KR960013127B1 - 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 폴리머 블렌드 및 이의 제조방법 - Google Patents

폴리카아보네이트와 폴리아미드의 폴리머 블렌드 및 이의 제조방법 Download PDF

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덱스테르 코포레이숀
로버트이, 맥길 3세
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없음.

Description

폴리카아보네이트와 폴리아미드의 폴리머 블렌드 및 이의 제조방법
본 발명은 일반적으로 용융 배합된 블렌드가 개량된 물리적 및 화학적 성질을 갖음을 특징으로 하는 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 폴리머 블렌드용 상용화제 및 이러한 블렌드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고분자 수지는 이들의 화학적 물리적 성질이 오랫동안 알려져 있다. 성형되거나 압출된 수지는 전기제품, 소비제품, 전자제품, 기계구성요소, 자동차부품 및 그 유사품 등의 다수의 응융제품에서 발견되었다. 그러나 고분자 수지 및 이들로부터 제조된 구성요소나 물품의 물리적 및 화학적 성질은 고분자 수지 주쇄의 구조 뿐만 아니라 이러한 고분자 수지의 분자량에 따라서 광범위하게 변한다.
예를 들면, 폴리카아보네이트 수지는 열 왜곡 온도를 가지는 것으로 알려져 있지만 이러한 고분자 수지와 이들로부터 성형 또는 압출된 물품은 일반적으로 용매에 대한 낮은 내화학성, 응력에 대한 낮은 내균열성 그리고 두꺼운 고분자 부분이 필요하거나 또는 사용될 때 낮은 충격강도를 가진다.
반면에 폴리아미드(예컨대 나일론과 같은)와 같은 고분자 수지는 다수의 용매에 대해서 내화학성을 가지고 필요한 정도의 인성 및 내마모성이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 폴리아미드 역시 개질되지 않는한 꽤 낮은 충격강도, 낮은 열 왜곡 온도, 수분흡수성 등의 고유한 결점을 가진다.
고분자 수지의 성질을 개질하기 위하여 선택된 고분자 수지의 혼합물이 블렌드 형성에 사용되었다. 그러나 많은 경우에 폴리카아보네이트 및 폴리아미드 수지와 이러한 수지는 비상용성이다. 이러한 수지물질에 상용성을 부여하려는 시도에는 일반적으로 고가의 화합물이나 공정조건이 관련되며, 심지어 수득되는 수지블렌드가 종종 필요한 성질을 보유하지 않기로 한다. 그러므로, 블렌드를 형성하는 각 수지물질에 필요한 성질을 희생하지 않고 폴리카아보네이트 수지를 폴리아미드나 나일론 수지와 상용적이게 할 수 있는 효과적이고 경제적인 방법이나 상용화제를 발견할 수 있다면 당해 기술분야에 극히 바람직하고 중요한 진보일 것이다.
본 발명의 목적은 블렌드에 사용할 각 수지에 필요한 성질을 희생시키지 않고 이러한 재료로 폴리머 블렌드를 얻을 수 있게 하는 폴리카아보네이트와 폴리아미드 수지용 상용화제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 위에서 거론한 목적을 달성하는 한편 통상적인 혼합장치를 사용하여 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 블렌드를 제조하는 경제적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적, 장점 및 특징은 첨부된 청구범위와 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 분명해질 것이다.
따라서 본 발명은 폴리카아보네이트나 폴리아미드에 필요한 성질을 실질적으로 희생시키지 않고 이 블렌드에 개량된 물리적 및 화학적 내성을 허용하는 폴리카아보네이트와 폴리아미드 폴리머 블렌드용 상용화제에 관한 것이다. 이러한 폴리머 블렌드는 블렌드를 형성하는 각 구성 요소에 필요한 성질, 말하자면 용매와 응력균열제에 대한 개량된 내성, 꽤 높은 충격강도 및 열 왜곡 온도를 가지며 이 고분자 블렌드는 수분흡수에 대해서 친화성을 가지지 않는다.
위에 거론한 성질을 가지는 나일론 등의 폴리아미드와 폴리카아보네이트의 고분자 블렌드는 일반적으로 약 20,000 내지 약 40,000의 분자량을 가지는 폴리카아보네이트 약 20 내지 약 90중량%, 최소한 약 2,000의 분자량을 가지는 폴리아미드 약 75 내지 약 5중량%, 그리고 폴리카아보네이트에 가용인 최소한 하나의 작용기와 폴리아미드에 가용인 최소한 하나의 작용기를 가지는 고분자 상용화제를 약 20 내지 약 2중량%로 이루어진다.
