KR20240019805A - 전기 트래킹 저항성이 증가된 열가소성 중합체 조성물 및 이로부터 제조된 중합체 물품 - Google Patents

전기 트래킹 저항성이 증가된 열가소성 중합체 조성물 및 이로부터 제조된 중합체 물품 Download PDF

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Abstract

무-할로겐, 내염성 및 내가수분해성 중합체 조성물이 개시된다. 본 개시내용의 중합체 조성물은 또한 개선된 전기 트래킹 저항성을 갖도록 제형화된다. 중합체 조성물은 열가소성 중합체, 예컨대 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함한다. 열가소성 중합체는 난연제와 조합되며, 이러한 난연제는 임의적으로 포스파이트 및/또는 질소-함유 상승작용제와 조합으로 포스피네이트를 포함할 수 있다. 전기 트래킹 저항성을 개선하기 위해, 하나 이상의 전기 저항제가 중합체 조성물에 첨가된다. 전기 저항제는, 예를 들어, 가요성 중합체일 수 있다.

Description

전기 트래킹 저항성이 증가된 열가소성 중합체 조성물 및 이로부터 제조된 중합체 물품
본 발명은 전기 트래킹 저항성(electrical tracking resistance)이 증가된 열가소성 중합체 조성물 및 이로부터 제조된 중합체 물품에 관한 것이다. 본 개시내용의 중합체 조성물은 열가소성 중합체와 함께, 난연제 조성물 및 적어도 하나의 전기 저항제를 포함하고, 난연제 특성, 내가수분해성, 및 전기 트래킹 저항성의 개선된 조합을 갖는다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2021년 6월 7일자 미국 가특허출원 제63/197,695호 및 2022년 5월 13일자 미국 가특허 출원 제63/341,605호에 기초하여 이를 우선권 주장하며, 상기 특허 둘 모두 본 명세서에 참조로 인용된다.
엔지니어링 열가소성 물질은 종종 성형 부품 및 제품을 제조하기 위해 수많은 다양한 응용분야에서 사용된다. 예를 들어, 폴리에스터 중합체 및 폴리아미드 중합체는 모든 상이한 유형의 성형 제품, 예컨대 사출 성형 제품, 취입 성형 제품 등을 생산하는 데 사용된다. 예를 들어, 폴리에스터 중합체는 화학적으로 저항성이고, 우수한 강도 특성을 갖고, 폴리에스터 탄성체를 함유하는 조성물을 제형화하는 경우에는 가요성이 되도록 제형화될 수 있다. 특히, 폴리에스터 중합체는 이의 열가소성 특성으로 인해 용융 가공될 수 있다는 이점이 있다. 또한, 폴리에스터 중합체는 재활용 및 재가공될 수 있다.
열가소성 중합체로부터 성형 부품 및 제품을 생산함에 있어 당업자가 직면하는 한 가지 문제는 물품을 내염성(flame resistant)으로 만드는 능력이다. 거의 무한대로 다양한 내염제가 시판되고 상업적으로 판매되고 있지만, 특정 열가소성 중합체 조성물에 적절한 난연제(flame retardant)를 선택하는 것은 어렵고 예측할 수 없다. 또한, 다수의 사용 가능한 많은 난연제는 할로겐 화합물, 예컨대 브롬 화합물을 함유하는데, 이는 제조 중에 유독한 화학 가스를 생성할 수 있다.
폴리에스터 중합체로부터 성형 부품 및 제품을 제조할 때 당업자가 직면하는 또 다른 문제는 물품을 내가수분해성으로 만드는 능력이다. 예를 들어, 많은 폴리에스터 중합체는 특히 상승된 온도에서 물 또는 높은 가습 환경과 반복적으로 접촉하는 경우 분해되는 것으로 알려져 있다.
예를 들어, 내염성 및 내가수분해성이 필요한 영역 중 하나는 열가소성 중합체를 사용하여 커넥터, 특히 고전압 커넥터를 설계하고 생산하는 경우이다. 고전압 커넥터는 고전압 컴포넌트, 예컨대 자동차의 전기 구동 시스템을 구성하는 컴포넌트와 탈착가능한 전기 연결부를 만들기 위해 설계된다. 예를 들어, 고전압 커넥터는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 및 연료 전지 자동차의 발전으로 인해 특히 수요가 높다.
예를 들어, 전기 자동차의 최신 전기 구동 시스템은 고전압 장치가 300 V 초과의 전압에서 작동하는 다수의 고전압 컴포넌트 또는 조립체를 포함한다. 이것은 특히 전력 제어 요소, 예컨대 인버터, 전류 변환기 및/또는 전력 변환기, 제어 유닛 및/또는 전자 제어 유닛을 포함한다.
고전압 커넥터는 감전에 대한 보호를 제공하면서 고전압 환경에서 작동하도록 설계된다. 이러한 커넥터는 고온 및 높은 가습 환경에서 작동해야 할 수도 있다. 따라서, 커넥터 하우징은 난연성 및 내가수분해성이어야 한다.
그러나, 많은 응용분야에서 난연성 또는 내가수분해성을 높이기 위한 조치를 취하는 경우 중합체의 전기 절연 특성이 저하될 수 있다. 실제로, 중합체 조성물의 다른 특성에 영향을 주지 않고 열가소성 중합체의 전기 저항을 증가시키려는 요구가 크다. 본 발명은 난연제 특성, 내가수분해성, 및 전기 트래킹 저항성의 개선된 조합을 갖는 열가소성 중합체 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 본 개시내용은 열가소성 중합체, 예컨대 폴리에스터 중합체와 함께, 방염성(fire retardant) 조성물 및 적어도 하나의 전기 저항제를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 개선된 내염 특성을 갖는 중합체 조성물을 제조하기 위해 이러한 방염성 조성물의 구성요소는 신중하게 선택된다. 예를 들어, 이러한 중합체 조성물은 Underwriters Laboratories Test 94에 따라 테스트될 때 1.6 mm 또는 0.8 mm의 두께에서 V-0 등급을 나타낼 수 있다. 또한, 중합체 조성물은 121℃에서 가수분해 테스트될 때 내가수분해성, 인장-기계적 및 충격 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 중합체 조성물은 조성물의 인장 특성, 예컨대 인장 모듈러스(tensile modulus)이 168시간 동안 테스트될 때 약 50%를 초과하게 감소하지 않도록 제형화될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 예를 들어, 본 개시내용은 열가소성 중합체, 예컨대 폴리에스터 중합체를 포함하는 내염성 중합체 조성물에 관한 것이다. 이러한 폴리에스터 중합체는 일반적으로 약 35 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 40 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 45 중량% 초과의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 폴리에스터 열가소성 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 내가수분해성 폴리에스터 중합체, 예컨대 내가수분해성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체가 사용될 수 있다. 폴리에스터 중합체(예를 들어, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체)가 제한된 양의 카복실 말단 기를 포함할 수 있다. 폴리에스터 중합체는 카복실 말단 기를 약 20 mmol/kg 미만의 양으로 포함할 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 열가소성 중합체는 금속 포스피네이트(phosphinate), 임의적으로 금속 포스파이트(phosphite) 및 임의적으로 질소-함유 상승작용제(synergist)를 포함하는 비할로겐 난연제 조성물과 조합된다. 금속 포스파이트는, 예를 들어, 화학식 Al2(HPO3)3를 갖는 알루미늄 포스파이트를 포함할 수 있다. 반면에, 금속 포스피네이트는 다이알킬 포스피네이트, 예컨대 알루미늄 다이에틸 포스피네이트일 수 있다. 질소-함유 상승작용제는 멜라민, 예컨대 멜라민 시아누레이트를 포함할 수 있다. 하나의 양태에서, 금속 포스피네이트는 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로, 예컨대 약 7 중량% 내지 약 25 중량%, 예컨대 약 7 중량% 내지 약 19 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재한다. 금속 포스파이트는 일반적으로 약 0.01 중량% 내지 약 4 중량%, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%, 예컨대 약 0.2 중량% 내지 약 1.1 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 반면에, 질소-함유 상승작용제는 일반적으로 약 0.01 중량% 내지 약 12 중량%, 예컨대 약 2 중량% 내지 약 9 중량%, 예컨대 약 3 중량% 내지 약 8.5 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 중합체 조성물은 또한 하나 이상의 전기 저항제를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 전기 저항제는 실리콘, 폴리에스터 탄성체, 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기 저항제는 일반적으로 약 10 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 0.3 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 전기 저항제는 초고분자량 실리콘일 수 있다. 초고분자량 실리콘은 폴리다이메틸실록산일 수 있다. 하나의 양태에서, 초고분자량 실리콘은 폴리에스터 탄성체, 예컨대 코폴리에스터 탄성체를 포함하는 제2 전기 저항제와 조합으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 실리콘 및 코폴리에스터 탄성체는 약 3:1 내지 약 1:3, 예컨대 약 2:1 내지 약 1:1.5의 중량비로 중합체 조성물에 첨가될 수 있다.
대안의 실시양태에서, 전기 저항제는 폴리에스터 탄성체일 수 있다. 폴리에스터 탄성체는, 예를 들어, 열가소성 코폴리에스터 탄성체일 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 열가소성 코폴리에스터 탄성체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리에터 세그먼트의 블록 공중합체일 수 있다. 대안적으로, 코폴리에스터 탄성체는 열가소성 에스터 에터 탄성체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 제2 전기 저항제와 조합하여 폴리에스터 탄성체를 포함할 수 있다. 제2 전기 저항제는 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체일 수 있다. 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체는 코어 및 쉘 구조를 가질 수 있다.
하나 이상의 전기 저항제를 중합체 조성물에 첨가하면, 상기 조성물 및 상기 조성물로부터 제조된 물품의 전기 트래킹 저항성을 극적으로 개선할 수 있다. 예를 들어, 중합체 조성물 및 상기 조성물로부터 제조된 물품은 475 V 이상, 예컨대 500 V 이상, 예컨대 525 V 이상, 예컨대 550 V 이상, 예컨대 575 V 이상, 예컨대 600 V 이상의 비교 트래킹 지수(comparative tracking index)를 가질 수 있다. 비교 트래킹 지수는 일반적으로 약 950 V 미만이다.
중합체 조성물은 또한 보강 섬유(reinforcing fiber), 예컨대 유리 섬유를 포함할 수 있다. 보강 섬유는 일반적으로 약 1 mm 내지 약 5 mm의 평균 섬유 길이를 가질 수 있고, 약 8 마이크론 내지 약 12 마이크론의 평균 섬유 직경을 가질 수 있다
중합체 조성물은 또한 유기금속 상용화제(compatibilizer)를 포함할 수 있다. 유기금속 상용화제는, 예를 들어, 티타네이트일 수 있다. 사용될 수 있는 티타네이트의 한 예는 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스(다이옥틸)포스페이토-O이다.
유기금속 상용화제는 일반적으로 약 0.05 중량% 내지 약 2.5 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 내염성 중합체 조성물은 또한 카복실산의 에스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 에스터는 몬탄산을 다작용성 알코올과 반응시켜 형성될 수 있다. 다작용성 알코올은 에틸렌 글리콜 또는 글리세린일 수 있다. 카복실산 에스터는 일반적으로 약 0.05 중량% 내지 약 8 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 또한 카보다이이미드, 특히 폴리카보다이이미드를 포함할 수 있다. 폴리카보다이이미드는 10,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
본 개시내용의 중합체 조성물은 250℃ 및 2.16 kg의 하중에서 테스트될 때 적어도 3 cm3/10분, 예컨대 약 4 cm3/10분 초과의 용융 유속을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서, 본 개시내용은 접촉 요소(contact element)를 수용하기 위해 그 사이에 통로가 획정되는, 적어도 2개의 대향하는 벽을 포함하는 전기 커넥터, 예컨대 고전압 커넥터에 관한 것이다. 접촉 요소는, 예를 들어, 수형(male) 전도성 요소 또는 암형(female) 전도성 요소일 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 적어도 2개의 대향하는 벽은 상기 기재된 중합체 조성물로부터 형성된다.
본 발명의 완전하고 가능하게 하는 개시내용은 첨부된 도면에 대한 참조를 포함하여 본 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 제시된다.
도 1은 상부 커버가 제거된 것을 도시한 전기 자동차용 배터리 팩의 사시도이고; 배터리 팩은 차량의 다른 성분과의 연결을 위해 하나 이상의 실시양태에서 고전압 하니스 연결 구조를 사용하고;
도 2는 본 개시내용에 따른 고전압 커넥터의 하나의 실시양태의 사시도이고;
도 3은 본 개시내용에 따른 고전압 커넥터의 대안적인 실시양태이고;
도 4는 도 1의 배터리 팩을 포함하는 전기 자동차의 실시양태이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.
정의
본원에 사용된 중합체의 내염성 특성은 수직 화염 시험(Vertical Burn Test)에 따른 Underwriters Laboratories Test 94에 따라서 측정된다. 내염성을 측정하기 위해 다양한 두께로 시험편을 제조할 수 있다. V-0 등급은 최고 등급을 나타낸다.
본원에 사용된, "가수분해 테스트"는 특징 시간, 예컨대 96시간 또는 168시간 동안 압력솥에 시험편을 두어 121℃에서 수행된다. 압력솥은 압력 하에서 포화 증기 형태의 습열을 사용한다. 압력솥의 작동 범위는 15 내지 21 psi이다(기어식 스팀 게이지 사용). 노출 기간은 압력 증기 게이지 바늘이 상기 작동 범위(15 내지 21 psi) 내에 등록될 때 시작된다. 시험 동안, 온도는 121℃내지 127℃까지 변할 수 있다. 결정된 시간 후 에, 시험편의 물성을 측정하고 초기 특성과 비교한다.
