KR20220117280A - 난연성 폴리아미드 조성물, 이의 제조방법 및 용도 - Google Patents

난연성 폴리아미드 조성물, 이의 제조방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기에서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

난연성 폴리아미드 조성물, 이의 제조방법 및 용도
발명의 분야
본 발명은 난연성 폴리아미드 조성물, 이의 제조방법 및 산업용 팬 또는 송풍기에서의 용도에 관한 것이다.
다양한 적용을 위한 난연성 중합체 조성물을 제조하는 것은 당업계에 잘 알려져 있다. 중합체 조성물의 다양한 난연성 특성에 대한 요건은 중합체 조성물의 의도된 최종 용도에 따라 달라진다. 예를 들어, 열 방출, 연기 생성, 수직 화염 전파, 연기 밀도, 연기 산성도 및 용융 점도와 관련된 요구사항은 중합체 조성물의 의도된 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 다른 특성(예: 강성 및 인장 강도와 같은 기계적 특성)에 대한 요구 사항도 중합체 조성물의 의도된 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 이러한 특성은 요구되는 난연 특성을 얻기 위해 중합체 조성물에 포함된 첨가제에 의해 영향을 받을 수 있다.
적합한 난연제와 혼합된 폴리아미드계 조성물과 같은 중합체 조성물은 당업계에 공지되어 있다. 이러한 조성물은 일반적으로 폴리아미드 6 및/또는 폴리아미드 66을 사용하며 성형 응용 분야에 사용되었다. 또한, 이러한 조성물은 UL94 표준에 따른 내화 요건을 충족하는 허용 가능한 난연 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 특히, 기존의 조성물은 UL94 규격에 따른 V-2의 난연성 요건을 만족하는 것으로 알려져 있다.
WO 2018/187638 A1은 중합체, 난연제, 고종횡비 미립자 물질, 및 선택적으로 강화 물질을 포함하는 난연성 중합체 조성물을 개시하고 있다. 이 조성물은 UL94 표준을 사용하여 측정할 때 V-2 이상의 난연성 등급을 갖는 것으로 개시되어 있다.
US 6,146,557 B1은 UL94 규격에 따른 수직 가연성 시험에서 V-0 이상의 높은 내화성을 갖는 내화 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 열가소성 수지 100 중량부, 할로겐 원자를 갖지 않는 질소계 난연제, 할로겐 원자를 갖지 않는 인계 난연제 및 질소인으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 난연제 10 내지 300 중량부 할로겐 원자가 없는 염기성 난연제 및 필로실리케이트 수화물 1 내지 100 중량부를 포함한다.
EP 0,278,555 A1은 열가소성 폴리아미드를 조성물의 40 중량% 이상의 양으로 포함하는 폴리아미드 조성물, 본질적으로 적린으로 구성된 난연제(상기 적린은 조성물의 4 내지 15 중량%를 구성함), 조성물의 5 내지 40 중량% 양의 수산화마그네슘, 및 조성물의 5 내지 50 중량%의 양으로 미네랄 강화 섬유, 상기 난연제 및 상기 수산화마그네슘의 총량이 조성물의 50 중량% 이하인 것을 개시한다. 이 조성물은 UL94 규격에 따라 V-0의 난연성을 갖는 것으로 개시되어 있다.
기존의 고분자 조성물, 특히 폴리아미드계 조성물은 몇 가지 제한점이 있다. 이러한 제한 사항 중 하나는 이러한 조성물의 난연성이 최고 품질이 아니라는 것이며, 즉, 이러한 조성물은 UL94 표준에 따라 V-0, V-1 또는 V-2의 요구 사항을 충족한다. 또한, 이들 조성물은 인장 강도, 연신율(%), 굴곡 강도 및 샤르피 노치 강도와 같은 허용 가능한 특성을 제공하지 않지만 이에 제한되지 않는다. 또한, 난연제(예: 질소 기반) 및 필러 물질(예: 탈크)과 같은 다른 성분(예: 이에 한정되지 않음)의 존재는 가공을 어렵게 한다. 더욱이, 기존의 폴리아미드 조성물은 산업용 팬 또는 송풍기에 사용되는 것으로 개시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 UL94 규격에 따른 5VA의 최고 품질의 내화성을 만족할 수 있는 난연성 폴리아미드 조성물을 용이하게 가공할 수 있는 것을 제공하는 것이며, 인장 강도, 연신율, 굴곡 강도 및 샤르피 노치 강도의 허용 가능한 특성을 여전히 나타내므로 산업용 팬 또는 송풍기와 같은 성형 제품을 만드는 데 유용하다.
발명의 요약
놀랍게도, 상기 식별된 목적은 무엇보다도 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량 기준으로 (i) 적린 1.0 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 내지 10.0 중량%의 난연성 혼합물을 포함하는 난연성 폴리아미드 조성물을 제공함으로써 충족되는 것으로 밝혀졌으며, 여기서 난연제 혼합물에서 (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1이고, 난연성 조성물은 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도수를 갖는다.
따라서, 한 측면에서, 현재 청구된 발명은 다음을 포함하는 난연성 폴리아미드 조성물에 관한 것이다.
(a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
(b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
(c) 난연성 폴리아미드 조성물 총 중량 기준으로 (i) 적린 1.0 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 내지 10.0 중량%를 포함하는 난연성 혼합물, 여기서 난연성 혼합물에서 (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1임,
(d) 0.1 중량% 내지 10.0 중량%의 충격 개질제,
(e) 0.01 내지 5.0 중량%의 안정제, 및
(f) 0.1 내지 5.0 중량%의 분산제,
여기서 난연성 폴리아미드 조성물은 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도수를 가짐.
또 다른 측면에서, 현재 청구된 발명은 상기 난연성 폴리아미드 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 현재 청구된 발명은 상기 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 현재 청구된 발명은 상기 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기에 관한 것이다.
본 발명의 조성물 및 제형을 기술하기 전에, 이러한 조성물 및 제형이 물론 다양할 수 있기 때문에 본 발명이 기술된 특정 조성물 및 제형으로 국한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문에 본원에서 사용되는 용어는 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "포함하는(comprising)", "포함한다(comprises)" 및 "~을 포함하는(comprised of)"은 "포함하는(including)", "포함한다(includes)" 또는 "함유하는(containing)", "함유한다(contains)"와 동의어이며, 포괄적이거나 개방적이며, 언급되지 않은 추가적인 부재, 요소, 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다. 본원에서 사용되는 용어 "포함하는", "포함한다" 및 "~을 포함하는"은 "이루어진(consisting of)", "이루어진다(consists)" 및 "~로 이루어진(consists of)"이라는 용어를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
또한, 상세한 설명 및 청구범위에서 "제1", "제2", "제3" 또는 "(a)", "(b)", "(c)", "(d)" 등의 용어는 유사한 요소들을 구별하는 데 사용되며 반드시 순차적 또는 연대순을 기술하는 데 사용되는 것은 아니다. 이렇게 사용되는 용어는 적절한 상황에서 상호교환 가능하며 본원에서 기술되는 본 발명의 실시형태는 본원에서 기술되거나 예시되는 것과 다른 순서로 작동할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "제1", "제2", "제3" 또는 "(A)", "(B)" 및 "(C)" 또는 "(a)", "(b)", "(c)", "(d)", "i", "ii" 등이 방법 또는 용도 또는 검정의 단계와 관련되는 경우, 단계들 사이에 시간 또는 시간 간격 일관성이 존재하지 않으며, 즉, 본원에서 상기 또는 하기에 설명된 명세서에 달리 제시되지 않는 한, 단계들은 동시에 수행될 수 있거나 단계들 사이에 초, 분, 시간, 일, 주, 개월, 또는 심지어 년의 시간 간격이 존재할 수 있다.