폴리카아보네이트와 폴리아미드 블렌드용 고분자 상용화제는 일반적으로 폴리에테르이미드, 폴리우레탄 그리고 디페닐메탄 디이소시아네이트 기초의 부분적으로 방향족 폴리아미드인 반-결정체 굳은 세그멘트와 에스테르 세그멘트를 가지는 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성체에서 선택된 화합물을 약 10 내지 90중량% ; 말레인산 무수물이 그라프팅된 고분자 블렌드를 약 90 내지 약 10중량% ; 그리고 합금제를 약 0 내지 약 80중량%를 포함한다. 바람직하게는 이 상용화제의 융점 또는 연화점은 이 블렌드의 구성성분인 폴리카아보네이트 및 폴리아미드 수지의 융점이나 연화점 보다는 크지 않다.
본 발명은 다음을 포함하는 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 고분자 블렌드의 제조방법을 제공한다 :
(a) 약 20,000 내지 약 40,000의 분자량을 가지는 폴리카아보네이트를 약 20 내지 약 90중량%과 최소한 2,000의 분자량을 가지는 선형 폴리아미드를 약 70 내지 약 5중량%, 그리고 폴리카아보네이트에 가용인 최소한 하나의 작용기와 폴리아미드에 가용인 최소한 하나의 작용기를 가지는 고분자 사용화제를 약 20 내지 약 2중량%를 효과적인 시간동안 혼합하여 실질적으로 균질인 혼합물을 만들고 ; 그리고
(b) 가 균질 혼합물을 컴파운딩 압출기 속으로 주입하여 블렌드를 형성하여 각각 구성 성분에 필요한 성질을 가지는 폴리카아보네이트-폴리아미드 용융 배합된 블렌드를 만든다. 이 컴파운딩 압출기는 블렌드 구성성분의 개량된 혼합과 구성 성분을 용융점 이상의 온도와 광범위한 전단력으로 조작된다.
여기서 사용한 용어 블렌드(blend)는 실질적으로 균일한 물질 덩어리를 나타내며 펠릿 형태인 압출물이 압출기에서 높은 전단조건하에서 이러한 물질을 융점 또는 연화점까지 가열하여 얻어진다. 각 구성 성분에 필요한 화학적 및 물리적 성질을 의외로 가지는 본 발명의 블렌드는 일반적으로 약 20 내지 약 90중량%의 폴리카아보네이트, 약 70 내지 약 5중량%의 선형 폴리아미드, 그리고 폴리카아보네이트에 가용인 최소한 하나의 작용기와 폴리아미드에 가용인 최소한 하나의 작용기를 가지는 고분자 상용화제를 약 20 내지 약 2중량%로 포함한다. 이러한 상용화제는 일반적으로 볼록 공중합체와 이러한 볼록 공중합체를 함유한 블렌드이며 볼록 공중합체는 두개의 비상용성 구성 성분 사이에 계면성분으로서 역할을 한다.
본 발명의 블렌드 배합에 사용할 수 있는 폴리카아보네이트는 당해 기술분야에서 잘 알려져 있고 약 20,000 내지 약 40,000의 분자량을 가지는 어떤 적합한 폴리카아보네이트일 수 있다. 유사하게, 본 발명의 블렌드 배합에 사용할 수 있는 선형 폴리아미드는 당해 기술분야에 잘 알려져 있고 최소한 2,000의 분자량을 가지며 통상적으로 나일론이라 하는 이러한 반-결정성 그리고 무정형 수지를 포함한다. 바람직하게는 폴리아미드 수지는 최소한 약 5,000의 분자량을 가지며 폴리카프로락탐(6나일론), 폴리헥사메틸렌 아디프아미드(66나일론), 폴리헥사메틸렌아젤아미드(69나일론) 및 그 유사품과 같은 폴리아미드를 포함한다.