중합체 또는 중합체 조성물의 용융 유량은 적합한 온도 및 하중, 예컨대 250℃ 및 2.16 kg의 하중 또는 5 kg의 하중에서 ISO Test 1133에 따라서 측정된다.
중합체의 밀도는 ISO 테스트 1183에 따라 측정된다(단위 g/cm3).
평균 입자 크기(d50)는 적합한 Horiba 광 산란 장치와 같은 광 산란을 사용하여 측정된다.
중합체의 평균 분자량은 Margolies 방정식을 사용하여 결정된다.
인장 모듈러스, 항복 인장 응력, 항복 인장 변형률, 50% 파단 인장 응력, 파단 인장 응력 및 파단 인장 공칭 변형률은 모두 ISO 테스트 527-2/1B에 따라 측정된다.
23℃에서의 샤르피 충격 강도는 ISO 테스트 179/1eU에 따라 측정된다.
상대 유전율(permittivity) 또는 유전 상수는 1 MHz에서 측정되고, 유전 정접(dissipation factor)은 IEC Test 60250에 따라서 1 MHz에서 측정된다.
비교 트래킹 지수는 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission) 표준 IEC-60112/3에 따라 측정된다.
유전 강도는 IEC 60243에 따라 측정된다. 유전 강도에 대한 두께는 1.5 mm이었다.
표면/체적 저항률은 일반적으로 IEC 62631-3-1:2016 또는 ASTM D257-14에 따라 결정된다. 상기 절차에 따라, 표준 시편(예를 들어, 1 미터 큐브)를 두 전극 사이에 배치한다. 60초 동안 전압을 인가하고 저항을 측정된다. 표면 저항은 전위 구배(V/m)와 전극 길이 단위당 전류(A/m)의 비율(quotient)이며, 일반적으로 절연 재료의 표면을 따라 흐르는 누설 전류에 대한 저항을 나타낸다. 전극의 4개의 말단이 정사각형을 규정하기 때문에, 이러한 비율에서 길이는 상쇄되고 표면 저항의 길이는 옴 단위로 보고되지만, 보다 서술적인 단위인 제곱당 ohm으로 보는 것도 또한 일반적이다. 체적 저항률은 또한 전류 밀도에 대한 재료의 전류에 평행한 전위 구배의 비율로 결정된다.
상세한 설명
본 발명의 논의는 단지 예시적인 실시양태의 설명일 뿐이며, 본 개시내용의 더 넓은 양태를 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다.
일반적으로, 본 개시내용은 우수한 전기 트래킹 저항성 특성을 나타내는 무-할로겐(halogen-free), 내염성 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 개시내용에 따라 제조된 중합체 조성물은 Underwriters Laboratories Test에 따라 테스트될 때 우수한 가연성 특성, 우수한 전기 저항성, 뿐만 아니라 내가수분해성을 나타낼 뿐만 아니라, 중합체 가공 특성을 비롯한 우수한 기계적 특성을 갖는다.
본 개시내용의 중합체 조성물은 특히 고전압 응용분야에 매우 적합하다. 예를 들어, 본 개시내용의 중합체 조성물은 가연성 및 전기적 특성에 대한 높은 안전 표준을 충족할 뿐만 아니라 승온에서 우수한 내가수분해성을 제공할 수 있는 고전압 자동차 커넥터를 구성하는 데 사용하기에 매우 적합하다. 본 개시내용에 따르면, 전기 자동차의 안전하고 빠른 충전을 보장하기 위해 전기적 트래킹 저항이 획기적으로 개선되도록 중합체 조성물이 제형화된다. 예를 들어, 본 개시내용에 따라 제형화된 중합체 조성물은 475 V 이상, 예컨대 500 V 이상, 예컨대 525 V 이상, 예컨대 550 V 이상, 예컨대 575 V 이상, 예컨대 600 V 이상의 비교 트래킹 지수를 가질 수 있다.
상기 조성물은 또한 IEC 60243에 따라 측정될 때 약 5 kV/mm 이상, 일부 실시양태에서 약 15 kV/mm 이상, 일부 실시양태에서 약 20 kV/mm 이상, 일부 실시양태에서 약 25 kV/mm 이상, 일부 실시양태에서 약 30 kV/mm 이상, 일부 실시양태에서 약 35 kV/mm 이상, 일부 실시양태에서 약 40 kV/mm 이상, 및 일부 실시양태에서 약 45 kV/mm 이상 내지 약 100 kV/mm 이하, 일부 실시양태에서, 약 80 kV/mm 이하, 및 일부 실시양태에서, 약 50 kV/mm 이하의 유전 강도를 나타낼 수 있다.
중합체 조성물은 또한 성형된 상호 연결 장치에 사용하기 위한 우수한 절연 특성을 기판에 제공하는 데 도움이 되도록 상대적으로 높은 정도의 전기 저항을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 표면 저항률은, 예컨대 IEC 62631-3-1:2016에 따라 약 20℃의 온도에 따라 측정 시 약 1 x 1014　ohm 이상, 일부 실시양태에서 약 1 x 1015　ohm 이상, 및 일부 실시양태에서 약 1 x 1016　ohm 이상일 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 표면 저항률 특성은 20℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 걸쳐 유지될 수 있다.
체적 저항률은 마찬가지로 예컨대 IEC 62631-3-1:2016에 따라 약 20℃의 온도에 따라 측정 시 약 1 x 1011 ohm-cm 이상, 일부 실시양태에서 약 1 x 1012 ohm-cm 이상, 일부 실시양태에서 약 1 x 1013　ohm-cm 이상, 일부 실시양태에서 약 1 x 1014　ohm-cm 이상, 일부 실시양태에서 약 1 x 1015　ohm-cm 이상 및 일부 실시양태에서, 약 1 x 1016　ohm-cm 이상일 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 체적 저항률 특성은 20℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 걸쳐 유지될 수 있다.
일반적으로, 본 개시내용의 중합체 조성물은 난연제 조성물과 조합된 적합한 열가소성 중합체(예컨대 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체)를 포함하고, 이러한 난연제 조성물은 금속 포스피네이트 단독 또는 임의적으로 금속 포스파이트 및/또는 질소-함유 상승작용제와 조합하여 포함할 수 있다. 난연제 조성물 이외에도, 중합체 조성물은 또한 보강 섬유를 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 중합체 조성물은 또한 적어도 하나의 전기 저항제를 포함할 수 있다. 전기 저항제는 임의의 다른 특성을 손상시키지 않으면서 전기 트래킹 저항성을 개선하기 위해 중합체 조성물에 첨가된다. 전기 저항제는, 예를 들어, 탄성 중합체와 같은 가요성 중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 적어도 2종의 전기 저항제가 하나 이상의 특성을 개선하기 위해 중합체 조성물에 첨가된다.
본 개시내용의 중합체 조성물은 특히 전기 컴포넌트, 예컨대 고전압 전기 커넥터의 제조에 매우 적합하다. 본 개시내용에 따라 제조된 전기 커넥터는 본 개시내용의 범위 내에서 다양한 구성을 가질 수 있다. 예시로서, 전기 커넥터는 대향하는 벽 사이에서 복수의 통로 또는 공간을 획정할 수 있다. 통로는 전기적 연결을 용이하기 하는 접촉 요소를 수용할 수 있다. 예를 들어, 접촉 요소는 반대편 커넥터와 연결하기 위한 수형 접촉 요소 또는 암형 접촉 요소의 형태일 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 예를 들어, 전기 자동차(100)에 탑재되는 배터리 팩(10)의 하나의 실시양태가 도시되어 있다. 배터리 팩(10)은 배터리 팩 케이스(12)를 포함한다. 도시된 실시양태에서, 배터리 팩 케이스(12)의 하나의 부분만을 도시한다. 배터리 팩 케이스(12)의 상부는 내부 성분을 보여주기 위해 제거되어 있다.
배터리 팩(10)은 배터리 모듈(14), 온도-조정 에어 유닛(16), 고전압 컷오프 스위치인 서비스 차단 스위치(18), 정션 박스(20) 및 리튬 이온 배터리 컨트롤러(22)를 포함할 수 있다.
배터리 팩 케이스(12)는 차량 내의 임의의 적합한 위치에 제자리에 장착될 수 있다. 배터리 팩(10)을 차량 내의 다른 컴포넌트와 연결하기 위해서, 배터리 팩 케이스(12)는 냉매 파이프 커넥터 터미널(24), 충전/방전 커넥터 터미널(26), 강전기(heavy-electric) 커넥터 터미널(28) 및 약전기(weak electric) 커넥터 터미널(30)을 지원한다.
배터리 모듈(14)은 복수의 배터리 서브모듈을 포함할 수 있다. 각각의 배터리 서브모듈은 복수의 배터리 셀이 서로 상에 적층된 조립체 구조이다.
하나 이상의 고전압 전기 하니스가 배터리 팩(10)을 차량 내에 포함된 전기 모터에 연결한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(10)은 와이어링 하니스(102) 및 와이어링 하니스(104)를 통해 전기 모터(106)에 연결된다. 배터리 팩(10)에 대한 커넥터 이외에도, 차량의 전기 모터는 엔진 커넥터에 대한 컨버터, 히터 커넥터에 대한 인버터, 컴프레서 커넥터에 대한 인버터, 컨버터 커넥터에 대한 충전기 등을 포함할 수 있다. 이러한 모든 성분은 커넥터, 특히 고전압 커넥터가 필요하다.
도 2를 참조하면, 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 고전압 커넥터(50)의 하나의 실시양태가 도시되어 있다. 전기 커넥터(50)는 대향하는 벽(54)으로 둘러싸인 삽입 통로(52)를 포함한다. 벽(54)은 복수의 접촉 요소(56)를 수용한다. 접촉 요소(56)는 대향하는 커넥터에 전기 연결을 만들기 위한 것이다. 도 2에 도시된 실시양태에서, 접촉 요소(56)는 대향하는 수용체에 삽입될 수형 접촉자이다.
도 3을 참조하면, 본 개시내용에 따라 제조된 또 다른 커넥터(60)가 도시되어 있다. 커넥터(60)는 도 2에 도시된 바와 같이 커넥터(50)를 수용하여 부착하기 위한 것이다. 커넥터(60)는 복수의 대향하는 벽(64)으로 둘러싸인 삽입 통로(62)를 포함한다. 커넥터(60)는 복수의 접촉 요소(66)를 포함한다. 접촉 요소(66)는 도 2에 도시된 바와 같은 커넥터(50)로부터의 수형 접촉 요소(56)를 수용하기 위한 암형 커넥터이다.
본 개시내용에 따르면, 커넥터(50)의 대향하는 벽(54) 및 커넥터(60)의 대향하는 벽(64)은 본 개시내용의 중합체 조성물로 제조될 수 있다. 중합체 조성물은 내염 특성이 우수하고 또한 내가수분해성이다. 예를 들어, Underwriters Laboratories Test 94에 따른 수직 화재 시험에 따라 테스트될 때, 중합체 조성물은 1.5 mm의 두께에서 테스트하는 경우 V-0 등급을 갖는다. 특정 실시양태에서, 중합체 조성물은 또한 0.8 mm의 두께에서 테스트될 때 V-1 또는 V-0 등급을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 121℃에서 가수분해 테스트될 때 내가수분해성, 인장-기계적 및 충격 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 중합체 조성물은 조성물의 인장 특성, 예컨대 인장 모듈러스(tensile modulus)이 168시간 동안 테스트될 때 약 50%를 초과하게 감소하지 않도록 제형화될 수 있다.
중합체 조성물은 또한 우수한 기계적 특성을 갖는다. 예를 들어, 중합체 조성물의 인장 모듈러스는 약 8,400 MPa 초과, 예컨대 약 9,000 MPa 초과, 예컨대 약 9,500 MPa 초과, 예컨대 약 10,000 MPa 초과, 예컨대 약 10,500 MPa 초과, 예컨대 약 11,000 MPa 초과일 수 있다. 인장 모듈러스는 일반적으로 약 18,000 MPa 미만이다. 중합체 조성물은 약 110 MPa 초과, 예컨대 약 112 MPa 초과, 예컨대 약 114 MPa 초과이고, 일반적으로 약 130 MPa 미만인 파단 시 인장 응력(tensile stress at break)을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 또한 약 6 kJ/m2 초과, 예컨대 약 6.5 kJ/m2 초과, 예컨대 약 7 kJ/m2 초과, 예컨대 약 7.5 kJ/m2 초과이고, 일반적으로 약 14 kJ/m2 미만인 노치 샤르피 충격 강도(notched Charpy impact strength)를 가질 수 있다. 중합체 조성물은 일반적으로 약 50 kJ/m2 초과의 비노치(unnotched) 샤르피 충격 강도를 가질 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 중합체 조성물은 일반적으로 열가소성 중합체, 특히 폴리에스터 중합체를 포함한다. 본원에서 사용하기에 적합한 폴리에스터는 2 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 또는 지환족 다이올 또는 이들의 혼합물 및 방향족 다이카복실산으로부터 유래되고, 즉, 폴리알킬렌 테레프탈레이트이다.
