KR20240023835A - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 - Google Patents

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 Download PDF

Info

Publication number
KR20240023835A
KR20240023835A KR1020220102027A KR20220102027A KR20240023835A KR 20240023835 A KR20240023835 A KR 20240023835A KR 1020220102027 A KR1020220102027 A KR 1020220102027A KR 20220102027 A KR20220102027 A KR 20220102027A KR 20240023835 A KR20240023835 A KR 20240023835A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoplastic resin
resin composition
polyaryl ether
injection specimen
specimen
Prior art date
Application number
KR1020220102027A
Other languages
English (en)
Inventor
진영섭
이정헌
이봉재
Original Assignee
롯데케미칼 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롯데케미칼 주식회사 filed Critical 롯데케미칼 주식회사
Priority to KR1020220102027A priority Critical patent/KR20240023835A/ko
Priority to PCT/KR2023/011250 priority patent/WO2024039110A1/ko
Publication of KR20240023835A publication Critical patent/KR20240023835A/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/08Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
    • C08L71/10Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives from phenols
    • C08L71/12Polyphenylene oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • C08K3/041Carbon nanotubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/06Polysulfones; Polyethersulfones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리아릴에테르케톤 수지 60 내지 90 중량%, 및 폴리아릴에테르술폰 수지 10 내지 40 중량%를 포함하는 열가소성 수지 100 중량부; 및 탄소나노튜브 0.5 내지 10 중량부;를 포함하며, 주사형 전자현미경(SEM)을 사용하여 10,000배 및 50,000배 배율로 측정한 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 폴리아릴에테르케톤 및 폴리아릴에테르술폰계 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다.
폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지와 같은 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 수지는 내열성, 내화학성, 강성, 내피로성 등이 우수하여, 사무자동화 기기 분야, 자동차 분야 등에 쓰이고 있다. 그러나, 폴리아릴에테르케톤 수지는 내충격성 등이 낮아, 내충격성 등이 요구되는 분야에 적용되기에는 한계가 있었다.
폴리아릴에테르케톤 수지의 내충격성을 향상시키기 위하여, 폴리아릴에테르술폰(PAES) 수지를 블렌드 하는 방법이 사용되고 있으나, 폴리아릴에테르케톤 수지와 폴리아릴에테르술폰 수지 블렌드는 제한된 혼화성으로 인하여, 강성, 내충격성 등 물성 저하가 발생할 우려가 있으며, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커져서 적용에 제한을 받을 수 있다.
따라서, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성 저하 없이, 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-2163638호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리아릴에테르케톤 수지 60 내지 90 중량%, 및 폴리아릴에테르술폰 수지 10 내지 40 중량%를 포함하는 열가소성 수지 100 중량부; 및 탄소나노튜브 0.5 내지 10 중량부;를 포함하며, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 10,000배 및 50,000배 배율로 측정한 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지는 ASTM D3835에 의거하여, 400℃ 온도 및 1000 sec-1 전단율 조건에서 모세관식 점도관 유량계로 측정한 용융점도(melt viscosity)가 300 내지 500 Pa·s일 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 폴리아릴에테르술폰 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 폴리아릴에테르술폰 수지는 ASTM D3835에 의거하여, 400℃ 온도 및 1000 sec-1 전단율 조건에서 모세관식 점도관 유량계로 측정한 용융점도(melt viscosity)가 200 내지 400 Pa·s일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리아릴에테르술폰 수지의 용융점도비는 1 : 1 내지 4 : 1일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 탄소나노튜브는 평균 직경이 3 내지 15 nm이고, 평균 길이가 10 내지 25 ㎛일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 유리전이온도가 150 내지 170℃이며, 싱글 유리전이온도를 갖는 것일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 50 mm/min의 속도 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 50 mm/min의 속도로 측정한 항복점 인장강도가 각각 93 내지 100 MPa이고, 인장탄성률이 각각 3.3 내지 4.0 GPa일 수 있다.