폴리카아보네이트 구성 성분이 블렌드의 폴리아미드 구성 성분과 상용적이기 위하여 고분자 상용화제는 폴리카아보네이트에 가용인 최소한 하나의 작용기와 폴리아미드에 가용인 최소한 하나의 작용기를 가져야 한다. 이 블렌드에 포함되는 고분자 상용화제의 양은 광범위하게 변할 수 있지만 일반적으로는 이 블렌드의 약 2 내지 약 20중량%의 양이 된다. 더욱이 블렌드는 용융 배합되는 것이 바람직하기 때문에 고분자 상용화제의 융점이나 연화점이 이 블렌드의 구성 성분인 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 융점이나 연화점 보다 높지 않는 것이 중요하다. 위에서 기술한 기준을 만족시키는 적합한 화합물은 본 발명의 폴리카아보네이트-폴리아미드 블렌드의 배합에서 고분자 상용화제로서 사용할 수 있다. 그러나 바람직한 결과는 고분자 상용화제가 다음을 포함할 때 얻어진다 :
(a) Estamide 90A라는 상표로서 Dow Chemical Company가 시판하는 탄성중합체와 같이 디페닐메탄 디이소시아네이트 기초이며 부분적 방향족 폴리아미드인 반결정성 단단한 세그멘트와 에스터 세그멘트를 갖는 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체, 폴리우레탄 또는 폴리에테르 이미드 10-90중량%, 선호적으로는 15-75중량%, 더욱 선호적으로는 20-55중량% ;
(b) 약 90 내지 10, 바람직하게는 75 내지 20, 그리고 더욱 바람직하게는 60 내지 40중량%의 말레인산 무수물로 그라프팅된 고분자 블렌드 ; 그리고
(c) 0 내지 약 80, 바람직하게는 25 내지 75, 그리고 더욱 바람직하게는 30 내지 50중량%의 합금제, 유일한 상용화제로서 폴리에테르이미드, 폴리우레탄 또는 선형으로 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체를 사용하는 것도 가능하다(예컨대 최고 100%까지의 양으로). 본 발명의 또다른 구체예에 따르면, 고분자 상용화제는 폴리에테르이미드, 폴리우레탄 또는 부분적으로 방향족 폴리아미드인 반결정성 단단한 세그멘트와 에스터 세그멘트를 갖는 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체를 약 25 내지 약 50중량%, 약 25 내지 약 50중량%의 말레인산 무수물로 그라프팅된 고분자 블렌드 그리고 0 내지 약 50중량%의 합금제의 혼합물로 이루어진다.
본 발명의 블렌드는 다음 일반식의 폴리에테르이미드를 포함한다 :
이 식에서 a는 예컨대 10 내지 10,000 또는 그 이상과 같이 1 이상의 수를 나타내고, 그룹 는 다음에서 선택되고 :
R'는 수소, 저급 알킬 또는 저급 알콕시이고 선호적으로는 폴리에테르이미드는 R'가 수소이어서 폴리에테르이미드가 다음식이 되는 -O-A를 포함한다.
그리고 -O-Z-O 라디칼의 2가 결합은 3,3' ; 3,4' ; 4,3' 또는 4,4' 위치에 있고 ; Z는 다음으로 구성된 부류중 하나이거나 :
다음의 일반식의 2가지 유기 라디칼로 구성된 류의 부분이고 :
이 식에서 X는 다음식의 2가 라디칼로 구성된 류에서 선택된 부분이고 :
이 식에서 q는 0 또는 1이고, Y는 1 내지 5이며 ; R는 (1) 6-20의 탄소원자를 가지는 방향족 탄화수소 라디칼과 이들의 할로겐화 한 유도체, (2) 2-20의 탄화원자를 가지는 알킬렌 라디칼과 시클로알킬렌 라디칼, C(2-8)알킬렌 말단의 폴리디오르가노실록산, 그리고 (3) 다음식으로 포함된 2가의 라디칼로 구성된 류에서 선택된 2가의 유기 라디칼이고 :
이 식에서 Q는 다음식으로 구성된 류에서 선택된 부분이고
그리고 x는 1 내지 5이다. 본 발명의 목적으로 특별히 바람직한 폴리에테르이미드는 와 Z가 각각 다음식으로 된 것을 포함하고 :
그리고 R는 다음에서 선택된다 :
R이 메타페닐렌인 폴리에테르이미드가 가장 바람직하다.