다음의 구절에서, 본 발명의 다른 양태들이 보다 상세하게 정의된다. 이렇게 정의되는 각각의 양태들은 반대로 명확하게 표시되지 않는 한 임의의 다른 양태 또는 양태들과 조합될 수 있다. 이렇게 정의되는 각각의 양태들은 반대로 명확하게 표시되지 않는 한 임의의 다른 양태 또는 양태들과 조합될 수 있다.
특히, 바람직하거나 유리한 것으로 표시되는 임의의 특징은 바람직하거나 유리한 것으로 표시되는 임의의 다른 특징 또는 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 문구의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 그럴 수도 있다. 또한, 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 본 개시내용으로부터 당업자에게 명백한 바와 같이 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 일부 실시예는 다른 실시예에 포함된 다른 특징이 아닌 일부를 포함하지만, 다른 실시예의 특징의 조합은 본 발명의 범위 내에 있는 것을 의미하며, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 다른 실시예를 형성한다. 예를 들어, 첨부된 청구범위에서, 청구되는 실시형태들 중 임의의 것이 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
추가로, 본 명세서 전반에 걸쳐 정의된 범위는 또한 끝 값을 포함하고, 즉 1 내지 10의 범위는 상기 범위에 1 및 10 모두가 포함된다는 것을 의미한다. 추가로, 본 명세서 전반에 걸쳐 정의된 범위는 또한 끝 값을 포함하고, 즉 1 내지 10의 범위는 상기 범위에 1 및 10 모두가 포함된다는 것을 의미한다.
난연성 폴리아미드 조성물
본 발명의 측면은 하기를 포함하는 난연성 폴리아미드 조성물에 관한 실시예 1이다.
(a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350 ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
(b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
(c) 난연성 폴리아미드 조성물 총 중량 기준으로 (i) 적린 1.0 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 내지 10.0 중량%를 포함하는 난연성 혼합물, 여기서 난연성 혼합물에서 (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1임,
(d) 0.1 중량% 내지 10.0 중량%의 충격 개질제,
(e) 0.01 내지 5.0 중량%의 안정제, 및
(f) 0.1 내지 5.0 중량%의 분산제,
여기서 난연성 폴리아미드 조성물은 ISO 307에 따라 결정된 114 ml/g 이상의 점도수를 가짐.
본 명세서에서, "조성물" 및 "폴리아미드 조성물"이라는 문구는 실시예 1의 난연성 폴리아미드 조성물을 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용된다.
본 명세서에서, "성분"이라는 어구는 본 명세서에 기재된 바와 같은 실시예 1의 폴리아미드 조성물에서 (a), (b), (c), (d), (e), 및 (f)를 지칭한다.
현재 맥락에서, 점도 수치는 ISO 307에 따라 25℃에서 96 중량% 황산 중 폴리아미드 조성물의 0.5 중량% 용액으로부터 결정된다.
한 실시예에서, 폴리아미드 조성물의 점도수는 114 ml/g 이상이어야 한다. 114 ml/g 미만의 점도수는 난연제를 첨가해도 난연성 시험시 떨어지는 경향이 있기 때문이다. 이는 5VA 테스트에서 적하가 화염 실패를 일으키기 때문에 구성을 허용할 수 없게 만든다.
또 다른 실시예에서, 실시예 1의 난연성 폴리아미드 조성물은 어떠한 활석 또는 필로실리케이트, 예를 들어 필로실리케이트 수화물을 함유하지 않는다.
폴리아미드
실시예 1에서 적합한 폴리아미드는 ISO 307에 따라 측정된 90 ml/g 내지 350 ml/g 범위의 점도수를 갖는다. 폴리아미드는 본 명세서에 기재된 바와 같이 난연성 폴리아미드 조성물의 점도수가 114 ml/g 이상이도록 선택된다.
하나의 실시예에서, 실시예 1에서 폴리아미드의 점도수는 90 ml/g 내지 340 ml/g, 또는 100 ml/g 내지 340 ml/g, 또는 100 ml/g 내지 330 ml/g, 또는 100 ml/g 내지 320 ml/g , 또는 100 ml/g 내지 310 ml/g, 또는 100 ml/g 내지 300 ml/g이다. 다른 실시예에서, 그것은 110 ml/g 내지 300 ml/g, 또는 110 ml/g 내지 290 ml/g, 또는 110 ml/g 내지 280 ml/g, 또는 110 ml/g 내지 280 ml/g, 또는 110 ml/g 내지 270 ml/g, 또는 120 ml/g 내지 270 ml/g, 또는 120 ml/g 내지 260 ml/g, 또는 120 ml/g 내지 250 ml/g, 또는 120 ml/g 내지 240 ml/g, 또는 120 ml/g 내지 230 ml/g, 120 ml/g 내지 220 ml/g이다. 하나의 실시예에서, 실시예 1에서 폴리아미드의 점도수는 130 ml/g 내지 220 ml/g, 또는 130 ml/g 내지 210 ml/g, 또는 140 ml/g 내지 210 ml/g, 또는 150 ml/g 내지 210 ml/g , 또는 150 ml/g 내지 210 ml/g, 또는 160 ml/g 내지 210 ml/g이다. 추가 실시예에서, 그것은 170 ml/g 내지 210 ml/g, 또는 180 ml/g 내지 210 ml/g이다.
한 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 방향족 및 지방족 폴리아미드로부터 선택될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 지방족 폴리아미드를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 예를 들어 7 내지 13개의 고리원을 갖는 락탐으로부터 유도되거나 디카르복실산과 디아민의 반응에 의해 수득된다. 락탐으로부터 유도된 폴리아미드의 예는 폴리카프로락탐, 폴리카프릴로락탐 및/또는 폴리라우로락탐을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 또한 ω-아미노알킬 니트릴, 예를 들어 비제한적으로 아미노카프로니트릴로부터 얻을 수 있는 것들을 포함하며, 이는 nylo-6을 유도한다. 또한, 디니트릴은 디아민과 반응할 수 있다. 예를 들어, 아디포니트릴을 헥사메틸렌디아민과 반응시켜 나일론-6,6을 수득할 수 있다. 니트릴의 중합은 물의 존재 하에 수행되며, 이는 또한 직접 중합으로도 알려져 있다.