10. 상기 1 내지 9 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 사출 시편의 흐름 방향 항복점 인장강도 및 사출 시편의 수직 방향 항복점 인장강도의 차이가 2 MPa 이하이고, 사출 시편의 흐름 방향 인장탄성률 및 사출 시편의 수직 방향 인장탄성률의 차이가 0.2 GPa 이하일 수 있다.
11. 상기 1 내지 10 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 2.8 mm/min의 속도 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 각각 140 내지 150 MPa이고, 굴곡탄성률이 각각 3.2 내지 4.0 GPa일 수 있다.
12. 상기 1 내지 11 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 사출 시편의 흐름 방향 굴곡강도 및 사출 시편의 수직 방향 굴곡강도의 차이가 2 MPa 이하이고, 사출 시편의 흐름 방향 굴곡탄성률 및 사출 시편의 수직 방향 굴곡탄성률의 차이가 0.2 GPa 이하일 수 있다.
13. 상기 1 내지 12 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 또는 3.2 mm 두께 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction)으로 언노치 아이조드 충격강도 측정 시, 사출 시편이 깨지지 않을 수 있다.
14. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 13 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리아릴에테르케톤 수지; (B) 폴리아릴에테르술폰 수지; 및 (C) 탄소나노튜브;를 포함한다.
(A) 폴리아릴에테르케톤 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리아릴에테르케톤 수지는 폴리아릴에테르술폰 수지 및 탄소나노튜브와 특정 함량으로 함께 적용되어, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성 저하 없이, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리아릴에테르케톤 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리아릴에테르케톤 수지(폴리에테르에테르케톤 수지 등)를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
구체예에서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지는 ASTM D3835에 의거하여, 400℃ 온도 및 1000 sec-1 전단율 조건에서 모세관식 점도관 유량계로 측정한 용융점도(melt viscosity)가 300 내지 500 Pa·s, 예를 들면 310 내지 490 Pa·s일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성이 우수할 수 있고, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지는 상기 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리아릴에테르술폰 수지를 포함하는 열가소성 수지 전체 100 중량% 중, 60 내지 90 중량%, 예를 들면 60 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리아릴에테르케톤 수지의 함량이 상기 열가소성 수지 전체 100 중량% 중, 60 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 혼화성, 강성, 내충격성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커질 우려가 있고, 90 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 혼화성, 강성, 내충격성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커질 우려가 있다.
(B) 폴리아릴에테르술폰 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리아릴에테르술폰 수지는 폴리아릴에테르케톤 수지 및 탄소나노튜브와 특정 함량으로 함께 적용되어, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성 저하 없이, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리아릴에테르술폰 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리아릴에테르술폰 수지(폴리페닐술폰 수지 등)를 사용할 수 있다.
[화학식 2]
구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르술폰 수지는 ASTM D3835에 의거하여, 400℃ 온도 및 1000 sec-1 전단율 조건에서 모세관식 점도관 유량계로 측정한 용융점도(melt viscosity)가 200 내지 400 Pa·s, 예를 들면 210 내지 390 Pa·s일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성이 우수할 수 있고, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리아릴에테르술폰 수지의 용융점도비는 1 : 1 내지 4 : 1, 예를 들면 1.05 : 1 내지 2.5 : 1일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성이 우수하여, 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛ 이하일 수 있고, 열가소성 수지 조성물이 싱글 유리전이온도를 가질 수 있으며, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 우수할 수 있고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 작을 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴에테르술폰 수지는 상기 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리아릴에테르술폰 수지를 포함하는 열가소성 수지 전체 100 중량% 중, 10 내지 40 중량%, 예를 들면 15 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리아릴에테르술폰 수지의 함량이 상기 열가소성 수지 전체 100 중량% 중, 10 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 혼화성, 강성, 내충격성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커질 우려가 있고, 40 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 혼화성, 강성, 내충격성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커질 우려가 있다.