본 발명의 폴리카아보네이트-폴리아미드 블렌드에서 고분자 상용화제로서 사용할 수 있는 폴리우레탄은 480℉ 내지 550℉와 같은 본 발명의 조성물의 배합에 사용되는 공정범위 보다 낮은 융점을 가지는 디이소시아네이트와 폴리에스테르의 반응생성물 또는 폴리에스테르 우레탄 탄성중합체로서 특징이 있다. 상기 특징을 가지고 본 발명의 고분자 블렌드에서 상용화제로서 사용할 수 있는 폴리우레탄의 예로는 K.J.Quinn Company 등이 제조한 PS 195-300, PN-03-100 및 PS 440-100이 있다.
본 발명의 폴리카아보네이트-폴리아미드 블렌드에서 상용화제로서 사용할 수 있는 무수 말레인산으로 그래프팅된 고분자 블렌드는 무수 말레인산으로 그래프팅된 폴리프로필렌이나 무수 말레이산으로 그래프팅된 에틸렌 프로필렌의 블렌드를 포함하고 이러한 것들은 본 기술분야에서 알려진 어떤 적합한 그래프팅 기술로서 제조할 수 있다. 더욱이 고분자 상용화제의 그래프팅된 고분자 블렌드 구성 성분에 존재하는 무수 말레인산으로 그래프팅된 폴리프로필렌과 무수 말레인산 에틸렌 프로필렌의 양은 광범위하게 변한다. 그러나 무수 말레인산으로 그래프팅된 폴리프로필렌 고무는 일반적으로 그래프팅된 고분자 블렌드속에서 약 0 : 1 내지 약 5 : 2의 중량비로 바람직하게는 1 : 3 내지 3 : 1의 중량비로 가장 바람직하게는 약 3 : 2의 중량비로 존재한다.
폴리카아보네이트-폴리아미드 블렌드에서 고분자 상용화제 구성 성분의 하나로서 사용할 수도 있는 합금제는 폴리카아보네이트, 폴리아미드 그리고 고분자 상용화제를 포함하는 다른 구성 성분과 상용적인 어떤 적합한 합금제일 수 있다. 일반적으로 고분자 상용화제의 한 구성 성분으로서 사용할 수 있는 합금제는 폴리아미드나 폴리카아보네이트 또는 이들 둘 모두에 상용적이고 비용, 충격강도 및 가공성과 같은 본 발명의 전체 고분자 블렌드의 성질을 개량시키는 열가소성 수지로서의 특징이 있다. 합금제로서 사용할 수 있는 열가소성 수지의 예는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체, 스티렌-무수 말레인산 공중합체, 폴리에스테르 탄성중합체, 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 삼중합체, 폴리메타크릴레이트, 니트릴 고무, 폴리에틸렌의 이오노머, 폴리에테르 블록아미드, 폴리산화페닐렌 폴리머 및 그 유사체는 물론 이들의 혼합물이 있다.
폴리에테르아미드는 다음식의 어떤 방향족 비스(무스 에테르)의 반응을 포함하는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 어떤 방법에 의해서 얻을 수 있다.
이 식에서 Z는 다음식의 유기 디아민으로서 위에 정의한 것이 된다.
H2N-R-NH2
이 식에서 R은 위에서 정의한 것과 같다.
위의 식의 방향족 비스(에테르 무수물)는 예컨대,
2,2-(비스[4-(2,3-디카르복시페녹시)페닐]프로판 2무수물 ;
4,4'-비스(2,3-디카르복시페녹시)디페닐 에테르 2무수물 ;
1,3-비스(2,3-디카르복시페녹시)벤젠 2무수물 ;
4,4'-비스(2,3-디카르복시페녹시)디페닐 설파이드 2무수물 ;
1,4-비스(2,3-디카르복시페녹시)벤젠 2무수물 ;
4,4'-비스(2,3-디카르복시페녹시)벤조페논 2무수물 ;
4,4'-비스(2,3-디카르복시페녹시)디페닐설폰 2무수물 ;
2,2-비스[4-(3,4-디카르복시페녹시)페닐]프로판 2무수물 ;
4,4'-비스(3,4-디카르복시페녹시)디페닐에테르 2무수물 ;
4,4'-비스(3,4-디카르복시페녹시)디페닐 설파이드 2무수물 ;
1,3-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤젠 2무수물 ;
1,4-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤젠 2무수물 ;
4,4'-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤조페논 2무수물 ;
4-(2,3-디카르복시페녹시)-4'(3,4-디카르복시페녹시)디페닐-2,2-프로판 2무수물 ; 등과 이러한 2무수물의 혼합물을 포함한다.