지환족 다이올 및 방향족 다이카복실산으로부터 유래된 폴리에스터는, 예를 들어, 1,4-사이클로헥산다이메탄올의 시스- 또는 트랜스-이성질체(또는 이들의 혼합물)를 방향족 다이카복실산과 축합시킴으로써 제조된다.
방향족 다이카복실산의 예는 아이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-다이(p-카복시페닐)에탄, 4,4'-다이카복시다이페닐 에터 등 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이들 산 모두는 적어도 하나의 방향족 핵을 포함한다. 융합된 고리는 또한 1,4- 또는 1,5- 또는 2,6-나프탈렌-다이카복실산과 같이 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 다이카복실산은 테레프탈산, 또는 테레프탈산과 아이소프탈산의 혼합물이다.
중합체 조성물에서 사용될 수 있는 폴리에스터는, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 이들의 혼합물 및 이들의 공중합체를 포함한다.
하나의 양태에서, 폴리에스터 중합체, 예컨대 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체는 비교적 최소량의 카복실 말단 기를 포함한다. 예를 들어, 폴리에스터 중합체는 약 20 mmol/kg 미만, 예컨대 약 18 mmol/kg 미만, 예컨대 약 15 mmol/kg 미만, 일반적으로 약 1 mmol/kg 초과의 양의 카복실 말단 기를 포함할 수 있다. 카복실 말단 기의 양은 상이한 기술을 사용하여 폴리에스터 중합체에서 최소화될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 폴리에스터 중합체는 카복실 말단 기의 양을 감소시키기 위해서 알코올, 예컨대 벤질 알코올과 접촉될 수 있다.
폴리에스터 중합체 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체는 250℃ 및 2.16 kg의 하중에서 테스트될 때 일반적으로 약 10 cm3/10분 초과, 예컨대 약 30 cm3/10분 초과, 예컨대 약 35 cm3/10분 초과, 및 일반적으로 약 100 cm3/10분 미만, 예컨대 약 80 cm3/10분 미만, 예컨대 약 60 cm3/10분 미만, 예컨대 약 50 cm3/10분 미만의 용융 유속을 가질 수 있다.
열가소성 중합체, 예컨대 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체는 연속상을 형성하기에 충분한 양으로 중합체 조성물에 존재한다. 예를 들어, 열가소성 중합체는 약 35 중량% 이상의 양으로, 예컨대 약 40 중량% 이상의 양으로, 예컨대 45 중량% 이상의 양으로, 예컨대 약 50 중량% 이상의 양으로, 예컨대 약 55 중량% 이상의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 열가소성 중합체는 일반적으로 약 80 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 개시내용에 따르면, 상기에 기재된 적어도 1종의 열가소성 중합체는 본 개시내용에 따른 비할로겐 난연성 조성물과 조합된다. 난연성 조성물은 금속 포스피네이트, 금속 포스파이트 및 질소-함유 상승작용제를 포함할 수 있다.
금속 포스피네이트는, 예를 들어, 다이알킬 포스피네이트 및/또는 다이포스피네이트일 수 있다. 금속 포스피네이트는 하기 화학식의 구조 중 하나를 가질 수 있다:
상기 식에서, R1 및 R2는 동일하거나 또는 상이하고, 각각 선형 또는 분지형 C1-C6-알킬이고; R3는 선형 또는 분지형 C1-C10-알킬렌, C6-C10-아릴렌, C7-C20-알킬아릴렌 또는 C7-C20-아릴알킬렌이고; M은 Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K 및/또는 양성자화된 질소 염기이고; m은 1 내지 4이고; n은 1 내지 4이고; x는 1 내지 4이다.
하나의 실시양태에서, 금속 포스피네이트는 금속 다이알킬포스피네이트, 예컨대 알루미늄 다이에틸포스피네이트이다. 금속 포스피네이트는 일반적으로 약 5 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 7 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 9 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 11 중량% 초과의 양으로, 및 일반적으로 약 30 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 25 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 20 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 17 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 14 중량% 미만의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 금속 포스피네이트는 약 7 중량% 내지 약 19 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재한다. 대안의 실시양태에서, 금속 포스피네이트는 약 15 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 16 중량% 초과, 예컨대 약 17 중량% 초과, 예컨대 약 18 중량% 초과, 예컨대 약 19 중량% 초과, 예컨대 약 20 중량% 초과, 예컨대 약 17 중량% 내지 약 26 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재한다.
중합체 조성물에 임의적으로 존재하는 금속 포스파이트는 상기에 제시된 금속 (M) 중 임의의 것으로부터 제조된 임의의 적합한 금속 포스파이트일 수 있다.
하나의 양태에서, 금속 포스파이트는 알루미늄 포스파이트이다. 알루미늄 포스파이트는 화학식 Al2(HPO3)3의 구조를 가질 수 있다. 다른 형태의 알루미늄 포스파이트가 또한 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 이러한 다른 형태는 염기성 알루미늄 포스파이트, 알루미늄 포스파이트 테트라하이드레이트 등을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 포스파이트는 화학식 Al(H2PO3)3을 가질 수 있다.
금속 포스파이트는 특히 중합체 조성물이 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 함유하는 경우, 중합체 조성물의 내염 특성을 개선시키는 데 있어서 금속 포스피네이트와 상승작용적으로 작용한다고 여겨진다. 금속 포스피네이트와 금속 포스파이트 간의 중량비는 일반적으로 약 10:8 내지 약 30:1, 예컨대 약 10:1 내지 약 20:1, 예컨대 약14:1 내지 약 18:1일 수 있다. 하나의 양태에서, 금속 포스파이트는 약 0.01 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 0.1 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 0.2 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 0.3 중량% 초과의 양으로, 및 일반적으로 약 4 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 2.5 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 2 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 1.1 중량% 미만의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 금속 포스파이트를 가지지 않고, 금속 포스피네이트만을 포함한다.
금속 포스피네이트와의 조합으로 임의적으로 존재할 수 있는 질소-함유 상승작용제는 멜라민을 포함할 수 있다. 예를 들어, 질소-함유 상승작용제는 멜라민 시아누레이트를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 멜라민 화합물은 멜라민 폴리포스페이트, 다이멜라민 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트 등을 포함한다. 사용될 수 있는 다른 질소-함유 상승작용제는 벤조구안아민, 트리스(하이드록시에틸) 아이소시아누레이트, 알란토인, 글리콜루릴, 구아니딘 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 중합체 조성물에는 단지 소량의 질소-함유 상승작용제만 존재하는 것이 요구된다. 예를 들어, 질소-함유 상승작용제는 약 12 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 11 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 10 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 9 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 8.5 중량%미만의 양으로, 및 일반적으로 약 0.1 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 2 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 3 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 4 중량% 초과의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 질소-함유 상승작용제를 가지지 않고, 금속 포스피네이트만을 포함한다.
중합체 조성물은 또한 열가소성 중합체 매트릭스에 분산된 보강 섬유를 포함할 수 있다. 이롭게 사용될 수 있는 보강 섬유는 미네랄 섬유, 예컨대 유리 섬유 또는 중합체 섬유, 특히 유기 고-모듈러스 섬유, 예컨대 아라미드 섬유이다.
이러한 섬유는 개질된 형태 또는 개질되지 않은 형태일 수 있되, 단, 예를 들어, 플라스틱에 대한 접착을 개선시키기 위해서, 사이징(sizing) 또는 화학적으로 처리된 형태이다. 유리 섬유가 특히 바람직하다.
보강 섬유, 예컨대 유리 섬유는 섬유를 보호하기 위해서, 그리고 섬유와 매트릭스 물질 간의 접착을 개선시키기 위해서 사이징 조성물로 코팅될 수 있다. 사이징 조성물은 보통 실란, 막형성제, 윤활제, 습윤제, 접착제, 임의적으로 정전기방지제 및 가소제, 유화제, 임의적으로 추가 첨가제를 포함한다.
실란의 구체적인 예는 아미노실란, 예를 들어, 3-트라이메톡시실릴프로필아민, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트라이메톡시-실란, N-(3-트라이메톡시실란일프로필)에탄-1,2-다이아민, 3-(2-아미노에틸-아미노)프로필트라이메톡시실란, N-[3-(트라이메톡시실릴)프로필]-1,2-에탄-다이아민이다.
필름 형성제는, 예를 들어, 폴리비닐아세테이트, 폴리에스터 및 폴리우레탄이다.
보강 섬유에 적용되는 사이징 조성물은 실란 사이징제를 포함할 수 있을 뿐만 아니라 가수분해 방지제를 포함할 수 있다. 가수분해 방지제는, 예를 들어, 글리시딜 에스터형 에폭시 수지일 수 있다. 예를 들어, 글리시딜 에스터형 에폭시 수지는 모노글리시딜 에스터 또는 다이글리시딜 에스터일 수 있다. 사용될 수 있는 글리시딜 에스터형 에폭시 수지의 예는 아크릴산 글리시딜 에스터, 메타크릴산 글리시딜 에스터, 프탈산 다이글리시딜 에스터, 메틸테트라하이드로프탈산 다이글리시딜 에스터, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
하나의 양태에서, 사이징 조성물은 실란, 글리시딜 에스터형 에폭시 수지, 제2 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 윤활제, 정전기방지제를 함유한다. 제2 유형의 에폭시 수지는, 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지일 수 있다. 가수분해 방지제는 실란 사이징제에 대해 약 5: 1 내지 약 1:1, 예컨대 약 4:1 내지 약 2:1의 중량비로 사이징 조성물에 존재할 수 있다.
보강 섬유는, 예를 들어, 사출기 또는 혼련기에서 중합체 매트릭스에 컴파운딩될 수 있다.
섬유 직경은 사용되는 특정 섬유에 따라서, 그리고 섬유가 절단된 형태인지 또는 연속 형태인지에 따라서 달라질 수 있다. 섬유는, 예를 들어, 직경이 약 5 μm 내지 약 100 μm, 예컨대 약 5 μm 내지 약 50 μm, 예컨대 약 5 μm 내지 약 12 μm이다. 섬유의 길이는 특징 응용분야에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 섬유는 평균 길이가 약 0.5 mm 초과, 예컨대 약 1 mm 초과, 예컨대 약 1.5 mm 초과, 예컨대 약 2.5 mm 초과일 수 있다. 섬유의 길이는 일반적으로 약 8 mm 미만, 예컨대 약 7 mm 미만, 예컨대 약 5.5 mm 미만, 예컨대 약 4 mm 미만일 수 있다.
일반적으로, 보강 섬유는 조성물의 인장 강도를 증가시키기에 충분한 양으로 중합체 조성물에 존재한다. 보강 섬유는, 예를 들어, 약 2 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 5 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 10 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 15 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 20 중량% 초과의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 보강 섬유는 일반적으로 약 55 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 50 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 45 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 40 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 35 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 30 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 개시내용에 따르면, 중합체 조성물은 적어도 하나의 전기 저항제를 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기 저항제는 전기 트래킹 저항성 또는 적어도 하나의 다른 특성을 개선하기 위해 중합체 조성물에 첨가된다. 전기 저항제는 탄성 특성을 갖는 중합체일 수 있다. 본 개시내용에 따라 사용될 수 있는 전기 저항제는 실리콘 중합체, 폴리에스터 탄성체, 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 실리콘 중합체는 폴리에스터 탄성체와 조합으로 중합체 조성물에 첨가된다. 대안의 실시양태에서, 폴리에스터 탄성체는 코어 및 쉘 구성으로 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체와 조합으로 중합체 조성물에 첨가될 수 있다.
전기 저항제가 실리콘 중합체인 경우, 하나의 실시양태에서, 실리콘 중합체는 초고분자량 실리콘일 수 있다. 일반적으로, UHMW-Si는 100,000 g/mol 초과, 예컨대 약 200,000 g/mol 초과, 예컨대 약 300,000 g/mol 초과, 예컨대 약 500,000 g/mol 초과, 및 약 3,000,000 g/mol 미만, 예컨대 약 2,000,000 g/mol 미만, 예컨대 약 1,000,000 g/mol 미만, 예컨대 약 500,000 g/mol 미만, 예컨대 약 300,000 g/mol 미만의 평균 분자량을 가질 수 있다. 일반적으로, UHMW-Si는 40℃에서 DIN 51562에 따라 측정 시, 100,000 mm2s-1 초과, 예컨대 약 200,000 mm2s-1 초과, 예컨대 약 1,000,000 mm2s-1 초과, 예컨대 약 5,000,000 mm2s-1 초과, 예컨대 약 10,000,000 mm2s-1 초과, 예컨대 약 15,000,000 mm2s-1 초과, 및 약 50,000,000 mm2s-1 미만, 예컨대 약 25,000,000 mm2s-1 미만, 예컨대 약 10,000,000 mm2s-1 미만, 예컨대 약 1,000,000 mm2s-1 미만, 예컨대 약 500,000 mm2s-1 미만, 예컨대 약 200,000 mm2s-1 미만의 동점도(kinematic viscosity)를 가질 수 있다.