(C) 탄소나노튜브
본 발명의 일 구체예에 따른 탄소나노튜브는 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지와 특정 함량으로 함께 적용되어, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성 저하 없이, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 예를 들면, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 다발형 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소나노튜브는 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM)으로 측정한 평균 직경이 3 내지 15 nm, 예를 들면 5 내지 13 nm일 수 있고, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 측정한 평균 길이가 10 내지 25 ㎛, 예를 들면 12 내지 20 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 혼화성 등이 우수할 수 있고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 작을 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소나노튜브는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 10 중량부, 예를 들면 1 내지 9 중량부로 포함될 수 있다. 상기 탄소나노튜브의 함량이 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.5 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 혼화성, 강성, 내충격성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커질 우려가 있고, 10 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 유동성, 성형성 등이 저하되어, 성형이 불가할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 난연제, 충진제, 산화방지제, 적하방지제, 활제, 이형제, 핵제, 열안정제, 자외선안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 20 중량부일 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 10,000배 및 50,000배 배율로 측정한 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛ 이하(도메인이 안 보이는 것 포함)인 것일 수 있다. 상기 도메인의 평균 크기가 0.5 ㎛를 초과할 경우, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성이 저하되고, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커질 우려가 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 유리전이온도가 150 내지 170℃, 예를 들면 150 내지 165℃이며, 싱글 유리전이온도를 갖는 것일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성 저하 없이, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 우수하고, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 작아질 수 있다. 여기서, 싱글 유리전이온도는 DMA 장치(제조사: TA, 장치명: Q800)를 사용하여, 2.5% strain, 1 Hz 조건에서 5℃/min의 승온 속도로 온도를 올리면서 열가소성 수지 조성물 시편의 모듈러스(modulus)를 측정 후, Tan Delta 값을 온도에 따라 플롯(plot)할 때, 1개의 피크(peak)만 존재하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 350 내지 450℃, 예를 들면 380 내지 420℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 50 mm/min의 속도로 측정한 항복점 인장강도가 93 내지 100 MPa, 예를 들면 95 내지 99 MPa일 수 있고, 인장탄성률이 3.3 내지 4.0 GPa, 예를 들면 3.4 내지 3.9 GPa일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 50 mm/min의 속도로 측정한 항복점 인장강도가 93 내지 100 MPa, 예를 들면 95 내지 99 MPa일 수 있고, 인장탄성률이 3.3 내지 4.0 GPa, 예를 들면 3.4 내지 3.9 GPa일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 사출 시편의 흐름 방향 항복점 인장강도 및 사출 시편의 수직 방향 항복점 인장강도의 차이가 2 MPa 이하일 수 있고, 사출 시편의 흐름 방향 인장탄성률 및 사출 시편의 수직 방향 인장탄성률의 차이가 0.2 GPa 이하일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 140 내지 150 MPa, 예를 들면 141 내지 149 MPa일 수 있고, 굴곡탄성률이 3.2 내지 4.0 GPa, 예를 들면 3.3 내지 3.8 GPa일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 140 내지 150 MPa, 예를 들면 141 내지 149 MPa일 수 있고, 굴곡탄성률이 3.2 내지 4.0 GPa, 예를 들면 3.3 내지 3.8 GPa일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 사출 시편의 흐름 방향 굴곡강도 및 사출 시편의 수직 방향 굴곡강도의 차이가 2 MPa 이하이고, 사출 시편의 흐름 방향 굴곡탄성률 및 사출 시편의 수직 방향 굴곡탄성률의 차이가 0.2 GPa 이하일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction)으로 언노치 아이조드 충격강도 측정 시, 사출 시편이 깨지지 않을 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction)으로 언노치 아이조드 충격강도 측정 시, 사출 시편이 깨지지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성 저하 없이, 강성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하며, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 작으므로, 기어, 커넥터, 모터, 베어링 등의 기계 부품 등과 반도체 및 액정 제조장치의 부품 등으로 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리아릴에테르케톤 수지
(A1) 폴리에테르에테르케톤 수지(제조사: Victrex, 제품명: 650G, 용융점도: 470 Pa·s)를 사용하였다.