디카르복실산 및 디아민으로부터 수득할 수 있는 폴리아미드가 사용되는 경우, 6 내지 36개의 탄소 원자, 또는 6 내지 12개의 탄소 원자, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 디카르복실알칸(지방족 디카르복실산)이 사용될 수 있다. 방향족 디카르복실산도 적합하다. 디카르복실산의 예는 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸디온산, 및 또한 테레프탈산 및/또는 이소프탈산을 포함한다.
적합한 디아민은, 예를 들어, 5 내지 36개의 탄소 원자, 또는 6 내지 12개의 탄소 원자, 또는 6 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알칸디아민, 및 방향족 디아민, 예를 들어 m-크실릴렌디아민, 디(4-아미노페닐)메탄, 디(4-아미노시클로헥실)메탄, 2 ,2-디(4-아미노페닐)프로판, 2,2-디(4-아미노시클로헥실)프로판, 및 1,5-디아미노-2-메틸펜탄을 포함한다.
다른 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 또한 폴리헥사메틸렌디파미드, 폴리헥사메틸렌세바카미드, 및 폴리카프로락탐, 및 나일론-6/6,6을 포함할 수 있으며, 특히 5 중량% 내지 95 중량%의 카프로락탐 단위 비율을 갖는다.
하기의 비제한적인 목록은 실시예 1에서 전술한 폴리아미드를 포함한다.
AB 중합체:
Figure pct00001
AA/BB 폴리머:
Figure pct00002
한 실시예에서, 실시양태 1의 폴리아미드는 PA 6, PA 11, PA 12, PA 66, PA 6.9, PA 6.10, 및 PA 6.12로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 이는 PA 6, PA 11, PA 12, PA 66 및 PA 6.9로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 이는 PA 6, PA 12 및 PA 66으로부터 선택된다.
추가 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 PA 6, PA 66, 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 PA 6을 포함한다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 점도수를 달성하기 위해 적절한 양의 폴리아미드가 조성물에 첨가될 수 있다. 한 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드는 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량% 내지 60 중량%의 양으로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 이는 20 중량% 내지 60 중량%, 또는 20 중량% 내지 55 중량%, 또는 25 중량% 내지 55 중량%의 양으로 존재한다. 또 다른 실시양태에서, 이는 25 중량% 내지 50 중량%, 또는 30 중량% 내지 50 중량%, 또는 30 중량% 내지 45 중량%의 양으로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 이는 30 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재한다.
강화제
실시예 1의 폴리아미드 조성물은 또한 적절한 양의 강화제를 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 폴리아미드 조성물의 특성은 적합한 강화제를 사용하여 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 실시예 1의 강화제는 금속 섬유, 금속화 무기 섬유, 금속화 합성 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 광물 섬유, 현무암 섬유, 케나프 섬유, 황마 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로오스 섬유, 사이잘 섬유, 코이어 섬유에서 선택될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그것은 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 광물 섬유, 현무암 섬유, 케나프 섬유 및 황마 섬유로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 그것은 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유 및 광물 섬유로부터 선택된다. 추가 실시예에서, 실시예 1의 강화제는 유리 섬유이다.
본 발명의 목적을 위해, 강화제는 임의의 형태 및 크기로 수득될 수 있다. 또한, 강화제는 적절한 표면 처리제 또는 사이징을 거칠 수 있다. 예를 들어, 강화제는 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 알루미네이트 커플링제, 우레탄 커플링제 및 에폭시 커플링제와 같은 커플링제를 사용하여 표면 처리될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이 목적을 위해 표면 처리에 적합한 모든 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 침지 코팅 및 스프레이 코팅과 같은(이에 국한되지 않음) 임의의 적합한 코팅 공정이 사용될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 우레탄 커플링제는 적어도 하나의 우레탄기를 포함한다. 강화제와 함께 사용하기에 적합한 우레탄 커플링제는 예를 들어 미국 pub. no. 2018/0282496에 기술된 바와 같이 당업자에게 공지되어 있다. 한 실시예에서, 우레탄 커플링제는 예를 들어, m-자일릴렌 디이소시아네이트(XDI), 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트)(HMDI) 또는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 및 폴리에스테르 기반 폴리올 또는 폴리에테르 기반 폴리올과 같은(이에 국한되지 않음) 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 에폭시 커플링제는 하나 이상의 에폭시 기를 포함한다. 강화제와 함께 사용하기에 적합한 에폭시 커플링제는 예를 들어, 참조에 의해 본 문서에 통합된 US pub. no. 2015/0247025에서 기술된 바와 같이 당업자에게 공지되어 있다. 하나의 실시형태에서, 에폭시 커플링제는 지방족 에폭시 커플링제, 방향족 에폭시 커플링제 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 지방족 커플링제의 비제한적인 예로는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리에테르 폴리에폭시 화합물 및/또는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리올 폴리에폭시 화합물을 포함한다. 지방족 커플링제의 비제한적인 예로는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리에테르 폴리에폭시 화합물 및/또는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리올 폴리에폭시 화합물을 포함한다. 방향족 커플링제로는 비스페놀 A형 에폭시 화합물 또는 비스페놀 F형 에폭시 화합물을 사용할 수 있다.
본원에서 기술되는 바와 같은 상기 커플링제의 적합한 양은 당업자에게 잘 알려져 있다. 그러나, 일 실시예에서, 커플링제는 강화제 100 질량부에 대해 0.1 질량부 내지 10.0 질량부의 양으로 존재할 수 있다.
한 실시예에서, 실시예 1의 강화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량% 내지 50 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 25 중량% 내지 50 중량%, 또는 25 중량% 내지 45 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 30 wt.% 내지 45 wt.%, 또는 35 wt.% 내지 45 wt.%로 존재한다.
난연성 혼합물
실시예 1의 폴리아미드 조성물은 난연성 폴리아미드 조성물 총 중량 기준으로 (i) 적린 1.0 중량% 내지 10.0 중량% 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 중량% 내지 10.0 중량%를 포함하는 난연성 혼합물을 포함하며, 여기서 난연성 혼합물에서 (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1이다.
한 실시예에서, 실시예 1의 적린은 1.0 wt.% 내지 9.5 wt.%, 또는 1.5 wt.% 내지 9.5 wt.%, 또는 1.5 wt.% 내지 9.0 wt.%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 2.0 중량% 내지 9.0 중량%, 또는 2.0 중량% 내지 8.5 중량%, 또는 2.5 중량% 내지 8.5 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 2.5 중량% 내지 8.0 중량%, 또는 3.0 중량% 내지 8.0 중량%, 또는 3.0 중량% 내지 7.5 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 3.5 중량% 내지 7.5 중량%, 또는 3.5 중량% 내지 7.0 중량%, 또는 4.0 중량% 내지 7.0 중량%로 존재한다.