UHMW-실리콘은 실록산 예컨대 폴리실록산 또는 폴리유기실록산을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, UHMW-Si는 상기 분자량 및/또는 동점도 요건을 갖는 다이알킬폴리실록산 예컨대 다이메틸실록산, 알킬아릴실록산 예컨대 페닐메틸실록산, 폴리실세스퀴옥산, 또는 다이아릴실록산 예컨대 다이페닐실록산, 또는 이들의 단독중합체 예컨대 폴리다이메틸실록산 또는 폴리메틸페닐실록산, 또는 이들의 공중합체를 포함할 수 있다. 폴리실록산 또는 폴리유기실록산은 또한 분자의 말단 또는 메인 사슬에서 치환기 예컨대 에폭시 기, 하이드록실 기, 카복실 기, 아미노 기 또는 치환된 아미노 기, 에터 기, 또는 메트(아크릴로일) 기로 개질될 수 있다. UHMW-Si 화합물은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 임의의 상기 UHMW-Si 화합물은 상기 분자량 및/또는 동점도 요건에 따라 사용될 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 제2 전기 저항제와의 조합으로 실리콘 중합체를 포함할 수 있다. 제2 전기 저항제는 폴리에스터 탄성체일 수 있다. 하나의 양태에서, 실리콘 중합체 및 폴리에스터 탄성체는 함께 컴파운딩되어 마스터배치를 형성한 후 다른 성분과 조합될 수 있다. 폴리에스터 탄성체는, 예를 들어, 코폴리에스터 중합체일 수 있다. 예를 들어, 코폴리에스터 중합체는 세그먼트형(segmented) 열가소성 코폴리에스터, 예컨대 다중-블록 공중합체일 수 있다.
함께 첨가되는 경우, 실리콘 중합체 및 폴리에스터 탄성체는 약 3:1 내지 약 1:3의 중량비로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 중량비는 약 2:1 내지 약 1:1.5일 수 있다. 실리콘 중합체는 일반적으로 약 0.3 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 중합체는 약 1.3 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 1.5 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 1.7 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 2 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 2.2 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 2.4 중량%, 및 일반적으로 약 4.5 중량% 미만의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.
대안의 실시양태에서, 폴리에스터 탄성체는 또한 실리콘 중합체를 첨가하지 않고 전기 저항제로서 중합체 조성물에 첨가된다.
열가소성 폴리에스터 탄성체, 예를 들어, 열가소성 에스터 에터 탄성체를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 탄성체일 수 있다. 하나의 양태에서, 열가소성 폴리에스터 탄성체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리에터 세그먼트의 블록 공중합체를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 탄성체일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 중합체 조성물는 세그먼트형 열가소성 코폴리에스터를 포함할 수 있다. 열가소성 폴리에스터 탄성체는, 예를 들어, 다중-블록 공중합체를 포함할 수 있다. 유용한 세그먼트형 열가소성 코폴리에스터 탄성체는 에스터 결합부를 통해 헤드 투 테일(head to tail)로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스터 단위 및 단쇄 에스터 단위를 포함한다. 장쇄 단위는 하기 화학식으로 나타낼 수 있고:
단쇄 단위는 하기 화학식으로 나타낼 수 있다:
상기 식에서, G는 장쇄 중합체성 글리콜로부터 말단 하이드록실 기를 제거한 후 남은 2가 라디칼(약 600 내지 6,000 범위의 수평균 분자량, 및 약 55℃ 미만의 융점)이고, R은 다이카복실산으로부터 카복실 기를 제거한 후 남은 탄화수소 라디칼(약 300 미만의 분자량)이고, D는 저분자량 다이올로부터 하이드록실 기를 제거한 후 남은 2가 라디칼(약 250 미만의 분자량)이다.
코폴리에터에스터 내의 단쇄 에스터 단위는 코폴리에터에스터의 약 15 내지 95 중량%를 제공하고, 코폴리에터에스터 내의 단쇄 에스터 단위의 약 50 내지 100%는 동일하다.
용어 "장쇄 에스터 단위"는 장쇄 글리콜과 다이카복실산의 반응 생성물을 지칭한다. 장쇄 글리콜은 말단 (또는 가능한 한 거의 말단) 하이드록시 기를 갖는, 약 600 초과, 예컨대 약 600 내지 6000의 분자량, 약 55℃ 미만의 융점, 및 탄소 대 산소비가 약 2.0 이상인 중합체성 글리콜. 장쇄 글리콜은 일반적으로 폴리(알킬렌 옥사이드) 글리콜 또는 폴리(알킬렌 옥사이드) 다이카복실산의 글리콜 에스터이다. 이러한 화합물과 글리콜(들) 또는 다이카복실산(들)의 중합을 방해하지 않는 임의의 치환기가 경우에 따라 존재할 수 있다. 반응하여 코폴리에스터를 형성하는 장쇄 글리콜의 하이드록시 작용기는 가능한 한 말단 기일 수 있다. 말단 하이드록시 기는 사슬과 다른 말단 캡핑 글리콜 단위에, 즉, 폴리(프로필렌 옥사이드 글리콜)의 에틸렌 옥사이드 말단 기에 배치될 수 있다.
용어 "단쇄 에스터 단위"는 약 550 미만의 분자량을 갖는 저분자량 화합물 또는 중합체 사슬 단위를 지칭한다. 이는 저분자량(약 250 미만) 다이올과 다이카복실산을 반응시켜 제조된다.
다이카복실산은 다이카복실산의 축합 중합 등가물, 즉, 이의 에스터 또는 에스터-형성 유도체 예컨대 산 염화물 및 무수물, 또는 글리콜과의 중합 반응에서 실질적으로 다이카복실산과 유사하게 거동하는 다른 유도체를 포함할 수 있다.
탄성체용 다이카복실산 단량체는 약 300 미만의 분자량을 갖는다. 이는 방향족, 지방족 또는 고리지방족일 수 있다. 다이카복실산은 중합 반응을 방해하지 않는 임의의 치환기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 대표적인 다이카복실산은 테레프탈레산 및 아이소프탈레산, 바이벤조산, 벤젠 핵을 갖는 치환된 다이카복시 화합물 예컨대 비스(p-카복시페닐) 메탄, p-옥시-(p-카복시페닐) 벤조산, 에틸렌-비스(p-옥시벤조산), 1,5-나프탈렌 다이카복실산, 2,6-나프탈렌 다이카복실산, 2,7-나프탈렌 다이카복실산, 페난트랄렌다이카복실산, 안트랄렌다이카복실산, 4,4'-설폰일 다이벤조산 등 및 C1 -C10 알킬 및 이들의 다른 고리 치환 유도체 예컨대 할로, 알콕시 또는 아릴 유도체를 포함한다. 방향족 다이카복실산이 또한 존재가는 경우, 하이드록시산, 예컨대 p(β-하이드록시에톡시) 벤조산이 또한 사용될 수 있다.
대표적인 지방족 및 고리지방족 산은 세바스산, 1,3- 또는 1,4-사이클로헥산 다이카복실산, 아디프산, 글루타르산, 석신산, 탄산, 옥살산, 이타콘산, 아젤라산, 다이에틸말론산, 푸마르산, 시트라콘산, 알릴말로네이트산, 4-사이클로헥센-1,2-다이카복실레이트 산, 피멜산, 수베르산, 2,5-다이에틸아디프산, 2-에틸수베르산, 2,2,3,3-테트라메틸석신산, 사이클로펜탄다이카복실산, 데카하이드로-1,5- (또는 2,6-) 나프탈렌다이카복실산, 4,4'-바이사이클로헥실 다이카복실산, 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 카복실산), 3,4-푸란 다이카복실레이트, 및 1,1-사이클로부탄 다이카복실레이트이다.
다이카복실산은 약 300 미만의 분자량을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 페닐렌 다이카복실산, 예컨대 테레프탈산 및 아이소프탈산이 사용된다.
반응하여 코폴리에스터의 단쇄 에스터 단위를 형성하는 저분자량 (약 250 미만) 다이올 중에는, 비환족, 지환족 및 방향족 다이하이드록시 화합물이 있다. 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 다이올 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 아이소부틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 2,2-다이메틸트라이메틸렌, 헥사메틸렌 및 데카메틸렌 글리콜, 다이하이드록시 사이클로헥산, 사이클로헥산 다이메탄올, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 1,5-다이하이드록시 나프탈렌 등이 포함된다. 또한 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 다이올이 포함된다. 사용될 수 있는 비스-페놀 중에는 비스(p-하이드록시) 다이페닐, 비스(p-하이드록시페닐) 메탄, 및 비스(p-하이드록시페닐) 프로판이 포함된다. 다이올의 등가물 에스터-형성 유도체가 또한 유용한하다(예를 들어, 에틸렌 옥사이드 또는 에틸렌 카보네이트가 에틸렌 글리콜 대신 사용될 수 있다). 저분자량 다이올은 또한 이러한 등가물 에스터-형성 유도체를 포함한다.
중합체 제조에 사용될 수 있는 장쇄 글리콜은 폴리(알킬렌 옥사이드) 글리콜 예컨대 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(1,2- 및 1,3-프로필렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(펜타메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(헥사메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(헵타메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(옥타메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(노나메틸렌 옥사이드) 글리콜 및 폴리(1,2-부틸렌 옥사이드) 글리콜; 에틸렌 옥사이드와 1,2-프로필렌 옥사이드의 랜덤 및 블록 공중합체 및 폼알데하이드를 글리콜, 예컨대 펜타메틸렌 글리콜, 또는 글리콜의 혼합물, 예컨대 테트라메틸렌 및 펜타메틸렌 글리콜의 혼합물과 반응시켜 제조된 폴리-포말(poly-formal)을 포함한다.
또한, 폴리(알킬렌 산화물)의 다이카복시메틸 산, 예컨대 폴리테트라메틸렌 옥사이드 HOOCCH2(OCH2CH2CH2CH2)xOCH2COOH (IV)로부터 유도된 산이 제자리에서 장쇄 글리콜을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 폴리싸이오에터 글리콜 및 폴리에스터 글리콜이 또한 유용한 생성물을 제공한다. 폴리에스터 글리콜을 사용할 때, 일반적으로 용융 중합 중 상호 교환 경향을 제어하기 위해 주의를 기울여야 하지만, 특정 입체 장애형 폴리에스터, 예를 들어, 폴리(2,2-다이메틸-1,3-프로필렌 아디페이트), 폴리(2,2-다이메틸-1,3-프로필렌/2-메틸-2-에틸-1,3-프로필렌 2,5-다이메틸테레프탈레이트), 폴리(2,2-다이메틸-1,3-프로필렌/2,2-다이에틸-1,3-프로필렌, 1,4 사이클로헥산다이카복실레이트) 및 폴리(1,2-사이클로헥실렌다이메틸렌/2,2-다이메틸-1,3-프로필렌 1,4-사이클로헥산다이카복실레이트)는 일반적인 반응 조건 하에서 사용될 수 있으며, 짧은 체류 시간을 사용하는 경우에는 반응성이 더 높은 폴리에스터 글리콜이 사용될 수 있다. 폴리부타디엔 또는 폴리아이소프렌 글리콜, 이들의 공중합체 및 이들 물질의 포화 수소화 생성물도 또한 만족스러운 장쇄 중합체성 글리콜이다. 또한, 폴리아이소부틸렌다이엔 공중합체의 산화에 의해 형성된 다이카복실산의 글리콜 에스터도 유용한 원료이다.
상기 장쇄 다이카복실산 (IV)이 중합 반응 혼합물에 산으로서 첨가될 수 있음에도 불구하고, 존재하는 저분자량 다이올(들)(항상 과량으로 존재함)과 반응하여 상응하는 폴리(알킬렌 옥사이드) 에스터 글리콜을 형성하고, 그런 다음 중합되어 중합체 사슬의 G 단위를 형성하는데, 이러한 특정 G 단위는 하기 구조를 갖는다:
이런 경우, 오직 하나의 저분자량 다이올(D에 상응)이 사용된다. 하나 이상의 다이올이 사용되는 경우, 중합체 사슬 단위의 각 말단에 서로 다른 다이올 캡이 있을 수 있다. 이러한 다이카복실산이 존재하는 경우 장쇄 글리콜과도 반응할 수 있으며, 이러한 경우 경우 D가 장쇄 글리콜의 중합체성 잔기로 대체되는 것을 제외하고는 상기 V와 동일한 화학식을 갖는 물질이 수득된다. 그러나, 이러한 반응이 일어나는 정도는 아주 작은데, 저분자량 다이올이 상당한 몰 과량으로 존재하기 때문이다.
단일 저분자량 다이올 대신에 이러한 다이올의 혼합물이 사용될 수 있다. 단일 장쇄 글리콜 또는 등가물 대신에, 이러한 화합물의 혼합물이 사용될 수 있고, 단일 저분자량 다이카복실산 또는 이의 등가물 대신에, 둘 이상의 혼합물이 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 열가소성 코폴리에스터 탄성체의 제조에 사용될 수 있다. 따라서, 상기 화학식 II에서 문자 "G"는 단일 장쇄 글리콜의 잔기 또는 여러 상이한 글리콜의 잔기를 나타낼 수 있고, 화학식 III에서 문자 D는 하나의 또는 여러 저분자량 다이올의 잔기를 나타낼 수 있고, 화학식 II 및 III에서 문자 R은 하나 또는 여러 다이카복실산의 잔기를 나타낼 수 있다. 기하 이성질체의 혼합물, 예컨대 사이클로헥산 다이카복실산의 시스-트랜스 이성질체를 포함하는 지방산이 사용되는 경우, 상이한 이성질체는 코폴리에스터에서 동일한 다이올과 상이한 단쇄 에스터 단위를 형성하는 상이한 화합물로 간주되어야 한다. 코폴리에스터 탄성체는 종래의 에스터 교환 반응에 의해 제조될 수 있다.
