WO2024058580A1 - 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경량 고강도 성형품 - Google Patents

폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경량 고강도 성형품 Download PDF

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WO2024058580A1
WO2024058580A1 PCT/KR2023/013852 KR2023013852W WO2024058580A1 WO 2024058580 A1 WO2024058580 A1 WO 2024058580A1 KR 2023013852 W KR2023013852 W KR 2023013852W WO 2024058580 A1 WO2024058580 A1 WO 2024058580A1
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WO
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nylon
resin composition
polyamide resin
present
formula
Prior art date
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PCT/KR2023/013852
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홍상현
심상은
황소산
이재원
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엘지전자 주식회사
인하대학교 산학협력단
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Publication date
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a polyamide resin composition for manufacturing a lightweight, high-strength molded article with improved mechanical properties and a lightweight, high-strength molded article manufactured therefrom.
  • Plastic synthetic resin
  • plastic has a light specific gravity, excellent strength, and is easy to mold, so it can be molded into any shape, so it is used in small electronic devices such as mobile terminals (cell phones, etc.), portable game terminals, and portable portable players. It is also widely used for covers (cases, housings, etc.) of various electronic devices such as PCs (main unit and monitor), televisions, various recording devices, radios, printers, copiers, fax machines, office electronic devices, AV devices, and OA devices. .
  • plastics There are many types of plastics, and various plastics that are excellent in weather resistance, impact resistance, transparency, surface height, elasticity, toughness, etc. are used depending on the application.
  • glass fiber mat reinforced thermoplastics is a plate-shaped composite material in which polymer resin and glass fiber mat are reinforced with a reinforcing agent, and low-weight reinforced plastic is a mixture of polymer resin and glass fiber.
  • Thermoplastics low weight reinforced thermoplastics, LWRT have been developed.
  • hollow glass microspheres have a problem in that they are not well dispersed in the resin composition.
  • the reason hollow glass microspheres are included in the resin composition is to reduce the specific gravity of the resin composition.
  • the hollow glass microspheres reduce the mechanical properties of the resin composition.
  • the specific gravity of the broken glass may increase because the specific gravity of the broken glass has the specific gravity of glass (2.5 to 2.9 g/cm 3 level).
  • the purpose of the present invention is to provide a polyamide resin composition that is lightweight and has improved mechanical properties, and a molded article manufactured therefrom.
  • the purpose of the present invention is to provide a polyamide resin composition that includes hollow glass and does not reduce mechanical properties.
  • Another object of the present invention is to provide a polyamide resin composition in which the hollow glass is not damaged even if the hollow glass is included in the resin composition.
  • the polyamide resin composition of the present invention includes a polyamide-based resin as a base resin to increase the dispersibility of additives such as hollow glass.
  • the polyamide resin composition of the present invention includes hollow glass for tendency and includes an inorganic filler to improve mechanical properties.
  • the polyamide resin composition of the present invention provides a polyamide resin containing a superbranched polymer to prevent breakage of the hollow glass.
  • the polyamide resin composition of the present invention includes a polyamide-based resin, hollow glass, an inorganic filler, and a superbranched polymer.
  • the lightweight, high-strength molded article of the present invention is manufactured from the polyamide resin composition described above.
  • the lightweight, high-strength molded article of the present invention may have mechanical properties of a specific gravity of 0.910 to 0.940, a tensile strength of 67 to 75 MPa, and a flexural strength of 36.57 to 47.8 MPa.
  • the polyamide resin composition according to the present invention is lighter than polyamide, has a specific gravity similar to polypropylene, and has twice the strength of polypropylene.
  • the polyamide resin composition according to the present invention contains hollow glass, its mechanical properties are not reduced.
  • polyamide resin composition according to the present invention can prevent breakage of hollow glass.
  • Molded articles made from the polyamide resin composition according to the present invention are used as parts for finished products that require light weight.
  • the finished product to which the molded product of the present invention is applied has reduced weight and reduced power consumption.
  • the polyamide resin composition of the present invention includes polyamide-based resin, hollow glass, inorganic fiber, and superbranched polymer.
  • the polyamide resin composition of the present invention can be applied to various products by using a polyamide-based resin as a base resin. Additionally, the polyamide resin composition of the present invention is applied as a component material for finished products that require light weight. Therefore, products to which molded articles manufactured from the polyamide resin composition of the present invention are applied have reduced weight and reduced power consumption.
  • Polyamide-based resins have good miscibility with additives in a molten state. Accordingly, the resin composition of the present invention using a polyamide-based resin as a base resin can minimize the decrease in mechanical properties.
  • the polyamide-based resin is preferably a resin selected from the group consisting of nylon 6, nylon 610, nylon 611, nylon 612, nylon 1010, nylon 1011, nylon 1111, nylon 1112, nylon 1212, and mixtures thereof. may include.
  • the polyamide resin composition of the present invention includes hollow glass for weight reduction.
  • the hollow glass used in the present invention may have an average diameter of 10 to 1,000 ⁇ m and a specific gravity of 0.1 to 0.7 g/cc.
  • the difference in average diameter and specific gravity of hollow glass can affect the filling rate, reduction in shrinkage rate, and anti-twisting effect.
  • the composition of the present invention may include 5 to 45 parts by weight of the hollow glass based on 100 parts by weight of the polyamide-based resin. If the hollow glass is included in an amount of less than 5 parts by weight, there is a problem in which the weight is not reduced compared to the raw material, and if it is contained in an amount exceeding 45 parts by weight, there is a problem in that the mechanical properties are deteriorated.