(A2) 폴리에테르에테르케톤 수지(제조사: Victrex, 제품명: 450G, 용융점도: 350 Pa·s)를 사용하였다.
(A3) 폴리에테르에테르케톤 수지(제조사: Solvay, 제품명: KT880, 용융점도: 150 Pa·s)를 사용하였다.
(A4) 폴리에테르에테르케톤 수지(제조사: Victrex, 제품명: 90G, 용융점도: 90 Pa·s)를 사용하였다.
(B) 폴리아릴에테르술폰 수지
(B1) 폴리페닐술폰 수지(제조사: BASF, 제품명: Ultrason P2010, 용융점도: 230 Pa·s)를 사용하였다.
(B2) 폴리페닐술폰 수지(제조사: BASF, 제품명: Ultrason P3010, 용융점도: 320 Pa·s)를 사용하였다.
(B3) 폴리페닐술폰 수지(제조사: Solvay, 제품명: Radel 5100, 용융점도: 360 Pa·s)를 사용하였다.
(C) 탄소나노튜브
탄소나노튜브(제조사: LG화학, 제품명: Lucan BT1003M)를 사용하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 7
상기 각 구성 성분을 하기 표 1, 2, 3 및 4에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 400℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=40, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 100℃에서 4시간 이상 건조 후, 6 oz 사출기(성형 온도 400℃, 금형 온도 150℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 2, 3 및 4에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 도메인 평균 크기(단위: ㎛): 시편 표면을 백금으로 코팅한 후, 주사형 전자 현미경(SEM, 제조사: Hitachi, 장치명: S-4800)의 data Entry Tool을 사용하여 10,000배 및 50,000배 배율로 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지) 각각의 크기를 측정한 후 이의 평균 크기를 산출하였다.
(2) 유리전이온도(단위: ℃): DMA 장치(제조사: TA, 장치명: Q800)를 사용하여, 2.5% strain, 1 Hz 조건에서 5℃/min의 승온 속도로 온도를 올리면서 모듈러스(modulus)를 측정 후, Tan Delta 값을 온도에 따라 플롯(plot)하여 피크(peak)에 해당하는 온도를 확인하였다.
(3) 항복점 인장강도 및 인장탄성률(단위: MPa 및 GPa): ASTM D638에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편(150 mm × 150 mm × 3.2 mm)을 사용하여 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 50 mm/min의 속도 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 50 mm/min의 속도로 항복점 인장강도 및 인장탄성률을 각각 측정하였다.
(4) 굴곡강도 및 굴곡탄성률(단위: MPa 및 GPa): ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 2.8 mm/min의 속도 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 2.8 mm/min의 속도로 굴곡강도 및 굴곡탄성률을 각각 측정하였다.
