KR910009865B1 - 전도성 난연 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전도성 난연 수지 조성물

본 발명은 강성이 우수한 전도성 난연 수지 조성물에 관한 것이다.

최근 전기, 전자기기의 수요와 사용빈도가 폭발적으로 증가됨에 따라 금속 외장재 사용시에는 발생치 않던 전자파 간섭에 의한 기기의 오작동 현상이 발생되므로써 이에 대한 관심이 고조되고 있다.

이러한 현상은 대부분의 전기, 전자기기의 외장재가 플라스틱으로 대체됨에 따라 기기 작동시 발생되는 전자파를 외장재가 차폐하지 못하기 때문에 발생된 전자파가 외장재를 통과하여 타 기기의 작동시에 전자파에 간섭하므로써 일어난다.

이미 미국, 서독, 일본 등의 선진국에서는 이러한 전자파 간섭에 의한 오작동을 방지하고자 수년전부터 대부분의 전기, 전자기기에 대하여 차폐능력을 보유하도록 규제해오고 있으며, 국내에서도 이러한 현상 방지에 관심이 집중되고 있다. 한편, 플라스틱은 전도성이 없기 때문에 정전기가 발생되면 스스로 방전하지 못하므로 대전되어 축적된 정전기의 순간 방전시 반도체나 회로등의 전자부품에 큰 손상을 입히게 된다.

이와 같은 전자파 간섭현상과 정전기 방전에 의한 오작동 및 파손을 방지하고자 최근 외장재에 전도성을 부여하는 방법이 많이 연구되고 있는데, 현재는 외장재 내면에 전도성 물질을 코팅하는 방법이 가장 널리 이용되고 있다. 그러나, 이러한 코팅방법은 영구적이지 못하며, 또한 가공시 많은 문제점을 안고 있기 때문에 최근에는 플라스틱 자체에 전도성물질을 섞어 전도성을 부여하므로써 영구적이며, 2차 가공이 거의 필요치 않은 전도성 복합재료를 이용한 방법들이 개발되고 있다.

전도성 복합재료는 주로 금속 혹은 탄소로 이루어진 섬유상, 플레이크상 혹은 입자상의 물질을 섞어서 제조되는데 투입되는 전도성충전제의 양에 따라 전도성을 조절할 수 있는 장점이 있다.

전도성 복합재료의 충전제 중의 하나인 탄소섬유는 비교적 비중이 낮고, 가공이 용이할뿐만 아니라, 수지의 강성을 보강하는 효과도 주기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, 사용되는 수지에 따라서는 수지와 탄소 섬유간의 접착력이 좋지 않기 때문에 강성 보강 효과가 적다.

한편, 외장재는 전도성뿐만 아니라, 난연성도 요구되는데, 일반적으로 수지에 유기 할로겐 물질의 난연제와 안티몬계 무기물질의 난연조제를 첨가하므로써 난연성을 부여하는 방법이 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 일반적으로 수지에 난연제 및 난연조제를 첨가하면 충격강도 저하가 심하며, 저하된 충격강도를 향상시키기 위하여 충격보강제를 첨가하면 인장강도 및 굴곡강도등의 강성이 저하된다.

특히 스티렌계 수지 및 스티렌계 수지를 주성분으로 하는 스티렌계 합금수지는 탄소섬유와 접착력이 좋지 않기 때물에 탄소섬유를 보강하여도 전도성은 나타내지만 강성 보강 효과는 적으며, 더우기 난연제 및 난연조제등을 투입하여 난연성까지 부여하면 충격강도 저하가 극심하게 되고, 이를 보완코자 충격 보강제를 첨가하면 인장 및 굴곡강도등의 저하가 심하다.

본 발명자는 이와 같은 기존의 단점을 보강하고자 연구노력한 결과, 전도성과 난연성을 유지하면서 우수한 강성을 나타내는 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 (A) 방향족 모노 알케닐 단량체, 비닐시안 단량체, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬에스테르 단량체, 무수말레인산 단량체 및 N-치환 말레이미드 단량체중에서 선택된 적어도 1종 이상의 단량체를 디엔형 고무성분 또는 알킬 아크릴레이트 고무 성분과 중합시켜서 제조된 그라프트 공중합체(A-1)와 방향족 모노 알케닐 단량체, 비닐시안 단량체, 아크릴산 또는 메타크릴산 단량체, 무수말레인산 단량체, N-치환 말레이미드 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체를 공중합시킨 공중합체(A-2)가 5:95 내지 95:5의 중량비로 구성된 스티렌계 수지 100중량부에 대해 방향족 폴리카보네이트 수지(A-3) 0.1∼100중량부로 구성된 기본 수지 10∼96.5중량%와 (B) 난연성 에폭시 수지 1∼20중량%, (C) 삼산화 안티몬 0.5∼10중량% 및 (C) 탄소섬유 2∼60중량%로 구성되어진 것을 특징으로 하는 수지 조성물이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 스티렌계 수지인 그라프트 공중합체(A-1)는 괴상중합, 현탁중합, 유화중합 또는 이들의 혼합중합 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 이러한 중합방법들중 유화중합법을 예를들어 설명하면 다음과 같다.