  • a decrease in weight compared to the original material can be expressed as a ratio of weight to the same volume, that is, density, and indicates a decrease in weight in the same volume.
  • the total weight of the molded body manufactured with the composition according to the present invention is reduced at the same volume as the volume of the material manufactured only with polyamide-based resin.
  • the surface of the hollow glass may be modified to maximize bonding with the polyamide-based resin.
  • Surface modification of the hollow glass may be performed through a basic solution and a mixed solution, the basic solution may be NaOH, etc., and the mixed solution may include ethanol, 3-(aminopropyl)triethoxysilane, and N-propylamine. It can be included.
  • an inorganic filler may be included to improve the rigidity and moldability of the composition according to the present invention.
  • the inorganic filler may preferably include inorganic fiber, and more preferably include glass fiber or carbon fiber.
  • the diameter of the glass fibers may be 10 to 24 ⁇ m, and the elastic modulus may be 70 GPa or more.
  • the carbon fiber is a pitch-based carbon fiber and is manufactured using polyacrylonitrile or silicon carbide as a precursor, the diameter of the carbon fiber is 5 to 20 ⁇ m, and the elastic modulus may be 230 GPa or more. .
  • composition of the present invention may include 1 to 20 parts by weight of the inorganic filler based on 100 parts by weight of the polyamide-based resin.
  • the hollow glass and the inorganic fiber are included in the composition at the same time, increasing the content of the hollow glass increases the weight reduction effect but reduces the mechanical properties, and increasing the content of the inorganic fiber improves the mechanical properties but reduces the weight. decreases.
  • the composition of the present invention contains 5 to 45 parts by weight of the hollow glass and 1 to 20 parts by weight of an inorganic filler, based on 100 parts by weight of the polyamide resin, to achieve a weight reduction effect and an improvement in mechanical properties. is excellent.
  • the base resin is an organic material
  • the hollow glass and inorganic filler added for light weight and reinforcement are inorganic materials and only physically bond by mixing different materials.
  • maleic anhydride can be used to surface modify the inorganic filler, and through this, the base resin and the inorganic filler can chemically bond, and the bonding strength between them is maximized.
  • the problem of deterioration of mechanical properties of the resin composition of the present invention can be minimized by using maleic anhydride for surface modification of the inorganic filler.
  • the polyamide resin composition of the present invention includes a superbranched polymer.
  • composition of the present invention includes the superbranched polymer to prevent breakage of the hollow glass.
  • the superbranched polymer used in the present invention is not necessarily limited, but preferably a superbranched polymer having a carboxyl group can be used in the present invention.
  • the superbranched polymer of the present invention may include a core unit represented by Formula 1, a dendritic unit represented by Formula 2, and a terminal unit represented by Formula 3.
  • the polyamide-based resin composition of the present invention can improve mechanical properties while ensuring weight reduction.
  • the resin composition of the present invention may include 0.1 to 2 parts by weight of the superbranched polymer based on 100 parts by weight of the polyamide-based resin. More preferably, the resin composition of the present invention may include 0.5 to 1 part by weight of the superbranched polymer based on 100 parts by weight of the polyamide-based resin. If the super-branched polymer exceeds 2 parts by weight, the mechanical properties of the polyamide-based resin composition actually deteriorate. Conversely, if the superbranched polymer is less than 0.1 part by weight, the effect of preventing hollow glass breakage is minimal.
  • the polyamide-based resin composition according to the present invention may further include nano powder to improve molding processability.
  • the composition of the present invention may include 1 to 10 parts by weight of the nano powder based on 100 parts by weight of the polyamide resin, and the mechanical properties and extrusion processability of the composition of the present invention are improved by adding the nano powder in the above-mentioned range. This can be improved.
  • composition according to the present invention may further include a dispersant for uniform mixing, and the dispersant may be stearic acid or the like.
  • composition according to the present invention may further include an antioxidant to prevent oxidation, and the antioxidant may be phenol-based, phosphorus-based, sulfur-based, amine-based, etc.
  • the lightweight, high-strength molded article of the present invention is manufactured from the polyamide resin composition described above.
  • the polyamide resin composition includes polyamide resin, hollow glass, inorganic fiber, and superbranched polymer.
  • the polyamide resin composition of the present invention contains a superbranched polymer and prevents breakage of the hollow glass. Accordingly, molded articles manufactured from polyamide resin compositions achieve weight reduction without deteriorating mechanical properties.
  • the lightweight, high-strength molded article of the present invention may have mechanical properties such as a specific gravity of 0.910 to 0.940, a tensile strength of 67 to 75 MPa, and a flexural strength of 36.57 to 47.8 MPa.
  • Example 1 The materials used in Example 1 are as follows.
  • Polyamide resin Nylon 6 (BASF's B3S product for injection molding)
  • Superbranched polymer A superbranched polymer in which units of formulas 1 to 3 are synthesized and polymerized.
  • Nylon 6, hollow glass, and glass fiber were sufficiently dried in a reflux oven at 80°C for more than 6 hours.
  • Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 were manufactured in the same manner as in Example 1, but the types of materials included were different from Example 1.
  • the specific gravity of the test specimen was measured using a gas hydrometer and an underwater hydrometer.
  • the tensile strength and flexural strength of the test specimen were measured using a universal testing machine (DUT-2TC, DAEKYUNG ENGINEERING Co.).
  • the tensile strength of the test specimen was measured according to the ASTM D638 standard at a speed of 50 mm/min using a 2-ton load cell, and the flexural strength of the test specimen was measured according to the ASTM D790 standard at a speed of 1.54 mm/min.