장쇄 또는 단쇄 옥시알킬렌 글리콜의 교호, 랜덤-길이 서열을 갖는 코폴리에터 에스터는, 결정화가 가능한 반복적인 고융점 블록 및 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 갖는 실질적으로 무정형 블록을 함유할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 경질 세그먼트는 테트라메틸렌 테레프탈레이트 단위로 구성될 수 있고 연질 세그먼트는 지방족 폴리에스터 및 폴리에스터 글리콜로부터 유도될 수 있다. 특히 유리한 점은, 상기 물질은 경질 세그먼트의 부분 결정화에 의해 형성된 미세결정 네트워크의 존재로 인해 표면 온도에서 변형에 저항한다는 것이다. 경질 대 연질 세그먼트의 비율이 물질의 특성을 결정한다. 따라서, 열가소성 폴리에스터 탄성체의 또 다른 장점은 경질 세그먼트와 연질 세그먼트의 비율을 변경하여 연질 탄성체(elastomer)와 경질 탄성중합체(elastoplastic)가 제조될 수 있다는 것이다.
하나의 특정 실시양태에서, 폴리에스터 열가소성 탄성체는 화학식 -[4GT]x[BT]y을 가질 수 있고, 상기 식에서 4G는 부틸렌 글리콜, 예컨대 1,4-부탄 다이올이고, B는 폴리(테트라메틸렌 에터 글리콜)이고 T는 테레프탈레이트이고, x는 약 0.60 내지 약 0.99이고, y는 약 0.01 내지 약 0.40이다.
하나의 양태에서, 열가소성 폴리에스터 탄성체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리에터 세그먼트의 블록 공중합체일 수 있고, 하기와 같은 구조를 가질 수 있다:
상기 식에서, a 및 b는 정수이고, 2에서 10,000까지 다양할 수 있다. 상기 기재된 바와 같이 블록 공중합체의 경질 세그먼트와 연질 세그먼트 사이의 비율은 탄성체의 특성을 변경하기 위해 변경될 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 나타낸 폴리에스터 탄성체의 밀도는 약 1.05 g/cm3 내지 약 1.15 g/cm3, 예컨대 약 1.08 g/cm3 내지 약 1.1 g/cm3일 수 있다.
대안의 실시양태에서, 전기 저항제는 중합체의 백본에 임의의 방향족 기를 포함하지 않는 중합체를 지칭하는 비방향족 중합체를 포함할 수 있다. 이러한 중합체는 아크릴레이트 중합체 및/또는 올레핀을 함유하는 그래프트 공중합체를 포함한다. 예를 들어, 올레핀 중합체는 그래프트 베이스(graft base)의 역할을 할 수 있고, 적어도 하나의 비닐 중합체 또는 하나의 에터 중합체에 그래프트될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 그래프트 공중합체는 폴리다이엔을 기반으로 하는 탄성체성 코어, 및 (메트)아크릴레이트 및/또는 (메트)아크릴로나이트릴로 구성된 경질 도는 연질 그래프트 외피(envelope)를 가질 수 있다.
상기 기재된 전기 저항제의 예는 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-말레산 무수물 공중합체, 에틸렌-알킬(메트)아크릴레이트-말레산 무수물 삼원 중합체, 에틸렌-알킬(메트)아크릴레이트-글리시딜(메트)아크릴레이트 삼원 중합체, 에틸렌-아크릴산 에스터-메타크릴산 삼원 중합체, 에틸렌-아크릴산 에스터-말레산 무수물 삼원 중합체, 에틸렌-메타크릴산-메타크릴산 알칼리성 금속 염(아이오노머) 삼원 중합체 등을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 전기 저항제는 에틸렌, 메틸아크릴레이트, 및 글리시딜 메타크릴레이트의 랜덤 삼원 중합체를 포함할 수 있다. 삼원 중합체는 약 5% 내지 약 20%, 예컨대 약 6% 내지 약 10%의 글리시딜 메타크릴레이트 함량을 가질 수 있다. 삼원 중합체는 약 20% 내지 약 30%, 예컨대 약 24%의 메틸아크릴레이트 함량을 가질 수 있다.
전기 저항제는 에폭시 작용기화를 함유하는, 예를 들어, 말단 에폭시 기, 골격 옥시란 단위, 및/또는 펜던트 에폭시 기를 갖는 선형 또는 분지형, 단독중합체 또는 공중합체(예를 들어, 랜덤, 그래프트, 블록 등)일 수 있다. 예를 들어, 전기 저항 개질제는 에폭시 작용기화를 포함하는 적어도 하나의 단량체 성분을 포함하는 공중합체일 수 있다. 전기 저항제의 단량체 단위는 다양할 수 있다. 예를 들어, 전기 저항제는 에폭시-작용성 메타크릴산 단량체 단위를 포함할 수 있다. 본원에 사용된, 메타크릴산이라는 용어는 일반적으로 아크릴산 및 메타크릴산 단량체 둘 모두, 뿐만 아니라 이의 염 및 에스터, 예를 들어, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체를 지칭한다. 전기 저항제에 혼입될 수 있는 에폭시-작용성 메타크릴산 단량체는 1,2-에폭시 기를 함유하는 단량체, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 적합한 에폭시-작용성 단량체는 알릴 글리시딜 에터, 글리시딜 메타크릴레이트, 및 글리시딜 이타코네이트를 포함한다.
다른 단량체의 예는, 예를 들어, 에스터 단량체, 올레핀 단량체, 아미드 단량체 등을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 전기 저항제는 적어도 하나의 선형 α-올레핀 단량체, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자, 또는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 단량체를 포함할 수 있다. 구체적인 예로는 에틸렌, 프로필렌; 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-다이메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 다이메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 전기 저항제는 에폭시 작용기화를 포함하는 삼원 중합체일 수 있다. 예를 들어, 전기 저항제는 에폭시 작용기화를 포함하는 메타크릴산 성분, α-올레핀 성분, 및 에폭시 작용기화를 포함하지 않는 메타크릴산 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 저항제는 하기 구조를 갖는 폴리(에틸렌-co-메틸아크릴레이트-co-글리시딜 메타크릴레이트)일 수 있다:
상기 식에서, a, b 및 c는 1 이상이다.
또 다른 실시양태에서, 전기 저항제는 하기 구조를 갖는 에틸렌, 에틸 아크릴레이트와 말레산 무수물의 랜덤 공중합체일 수 있다:
상기 식에서, x, y 및 z는 1 이상이다.
공중합체성 전기저항제의 다양한 단량체 성분의 상대적 비율은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 에폭시-작용성 메타크릴산 단량체 성분은 공중합체성 전기 저항제 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 20 중량%를 형성할 수 있다. α-올레핀 단량체는 공중합체성 전기 저항제의 약 55 중량% 내지 약 95 중량%, 또는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 형성할 수 있다. 사용되는 경우, 다른 단량체 성분(예를 들어, 비-에폭시 작용성 메타크릴산 단량체)는 공중합체성 전기 저항제의 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 또는 약 8 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.
상기 전기 저항제의 분자량은 광범위하게 다양할 수 있다. 예를 들어, 전기 저항제는 몰당 약 7,500 내지 약 250,000 그램, 일부 실시양태에서 몰당 약 15,000 내지 약 150,000 그램, 및 일부 실시양태에서, 몰당 약 20,000 내지 100,000 그램의 수평균 분자량, 및 전형적으로 2.5 내지 7 범위의 다분산도 지수를 가질 수 있다.
하나 이상의 폴리에스터 탄성체 및/또는 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체는 일반적으로 약 0.3 중량% 내지 약 7 중량% (및 그 사이 0.1%의 모든 증분을 포함)의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 폴리에스터 탄성체는 (임의의 다른 전기 저항제 없이) 일반적으로 약 1 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 1.5 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 2 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 2.5 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 3 중량% 초과의 양으로, 및 일반적으로 약 10 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 8 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 6 중량% 미만의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 폴리에스터 탄성체가 메틸 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 중합체와 조합하여 약 3:1 내지 약 1:3, 예컨대 약 2:1 내지 약 1:2의 중량비로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 폴리에스터 탄성체 및 메틸 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 공중합체는 각각 일반적으로 약 0.3 중량% 내지 약 6 중량%, 예컨대 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.
중합체 조성물은 또한 유기금속 상용화제를 포함할 수 있다. 유기금속 상용화제는 예상치 못하게 내가수분해성을 증가시키고, 중합체 가공 동안 중합체 조성물의 유동 특성을 개선시킨다는 것을 발견하였다. 또한, 유기금속 상용화제는 다양한 다른 혜택 및 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 유기금속 상용화제는 부식방지 특성을 제공하고, 중합체 조성물의 내산성을 증가시키고, 중합체 조성물의 장기간 노화 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 유기금속 상용화제는 특정 응용분야에서 발포성 난연제로서 작용할 수 있다.
유기금속 상용화제는 모노알콕시 티타네이트를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 유기금속 화합물은 지르코네이트 및 알루미네이트를 포함한다. 중합체 조성물에 혼입될 수 있는 티타네이트의 구체적인 예는 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스 아이소옥타데카노에이토-O; 티타늄(IV) 비스 2-메틸-2-프로페노에이토-O, 아이소옥타데카노에이토-O 2-프로판올레이토; 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스(도데실)벤젠설파네이토-0; 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스(다이옥틸)포스페이토-O; 티타늄(IV), 트리스(2-메틸)-2-프로페노에이토-O, 메톡시다이글리콜릴레이토; 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스(다이옥틸)피로포스페이토-O; 티타늄(IV), 트리스(2-프로페노에이토-O), 메톡시다이글리콜릴레이토-O; 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스(3,6-다이아자)헥산올레이토 및 이들의 혼합물을 포함한다.
중합체 조성물에 존재하는 경우, 유기금속 상용화제는 일반적으로 약 0.05 중량% 초과, 예컨대 약 0.1 중량% 초과, 예컨대 약 0.2 중량% 초과, 예컨대 약 0.28 중량%, 및 일반적으로 약 2.8 중량% 미만, 예컨대 약 2.5 중량% 미만, 예컨대 약 2.2 중량% 미만, 예컨대 약 1.8 중량% 미만, 예컨대 약 1.6 중량% 미만, 예컨대 약 0.7 중량% 미만의 양으로 포함될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 본 개시내용의 중합체 조성물은 카보다이이미드 화합물을 포함할 수 있다. 카보다이이미드 화합물은 분자에 카보다이이미드 기(―N〓C〓N―)를 가질 수 있다. 카보다이이미드 화합물은 특히 에폭시계 화합물과 관련하여 내가수분해성을 제공할 수 있다. 또한, 카보다이이미드 화합물은 난연성 첨가제로서 양호하게 기능한다. 적용 가능한 카보다이이미드 화합물은 지방족 주쇄를 갖는 지방족 카보다이이미드 화합물, 지환족 주쇄를 갖는 지환족 카보다이이미드 화합물 및 방향족 주쇄를 갖는 방향족 카보다이이미드 화합물을 포함한다. 방향족 카보다이이미드 화합물은 가수분해에 대해 더 큰 내성을 제공할 수 있다.
지방족 카보다이이미드 화합물의 예는 다이아이소프로필 카보다이이미드, 다이옥틸데실 카보다이이미드 등을 포함한다. 지환족 카보다이이미드 화합물의 예는 다이사이클로헥실 카보다이이미드 등을 포함한다.
방향족 카보다이이미드 화합물의 예는, 모노- 또는 다이-카보다이이미드 화합물 예컨대 다이페닐 카보다이이미드, 다이-2,6-다이메틸페닐 카보다이이미드, N-톨릴-N'-페닐 카보다이이미드, 다이-p-나이트로페닐 카보다이이미드, 다이-p-아미노페닐 카보다이이미드, 다이-p-하이드록시페닐 카보다이이미드, 다이-p-클로로페닐 카보다이이미드, 다이-p-메톡시페닐 카보다이이미드, 다이-3,4-다이클로로페닐 카보다이이미드, 다이-2,5-다이클로로페닐 카보다이이미드, 다이-o-클로로페닐 카보다이이미드, p-페닐렌-비스-다이-o-톨릴 카보다이이미드, p-페닐렌-비스-다이사이클로헥실 카보다이이미드, p-페닐렌-비스-다이-p-클로로페닐 카보다이이미드 또는 에틸렌-비스-다이페닐 카보다이이미드; 및 폴리카보다이이미드 화합물 예컨대 폴리(4,4'-다이페닐메탄 카보다이이미드), 폴리(3,5'-다이메틸-4,4'-바이페닐메탄 카보다이이미드), 폴리(p-페닐렌 카보다이이미드), 폴리(m-페닐렌 카보다이이미드), 폴리(3,5'-다이메틸-4,4'-다이페닐메탄 카보다이이미드), 폴리(나프틸렌 카보다이이미드), 폴리(1,3-다이아이소프로필페닐렌 카보다이이미드), 폴리(1-메틸-3,5-다이아이소프로필페닐렌 카보다이이미드), 폴리(1,3,5-트라이에틸페닐렌 카보다이이미드) 또는 폴리(트라이아이소프로필페닐렌 카보다이이미드)를 포함한다. 이러한 화합물은 이들 중 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 이들 중에서, 사용되기에 구체적으로 바람직한 것은 다이-2,6-다이메틸페닐 카보다이이미드, 폴리(4,4'-다이페닐메탄 카보다이이미드), 폴리(페닐렌 카보다이이미드), 및 폴리(트라이아이소프로필페닐렌 카보다이이미드)이다.
