에 기초하여, 실시예 조성물 Ex1.1(20 wt% 실록산 함량을 갖는 25 wt%의 PC-Si 공중합체) 및 Ex1.2(20 wt% 실록산 함량을 갖는 50 wt%의 PC-Si 공중합체)는 전반적으로 최상의 특성을 가졌다.
Ex1.1 조성물은 PC-Si 공중합체를 포함하지 않는 C1에 비해 유사한 HDT, RT에서 개선된 NII 및 UNII, 개선된 LT(-30℃) NII 및 유사한 UNII, 개선된 LT 타격 강도 및 유사한 RT 타격 강도, 유사한 RT 계수 및 연신율, 약 3 배 정도 더 우수한 표면 및 체적 전기 전도성, 및 사출 성형 적용의 전형적인 전단 속도에서 약 30 % 더 우수한 유동(MV)을 가졌다.
Ex1.2 조성물은 C1에 비해 약간 더 낮은 HDT, 유사한 RT UNII 및 훨씬 개선된 NII 특성, 유사한 LT UNII 및 훨씬 개선된 NII 특성, 개선된 LT 관통 충격 강도 및 유사한 RT 관통 충격 강도, 유사한 RT 계수 및 연신율, 약 4 배 정도 더 우수한 표면 및 체적 전기 전도성, 및 사출 성형 적용의 전형적인 전단 속도에서 약 45% 더 우수한 유동(MV)을 가졌다.
이러한 결과는 약 2 내지 14 중량 퍼센트 실록산, 특히 약 4 내지 14 중량 퍼센트 실록산을 포함하는 조성물이 동일한 양의 카본 블랙을 포함하지만 실록산은 포함하지 않는 비교 조성물 C1에 비해 개선된 특성을 가짐을 나타내었다. 이러한 결과는 또한 5 wt% 미만의 총 실록산을 포함하는 제형이 상기 개선 중 하나 이상을 갖지 않았으며(조성물 Ex1.4-Ex1.6 참조), 14 wt% 초과의 실록산을 포함하는 조성물(Ex1.3)이 높은 전단 속도로 사출 성형될 때 박리됨을 나타내었다.
상이한 양의 카본 블랙 및 20 wt% 실록산 함량 PC-Si 공중합체를 포함하는 추가의 조성물을 형성하고(Ex2.1-Ex2.5) PC-Si 공중합체를 포함하지 않는 비교 조성물(C2.1-C2. 5)과 비교하였다. 조성물은 각각 표 2a 및 2b에 제시되어 있다:
표 2a
Figure pat00018
표 2b
Figure pat00019
표 2a 및 2b의 조성물의 표면 및 체적 저항률은 각각 표 3a 및 3b에 제시되어 있다. ASTM D257에 따라 테스트를 수행하였다.
표 3a
Figure pat00020
표 3b
Figure pat00021
이들 조성물 각각의 체적 저항률의 그래프는 도 9 및 도 10에 제공되어 있다. 도 10은 PC-Si 공중합체를 포함하지 않는 동일한 카본 블랙 함량을 갖는 비교 조성물과 함께 각각의 실시예 조성물을 도시한다. 도면은 실록산-무함유 대조군의 표면 및 체적 저항률을 일치시키기 위해 실록산-함유 조성물에서 카본 블랙의 수준을 감소시키는 것이 가능할 수 있음을 나타낸다. 탄소의 부하량이 낮으면 예를 들어 더 우수한 연성 및 충격 강도 및 또한 더 낮은 점도로 이어져서 사출 성형 조건 하에 이러한 물질의 유동을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 5 wt% 실록산 및 14 wt% 카본 블랙을 포함하는 조성물 Ex2.2는 16 wt% 카본 블랙을 포함하지만 실록산이 없는 조성물 C2.3과 유사한 표면 저항률을 나타내었다. 비교 조성물 C2.4와 Ex2.3 및 C2.5와 Ex2.4를 비교하여 유사한 결론을 도출할 수 있다.
상기 설명은 제한하려는 것이 아니라 예시를 위한 것이다. 예를 들어, 상기 기재된 실시예(또는 이의 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 상기 설명을 검토할 때 예컨대 당업자에 의해 다른 양태이 사용될 수 있다. 요약서는 37 C.F.R. §1.72(b)를 준수하여, 독자가 기술 개시내용의 속성을 신속하게 확인할 수 있도록 제공된다. 이는 청구범위의 범위 또는 의미를 해석하거나 또는 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징이 함께 그룹화되어 본 개시내용을 간소화할 수 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구범위에 필수적임을 의도하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 주제는 특정 개시된 양태의 모든 특징보다 적게 있을 수 있다. 따라서, 하기 청구범위는 실시예 또는 양태로 상세한 설명에 포함되며, 각 청구범위는 그 자체가 별도의 양태를 주장하며, 이러한 양태는 다양한 조합 또는 치환으로 서로 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여, 이러한 청구범위가 부여되는 등가물의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 열가소성 조성물로서,
    (a) 폴리카보네이트 성분을 포함하는 열가소성 중합체;
    (b) 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체; 및
    (c) 4 wt% 내지 25 wt% 카본 블랙을 포함하되,
    상기 조성물은 2 wt% 내지 14 wt%의 총 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 5 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분이 폴리카보네이트 단독중합체, (b)의 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체와 상이한 폴리카보네이트 공중합체, 또는 이의 조합을 포함하는, 열가소성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 8 wt% 내지 22 wt% 카본 블랙을 포함하는, 열가소성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 카본 블랙이 ASTM D3037에 따라 결정 시 65의 그램 당 평방 미터(m2/g) 내지 1500 m2/g의 BET 질소 표면적을 갖는 구조화된 카본 블랙인, 열가소성 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D257에 따라 결정 시 103 내지 109 옴-센티미터(Ohm-cm)의 체적 저항률(volume resistivity)을 갖는, 열가소성 조성물.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D3835에 따라 결정 시 500 내지 3000 1/sec의 전단 속도(shear rate)에서 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 5% 더 낮은 용융 점도를 갖는, 열가소성 조성물.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D256에 따라 결정 시 실온에서, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 참조 열가소성 조성물보다 적어도 100% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는, 열가소성 조성물.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D256에 따라 결정 시 섭씨 -30도(℃)에서, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 40% 더 높은 노치 아이조드 충격 강도를 갖는, 열가소성 조성물.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D3763에 따라 결정 시 섭씨 -30도(℃)에서, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 50% 더 높은 관통 충격(puncture impact) 총 에너지를 갖는, 열가소성 조성물.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D257에 따라 측정 시 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체를 포함하지 않는 실질적으로 동일한 열가소성 조성물보다 적어도 90% 더 낮은 표면 저항률을 갖는, 열가소성 조성물.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 10 wt% 내지 21 wt% 카본 블랙 및 5 wt% 내지 12 wt%의 총 실록산 함량을 포함하고, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 5 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 13 wt% 내지 21 wt% 카본 블랙 및 5 wt% 내지 12 wt%의 총 실록산 함량을 포함하고, 폴리(카보네이트-실록산) 공중합체가 5 wt% 내지 25 wt%의 실록산 함량을 갖는, 열가소성 조성물.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 조성물을 포함하는 물품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 물품이 전자 부품인, 물품.
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