(5) 언노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm): ASTM D256에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction)의 언노치 아이조드 충격강도를 측정하였다. (NB: Non-Break)
실시예
1 2 3 4 5
(A) (중량%) (A1) 60 70 85 70 70
(A2) - - - - -
(A3) - - - - -
(A4) - - - - -
(B) (중량%) (B1) 40 30 15 30 30
(B2) - - - - -
(B3) - - - - -
(A)/(B) 점도비 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04
(C) (중량부) 3 3 3 1 5
도메인 평균 크기 (㎛) 0.3 안보임 안보임 0.3 안보임
유리전이온도 (℃) 155 158 158 154 163
MD 항복점 인장강도 (MPa) 96.1 97.2 98.5 96.5 97.8
TD 항복점 인장강도 (MPa) 95.5 96.8 98.1 95.6 97.5
MD 인장탄성율 (GPa) 3.58 3.62 3.71 3.68 3.82
TD 인장탄성율 (GPa) 3.53 3.58 3.69 3.58 3.80
MD 굴곡강도 (MPa) 142.5 143.5 145.3 143.5 143.6
TD 굴곡강도 (MPa) 141.6 142.9 144.6 142.2 143.1
MD 굴곡탄성율 (GPa) 3.42 3.47 3.55 3.45 3.65
TD 굴곡탄성율 (GPa) 3.38 3.41 3.49 3.36 3.62
MD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) NB NB NB NB NB
TD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) NB NB NB NB NB
* 중량부: 열가소성 수지 (A+B) 100 중량부에 대한 중량부
실시예
6 7 8 9
(A) (중량%) (A1) - 70 - 70
(A2) 70 - 70 -
(A3) - - - -
(A4) - - - -
(B) (중량%) (B1) 30 - - -
(B2) - 30 30 -
(B3) - - - 30
(A)/(B) 점도비 1.52 1.47 1.09 1.31
(C) (중량부) 3 3 3 3
도메인 평균 크기 (㎛) 안보임 안보임 0.2 안보임
유리전이온도 (℃) 165 163 158 156
MD 항복점 인장강도 (MPa) 98.1 97.1 98.5 97.5
TD 항복점 인장강도 (MPa) 97.6 96.6 96.9 96.5
MD 인장탄성율 (GPa) 3.75 3.66 3.82 3.70
TD 인장탄성율 (GPa) 3.68 3.59 3.65 3.61
MD 굴곡강도 (MPa) 144.5 146.1 142.3 145.6
TD 굴곡강도 (MPa) 143.9 145.5 141.5 144.6
MD 굴곡탄성율 (GPa) 3.64 3.62 3.62 3.58
TD 굴곡탄성율 (GPa) 3.58 3.55 3.45 3.49
MD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) NB NB NB NB
TD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) NB NB NB NB
* 중량부: 열가소성 수지 (A+B) 100 중량부에 대한 중량부
비교예
1 2 3 4
(A) (중량%) (A1) 50 95 70 70
(A2) - - - -
(A3) - - - -
(A4) - - - -
(B) (중량%) (B1) 50 5 30 30
(B2) - - - -
(B3) - - - -
(A)/(B) 점도비 2.04 2.04 2.04 2.04
(C) (중량부) 3 3 0.1 15
도메인 평균 크기 (㎛) Co-Continuous 0.8 1.5 안보임
유리전이온도 (℃) 150/197 156/198 150/201 성형 불가
MD 항복점 인장강도 (MPa) 87.5 96.8 91.7
TD 항복점 인장강도 (MPa) 81.0 90.5 86.5
MD 인장탄성율 (GPa) 2.95 3.84 3.54
TD 인장탄성율 (GPa) 2.63 3.55 3.18
MD 굴곡강도 (MPa) 136.5 146.2 141.5
TD 굴곡강도 (MPa) 130.4 139.1 134.5
MD 굴곡탄성율 (GPa) 3.04 3.54 3.25
TD 굴곡탄성율 (GPa) 2.81 3.18 2.95
MD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 85 120 93
TD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 43 58 52
* 중량부: 열가소성 수지 (A+B) 100 중량부에 대한 중량부
비교예
5 6 7
(A) (중량%) (A1) - - -
(A2) 70 - -
(A3) - 70 -
(A4) - - 70
(B) (중량%) (B1) - - 30
(B2) - 30 -
(B3) 30 - -
(A)/(B) 점도비 0.97 0.47 0.39
(C) (중량부) 3 3 3
도메인 평균 크기 (㎛) 0.8 1.1 1.5
유리전이온도 (℃) 164/198 163/198 163/197
MD 항복점 인장강도 (MPa) 93.5 92.5 91.8
TD 항복점 인장강도 (MPa) 88.5 86.9 85.6
MD 인장탄성율 (GPa) 3.61 3.55 3.50
TD 인장탄성율 (GPa) 3.21 3.16 3.11
MD 굴곡강도 (MPa) 143.5 143.1 142.5
TD 굴곡강도 (MPa) 138.5 137.2 137.4
MD 굴곡탄성율 (GPa) 3.35 3.34 3.28
TD 굴곡탄성율 (GPa) 3.15 3.10 3.05
MD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) NB 163 152
TD 언노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 123 118 105
* 중량부: 열가소성 수지 (A+B) 100 중량부에 대한 중량부
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛ 이하로 폴리아릴에테르케톤 수지 및 폴리아릴에테르술폰 수지의 혼화성이 우수함을 알 수 있고, 강성(인장강도, 인장탄성률, 굴곡강도, 굴곡탄성률), 내충격성(언노치 아이조드 충격강도) 등이 우수하며, 시편의 가공 방향(MD (machine direction) 및 TD (transverse direction))에 따른 물성 균일성 등이 우수함을 알 수 있다.