또한 상기 식이 포함된 방향족 비스(무수 에테르)가 다음에 나타난다 ; Koton, M.M. ; Florinski, F.S. ; Bessonov, M.I. ; Rudakov, A.P.(Institute of Heteroorganic Compounds, Academy of Sciences, U.S.S.R.), U.S.S.R. Patent No. 257,010, issued Nov. 11, 1969. 또한 2무수물 M.M. Koton, F.S. Florinski, Zh Org, Khin, 4(5), 774(1968)에 표시되어 있다.
상기한 일식의 유기 디아민의 예로는 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐 프로판, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 벤지딘, 4,4'-디아미노디페닐설파이드, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 1,5-디아미노나프탈렌, 3,3'-디메틸벤지딘, 3,3'-디메톡시벤지딘, 2,4'-비스(베타-아미노-t-부틸)톨루엔, 비스(p-베타-아미노-t-부틸페닐)에테르, 비스(p-베타-메틸-o-아미노페닐)벤젠, 1,3-디아미노-4-이소프로필벤젠, 1,2-비스(3-아미노프로폭시)에탄, m-키실렌디아민, p-키실렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 3-메틸헵탄메틸렌-디아민, 4,4-디메틸헵타메틸렌디아민, 2,11-도데칸디아민, 2,2-디메틸프로필렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 3-메톡시헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헵타메틸렌디아민, 3-메틸헵타메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌디아민, 1,4-시클로헥산디아민, 1,12-옥타데칸 디아민, 비스(3-아미노프로필)설파이드, N-메틸-비스(3-아미노프로필)아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 비스(3-아미노프로필)테트라메틸디실록산, 비스(4-아미노부틸)테트라메틸디실록산 및 그 유사체 그리고 이러한 디아민의 혼합물을 포함한다.
일반적으로 반응은 예컨대, o-디클로로벤젠, m-크레졸/톨루엔 등과 같이 잘 알려진 용매를 사용하여 유리하게 실시할 수 있으며, 이 반응에서 약 100 내지 250℃의 온도에서 2무수물과 디아민 사이에 상호작용이 일어난다. 또한 폴리에테르이미드는 상기 2무수물과 상기 디아민 화합물을 동시에 혼합하고 고온으로 성분의 혼합물을 가열하면서 용융 중합시켜 제조할 수 있다. 용융 중합에 통상적으로 사용되는 중합정지제가 첨가될 수 있다. 반응조건과 성분의 비율은 필요한 분자량, 고유점성도 및 내용매성에 따라서 광범위하게 변할 수 있다. 일반적으로 동일량의 디아민과 2무수물이 고분자량 폴리에테르이미드용으로 사용되지만 어떤 경우에는 디아민의 분자를 약간 과잉(약 1 내지 5몰%)으로 사용하여 말단에 아민그룹을 가지는 폴리에테르이미드를 생성시킬 수 있다. 일반적으로 유용한 폴리에테르이미드는 25℃에서 m-크레졸로 측정될 때 그램당 0.2dl 이상, 바람직하게는 0.35 내지 0.6 또는 0.7dl 또는 그 이상을 고유점성도를 가진다.
폴리에테르이미드의 많은 제조방법에는 미국 특허 제3,847,867, 3,847,869, 3,850,885, 3,852,242 및 3,855,178호에 발표된 것이 포함된다. 이러한 문헌은 본 발명의 블렌드용으로 적합한 폴리에테르이미드의 일반적 및 특이한 제조방법을 가르키는 목적으로 여기서 참조로서 전부를 삽입된다.
본 발명의 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 고분자 블렌드의 편리한 제조방법은 구성 성분(즉, 폴리카아보네이트, 폴리아미드 및 고분자 상용화제)을 적합한 중량비율과 미세 분말형태로 예비 혼합시켜서 실질적으로 균질적인 건조 혼합물을 제조하고 이것을 컴파운딩 압출기에 주입하고 용융되게 가열하고 압출한다. 바람직하게는 분말상태나 입자상태로 된 성분을 실질적으로 균일하거나 또는 균질의 혼합물을 얻을때까지 효과적인 시간동안 리본 혼합기와 같은 저강도 혼합기에서 혼합한다. 실질적으로 균질의 혼합물을 만드는데 소요되는 시간이 매우 광범위하게 변하지만, 필요한 결과는 리본 혼합기에서 건조성분의 혼합을 약 2 내지 약 5분간 그리고 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 3분간 시킬때 얻어졌다.