본 명세서에서, 실시예 1의 수산화마그네슘은 난연 상승제로 사용되며, 필요에 따라 종래 공지된 표면처리제로 표면처리될 수 있다. 수산화마그네슘 100 중량부당 표면처리제의 양은 0.1 내지 10 중량부이다. 표면처리제는 올레산 및 스테아르산과 같은 고급 지방산, 이들 고급 지방산의 알칼리 금속 염, 비닐에톡시실란, 비닐-트리스(2-메톡시)실란, 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 베타-(3, 4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 및 감마-메르캅토프로필트리메톡시실란, 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)프로필토닐티타네이트 커플링제, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트 및 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트 및 이소프로필트리이소스테아로일 티타네이트와 같은 티타네이트 함유 커플링제 아세토알콕시알루미늄디이소프로필레이트 등의 오르토인산의 부분 에스테르화물, 오르토인산과 스테아릴알코올의 모노 또는 디스토트와 같은 오르토인산의 부분 에스테르화물, 오르토인산 또는 알칼리 금속염의 부분 에스테르화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실시예 1의 수산화마그네슘은 분말형 고체 물질일 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다. 수산화마그네슘은 난연성 혼합물에서 적린(i)과 수산화마그네슘(ii) 사이의 중량비가 1:5 내지 5:1이 되도록 상승적인 양으로 사용된다. 또 다른 실시예에서, 비는 1:4 내지 5:1, 또는 1:4 내지 4:1, 또는 1:3 내지 4:1이다. 또 다른 실시예에서, 중량비는 1:3 내지 3:1, 또는 1:2 내지 3:1, 또는 1:2 내지 2:1이다.
또 다른 실시예에서, 실시예 1의 수산화마그네슘은 1.0 중량% 내지 9.5 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 9.5 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 9.0 중량%의 양으로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 2.0 중량% 내지 9.0 중량%, 또는 2.0 중량% 내지 8.5 중량%, 또는 2.5 중량% 내지 8.5 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 2.5 중량% 내지 8.0 중량%, 또는 3.0 중량% 내지 8.0 중량%, 또는 3.0 중량% 내지 7.5 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 3.5 중량% 내지 7.5 중량%, 또는 3.5 중량% 내지 7.0 중량%, 또는 4.0 중량% 내지 7.0 중량%로 존재한다.
한 실시예에서, 실시예 1의 조성물은 다른 난연제, 특히 할로겐화 또는 비할로겐화 질소계 난연제를 함유하지 않는다.
충격 개질제
본 발명에 사용하기 위해 종종 고무 또는 엘라스토머 중합체라고도 하는 충격 개질제는 예를 들어 US 2014/03203631 A1 및 US 2008/0070023 A1에 기재되어 있다. 적합한 충격 개질제는 (i) 카르복실산, 그의 무수물, 말레이미드 또는 에폭시 화합물이 그래프트된 에틸렌 중합체 및 공중합체; 및 (ii) 올레핀 또는 아크릴산 또는 무수물 삼원공중합체 및 이오노머로부터 선택된다.
카르복실산, 그의 무수물, 말레이미드 또는 에폭시 화합물이 그래프트된 에틸렌 중합체 및 공중합체에서, 카르복실산 또는 그의 무수물은 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 아크릴산, 크로톤산, 말레산의 C1 내지 C4 알킬 하프 에스테르 및 말레산 무수물을 포함하는 무수물 또는 유도체로부터 선택된다. 또한, 올레핀계 고무도 적절한 충격 보강제로 사용할 수 있다.
하나의 실시예에서, 실시예 1에서 충격 개질제는 카르복실산 또는 그의 임의의 무수물로 그래프트된 에틸렌 공중합체, 예컨대 말레산 무수물이 있는 에틸렌 공중합체 그래프터이다. 다른 실시형태에서, 충격 개질제는 말레산 무수물 그래프트된 에틸렌 프로필렌 디엔 삼원공중합체(EPDM)(2 중량% 내지 6 중량%의 말레산 무수물); 말레산 무수물로 그래프트된 에틸렌 프로필렌(0.5 중량% 내지 6 중량%의 말레산 무수물); 말레산 무수물 그래프트된 저밀도 폴리에틸렌(0.2 중량% 내지 6 중량%의 말레산 무수물); 및 말레산 무수물로 그래프트된 에틸렌 부틸 아크릴레이트(0.2 wt.-% 내지 6 wt.-% 사이의 말레산 무수물)를 포함한다.
올레핀 또는 아크릴산 또는 무수물 삼원공중합체 및 이오노머 충격 개질제는 다음을 포함하는 단량체로부터 유도된 중합된 사슬내 단위를 가진다: (a) 에틸렌, 부틸렌, 프로필렌 및 이들의 조합; (b) 2 중량% 내지 25 중량%의 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 산; 및 (c) 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 말레산의 C1 내지 C4 알킬 하프 에스테르, 및 이들 디카르복실산의 혼합물로부터 선택된 디카르복실산 단량체 0.1 중량% 내지 15 중량% 산성 단량체. 한 실시예에서, 삼원공중합체는 에틸렌/메타크릴산/말레산 무수물 이오노머(0.5 중량% 내지 12 중량% 말레산 무수물)이다. 이오노머는 아연, 마그네슘, 망간 및 이들의 혼합물로부터 선택된 금속 이온을 단독으로 또는 나트륨 또는 리튬 이온과 조합하여 삼원공중합체에서 카르복실산 단위를 중화함으로써 형성될 수 있다. 삼원공중합체는 40 중량% 이하의 C1 내지 C8 알킬 아크릴레이트 단량체 단위를 추가로 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 실시예 1의 충격 보강제는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10.0 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 0.1 wt.% 내지 9.0 wt.%, 또는 0.2 wt.% 내지 9.0 wt.%, 또는 0.2 wt.% 내지 8.0 wt.%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 0.3 중량% 내지 8.0 중량%, 또는 0.3 중량% 내지 7.0 중량%, 또는 0.4 중량% 내지 7.0 중량%로 존재한다. 또 다른 실시양태에서, 그것은 0.4 중량% 내지 6.0 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 6.0 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 5.0 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 0.5 중량%로 존재한다. 중량% 내지 4.0 중량%. 추가 실시양태에서, 그것은 0.5 중량% 내지 3.0 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 2.0 중량%로 존재한다.
안정화제
본 명세서에서, 실시예 1의 안정화제는 산화방지제 및 열 안정화제를 포함한다.