반면, 폴리아릴에테르케톤 수지를 소량 적용하고 폴리아릴에테르술폰 수지를 과량 적용한 비교예 1의 경우, 강성, 내충격성, 혼화성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD 및 TD)에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커졌음을 알 수 있고, 폴리아릴에테르케톤 수지를 과량 적용하고 폴리아릴에테르술폰 수지를 소량 적용한 비교예 2의 경우, 강성, 내충격성, 혼화성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD 및 TD)에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커졌음을 알 수 있다. 또한, 탄소나노튜브를 소량 적용한 비교예 3의 경우, 강성, 내충격성, 혼화성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD 및 TD)에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커졌음을 알 수 있고, 탄소나노튜브를 과량 적용한 비교예 4의 경우, 유동성, 성형성 등이 극도로 저하되어 성형이 불가하였고, 물성을 측정할 수 없었다. 또한, 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛를 초과하는 비교예 5 내지 7의 경우 강성, 내충격성, 혼화성 등이 저하되고, 시편의 가공 방향(MD 및 TD)에 따른 물성(강성, 내충격성 등) 편차가 커졌음을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 폴리아릴에테르케톤 수지 60 내지 90 중량%, 및 폴리아릴에테르술폰 수지 10 내지 40 중량%를 포함하는 열가소성 수지 100 중량부; 및
    탄소나노튜브 0.5 내지 10 중량부;를 포함하며,
    주사형 전자현미경(SEM)을 사용하여 10,000배 및 50,000배 배율로 측정한 매트릭스(폴리아릴에테르케톤 수지) 중 도메인(폴리아릴에테르술폰 수지)의 평균 크기가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
    [화학식 1]

  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지는 ASTM D3835에 의거하여, 400℃ 온도 및 1000 sec-1 전단율 조건에서 모세관식 점도관 유량계로 측정한 용융점도(melt viscosity)가 300 내지 500 Pa·s인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴에테르술폰 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 2]

  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴에테르술폰 수지는 ASTM D3835에 의거하여, 400℃ 온도 및 1000 sec-1 전단율 조건에서 모세관식 점도관 유량계로 측정한 용융점도(melt viscosity)가 200 내지 400 Pa·s인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리아릴에테르술폰 수지의 용융점도비는 1 : 1 내지 4 : 1인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 평균 직경이 3 내지 15 nm이고, 평균 길이가 10 내지 25 ㎛인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 유리전이온도가 150 내지 170℃이며, 싱글 유리전이온도를 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 50 mm/min의 속도 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 50 mm/min의 속도로 측정한 항복점 인장강도가 각각 93 내지 100 MPa이고, 인장탄성률이 각각 3.3 내지 4.0 GPa인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 사출 시편의 흐름 방향 항복점 인장강도 및 사출 시편의 수직 방향 항복점 인장강도의 차이가 2 MPa 이하이고, 사출 시편의 흐름 방향 인장탄성률 및 사출 시편의 수직 방향 인장탄성률의 차이가 0.2 GPa 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편을 사용하여, 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 2.8 mm/min의 속도 또는 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction) 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 각각 140 내지 150 MPa이고, 굴곡탄성률이 각각 3.2 내지 4.0 GPa인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 사출 시편의 흐름 방향 굴곡강도 및 사출 시편의 수직 방향 굴곡강도의 차이가 2 MPa 이하이고, 사출 시편의 흐름 방향 굴곡탄성률 및 사출 시편의 수직 방향 굴곡탄성률의 차이가 0.2 GPa 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여, 3.2 mm 두께 사출 시편의 흐름 방향(MD: machine direction) 또는 3.2 mm 두께 사출 시편의 수직 방향(TD: transverse direction)으로 언노치 아이조드 충격강도 측정 시, 사출 시편이 깨지지 않는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
KR1020220102027A 2022-08-16 2022-08-16 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 KR20240023835A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220102027A KR20240023835A (ko) 2022-08-16 2022-08-16 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