하나의 양태에서, 카보다이이미드 화합물은 폴리카보다이이미드이다. 예를 들어, 폴리카보다이이미드는 약 10,000 g/mol 이상, 일반적으로 약 100,000 g/mol 미만의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리카보다이이미드의 예는 Stabaxol KE9193 및 Stabaxol P100(Lanxess) 및 Lubio AS3-SP(Schaeffe Additive Systems)를 포함한다.
카보다이이미드 화합물은 약 0.3 중량% 초과의 양으로, 예컨대 약 0.8 중량% 초과의 양으로, 및 일반적으로 약 4 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 3 중량% 미만의 양으로, 예컨대 약 1.8 중량% 미만의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명의 열가소성 중합체 조성물은 또한 윤활제를 포함할 수 있고, 이는 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%, 일부 실시양태에서 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%, 및 일부 실시양태에서, 약 0.2 중량% 내지 약 0.5 중량%를 구성한다. 윤활제는 22 내지 38개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는, 24 내지 36개 탄소 원자의 사슬 길이를 갖는 지방산으로부터 유래된 지방산 염으로부터 형성될 수 있다. 이러한 지방산의 예는 장쇄 지방족 지방 산, 예컨대 몬탄산(옥타코산산), 아라키드산(아라키산), 이코산산(icosanic acid), 이코사노산(icosanoic acid), n-이코사노산), 테트라코산산(리그노세르산), 베헨산(도코산산), 헥사코산산(세로틴산), 멜리스산(트라 이아콘탄산), 에루스산, 세톨레산, 브라시다이산, 셀라콜레산, 널본산(nervonic acid) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몬탄산은 28개 원자의 지방족 탄소 사슬을 갖고, 아라키드산은 20개 원자의 지방족 탄소 사슬을 갖는다. 지방산에 의해서 제공된 긴 탄소 사슬로 인해서, 윤활제는 높은 열안정성 및 낮은 휘발성을 갖는다. 이는 목적하는 물품의 형성 동안 윤활제가 기능성을 유지하도록 하여 내부 마찰 및 외부 마찰을 감소시킴으로써, 기계적/화학적 효과에 의해서 유발되는 물질의 열화를 감소시킨다.
지방산 염은 지방산 왁스의 비누화에 의해 형성되어 과량의 카복실산을 중화시키고 금속염을 형성할 수 있다. 비누화는 금속 수산화물, 예컨대 알칼리 금속 수산화물(예를 들어, 나트륨 하이드록사이드) 또는 알칼리성 토금속 수산화물(예를 들어, 칼슘 하이드록사이드)을 사용하여 일어날 수 있다. 생성된 지방산 염 전형적으로 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨, 칼륨, 리튬 등) 또는 알칼리성 토금속(예를 들어, 칼슘, 마그네슘 등)을 포함한다. 이러한 지방산 염 일반적으로 약 20 mg KOH/g 이하, 일부 실시양태에서 약 18 mg KOH/g 이하, 및 일부 실시양태에서, 약 1 내지 약 15 mg KOH/g의 산가(ASTM D 1386)를 갖는다. 본 발명에서 사용하기에 특히 적합한 지방산 염은 미정제 물질 탄산 왁스로부터 유래되는데, 이것은 C28-C32. 범위의 사슬 기를 갖는 비분지형 모노카복실산을 포함한다. 이러한 몬탄산염은 Clariant GmbH로부터 상표명 Licomont® CaV 102(장쇄 선형 몬탄산의 칼슘염) 및 Licomont® NaV 101(장쇄 선형 몬탄산의 나트륨염) 하에 상업적으로 입수 가능하다.
바람직한 경우, 지방산 에스터가 윤활제로 사용될 수 있다. 지방산 에스터는 미정제 물질 천연 왁스의 산화성 표백에 이어서 지방산과 알코올의 에스터화에 의해서 수득될 수 있다. 알코올은 전형적으로 1 내지 4개의 하이드록실 기 및 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 알코올이 다작용성(예를 들어, 2 내지 4개의 하이드록실기)인 경우, 2 내지 8개의 탄소 원자 수가 특히 바람직하다. 특히 적합한 다작용성 알코올은 2가(dihydric) 알코올(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,6-헥산다이올 및 1,4-사이클로헥산다이올), 3가 알코올(예를 들어, 글리세롤 및 트라이메틸올프로판), 4가 알코올(예를 들어, 펜타에리트리톨 및 에리트리톨) 등을 포함할 수 있다. 방향족 알코올, 예컨대 o-, m- 및 p-톨릴카비놀, 클로로벤질 알코올, 브로모벤질 알코올, 2,4-다이메틸벤질 알코올, 3,5-다이메틸벤질 알코올, 2,3,5-쿠모벤질 알코올, 3,4,5-트라이메틸벤질 알코올, p-쿠민일 알코올, 1,2-프탈릴 알코올, 1,3-비스(하이드록시메틸)벤젠, 1,4-비스 (하이드록시메틸)벤젠, 슈도쿠멘일 글리콜, 메시틸렌 글리콜 및 메시틸렌 글리세롤이 또한 적합할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 특히 적합한 지방산 에스터는 몬탄산 왁스로부터 유래된다. Licowax® OP(Clariant)는, 예를 들어, 부틸렌 글리콜으로 부분적으로 에스터화된 몬탄산 및 칼슘 하이드록사이드로 부분적으로 비누화된 몬탄산을 포함한다. 따라서, Licowax® OP는 몬탄산 에스터와 칼슘 몬타네이트의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 기타 몬탄산 에스터는 Licowax® E, Licowax® OP, 및 Licolub® WE 4(모두 Clariant)를 포함하고, 예를 들어, 예를 들어, 원재료 만탄 왁스의 산화성 정제로부터의 2차 생성물로부터 수득된 몬탄산 에스터이다. Licowax® E 및 Licolub® WE 4는 에틸렌 글리콜 또는 글리세린으로 에스터화된 몬탄산을 포함한다.
기타 공지된 왁스가 또한 윤활제에 사용될 수 있다. 아미드 왁스, 예를 들어, 지방산과, 2 내지 18개, 특히 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 모노아민 또는 다이아민(예를 들어, 에틸렌다이아민)의 반응에 의해서 형성된 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 다이아민과 지방산의 아미드화 반응에 의해서 형성된 에틸렌비스아미드 왁스가 사용될 수 있다. 에틸렌비스 스테아르아미드 왁스를 형성하기 위한 지방산은 C12 내지 C30의 범위, 예컨대 스테아르산(C18 지방산)일 수 있다. 에틸렌비스스테아르아미드 왁스는 Lonza, Inc.로부터 상표명 Acrawax® C 하에 상업적으로 입수 가능하며, 이것은 142℃의 불연속적인 용융 온도를 갖는다. 다른 에틸렌 비스아미드는 라우르산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 올레스테아르산, 미리스트산 및 운데칼린산으로부터 형성된 비스아미드를 포함한다. 또 다른 적합한 아미드 왁스는 N-(2-하이드록시에틸)12-하이 드록시스테아르아미드 및 N,N-(에틸렌 비스)12-하이드록시스테아르아미드로, Rutherford Chemicals LLC의 사업부인 CasChem로부터 각각 상표명 Paricin® 220 및 Paricin® 285 하에 상업적으로 입수 가능하다.
중합체 조성물은 또한 적어도 1종의 안정화제를 함유할 수 있다. 안정화제는 항산화제, 광 안정화제, 예컨대 자외선 광 안정화제, 열 안정화제 등을 포함할 수 있다.
입체 장애형 페놀 항산화제(들)가 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 페놀성 산화 방지제의 예는, 예를 들어, 칼슘 비스(에틸 3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시벤질포스포네이트)(Irganox® 1425); 테레프탈산, 1,4-다이싸이오-S,S-비스(4-tert-부틸-3-하이드록시-2,6-다이메틸벤질) 에스터(Cyanox® 1729); 트라이에틸렌 글리콜 비스(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸하이드로신나메이트); 헥사메틸렌 비스(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox® 259); 1,2-비스(3,5,다이-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나모일)하이드라자이드(Irganox® 1024); 4,4'-다이-tert-옥틸다이펜아민(Naugalube® 438R); 포스폰산, (3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시벤질)-, 다이옥타데실 에스터(Irganox® 1093); 1,3,5-트라이메틸-2,4,6-트리스(3',5'-다이-tert-부틸-4'하이드록시벤질)벤젠(Irganox® 1330); 2,4-비스(옥틸싸이오)-6-(4-하이드록시-3,5-다이-tert-부틸아닐리노)-1,3,5-트라이아진(Irganox® 565); 아이소옥틸 3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(Irganox® 1135); 옥타데실 3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(Irganox® 1076); 3,7-비스(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-10H-페노싸이아진(Irganox® LO 3); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀)모노아크릴레이트(Irganox® 3052); 2-tert-부틸-6-[1-(3-tert-부틸-2-하이드록시-5-메틸페닐)에틸]-4-메틸페닐 아크릴레이트(Sumilizer® TM 4039); 2-[1-(2-하이드록시-3,5-다이-tert-펜틸페닐)에틸]-4,6-다이-tert-펜틸페닐 아크릴레이트(Sumilizer® GS); 1,3-다이하이드로-2H-벤즈이미다졸(Sumilizer® MB); 2-메틸-4,6-비스[(옥틸싸이오)메틸]페놀(Irganox® 1520); N,N'-트라이메틸렌비스-[3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피온아미드(Irganox® 1019); 4-n-옥타데실옥시-2,6-다이페닐페놀(Irganox® 1063); 2,2'-에틸리덴비스[4,6-다이-tert-부틸페놀](Irganox® 129); N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신남아미드)(Irganox® 1098); 다이에틸 (3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시벤질)포스포네이트(Irganox® 1222); 4,4'-다이-tert-옥틸다이페닐아민(Irganox® 5057); N-페닐-1-나프탈렌아민(Irganox® L 05); 트리스[2-tert-부틸-4-(3-ter-부틸-4-하이드록시-6-메틸페닐싸이오)-5-메틸 페닐]포스파이트(Hostanox® OSP 1); 징크 다이노닐다이티오카바메이트(Hostanox® VP-ZNCS 1); 3,9-비스[1,1-다이메틸-2-[(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸(Sumilizer® AG80); 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트](Irganox® 1010); 에틸렌-비스(옥시에틸렌)비스[3-(5-tert-부틸-4-하이드록시-m-톨릴)-프로피오네이트(Irganox® 245); 3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시톨루엔(Lowinox BHT, Chemtura) 등을 포함한다.
본 조성물에서 사용하기에 적합한 입체 장애형 페놀 항산화제의 일부 예는 하기 일반 화학식을 갖는 트라이아진 항산화제이다:
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 페놀기이고, 이것은 C1 내지 C5 알킬 또는 에스터 치환기를 통해 트라이아진 고리에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 R은 하기 화학식 (I) 내지 (III) 중 하나이다:
이러한 트라이아진계 산화 방지제의 상업적으로 입수 가능한 예는 American Cyanamid의 상표명 Cyanox® 1790(이때, 각각의 R 기는 화학식 III으로 표현됨) 및 Ciba Specialty Chemicals의 상표명 Irganox® 3114(이때, 각각의 R 기는 화학식 I으로 표현됨) 및 Irganox® 3125(이때, 각각의 R 기는 화학식 II으로 표현됨) 하에 입수될 수 있다.
입체 장애형 페놀성 산화 방지제는 전체 안정화된 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 3 중량%, 일부 실시양태에서 약 0.05 중량% 내지 약 1 중량%, 및 일부 실시양태에서, 약 0.05 중량% 내지 약 0.3 중량%를 구성할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 산화 방지제는 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트를 포함한다.
폴리에스터 조성물의 열화를 저해하고 이에 이해서 이의 내구성을 연장시키기 위해서 장애형 아민 광 안정화제(hindered amine light stabilizer; "HALS")가 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 HALS 화합물은 치환된 피페리딘, 예컨대 알킬-치환된 피페리딜, 피페리디닐, 피페라지논, 알콕시피페리디닐 화합물 등으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, 장애형 아민은 2,2,6,6-테트라알킬피페리디닐으로부터 유래될 수 있다. 유래된 화합물에 관계 없이, 장애형 아민은 전형적으로 약 1,000 이상, 일부 실시양태에서 약 1000 내지 약 20,000, 일부 실시양태에서 약 1500 내지 약 15,000, 및 일부 실시양태에서, 약 2000 내지 약 5000의 수평균 분자량을 갖는 올리고머 또는 중합체 화합물이다. 이러한 화합물은 전형적으로 중합체 반복 단위당 적어도 1개의 2,2,6,6-테트라알킬피페리디닐 기(예를 들어, 1 내지 4개)를 함유한다.
고분자량의 장애형 아민은 비교적 열안정적이기 때문에 사출 조건에 가해진 후에도 광 열화를 저해할 수 있다고 여겨지지만, 이러한 이론에 제한되고자 하는 것은 아니다.
하나의 특히 적합한 고분자량의 장애형 아민은 하기 일반 구조를 갖는다:
상기 식에서, p는 4 내지 30, 일부 실시양태에서 4 내지 20, 일부 실시양태에서 4 내지 10이다. 이러한 올리고머 화합물은 Clariant의 상표명 Hostavin® N30 하에 상업적으로 입수 가능하며, 이는 수평균 분자량이 1200이다.