안정화제는 유기 안정화제, 예컨대 인 안정화제, 장애 페놀 안정화제, 장애 아민 안정화제, 옥사닐리드 안정화제, 유기 황 안정화제 및 2차 방향족 아민 안정화제와 같은 유기 안정화제; 및 구리 화합물 및 할로겐화물과 같은 무기 안정제를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다.
포스파이트 화합물은 , 예를 들어, 디스테아릴펜타에리트리톨 디포스파이트, 디노닐페닐펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,6-디-t-) 부틸-4-에틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,6-디-t-부틸-4-이소프로필페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,4,6-트리-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,6) -디-t-부틸-4-sec-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 비스(2,6-디-t-부틸-4-t-옥틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 및 비스(2,4-디쿠밀페닐)펜타에리트리톨 디포스페이트를 포함한다.
장애 페놀 안정화제는, 예를 들어, n-옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 1,6-헥산디올 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 3,9-비스[1,1-디메틸-2-{β-(3-t-부틸)-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시}에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 트리에틸렌 글리콜 비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4) -히드록시페닐)프로피오네이트], 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질포스포네이트 디에틸 에스테르, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4)-히드록시벤질)벤젠, 2,2-티오디에틸렌비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 및 N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나미드)를 포함한다.
장애 아민 안정화제로는, 예를 들어, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 골격을 갖는 잘 알려진 장애 아민 화합물을 포함한다. 장애 아민 화합물의 구체예는 4-아세톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-스테아로일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-아크릴로일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-페닐아세톡시-2,2, 6,6-테트라메틸피페리딘, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-메톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-스테아릴옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4- 시클로헥실옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-벤질옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-페녹시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-에틸카르바모일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-사이클로헥실카바모일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-페닐카바모일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)카보네이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)옥살레이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)말로네이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4- 피페리딜)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)아디페이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)테레프탈레이트, 1,2-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜옥시)에탄, α,α'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜옥시)-p-자일렌, 비스(2,2,6,6-테트라) 메틸-4-피페리딜톨릴렌)-2,4-디카바메이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)헥사메틸렌-1,6-디카바메이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸- 4-피페리딜)벤젠-1,3,5-트리카르복실레이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)벤젠-1,3,4-트리카르복실레이트, 1-[2-{3- (3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시}부틸]-4-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시]-2,2,6,6 -테트라메틸피페리딘, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 및 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디놀 및 β,β,β',β'-테트라메틸-3,9의 축합 생성물 -[2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸]디에탄올, 디메틸 숙시네이트와 1-(2-히드록시에틸)-4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘의 중축합 생성물, 및 1,3-벤젠디카르복사미드-N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)를 포함한다.
아민 산화 방지제는 위에서 언급한 장애 아민 안정제 이외의 아민 화합물을 말하며, 예를 들어, N-페닐벤젠아민과 2,4,4-트리메틸펜텐, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민, 중합된 1,2-디히드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린, 및 6-에톡시-1,2-디히드로- 2,2,4-트리메틸퀴놀린를 포함한다.
옥사닐리드 안정제는 4,4'-디옥틸옥시옥사닐리드, 2,2'-디에톡시옥사닐리드, 2,2'-디옥틸옥시-5,5'-디-tert-부톡사닐리드, 2,2'-디도데실옥시-5,5'-디-tert-부톡사닐리드, 2-에톡시-2'-에틸옥사닐리드, N,N'-비스(3-디메틸아미노프로필)옥사닐리드, 2-에톡시-5-tert-부틸-2'-에톡사닐리드 및 2-에톡시-2'-에틸-5와의 혼합물,4'-디-tert-부톡사닐리드, o- 및 p-메톡시-이치환된 옥사닐리드의 혼합물, o- 및 p-에톡시-이치환된 옥사닐리드의 혼합물을 포함한다.
유기 황 안정제는, 예를 들어, 디도데실티오디프로피오네이트, 디테트라데실티오디프로피오네이트, 디옥타데실티오디프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스(3-도데실티오프로피오네이트), 티오비스(N-페닐-β-나프틸아민) 등의 유기 티오에이트 화합물; 2-메르캅토벤조티아졸, 2-메르캅토벤즈이미다졸, 2-메르캅토메틸벤즈이미다졸, 2-메르캅토벤즈이미다졸의 금속염 등의 메르캅토벤즈이미다졸 화합물; 디에틸디티오카르바민산의 금속염, 디부틸디티오카르바민산의 금속염 등의 디티오카르바메이트 화합물; 및 1,3-비스(디메틸아미노프로필)-2-티오요소 및 트리부틸티오요소와 같은 티오요소 화합물; 뿐만 아니라 테트라메틸티우람 모노설파이드, 테트라메틸티우람 디설파이드, 니켈 디부틸 디티오카바메이트, 니켈 이소프로필 크산테이트 및 트리라우릴 트리티오포스파이트를 포함한다.
2차 방향족 아민 안정제로는 디페닐아민 골격을 갖는 화합물, 페닐나프틸아민 골격을 갖는 화합물 및 디나프틸아민 골격을 갖는 화합물이 바람직하다. 구체적으로, 디페닐아민 골격을 갖는 화합물은 p,p'-디알킬디페닐아민(여기서, 알킬기는 탄소수 8 내지 14), 옥틸화 디페닐아민, 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민, p-(p-톨루엔술포닐아미드)디페닐아민, N,N' -디페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민 및 N-페닐-N'-(3-메타크릴로일옥시 -2-히드록시프로필)-p-페닐렌디아민을 포함하며; 페닐나프틸아민 골격을 갖는 화합물은 N-페닐-1-나프틸아민 및 N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민을 포함하고; 디나프틸아민 골격을 갖는 화합물은 2,2'-디나프틸아민, 1,2'-디나프틸아민 및 1,1'-디나프틸아민을 포함한다.
무기 안정제는 구리 화합물과 할로겐화물을 포함한다. 구리 화합물은 아래에 설명된 할로겐화물을 제외한 다양한 무기산 또는 유기산의 구리염이다. 구리는 제1구리 또는 제2구리일 수 있으며, 구리 염의 특정 예에는 염화구리, 브롬화구리, 요오드화구리, 인산구리, 스테아르산구리 및 천연 광물(예: 하이드로탈사이트, 석영석 및 황철석)이 포함된다.
한 실시예에서, 실시예 1의 안정화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 wt.% 내지 5.0 wt.% 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 0.01 wt.% 내지 4.0 wt.%, 또는 0.01 wt.% 내지 3.0 wt.%, 또는 0.01 wt.% 내지 2.0 wt.%로 존재한다.
분산제
실시예 1의 폴리아미드 조성물은 또한 난연성 혼합물에서 응고를 방지할 목적으로 첨가되는 분산제를 포함한다. 한 실시예에서, 실시예 1의 분산제는 카르복실산 아미드계 왁스, 고급 지방산의 금속 염, 및 고급 지방산 에스테르 화합물로부터 선택된다.