PCT/KR2023/011250 WO2024039110A1 (ko) 2022-08-16 2023-08-01 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220102027A KR20240023835A (ko) 2022-08-16 2022-08-16 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240023835A true KR20240023835A (ko) 2024-02-23

Family

ID=89941859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220102027A KR20240023835A (ko) 2022-08-16 2022-08-16 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240023835A (ko)
WO (1) WO2024039110A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060183841A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Ashish Aneja Thermally stable thermoplastic resin compositions, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
CN105001615B (zh) * 2009-10-29 2017-04-12 伯利米克思有限公司 聚(芳醚酮二氮杂萘酮)的高温聚合物掺合物
WO2017186922A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Solvay Specialty Polymers Usa, Llc High-flow polyphenylsulfone compositions
KR102117742B1 (ko) * 2017-12-31 2020-06-01 롯데첨단소재(주) 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
CN114641518B (zh) * 2019-11-08 2024-01-26 索尔维特殊聚合物美国有限责任公司 聚芳醚酮共聚物的共混物

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024039110A1 (ko) 2024-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1592744B2 (en) Compositions containing polyphenylene ether and/or polystyrene having improved tribological properties and methods for improving tribological properties of polyphenylene ether and/or polystyrene compositions
EP3448913B1 (en) High-flow polyetherimide compositions
TW500765B (en) Thermoplastic resin composition and heat-resistant tray for IC
KR100395039B1 (ko) 폴리에테르케톤수지조성물 및 반도체웨이퍼의 가공 및 처리용캐리어
KR101943064B1 (ko) 폴리에테르이미드 설폰 및 폴리(아릴렌 설파이드)의 블렌드
EP2418249A2 (en) Wholly aromatic liquid crystalline polyester resin compound with improved flowability, and method for preparing same
US20080161453A1 (en) Polyphenylene Sulfide Resin Composition and Plastic Mold Produced Using the Same
JP5430561B2 (ja) ポリ(アリーレンエーテル)組成物、方法、および物品
KR20110108976A (ko) 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품
EP0212805A2 (en) Polyether ketone/polysulphone resin composition
EP3733775B1 (en) Thermoplastic resin composition and molded article formed therefrom
KR20240023835A (ko) 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
JPH0378430B2 (ko)
KR102201207B1 (ko) 폴리아릴렌 설파이드 수지 조성물
EP0247512A2 (en) Thermoplastic resin composition improved in solvent resistance
KR20240040213A (ko) 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
KR20240040215A (ko) 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
KR20240040214A (ko) 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
JPS61185566A (ja) 摺動部材用樹脂組成物
JP4265328B2 (ja) ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物及びそれを用いた成形品
KR20120090127A (ko) 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품
EP1802705B1 (en) Sulfone polymer composition
KR102482344B1 (ko) 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 성형품
US20080058480A1 (en) Sulfone Polymer Composition
KR100513976B1 (ko) 폴리페닐렌 설파이드 열가소성 수지 조성물