즉, 고무성분을 먼저 중합시켜서 고무성분 라텍스를 제조한 다음, 고무성분 3∼70중량%, 바람직하게는 5∼60중량%에 대하여 방향족 모노 알케닐 단량체, 비닐시안 단량체, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬에스테르 단량체, 무수말레인산 단량체 및 N-치환 말레이미드 단량체중에서 선택된 1종 이상의 단량체를 30∼97중량%, 바람직하게는 40∼95중량% 투입하고, 이를 소량의 유화제 존재하에 유화 중합시켜서 그라프트 공중합체(A-1)를 제조할 수 있다.

상기 그라프트 공중합체에 사용되는 고무성분으로는 부타디엔형 고무류, 이소프렌형 고무류, 부타디엔과 스티렌 단량체의 공중합체류 및 알킬 아크릴레이트 고무류 등이고, 이의 입자 직경은 0.1∼15μ, 바람직하게는 0.2∼5μ이다.

또한, 단량체 성분으로서는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴산 메틸에스테르, 메타크릴산 에틸에스테르, 아크릴산 메틸에스테르, 무수말레인산, N-페닐말레이미드 등이며, 이들 각 성분의 조성비는 고무성분 중합체 라텍스에 투입시키는 나머지, 단량체의 함량을 조절하므로써 임의 조정이 가능하다.

본 발명의 다른 하나의 기본 수지인 공중합체(A-2)는 (A-1)성분과 같이 괴상, 현탁, 유화 중합 또는 이들의 혼합 중합방법으로 제조되며, 단량체 성분은 (A-1)의 단량체 성분과 동일하다.

이와 같이 제조된 그라프트 공중합체(A-1)와 공중합체(A-2)는 5:95 내지 95:5, 바람직하게는 15:85 내지 85:15의 중량비로 혼합 사용되어 본 발명의 스티렌계 기본 수지를 구성하게 된다.

본 발명의 또 하나의 기본수지(A-3)은 15,000 내지 80,000 바람직하게는 20,000∼40,000의 수평균 분자량을 갖는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지로서 스티렌계 기본수지 100중량부에 대하여 0.1∼100중량부 사용된다.

상기 3성분의 수지는 본 발명의 기본 합금 수지(A)를 구성한다.

본 발명의 (B)성분은 하기 일반식(I)로 표시되는 할로겐화 비스페놀 A계 에폭시 수지로서 본 발명에서 할로겐 원소에 의한 난연제 역할 뿐만 아니라, 탄소섬유와 기본 합금 수지간의 접착력을 증진시키는 접착 증진제 역할을 하게 된다. (B)성분의 사용량은 1∼20중량% 사용되며, 바람직하게는 5∼15중량% 사용된다. (B)성분을 1중량%이하로 사용하게 되면 난연성을 기대할 수 없으며, 20중량%이상 사용하게 되면 충격강도 저하가 심하기 때문에 수지의 물성상의 균형을 이룰 수 없다.

(상기 식(I)중, X는 할로겐 원소이며 m, n은 0∼4의 정수이며, l은 0이상의 정수임)

본 발명의 (C)성분은 난연조제로서 (B)성분을 사용치 않고, 단독 사용하게 되면 난연성 효과가 없으며, (B)성분 존재하에 사용되면 (B)성분만 단독 사용할때 보다 훨씬 우수한 난연성을 나타낸다. (C)성분의 사용량은 0.5∼10중량%이며, 바람직하게는 1∼8중량% 사용된다. (C)성분을 0.5중량% 이하로 사용하게 되면 난연성을 기대할 수 없으며, 10중량% 이상 사용하게 되면 충격 강도 저하가 심하여 수지의 물성상의 균형을 이룰 수 없다.

본 발명의 (D)성분인 탄소섬유는 고강성 섬유 및 고탄성률 섬유 모두 사용가능하여, 길이가 3∼6mm의 촙트 섬유로서 2∼60중량% 사용된다.