카르복실산 아미드계 왁스로서는 고급 지방족 모노카르복실산 및/또는 다염기산과 디아민의 탈수 반응에 의해 얻어지는 화합물을 들 수 있다. 고급 지방족 모노카르복실산으로서는 포화 지방족 모노카르복실산, 탄소수 16 이상의 히드록시카르복실산이 바람직하고, 팔미트산, 스테아르산, 베헨산, 몬탄산, 12-히드록시스테아르산 등을 들 수 있다. 다염기산은 2염기 이상의 카르복실산으로서, 마론산, 숙신산, 아디프산, 세바스산, 피멜산, 아젤라산 등의 지방족 디카르복실산; 프탈산, 테레프탈산 등의 방향족 디카르복실산류; 시클로헥실디카르복실산, 시클로헥실숙신산 등의 지환식 디카르복실산 등을 들 수 있다. 디아민으로서는 에틸렌디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 헥사메틸렌디아민, m-자일릴렌디아민, 톨릴렌디아민, p-자일릴렌디아민, 페닐렌디아민, 이소포론디아민 등을 들 수 있다.
카르복실산 아미드계 왁스는 스테아르산, 세바스산 및 에틸렌디아민의 중축합 반응에 의해 얻어지는 화합물인 것이 바람직하다. 예를 들어, 스테아르산 2몰, 세바스산 1몰, 에틸렌디아민 2몰의 중축합 반응에 의해 얻어지는 화합물.
고급 지방산의 금속염으로서는, 상술한 고급 지방족 모노카르복실산의 금속염을 들 수 있다. 예를 들어, 칼슘 스테아레이트, 바륨 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트, 아연 스테아레이트 및 칼슘 몬타나이트가 실시예 1에서 사용될 수 있다. 고급 지방산 에스테르 화합물로서는, 상술한 고급 지방족 모노카르복실산과 알코올 사이에 형성되는 에스테르 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 스테아릴 스테아레이트, 글리세린 스테아레이트, 펜타에리트리톨 스테아레이트를 들 수 있다.
한 실시예서, 분산제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 0.1 중량% 내지 4.5 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 4.0 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 3.5 중량%로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 그것은 0.1 wt.% 내지 3.0 wt.%, 또는 0.1 wt.% 내지 2.5 wt.%, 또는 0.1 wt.% 내지 2.0 wt.%로 존재한다.
첨가제
한 실시예에서, 실시예 1의 폴리아미드 조성물은 첨가제를 추가로 포함한다. 적합한 첨가제는 염료, 안료, UV 흡수제, 정전기 방지제, 살균제, 정균제, 및 IR 흡수 물질과 같으나 이에 국한되지 않는 첨가제를 포함한다.
다른 첨가제가 또한 폴리아미드 조성물에 첨가될 수 있다. 여기에는 다음과 같은 적하 방지제가 포함된다; 구리-, 인- 또는 황-함유 열 안정제; 내후성 개질제; 발포제; 윤활제; 가소제; 유동성 조절제; 유기 충전제; 및 핵제.
이들 첨가제의 적절한 양이 본 발명에서 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 실시예 1에서 폴리아미드 조성물은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재한다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 성분 및 첨가제는 ISO 307에 따라 측정된 조성물의 점도수가 114 ml/g 내지 300 ml/g이도록 선택된다. 한 실시예에서, 실시예 1의 조성물의 점도수는 ISO 307에 따라 결정된 114 ml/g 내지 290 ml/g이다. 또 다른 실시예에서, 그것은 114 ml/g 내지 280 ml/g, 또는 114 ml/g 내지 270 ml/g, 또는 114 ml/g 내지 260 ml/g이다. 또 다른 실시예에서, 그것은 114 ml/g 내지 250 ml/g, 또는 114 ml/g 내지 240 ml/g, 또는 114 ml/g 내지 230 ml/g이다. 추가 실시예에서, 그것은 114 ml/g 내지 220 ml/g, 또는 114 ml/g 내지 210 ml/g, 또는 114 ml/g 내지 200 ml/g이다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 성분 및 첨가제의 상승적인 양은 폴리아미드 조성물이 최고 품질의 내화성, 즉 UL94 표준에 따른 5VA 등급을 충족시키는 결과를 낳는다. 가연성 시험 방법은 Underwriters Laboratories 시험 방법 UL94를 사용하여 결정된다. 표준은 시편이 점화된 후 화염을 끄거나 퍼뜨리는 물질의 경향을 결정한다. 테스트는 일반적으로 승인된 최소 두께의 5″ × 1/2″ 시편에 대해 수행된다. 5VA 정격의 경우 막대 및 플라크 시편 모두에 대해 테스트가 수행되며 화염 점화 소스는 다른 재료 테스트에 사용된 것보다 약 5배 더 심각하다. 수직 시편에서 연소가 60초 이내에 멈추고 물방울이 없고 플라크 시편에 구멍이 생기지 않으면 조성이 5VA 등급을 충족한다.
또한, 본 발명의 조성물은 가공이 용이하고 인장 강도, 연신율(%), 굴곡 강도 및 샤르피 노치 강도의 허용 가능한 특성을 나타내므로 산업용 팬 또는 송풍기와 같은 성형품을 제조하는 데 유용하다.
과정
본 발명의 또 다른 측면은 실시예 1의 난연성 폴리아미드 조성물의 제조 방법에 관한 실시예 2이다. 실시예 2의 방법은 적어도 본원에 기재된 바와 같이 성분 및 임의로 첨가제를 배합하는 단계를 포함한다. 배합 자체는 중합체 가공 및 제조 분야의 당업자에게 잘 알려진 기술이며, 용융 상태에서 실시예 1의 성분 및 임의로 첨가제를 혼합 및/또는 블렌딩하여 플라스틱 제제를 제조하는 것으로 구성된다. 한 실시예에서, 혼합은 200 rpm 내지 320 rpm 범위의 회전 속도로 수행된다. 컴파운딩은 성분이 용융되는 온도 미만의 온도에서 수행되는 혼합 또는 혼합 과정과 구별된다는 것이 당업계에서 이해된다. 배합은 예를 들어 마스터배치 조성물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 배합은 예를 들어 마스터배치 조성물을 중합체에 첨가하여 추가 중합체 조성물을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 실시예 2의 폴리아미드 조성물은, 예를 들어, 압출될 수 있다. 예를 들어, 배합은 쌍둥이 나사와 같은 나사를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 배합은 다중 롤 밀, 예를 들어 2-롤 밀을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 배합은 공-혼련기 또는 내부 혼합기를 사용하여 수행될 수 있다. 여기에 개시된 방법은 예를 들어 압축 성형 또는 사출 성형을 포함할 수 있다. 성분 및 선택적으로 첨가제는 미리 혼합되어 단일 호퍼에서 공급될 수 있다. 생성된 용융물은 예를 들어 수조에서 냉각된 다음 펠릿화될 수 있다.