이 건조-혼합된 혼합물을 컴파운딩 압출기에 주입하고 이것을 혼합물이 실질적으로 균질의 가소화한 물질이 되게 가열하고 이 가소화한 물질을 압출기의 다이헤드를 통해 압출시켜 가닥이 되게 하고 그 다음에 펠릿으로 자른다.
단일 스크류나 쌍둥이 스크류 또는 Buss 혼합기 등의 왕복식 혼합기를 컴파운딩 압출기로서 사용할 수 있다. 그러나 Werner Pfleider WP ZSK 83 또는 Werner Pfleider ZSK 90 쌍둥이 스크류 압출기와 같은 쌍둥이 스크류 압출기가 바람직한데 그 이유는 이 압출기와 같은 쌍둥이 스크류 압출기가 바람직한데 그 이유는 이 압출기에서 용융 물질이 높은 전단력을 얻기 때문이다. 또한 용융 물질이 높은 전단력을 받게 하고 이 용융 물질의 성분을 실질적으로 균일한 혼합물이 되도록 하기 위하여 약 100 내지 약 300rpm과 같은 높은 스크류 속도가 필요하다.
컴파운딩 압출기는 블렌드를 형성하는 성분을 용융시켜서 압출할 수 있는 용융 물질을 만들기에 충분할 정도의 온도와 압력으로 작동된다. 일반적으로 컴파운딩 압출기는 약 480℉ 내지 약 550℉의 온도와 약 500psi 내지 약 1500psi의 압력에서 그리고 더욱 바람직하게는 약 500℉의 온도와 약 1000psi의 압력에서 작동된다.
용융된 균질의 물질을 컴파운딩 압출기를 통하여 다이헤드를 보내고 여기서 가소화한 균질의 물질이 다이헤드 속의 다수의 구멍을 통과해 가닥으로 대기환경에 압출된다. 컴파운딩 압출기의 다이헤드는 용융 물질의 컴파운딩 압출기속에서 약 480℉ 내지약 550℉의 온도로 가열되게 유지된다.
앞에서 거론한 것 같이 압출물은 다수의 가닥을 포함한다.
그후에 이 가닥을 펠릿으로 자른다. 압출물의 펠릿화는 Cumberland 펠릿 생성기(펠릿 생성기를 통하여 가닥을 주입하기 이전에 물중탕에서 냉각된다)와 같은 가닥 절단 펠릿 생성기 또는 Gala 장치(펠릿은 다이면에서 절단된다)와 같은 수중 펠릿 생성기로 성취시킬 수 있다. 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 펠릿화된 고분자 블렌드를 이후에 성형과정이나 또는 압출과정을 통하여 필요한 물품을 제조하는데 원료로 사용할 수 있다. 이러한 성형 및 압출공정은 본 기술분야에서 공지되어 있다.
위에 제시한 방법에 따라서 제조한 폴리카아보네이트, 폴리아미드 및 상용화제의 용융 배합된 블렌드는 각 성분이 불필요한 성질은 실질적으로 제거되고 각 성분의 필요한 성질만 가지는 것으로 발견되었다.
본 발명을 더욱 완전하게 기술하기 위하여 다음의 실시예를 제시한다. 그러나 이 실시예는 설명의 목적일 뿐이며 첨부된 청구범위에서 정의된 것 같이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지는 않는다는 것을 알아야 한다.
일련의 실험을 고분자 물질로 성형된 물품에 대하여 실시하여 이 고분자 물질의 화학적 및 물리적 성질을 측정하였다. 시험된 물품의 제조에 사용된 고분자 수지는 입자상태의 분말이며 성분이 완전히 혼합되어 실질적으로 균일하거나 또는 균질의 혼합물을 얻는 것을 보장하기 위하여 대략 3분간 리본 혼합기에서 건조혼합하였다.
이렇게 건조혼합된 혼합물을 다음에 쌍둥이 스크류 컴파운딩 압출기(예컨데 Werner Pfleider WP ZSK 83 압출기)에 주입하고 이 압출기는 대략 1000psi로 조작되었으며 200lbs/hr의 생산율을 가진다. 압출기의 생산속도에 대해 독립적으로 조절되는 스크루속도는 압출기에서 용융 고분자 물질에 높은 전단력이 생기는 것을 보장하고 용융 고분자 물질이 실질적으로 균질의 물질이 되게 하도록 150RPM으로 하였다.