또 다른 적합한 고분자량의 장애형 아민은 하기 구조를 갖는다:
상기 식에서, n은 1 내지 4이고, R30은 독립적으로 수소 또는 CH3이다. 이러한 올리고머 화합물은 Adeka Palmarole SAS(Adeka Corp.와 Palmarole Group의 조인트 벤처)로부터 상표명 ADK STAB® LA-63(R30은 CH3임) 및 ADK STAB® LA-68(R30은 수소임) 하에 상업적으로 입수 가능하다.
적합한 고분자량 장에형 아민의 다른 예는, 예를 들어, N-(2-하이드록시에틸)-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디놀과 석신산의 올리고머(Ciba Specialty Chemicals의 Tinuvin® 622, MW=4000); 시아누르산과 N,N-다이(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-헥사메틸렌 다이아민의 올리고머; 폴리((6-모폴린-S-트라이아진-2,4-다이일)(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-이미노헥사메틸렌-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-이미노)(Cytec의 Cyasorb® UV 3346, MW=1600); 폴리메틸프로필-3-옥시-[4(2,2,6,6-테트라메틸)-피페리디닐실록산(Great Lakes Chemical의 Uvasil® 299, MW=1100 내지 2500); α-메틸스티렌-N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)말레이미드와 N-스테아릴 말레이미드의 공중합체; 1,2,3,4-부탄테트라카복실산을 갖는 2,4,8,10-테트라옥사스파이로[5.5]운데칸-3,9-다이에탄올 테트라메틸-중합체; 등을 포함한다.
고분자량의 장애형 아민 이외에도, 저분자량의 장애형 아민이 또한 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 장애형 아민은 일반적으로 자연에서 단량체이고, 약 1000 이하, 일부 실시양태에서 약 155 내지 약 800, 및 일부 실시양태에서, 약 300 내지 약 800의 분자량을 갖는다.
이러한 저분자량 장애형 아민의 구체적인 예는, 예를 들어, 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(Ciba Specialty Chemicals의 Tinuvin® 770, MW=481); 비스-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-(3,5-다이-tert.부틸-4-하이드록시벤질)부틸-프로판 다이오에이트; 비스-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)세바케이트; 8-아세틸-3-도데실-7,7,9,9-테트라메틸-1,3,8-트라이아자스파이로-(4,5)-데칸-2,4-다이온, 부탄다이오익산-비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐) 에스터; 테트라키스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-부탄 테트라카복실레이트; 7-옥사-3,20-다이아자다이스파이로(5.1.11.2) 헤네이코산-20-프로판산, 2,2,4,4-테트라메틸-21-옥소, 도데실 에스터; N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-N'-아미노-옥사미드; o-t-아밀-o-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-모노퍼옥시-카보네이트; β-알라닌, N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐), 도데실에스터; 에탄다이아미드, N-(1-아세틸-2,2,6,6-테트라메틸피페리디닐)-N'-도데실; 3-도데실-1-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-피롤리딘-2,5-다이온; 3-도데실-1-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-피롤리딘-2,5-다이온; 3-도데실-1-(1-아세틸,2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-피롤리딘-2,5-다이온(Clariant의 Sanduvar® 3058, MW=448.7); 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘; 1-[2-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐프로피오닐옥시)에틸]-4-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시l페닐 프로피오닐옥시)-2,2,6,6-테트라메틸-피페리딘; 2-메틸-2-(2",2",6",6"-테트라메틸-4"-피페리디닐아미노)-N-(2',2',6',6'-테트라-메틸-4'-피페리디닐)프로피오닐아미드; 1,2-비스-(3,3,5,5-테트라메틸-2-옥소-피페라지닐)에탄; 4-올레일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 적합한 저분자량 장애형 아민이 미국 특허 제5,679,733호(Malik, et al)에 기재되어 있다.
장애형 아민은 목적하는 특성을 달성하기 위해 단독으로 또는 조합하여 임의의 양으로 존재할 수 있지만, 전형적으로 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 4 중량%를 구성한다.
자외선 광 에너지를 흡수하기 위해서 UV 흡수제, 예컨대 벤조트라이아졸 또는 벤조페논이 조성물에서 사용될 수 있다. 적합한 벤조트라이아졸은, 예를 들어, 2-(2-하이드록시페닐)벤조트라이아졸, 예컨대 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트라이아졸; 2-(2-하이드록시-5-tert-옥틸페닐)벤조트라이아졸(Cytec의 Cyasorb® UV 5411); 2-(2-하이드록시-3,5-다이-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트라이아졸; 2-(2-하이드록시-3-tert-부틸-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트라이아졸; 2-(2-하이드록시-3,5-다이쿠밀페닐)벤조트라이아졸; 2,2'-메틸렌비스(4-tert-옥틸-6-벤조산-트라이아졸릴페놀); 2-(2-하이드록시-3-tert-부틸-5-카복시페닐)벤조트라이아졸의 폴리에틸렌 글리콜 에스터; 2-[2-하이드록시-3-(2-아크릴로일옥시에틸)-5-메틸페닐]-벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-3-(2-메타크릴로일옥시에틸)-5-tert-부틸페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-3-(2-메타크릴로일옥시에틸)-5-tert-옥틸페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-3-(2-메타크릴로일옥시에틸)-5-tert-부틸페닐]-5-클로로벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-5-(2-메타크릴로일옥시에틸)페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-3-tert-부틸-5-(2-메타크릴로일옥시에틸)페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-3-tert-아밀-5-(2-메타크릴로일옥시에틸)페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-3-tert-부틸-5-(3-메타크릴로일옥시프로필)페닐]-5-클로로벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-4-(2-메타크릴로일옥시메틸)페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-4-(3-메타크릴로일옥시-2-하이드록시프로필)페닐]벤조트라이아졸; 2-[2-하이드록시-4-(3-메타크릴로일옥시프로필)페닐]벤조트라이아졸; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 벤조페논 광 안정화제는 마찬가지로 2-하이드록시-4-do데실oxy벤조페논; 2,4-다이하이드록시벤조페논; 2-(4-벤조일-3-하이드록시페녹시)에틸 아크릴레이트(Cytec의 Cyasorb® UV 209); 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시)벤조페논(Cytec의 Cyasorb® 531); 2,2'-다이하이드록시-4-(옥틸옥시)벤조페논(Cytec의 Cyasorb® UV 314); 헥사데실-3,5-비스-tert-부틸-4-하이드록시벤조에이트(Cytec의 Cyasorb® UV 2908); 2,2'-싸이오비스(4-tert-옥틸페놀ato)-n-부틸아민 니켈(II)(Cytec의 Cyasorb® UV 1084); 3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시벤조산, (2,4-다이-tert-부틸페닐)에스터(Cytec의 Cyasorb® 712); 4,4'-다이메톡시-2,2'-다이하이드록시벤조페논(Cytec의 Cyasorb® UV 12); 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
사용되는 경우, UV 흡수제는 전체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 4 중량%를 구성할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 자외선 내성 및 색상 안정성을 생성하는 안정화제의 블렌드를 함유할 수 있다. 안정화제의 조합물은 밝은 형광 색상을 갖는 생성물이 생성되도록 할 수 있다. 또한, 밝은 색상의 생성물은 시간 경과에 따른 현저한 변색을 나타내지 않으면서 생성될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 중합체 조성물은 벤조트라이아졸 광 안정화제와 장애형 아민 광 안정화제, 예컨대 올리고머성 장애형 아민의 조합물을 함유할 수 있다.
과산화물 및 과산화수소를 안정적인 비-라디칼 생성물로 분해시키기 위한 2차 항산화제로서 작용하는 유기인(organophosphorous) 화합물이 조성물에 사용될 수 있다. 3가 유기인 화합물(예를 들어, 포스파이트 또는 포스포나이트)이 본 발명의 안정화 시스템에 특히 유용하다. 모노포스파이트 화합물(즉, 분자당 단지 1개의 인 원자)이 본 발명의 특정 실시양태에 사용될 수 있다. 바람직한 모노포스파이트는 아릴옥사이드기 중 적어도 하나에 C1 내지 C10　알킬 치환기를 함유하는 아릴 모노포스파이트이다. 이들 치환기는 선형(노닐 치환기의 경우) 또는 분지형(예컨대 아이소프로필 또는 3차 부틸 치환기)일 수 있다. 적합한 아릴 모노포스파이트(또는 모노포스포나이트)의 비제한적인 예는 트라이페닐 포스파이트; 다이페닐 알킬 포스파이트; 페닐 다이알킬 포스파이트; 트리스(노닐페닐) 포스파이트(Weston™ 399, GE Specialty Chemicals로부터 입수 가능); 트리스(2,4-다이-tert-부틸페닐) 포스파이트(Irgafos® 168, Ciba Specialty Chemicals Corp.로부터 입수 가능); 비스(2,4-다이-tert-부틸-6-메틸페닐)에틸 포스파이트(Irgafos® 38, Ciba Specialty Chemicals Corp.로부터 입수 가능); 및 2,2',2"-나이트릴로[트라이에틸트리스(3,3'5,5'-테트라-tert-부틸-1,1'-바이페닐-2,2'-다이일) 포스페이트(Irgafos® 12, Ciba Specialty Chemicals Corp.로부터 입수 가능)를 포함할 수 있다. 또한, 안정화 시스템에 사용될 수 있는 아릴 다이포스파이트 또는 다이포스포나이트(즉, 포스파이트 분자 당 적어도 2개의 인 원자를 포함함)는, 예를 들어, 다이스테아릴 펜타에리트리톨 다이포스파이트, 다이아이소데실 펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,4 다이-tert-부틸페닐) 펜타에리트리톨 다이포스파이트(Irgafos® 126, Ciba로부터 입수 가능); 비스(2,6-다이-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트; 비스아이소데실옥시펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,4-다이-tert-부틸-6-메틸페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(2,4,6-트라이-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트, 테트라키스(2,4-다이-tert-부틸페닐)4,4'-바이페닐렌-다이포스포나이트(Sandostab™ P-EPQ, Clariant로부터 입수 가능) 및 비스(2,4-다이쿠밀페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트 (Doverphos® S-9228)를 포함할 수 있다.
유기인 화합물은 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%, 일부 실시양태에서 약 0.05 중량% 내지 약 1 중량%, 및 일부 실시양태에서, 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%를 구성할 수 있다.
상기에 언급된 것 이외에, 2차 아민이 조성물에 또한 사용될 수 있다. 2차 아민은 자연에서 방향족일 수 있고, 예컨대 N-페닐 나프틸아민(예를 들어, Uniroyal Chemical의 Naugard® PAN); 다이페닐아민, 예컨대 4,4'-비스(다이메틸벤질)-다이페닐아민(예를 들어, Uniroyal Chemical의 Naugard® 445); p-페닐렌다이아민(예를 들어, Goodyear의 Wingstay® 300); 퀴놀론 등일 수 있다. 특히 적합한 2차 아민은 올리고머 또는 중합체성 아민, 예컨대 단독 또는 공중합 폴리아미드이다. 이러한 폴리아미드의 예는 나일론 3(폴리-β-알라닌), 나일론 6, 나일론 10, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6/6, 나일론 6/9, 나일론 6/10, 나일론 6/11, 나일론 6/12, 폴리에스터, 폴리아미드이미드, 폴리아크릴아미드 등을 포함할 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 아민은 120℃ 내지 220℃ 범위의 융점을 갖는 폴리아미드 삼원 중합체이다. 적합한 삼원 중합체는 나일론 6, 나일론 6/6, 나일론 6/9, 나일론 6/10 및 나일론 6/1212로 이루어진 군으로부터 선택된 나일론을 기반으로 할 수 있고, 나일론 6-66-69; 나일론 6-66-610 및 나일론 6-66-612를 포함할 수 있다. 이러한 나일론 삼원 중합체의 한 예는 나일론 6-66-610의 삼원 중합체이며, Du Pont de Nemours로부터 상표명 Elvamide® 8063R 하에 상업적으로 입수 가능하다. 2차 아민은 전체 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%를 구성할 수 있다.
상기 성분 이외에도, 중합체 조성물은 다양한 다른 성분을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 착색제는 임의의 바람직한 무기 안료, 예컨대 이산화티타늄, 울트라마린 블루, 코발트 블루 및 다른 유기 안료 및 염료, 예컨대 프탈로시아닌, 안트라퀴논 등을 포함한다. 다른 착색제는 카본 블랙 또는 다양한 다른 중합체-용해성 염료를 포함한다. 착색제는 일반적으로 최대 약 2 중량%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다.