또한, 실시예 1 또는 2의 폴리아미드 조성물은, 예를 들어 원하는 형태 또는 물품으로 성형될 수 있다. 폴리아미드 조성물의 성형은, 예를 들어 조성물을 가열하여 연화시키는 것을 포함할 수 있다. 실시예 1 또는 실시예 2의 폴리아미드 조성물은, 예를 들면, 성형(예를 들면, 압축 성형, 사출 성형, 연신 취입 성형, 사출 취입 성형, 오버몰딩), 압출, 주조 또는 열성형에 의해 성형할 수 있다.
한 실시예에서, 실시예 2의 배합은 220℃ 내지 350℃ 범위의 온도에서 수행된다.
성형품
본 발명의 또 다른 측면은 실시예 1의 폴리아미드 조성물을 포함하거나 실시예 2로부터 수득된 바와 같은 성형품에 관한 실시예 3이다. 성형품이란 이름에서 알 수 있듯이 폴리아미드 조성물을 사용하여 적절하게 성형한 모든 것을 말한다.
한 실시예에서, 실시예 3의 성형품은 산업용 팬 또는 송풍기이다.
산업용 팬 또는 송풍기
본 발명의 또 다른 측면은 실시예 1 또는 실시예 2로부터 수득된 폴리아미드 조성물을 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기에 관한 실시예 4이다.
산업용 팬 또는 송풍기는 예를들어 제조 현장과 같은 건물 또는 기타 구조물의 다양한 부분에 많은 양의 공기 또는 가스를 공급하고 수용하는 것이 주요 기능인 기계이다. 이것은 허브와 샤프트에 연결되고 모터 또는 터빈에 의해 구동되는 다수의 블레이드를 회전시켜 달성된다. 이러한 기계식 팬의 유속은 분당 약 200 입방피트(5.7 m3)에서 2,000,000 입방피트(57,000 m3) 범위이다. 송풍기는 흐름에 대한 저항이 주로 팬의 다운스트림 측에 있는 곳에서 작동하는 팬의 또 다른 이름이다. 연소, 환기, 폭기, 미립자 수송, 배기, 냉각, 공기 정화 및 건조를 포함하되 이에 국한되지 않는 산업용 팬이 생성하는 공기 또는 가스의 연속 흐름에 대한 많은 용도가 있다. 제공되는 산업에는 예를 들어 전력 생산, 오염 제어, 금속 제조 및 가공, 시멘트 생산, 광업, 석유화학, 식품 가공, 극저온 및 클린룸이 포함된다.
이러한 산업용 팬 또는 송풍기의 고온 작동으로 인해 구성 재료를 적절하게 선택하는 것이 적절하며, 더 중요하게는 매우 높은 난연성을 갖는 것이 중요하다. 따라서, 본 발명의 실시예 1 또는 2의 폴리아미드 조성물은 이를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 아래에 나열되지만, 본 발명을 제한하지 않는다. 특히, 본 발명은 또한 종속성 참조 및 이에 따라 이하에 명시된 조합으로 인한 실시예를 포함한다. 보다 구체적으로, 이하 실시예의 범위를 명명하는 경우, 예를 들어 표현 "실시예 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 과정"은 이 범위 내의 실시예의 임의의 조합이 당업자에게 명시적으로 개시되도록 이해되어야 하며, 표현은 "실시예 1, 2, 3 및 4 중 어느 하나에 따른 과정"과 동의어로 간주되어야 하는 것을 의미한다.
I. 다음을 포함하는 난연성 폴리아미드 조성물:
(a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
(b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
(c) 난연성 폴리아미드의 총 중량을 기준으로 (i) 적린 1.0 중량% 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 중량% 내지 10.0 중량%를 포함하며, (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1인 난연성 혼합물,
(d) 0.1 wt.% 내지 10.0 wt.% 충격 보강제,
(e) 0.01 wt.% 내지 5.0 wt.% 안정제, 및
(f) 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 분산제,
여기서 난연성 폴리아미드 조성물은 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도수를 가짐.
II. 실시예 I에 있어서, 폴리아미드는 ISO 307에 따라 결정된 150 ml/g 내지 210 ml/g의 점도수를 갖는 조성물.
III. 실시예 I 또는 II에 있어서, 폴리아미드가 지방족 폴리아미드를 포함하는 조성물.
IV. 실시예 I 내지 III 중 하나 이상에 있어서, 폴리아미드가 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 또는 이들의 블렌드 또는 공중합체로부터 선택되는 조성물.
V. 실시예 I 내지 IV 중 하나 이상에 있어서, 폴리아미드가 폴리아미드 6을 포함하는 조성물.
VI. 실시 형태 I 내지 V 중 하나 이상에 있어서, 폴리아미드의 양이 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 30 중량% 내지 40 중량%인 조성물.
VII. 실시예 I 내지 VI 중 하나 이상에 있어서, 강화제는 금속 섬유, 금속화 무기 섬유, 금속화 합성 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 광물 섬유, 현무암 섬유, 케나프 섬유, 황마 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로오스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유로부터 선택되는 조성물.
VIII. 실시예 I 내지 VII 중 하나 이상에 있어서, 강화제가 유리 섬유인 조성물.
IX. 실시예 I 내지 VIII 중 하나 이상에 있어서, 강화제가 표면 처리제로 처리되는 조성물.
X. 실시예 IX에 있어서, 표면 처리제가 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 알루미네이트 커플링제, 우레탄 커플링제 및 에폭시 커플링제 중 하나 이상을 포함하는 커플링제인 조성물.