이 용융 고분자 물질 또는 블렌드를 컴파운딩 압출기의 다이헤드를 통해 가닥으로 압출시켰다. 이 가닥을 물중탕을 통해 냉각시키고 그 다음에 이 가닥을 Cumberland 펠릿 생성기를 써서 펠릿으로 절단하였다.
고분자 성분의 적절한 용융과 혼합을 보장하기 위하여 입구에서부터 다이헤드로 점차로 증가되며 실질적으로 균질의 블렌드를 형성시키는 컴파운딩 압출기의 대표적인 온도 프로파일은 다음과 같다 :
각 실험으로 얻는 펠릿을 물품으로 성형시켜 고분자 물질 그리고 이것으로 제조한 물품의 화학적 및 물리적 성질을 측정하였다. 표 1은 고분자 물질의 각각의 조성을 나타내고 ; 표 2는 이러한 각 고분자 물질의 물리적 성질과 관련된 시험 데이타의 편집이다.
[표 1]
* Estamide 90A라는 상표로 Dow Chemical사에 의해 시판되며 디페닐메탄 디이소시아네이트를 기초로 하며 부분적으로 방향족 폴리아미드인 반-결정성의 단단한 세그멘트와 에스테르 세그멘트를 가지는 선형으로 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체.
[표 2]
물성 데이타
* 수지가 비상용성이기 때문에 물성을 측정할 수 없었다.
본 발명에 따라 배합된 상용화제를 포함하는 폴리카아보네이트 고분자와 폴리아미드 고분자(나일론 6)의 고분자 블렌드 및 각 성분의 물리적 및 화학적 성질을 비교하기 위하여 제 2 계열의 시험을 실시하였다.
[표 3]
* Estamide 90A라는 상표로서 Dow Chemical사가 시판하고 디페닐메탄 디이소시아네이트를 기초로 하며, 부분적으로 방향족 폴리아미드인, 반-결정성의 단단한 세그멘트와 에스테르 세그멘트를 가지는 선형으로 세그멘트화된 열가소성 엘라스토머.
[표 4]
* Sanolite Chemical사가 제조한 세제 Rapid Dri
** WD-40사가 시판한 WD-40
폴리카아보네이트 고분자, 폴리아미드 고분자, 그리고 33.3중량%의 Estamid 90A와 66.7중량%의 무수 말레인산으로 그래프팅된 에틸렌-프로필렌 고무로 된 상용화제의 고분자 블렌드의 성질을 밝히기 위해 제 3 계열의 시험을 실시하였다. 이러한 성분의 비율은 표 5에 제시하고 성질은 표 6에 제시한다.
[표 5]
상기 데이터는 본 발명의 고분자 블렌드와 이러한 고분자 블렌드로 제조된 물품에 부여된 개량된 물리적 및 화학적 성질을 분명히 나타낸다. 더욱이 본 발명의 독특한 고분자 블렌드의 배합에서 폴리카아보네이트, 폴리아미드 및 상용화제의 독특한 조합으로 이 고분자 블렌드의 화학적 및 물리적 성질에 이외의 상승효과를 제공한다.
끝으로, 본 발명의 조성물에서 다른 충격 개질제를 무수 말레인산으로 그래프팅된 고분자와 함께 또는 대신에 첨가하는 것도 가능하다. 적합한 충격 개질제는 미국 특허 제4,174,358호에 발표된 것을 포함하며 이것의 내용도 여기에 참고로 삽입한다.
발표된 본 발명이 위에서 거론한 목적을 충족시키도록 잘 계산되었다는 것이 명백할지라도, 다수의 구체예와 변경이 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 가능하며 첨부된 청구범위는 본 발명의 요지와 범위에 포함되는 이러한 모든 변화와 구체예를 포괄한다.