본 발명의 (D)성분을 2중량% 이하로 사용하게 되면 수지 조성물의 전도성 효과를 기대할 수 없으며, 60중량%이상 사용하게 되면 유동성이 대폭 저하되고, 충격강도 저하가 심하여 물성상의 균형을 이루기가 어렵다.

이상과 같은 본 발명에 따른 수지 조성물은 탄소섬유 첨가량에 따른 전도성을 유지하면서 향상된 강성을 갖는 특징이 있다.

본 발명을 이하 실시예와 비교예에서 상세히 설명한다.

[실시예 1]

ABS 수지(주식회사 럭키 제품 : ABS HI 100) 80중량부와 SAN 수지(주식회사 럭키 제품 : SAN 80HF) 20중량부로 구성된 스티렌계 기본수지 100중량부에 대하여 폴리카보네이트 수지(일본 데이진사 제품 : L-1225Y) 80중량부로 구성된 기본 합금 수지 67중량부와 난연성 에폭시수지(이스라엘 마크테쉼사 제품 : F-2500) 10중량부 및 삼산화안티몬 3중량부로 구성된 수지 조성물을 헨셀 믹서로 균일하게 혼합시킨 후, 압출기(스위스 부스사 MDK-40)에서 탄소섬유(일본 도레이사 제품 : T005-006)를 첨가하여 펠렛을 제조하였다. 이때 수지는 분말 투입기(powder feeder)에 투입하였으며, 탄소섬유는 촙트섬유 충전제 투입기를 별도로 사용하여 최종제품의 20중량%가 되도록 투입하였다.

얻어진 펠렛을 100℃에서 4시간 건조시킨 후, 2.5온스 사출기를 이용하여 물성 시험용 시편 및 전도성 측정용 시편 및 난연 시험용 시편을 사출 성형하였다. 시편의 물성은 ASTM D638에 준하여 인장강도 및 신율을 측정하였으며, ASTM D790에 준하여 굴곡강도 및 굴곡탄성율을 측정하였고, ASTM D256에 준하여 충격 강도를 측정하였다,

시편의 난연성은 UL-94항의 수직 난연 시험방법에 의거하여 1/8″ 두께의 시편으로 측정하였으며 전도성은 두께(3mm)×폭(12.5mm)×길이(125mm)의 시편의 체적고유 저항을 측정하여 나타내었다.

체적고유저항은 상기 시편의 양끝을 5mm씩 잘라 온도료로 도포하여 건조시킨 후, 저항 측정기로 시편의 저항을 측정하여 다음과 같은 식으로 계산하였다.

상기식에서, R은 체적고유저항(Ω·Cm) l은 시편길이(Cm) A는 온도료를 칠한 전극의 면적(㎠) e는 전기저항(Ω)이며, 상기의 실험 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1의 조성중 난연성 에폭시수지 및 삼산화안티몬을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예 1의 조성중 난연성 에폭시수지를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

실시예 1의 조성중 삼산화 안티몬을 사용치 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 4]

실시예 1의 조성중 난연성 에폭시 수지를 데카브로모 디페닐 에테르(DECA)로 동량 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1에서 보듯이, 난연성 에폭시 수지를 사용한 조성물은 난연성 및 강성이 대폭 향상된다는 것을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 방향족 모노 알케닐 단량체, 비닐시안 단량체, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스테르 단량체, 무수말레인산 단량체 및 N-치환 말레이미드 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체를 디엔형 고무성분 또는 알킬 아크릴레이트 고무성분과 중합시켜서 제조된 그라프트 공중합체(A-1)와 방향족 모노 알케닐 단량체, 비닐시안 단량체, 아크릴산 또는 메타크릴산 단량체, 무수말레인산 단량체, N-치환 말레이미드 단량체 중에서 선택된 1종 이상의 단량체를 공중합시킨 공중합체(A-2)가 5:95-95:5의 중량비로 구성된 스티렌계 수지 100중량부에 대하여 방향족 폴리카보네이트 수지(A-3) 0.1∼100중량부로 구성된 기본수지(A) 10∼96.5중량%와 난연성 에폭시 수지(B) 1∼20중량%, 삼산화 안티몬(C) 0.5∼10중량% 및 탄소섬유(D) 2∼60중량%로 구성되어진 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 에폭시수지가 하기와 같은 일반식(I)로 표시되는 화합물임을 특징으로 하는 조성물.

   

   [상기 일반식(I)서 X는 할로겐 원소이며, m, n은 0∼4의 정수이며, l은 0이상의 정수이다.]
3. 제1항에 있어서, 탄소섬유가 3∼6mm의 촙트 섬유인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.