XI. 실시예 I 내지 X 중 하나 이상에 있어서, 강화제의 양이 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 35 중량% 내지 45 중량%인 조성물.
XII. 실시예 I 내지 XI 중 하나 이상에 있어서, (i)와 (ii) 사이의 중량비가 1:2 내지 2:1인 조성물.
XIII. 실시예 I 내지 XII 중 하나 이상에 있어서, 충격 개질제의 양이 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5.0 중량%인 조성물.
XIV. 실시예 I 내지 XIII 중 하나 이상에 있어서, 안정화제의 양이 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 2.0 중량%인 조성물.
XV. 실시예 I 내지 XIV 중 하나 이상에 있어서, 분산제의 양이 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 2.0 중량%인 조성물.
XVI. 실시예 I 내지 XV 중 하나 이상에 있어서, 난연성 폴리아미드 조성물이 ISO 307에 따라 측정할 때 114 ml/g 내지 300 ml/g의 점도수를 갖는 조성물.
XVII. 첨가제를 추가로 포함하는 실시예 I 내지 XVI 중 하나 이상에 따른 조성물.
XVIII. 실시예 XVII에 있어서, 첨가제가 염료, 안료, UV 흡수제, 대전 방지제, 항진균제, 정균제, 및 IR 흡수 물질로부터 선택되는 것인 조성물.
XIX. 실시예 XVII 또는 XVIII에 있어서, 첨가제의 양이 난연성 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%인 조성물.
XX. 실시예 I 내지 XVIII 중 하나 이상에 있어서, 난연성 폴리아미드 조성물은 UL94 표준에 따라 5VA의 내화 요구 사항을 충족하는 조성물.
XXI. 적어도 다음을 배합하는 단계를 포함하는 실시예 I 내지 XX 중 하나 이상에 따른 난연성 폴리아미드 조성물의 제조 과정:
(a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
(b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
(c) 난연성 폴리아미드 조성물 총 중량 기준으로 (i) 적린 1.0 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 내지 10.0 중량%를 포함하는 난연성 혼합물, 여기서 난연성 혼합물에서 (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1임,
(d) 0.1 중량% 내지 10.0 중량%의 충격 개질제,
(e) 0.01 내지 5.0 중량%의 안정제, 및
(f) 0.1 내지 5.0 중량%의 분산제,
및 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도수를 갖는 난연성 폴리아미드 조성물을 얻는 단계.
XXII. 실시예 XXI에 있어서, 배합이 220℃ 내지 350℃의 온도에서 수행되는 것인 과정.
XXIII. 실시예 I 내지 XX 중 하나 이상에 따른 또는 실시예 XXI 또는 XXII에 따른 방법으로부터 수득된 바와 같은 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 성형 물품.
XXIV. 실시예 XXIII에 있어서, 성형 물품이 산업용 팬 또는 송풍기인 성형 물품.
XXV. 하기를 포함하는 난연성 폴리아미드를 포함하는 성형품:
(a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
(b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
(c) 난연성 폴리아미드의 총 중량을 기준으로 (i) 적린 1.0 중량% 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 중량% 내지 10.0 중량%를 포함하며, (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1인 난연성 혼합물,
(d) 0.1 중량% 내지 10.0 중량%의 충격 개질제,
(e) 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 안정화제, 및
(f) 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 분산제,
여기서 난연성 폴리아미드 조성물은 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도 값을 가지며 성형품은 산업용 팬 또는 송풍기임.
XXVI. 실시예 I 내지 XX 중 하나 이상에 따른 또는 실시예 XXI 또는 XXII에 따른 과정으로부터 수득된 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기.
XXVII. 하기를 포함하는 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기:
(a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
(b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
(c) 난연성 폴리아미드의 총 중량을 기준으로 (i) 적린 1.0 중량% 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 중량% 내지 10.0 중량%를 포함하며, (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1인 난연성 혼합물,
(d) 0.1 중량% 내지 10.0 중량%의 충격 개질제,
(e) 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 안정화제, 및
(f) 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 분산제,
여기서 난연성 폴리아미드 조성물은 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도수를 가짐.
실시예
현재 청구된 발명은 다음과 같은 비제한적인 예에 의해 설명된다:
원료
Figure pct00003
표준 방법
Figure pct00004
난연성 폴리아미드 조성물의 일반 합성
본 발명 및 비교용 폴리아미드 조성물에 대한 세부사항은 하기 표 1에 요약되어 있다. 모든 양(wt.%).
표 1: 본 발명 및 비교 폴리아미드 조성물
Figure pct00005
본 발명의 폴리아미드 조성물 및 비교예의 폴리아미드 조성물을 상기 언급된 공정 조건에서 WP 25mm 실험실 이축 압출기를 사용하여 압출하였다. Ultramid® B3G8 BK(40% 유리 섬유를 갖는 폴리아미드 6)를 갖는 다른 비교예(비교예 2)를 사용했지만, 본 발명에 따른 난연제 혼합물을 함유하지 않았다
기계적 테스트 및 UL94 난연성
10.0mm Х 4.0mm 크기의 ISO 유형 A 막대 샘플을 준비하고 각 표준에 따라 기계적 특성을 테스트하였다. 또한 2.0mm 두께의 샘플을 준비하고 UL94 표준에 따라 난연성을 테스트하였다. 시험 결과는 하기 표 2에 요약되어 있다.
표 2: 본 발명 및 비교 샘플에 대한 시험 결과
Figure pct00006
본 발명의 폴리아미드 조성물이 UL94 표준에 따른 5VA의 가연성 요건을 충족함을 관찰할 수 있는 반면, 본 발명에 따라 적린만을 함유하고(비교예 1 참조) 난연제를 함유하지 않는(비교예 2 참조) 비교 제형은 상기 요건을 충족하지 않았다. 또한, 본 발명의 폴리아미드 조성물은 비교 제형과 유사한 특성을 가지므로 원하는 용도, 특히 산업용 팬 또는 송풍기에 적합하다.

Claims (8)

  1. 하기를 포함하는 난연성 폴리아미드 조성물을 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기:
    (a) 20 중량%에서 60 중량%의 ISO 307에 따라 결정된 90 ml/g에서 350ml/g 사이의 점도수를 갖는 폴리아미드,
    (b) 20 중량% 내지 50 중량%의 강화제,
    (c) 난연성 폴리아미드의 총 중량을 기준으로 (i) 적린 1.0 중량% 내지 10.0 중량%, 및 (ii) 수산화마그네슘 1.0 중량% 내지 10.0 중량%를 포함하며, (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:5 내지 5:1인 난연성 혼합물,
    (d) 0.1 중량% 내지 10.0 중량%의 충격 개질제,
    (e) 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 안정화제, 및
    (f) 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 분산제,
    여기서 난연성 폴리아미드 조성물은 ISO 307에 따라 측정된 114 ml/g 이상의 점도수를 가짐.
  2. 제1 항에 있어서, 폴리아미드는 ISO 307에 따라 결정된 150 ml/g에서 210 ml/g 사이의 점도수를 갖는 산업용 팬 또는 송풍기.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 폴리아미드는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 또는 이들의 혼합 또는 공중합체로부터 선택되는 산업용 팬 또는 송풍기.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 강화제는 유리 섬유인 산업용 팬 또는 송풍기.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, (i)와 (ii) 사이의 중량비는 1:2에서 2:1 사이인 산업용 팬 또는 송풍기.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제를 추가로 포함하는 산업용 팬 또는 송풍기.
  7. 제6 항에 있어서, 첨가제는 염료, 안료, UV 흡수제, 정전기 방지제, 곰팡이 방지제, 정균제 및 IR 흡수 재료에서 선택되는 산업용 팬 또는 송풍기.
  8. 제1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 난연성 폴리아미드 조성물은 UL94 표준에 따라 5VA의 내화 요구 사항을 충족하는 산업용 팬 또는 송풍기.
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