우수한 저항률 값을 달성하는 데 도움이 되도록, 조성물에는 일반적으로 높은 수준의 전기 전도성을 갖는 종래의 재료를 가지지 않을 수도 있다. 예를 들어, 중합체 조성물은 일반적으로 예컨대 약 20℃의 온도에서 측정 시 약 1 ohm-cm 미만, 일부 실시양태에서 약 0.1 ohm-cm 미만, 및 일부 실시양태에서, 약 1 x 108　내지 약 1 x 102　ohm-cm의 고유 체적 저항률을 갖는 전기 전도성 충전제를 가지지 않을 수 있다. 이러한 전기 전도성 충전제의 예는, 예를 들어, 그래파이트, 전기 전도성 카본 블랙, 탄소 섬유, 그래핀, 탄소 나노튜브 등과 같은 전기 전도성 탄소 재료; 금속(예를 들어, 금속 입자, 금속 플레이크, 금속 섬유 등); 이온성 액체; 기타 등을 포함할 수 있다. 이러한 전기 전도성 재료의 존재를 최소화하는 것이 일반적으로 바람직하지만, 그럼에도 불구하고 특정 실시양태에서 상대적으로 작은 백분율로, 특정 실시양태에서, 예컨대 중합체 조성물의 약 5 중량% 이하, 일부 실시양태에서 약 2 중량% 이하, 일부 실시양태에서 약 1 중량% 이하, 일부 실시양태에서 약 0.5 중량% 이하, 및 일부 실시양태에서, 약 0.001 중량% 내지 약 0.2 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 개시내용의 조성물은 당업계에 공지된 임의의 기법을 사용하여 컴파운딩되어 중합체 물품으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 조성물을 잘 혼합하여 실질적으로 균질한 블렌드를 형성할 수 있다. 블렌드를 상승된 온도, 예컨대 중합체 조성물에서 사용되는 중합체의 용융점보다 높지만 분해 온도보다는 낮은 온도에서 용융 혼련시킬 수 있다. 대안적으로, 각각의 조성물을 종래의 단축 사출기 또는 이축 압출기에서 용융시키고, 함께 혼합할 수 있다. 바람직하게는, 용융 혼합은 150 내지 300℃, 예컨대 200 내지 280℃, 예컨대 220 내지 270℃ 또는 240 내지 260℃ 범위의 온도에서 수행된다. 그러나, 이러한 가공은 임의의 중합체 분해를 최소화하기 위해서 목적하는 온도에서 각각의 개별 조성물에 대해서 수행되어야 한다.
압출 후, 조성물은 펠릿으로 형성될 수 있다. 펠릿은 당업계에 공지된 기법, 예컨대 사출 성형, 열성형, 취입 성형, 회전 성형 등에 의해서 중합체 물품으로 성형될 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 중합체 물품은 우수한 마찰학적(tribological) 거동 및 기계적 특성을 나타낸다. 결과적으로, 중합체 물품은 낮은 마모 및 우수한 글라이딩 특성이 바람직한 몇몇 응용에 사용될 수 있다.
본 개시내용에 따른 중합체 조성물은 우수한 내염성 특성, 뿐만 아니라 물리적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, Underwriters Laboratories Test 94에 따른 수직 화재 시험에 따라 테스트될 때, 본 개시내용에 따른 시험편은 1.5 mm의 두께에서, 또는 심지어 0.8 mm의 두께에서 테스트하는 경우 UL-94 등급이 V-0일 수 있다.
특히, 내염성 중합체 조성물은 본 개시내용에 따라 우수한 유동 특성을 갖도록 제형화될 수 있다. 예를 들어, ISO Test 1133에 따라 250℃ 및 2.16 kg의 하중에서 테스트될 때, 전체 중합체 조성물은 약 3 cm3/10분 초과, 예컨대 약 4 cm3/10분 초과, 예컨대 약 5 cm3/10분 초과, 예컨대 약 6 cm3/10분 초과, 예컨대 약 7 cm3/10분 초과, 예컨대 약 8 cm3/10분 초과, 예컨대 약 9 cm3/10분 초과, 예컨대 약 10 cm3/10분 초과의 용융 유속을 가질 수 있다. 용융 유속은 일반적으로 약 50 cm3/10분 미만이다.
본 개시내용은 하기 실시예를 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다.
실시예 1
다양한 중합체 조성물을 본 개시내용에 따라 제형화하고 다양한 특성에 대해 테스트하였다. 하기 결과를 수득하였다.
사용된 티타네이트 커플링제는 티타늄(IV) 2-프로파놀레이토, 트리스(다이옥틸)포스페이토-O이었다.
상기 제형을 테스트 샘플로 성형하고, 가수분해 테스트를 실시하였다. 가수분해 테스트 동안, 샘플을 압력솥에 넣고 121℃에서 96시간 동안 두었다. 그런 다음 샘플의 초기 기계적 특성을 서로 다른 시간 간격으로 가수분해 테스트를 거친 샘플과 비교하였다. 하기 결과를 수득하였다.
실시예 2
다양한 중합체 조성물을 본 개시내용에 따라 제형화하고 다양한 특성에 대해 테스트하였다. 하기 결과를 수득하였다.
사용된 티타네이트 커플링제는 티타늄(IV) 2-프로파놀레이토, 트리스(다이옥틸)포스페이토-O이었다.
상기 제형을 테스트 샘플로 성형하고, 가수분해 테스트를 실시하였다. 가수분해 테스트 동안, 샘플을 압력솥에 넣고 121℃에서 96시간 동안 두었다. 그런 다음 샘플의 초기 기계적 특성을 서로 다른 시간 간격으로 가수분해 테스트를 거친 샘플과 비교하였다. 하기 결과를 수득하였다.
[표 4]
상기 샘플들은 제형에 포스파이트 및/또는 질소-함유 상승작용제를 포함하지 않고도 우수한 결과를 얻을 수 있음을 입증한다.
실시예 3
중합체 조성물을 본 개시내용에 따라 제형화하고 다양한 특성에 대해 테스트하였다. 하기 결과를 수득하였다.
[표 5]
상기 제형을 테스트 샘플로 성형하고, 가수분해 테스트를 실시하였다. 가수분해 테스트 동안, 샘플을 압력솥에 넣고 121℃에 두었다. 이어서, 96시간 및 168시간 후에 샘플을 하였다. 그런 다음 샘플의 초기 기계적 특성을 서로 다른 시간 간격으로 가수분해 테스트를 거친 샘플과 비교하였다. 하기 결과를 수득하였다.
[표 6]
상기 조성물은 20℃ 내지 140℃ 범위의 온도에 걸쳐 약 25 kV/mm 초과의 유전 강도를 보유하고, 20℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 걸쳐 약 1 x 1015 ohm 초과의 표면 저항률을 나타내고, 20℃ 내지 60℃ 범위의 온도에 걸쳐 1 x 1015　ohm-cm 초과의 체적 저항률을 나타냈다.
본 발명의 상기 및 다른 변경 및 변형은 청구 범위에 더욱 구체적으로 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 실시양태의 양태는 전체적으로 또는 부분적으로 교환될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 당업자는 전술한 설명이 단지 예시일 뿐이며, 첨부된 청구범위에서 추가로 설명된 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다.

Claims (38)

  1. 중합체 조성물로서,
    상기 중합체 조성물에 약 35 중량% 초과의 양으로 존재하는, 열가소성 중합체;
    상기 중합체 조성물 내에 포함되며 비할로겐 난연제(non-halogen flame retardant)를 포함하는, 난연제 조성물;
    상기 열가소성 중합체로부터 형성된 중합체 매트릭스 전체에 분산된, 보강 섬유(reinforcing fiber); 및
    실리콘, 폴리에스터 탄성체, 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 또는 이들의 혼합물을 포함하며 상기 중합체 조성물에 약 10 중량% 미만의 양으로 존재하는, 전기 저항제(electrical resistance agent)
    를 포함하고;
    475 V 이상의 비교 트래킹 지수(comparative tracking index)를 나타내는, 중합체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    525 V 이상, 예컨대 550 V 이상, 예컨대 575 V 이상, 예컨대 600 V 이상의 비교 트래킹 지수를 나타내는 중합체 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 저항제가 초고분자량 실리콘을 포함하고, 상기 중합체 조성물에 약 0.3 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재하는, 중합체 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 초고분자량 실리콘이 폴리다이메틸실록산을 포함하는, 중합체 조성물.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    폴리에스터 탄성체를 포함하는 제2 전기 저항제를 포함하는 중합체 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리에스터 탄성체가 코폴리에스터 탄성체를 포함하고, 상기 초고분자량 실리콘이 상기 폴리에스터 탄성체에 대해 약 3:1 내지 약 1:3, 예컨대 약 2:1 내지 약 1:1.5의 중량비로 상기 중합체 조성물에 존재하는, 중합체 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 저항제가 폴리에스터 탄성체를 포함하는, 중합체 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴리에스터 탄성체가, 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리에터 세그먼트의 블록 공중합체를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 탄성체를 포함하는, 중합체 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 폴리에스터 탄성체가, 열가소성 에스터 에터 탄성체를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 탄성체를 포함하는, 중합체 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌을 포함하는 제2 전기 저항제를 추가로 포함하는 중합체 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 중합체가, 약 20 mmol/kg 미만의 양의 카복실 말단 기를 갖는 폴리에스터 중합체를 포함하는, 중합체 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 폴리에스터 중합체가 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함하는, 중합체 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리카보다이이미드를 추가로 포함하는 중합체 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리카보다이이미드가 10,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량을 갖는, 중합체 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 섬유가 유리 섬유를 포함하는, 중합체 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 섬유가 약 1 mm 내지 약 5 mm의 평균 섬유 길이를 갖고, 약 8 마이크론 내지 약 12 마이크론의 평균 섬유 직경을 갖는, 중합체 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 난연제 조성물이 금속 포스피네이트를 포함하는, 중합체 조성물.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 난연제 조성물이 금속 포스파이트를 추가로 포함하고, 상기 금속 포스파이트가 알루미늄 포스파이트를 포함하고, 상기 금속 포스피네이트가 알루미늄 다이에틸 포스피네이트를 포함하는, 중합체 조성물.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 난연제 조성물이 질소-함유 상승작용제(synergist)를 추가로 포함하고, 상기 질소-함유 상승작용제가 멜라민 시아누레이트를 포함하는, 중합체 조성물.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 난연제 조성물이 금속 포스파이트를 포함하지 않는, 중합체 조성물.
  21. 제17항 또는 제20항에 있어서,
    상기 난연제 조성물이 질소-함유 상승작용제를 포함하지 않는, 중합체 조성물.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기금속 상용화제(compatibilizer)를 추가로 포함하는 중합체 조성물.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 유기금속 상용화제가 티타네이트를 포함하는, 중합체 조성물.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 유기금속 상용화제가 티타늄(IV) 2-프로판올레이토, 트리스(다이옥틸)포스페이토-O를 포함하는, 중합체 조성물.
  25. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기금속 상용화제가 약 0.05 중량% 내지 약 2.5 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재하는, 중합체 조성물.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    카복실산의 에스터를 추가로 포함하는 중합체 조성물.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 카복실산의 에스터가 몬탄산과 다작용성 알코올의 반응 생성물을 포함하는, 중합체 조성물.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 250℃의 온도 및 2.16 kg의 하중에서 테스트될 때 4 cm3/10분 이상의 용융 유속을 갖는, 중합체 조성물.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이, Underwriters Laboratories Test 94에 따른 수직 연소 테스트에 따라 테스트될 때 1.6 mm의 두께에서 테스트했을 때 V-0 등급을 갖는, 중합체 조성물.
  30. 제15항에 있어서,
    상기 유리 섬유가 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로, 예컨대 약 20 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 상기 중합체 조성물에 존재하는, 중합체 조성물.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 121℃에서 가수분해 테스트될 때 상기 중합체 조성물의 인장 모듈러스가 168시간 후 약 50% 이하만큼 감소하는, 중합체 조성물.
  32. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 121℃에서 가수분해 테스트될 때 상기 중합체 조성물의 파단 변형률이 168시간 후 약 45% 이하만큼 감소하는, 중합체 조성물.
  33. 적어도 2개의 대향하는 벽을 포함하는 전기 커넥터로서,
    접촉 요소(contact element)를 수용하기 위해 상기 벽 사이에 통로가 획정되고, 이때 상기 벽이 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항의 중합체 조성물로부터 형성되는, 전기 커넥터.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 접촉 요소가 수형 리셉터클(male receptacle) 또는 암형 리셉터클(female receptacle)을 포함하는, 커넥터.
  35. 중합체 조성물로서,
    상기 중합체 조성물에 약 35 중량% 초과의 양으로 존재하는, 열가소성 중합체;
    상기 중합체 조성물 내에 포함되며 비할로겐 난연제를 포함하는, 난연제 조성물; 및
    상기 열가소성 중합체로부터 형성된 중합체 매트릭스 전체에 분산된, 보강 섬유
    를 포함하고,
    이때, 상기 중합체 조성물이 475 V 이상의 비교 트래킹 지수를 나타내고, 약 15 kV/mm 초과의 유전 강도를 나타내고, 20℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 걸쳐 약 1 x 1014 ohm의 표면 저항률을 나타내고, 20℃ 내지 60℃ 범위의 온도에 걸쳐 1 x 1014 ohm-cm 초과의 체적 저항률을 나타내고, 상기 중합체 조성물이 121℃에서 가수분해 테스트될 때 상기 중합체 조성물의 파단 응력이 168시간 후 약 30% 이하만큼 감소하고, 상기 중합체 조성물의 파단 변형률이 168시간 후 약 40% 이하만큼 감소하는, 중합체 조성물.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 실리콘, 폴리에스터 탄성체, 메타크릴레이트 부타다이엔 스티렌 또는 이들의 혼합물을 포함하는 전기 저항제를 추가로 포함하고, 이때 상기 전기 저항제가 상기 중합체 조성물에 약 10 중량% 미만의 양으로 존재하는, 중합체 조성물.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 약 25 kV/mm 초과의 유전 강도를 나타내고, 20℃ 내지 120℃ 범위의 온도에 걸쳐 약 1 x 1015 ohm 초과의 표면 저항률을 나타내고, 20℃ 내지 60℃ 범위의 온도에 걸쳐 1 x 1015　ohm-cm 초과의 체적 저항률을 나타내는, 중합체 조성물.
  38. 제36항에 있어서,
    적어도 하나의 산화 방지제, 올리고머성 카보다이이미드, 및 티타네이트(titanate)를 추가로 포함하는 중합체 조성물.
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