Claims (10)

  1. 20 내지 90중량%의 폴리카아보네이트 ; 70 내지 5중량%의 폴리아미드 ; 그리고 폴리우레탄이나 디페닐메탄 디이소시아네이트에 기초한 반결정성 방향족 폴리아미드로 된 단단한 세그멘트와 에스터 세그멘트를 가진 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체로 된 10 내지 100중량%의 상용화 화합물, 상기 상용화 화합물은 폴리카아보네이트에 가용인 하나 이상의 작용기와 폴리아미드에 가용인 하나 이상의 작용기를 가지며, 0 내지 90중량%의 충격개질제, 및 0 내지 80중량%의 합금제로 이루어진 20 내지 2중량%의 폴리머 상용화제로 구성되며, 폴리머 사용화제의 용융점 또는 연화점이 블렌드의 구성 성분인 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 용융점 또는 연화점보다 크지 않아서 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 균질 블렌드를 형성함을 특징으로 하는 폴리카아보네이트와 폴리아미드 용융물이 컴파운딩된 블렌드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상용화제가 디페닐메탄 디이소시아네이트에 기초한 반결정성 방향족 폴리아미드로 된 단단한 세그멘트와 에스터 세그멘트를 가진 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체, 및 무수 말레인산으로 그래프팅된 폴리프로필렌과 무수 말레인산으로 그래프팅된 에틸렌-프로필렌 고무의 무수 말레인산 그래프팅된 폴리머 블렌드의 혼합물이어서 블렌드가 320 이상의 가드너(gardner) 충격시험값, 15피트-파운드 이상의 이조드(Izod) 충격시험값 및 200℉ 이상의 열 왜곡 온도와 탁월한 내화학성 및 응력에 대한 내균열성을 가짐을 특징으로 하는 블렌드.
  3. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 폴리머 상용화제가 디페닐메탄 디이소시아네이트에 기초한 반결정성 방향족 폴리아미드로 된 단단한 세그멘트와 에스터 세그멘트를 가지는 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체를 10 내지 90중량%, 무수 말레인산으로 그래프팅된 폴리머 블렌드로 된 충격개질제를 90 내지 10중량% 포함함을 특징으로 하는 블렌드.
  4. 제 3 항에 있어서, 무수 말레인산으로 그래핑된 폴리머 블렌드가 중량비가 1 : 3 내지 5 : 2인 무수 말레인산으로 그래핑된 에틸렌-프로필렌 고무의 혼합물임을 특징으로 하는 블렌드.
  5. 제 3 항에 있어서, 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체가 15 내지 75중량%, 무수ㅜ, 말레인산으로 그래프팅된 폴리머 블렌드가 75 내지 20중량%, 합금제가 25 내지 75중량%의 양으로 존재하며, 합금제가 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체, 스티렌-무스 말레인산 공중합체, 폴리에스터 탄성중합체, 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 삼중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트, 니트릴 고무, 폴리에틸렌 이오노머, 폴리에스터 볼록아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 폴리머나 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 블렌드.
  6. 20 내지 90중량%의 폴리카아보네이트와 70 내지 5중량%의 폴리아미드를 폴리우레탄이나 디페닐메탄 디이소시아네이트에 기초한 반결정성 방향족 폴리아미드로 된 단단한 세그멘트와 에스터 세그멘트를 가진 선형 세그멘트화된 열가소성 탄성중합체로 된 10 내지 100중량%의 상용화 화합물, 상기 상용화 화합물은 폴리카아보네이트의 가용인 하나 이상의 작용기와 폴리아미드에 가용인 하나 이상의 작용기를 가지며, 0 내지 90중량%의 충격개질제, 및 0 내지 80중량%의 합금제로 이루어진 20 내지 2중량%의 폴리며 상용화제로 전단조건하에서 혼합하여 균일한 혼합물을 만들고 ; 상기 혼합물로부터 열가소성된 균질의 용융된 덩어리를 만들어 압출물을 형성시키고 ; 그리고 폴리카아보네이트와 폴리아미드를 사용화시킨 폴리머 블렌드 펠릿으로부터 제조되는 물건을 성형 및 압출하는데 사용하기 위해 압출물을 펠릿으로 절단하는 단계로 이루어진 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 폴리머 블렌드를 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 형성단계가 혼합된 물질을 컴파운딩 압출기에 주입하고, 입자성 혼합물을 500 내지 1500psi 압력에서 480 내지 550℉의 온도로 가열하여 상기 용융된 덩어리를 만들고 용융된 덩어리를 전단 조건하에서 압출시켜 압출물을 형성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 폴리카아보네이트와 폴리아미드의 폴리머 블렌드를 제조하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 7항에 있어서, 용융된 덩어리가 100 내지 300RPM의 압출기 스크루 속도를 받아서 구성성분을 균일하게 혼합함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항 또는 7 항에 있어서, 압출물이 물에서 절단됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항 또는 7 항에 있어서, 펠릿은 절단하기에 앞서 압출물이 냉각됨을 특징으로 하는 방법.
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