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경량 고강도 성형품에 대한 것으로, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드계 수지, 중공 유리, 무기 필러 및 초분기 고분자를 포함하여, 중공 유리의 파손을 방지하고 원 소재 대비 중량을 크게 감소시키면서 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.

Description

폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경량 고강도 성형품
본 발명은 경량이면서 기계적 물성이 향상된 경량 고강도 성형품을 제조하기 위한 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경량 고강도 성형품에 관한 것이다.
플라스틱(합성 수지)은, 비중이 가볍고, 강도가 뛰어나며, 게다가 성형이 용이하여 임의의 형상으로 성형 가능하기 때문에, 모바일 단말(휴대전화 등), 휴대형 게임 단말, 휴대형 포터블 플레이어 등의 소형 전자기기, PC(본체 및 모니터), 텔레비전, 각종 녹화 기기, 라디오, 프린터, 복사기, 팩시밀리 등의 사무용의 전자기기 등의 AV기기, OA기기 등의 각종 전자기기의 덮개(케이스, 하우징 등)에도 범용되고 있다.
플라스틱에는 많은 종류가 있으며, 용도에 따라서, 내후성, 내충격성, 투명성, 표면 고도, 탄성, 인성 등에 뛰어난 각종 플라스틱이 사용되고 있다.
최근에는, 금속을 대체하기 위해 플라스틱을 사용하는 경향이 많으며, 이를 위해서는 경량화뿐만 아니라, 안정성을 위해서는 경량화되더라도 높은 강도가 요구된다.
이러한 플라스틱을 제조하기 위해 폴리머 수지에 유리 섬유(Glass Fiber) 매트가 강화제로 보강된 판상 형태의 복합소재인 강화 열가소성 플라스틱(Glass fiber Mat reinforced Thermoplastics, GMT) 및 폴리머 수지와 유리섬유를 혼합한 저중량 강화 열가소성 플라스틱(low weight reinforced thermoplastics, LWRT) 등이 개발되었다.
또한, 성형품의 경량화를 위해서 중공 유리 미소구체를 포함하는 수지 조성물이 알려져 있다.
다만, 중공 유리 미소구체는 수지 조성물 내에서 잘 분산되지 않는 문제가 있다.
중공 유리 미소구체가 수지 조성물에 포함되는 이유는 수지 조성물의 비중을 감소시키기 위함이다. 하지만, 상기 중공 유리 미소구체는 수지 조성물의 기계적 물성을 감소시킨다.
아울러, 상기 중공 유리 미소구체가 수지 조성물 내에서 파손되면, 파손된 유리의 비중은 유리의 비중(2.5~2.9g/cm3 수준)을 갖기 때문에 수지 조성물의 비중이 오히려 증가할 수 있다.
본 발명은 경량이면서 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 중공 유리를 포함하면서도 기계적 물성이 감소하지 않는 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 중공 유리가 수지 조성물 내에 포함되더라도 상기 중공 유리가 파손되지 않는 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 중공 유리와 같은 첨가제의 분산성을 높이기 위해 베이스 수지로서 폴리아미드계 수지를 포함한다.
또한 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 경향화를 위해서 중공 유리를 포함하며 기계적 물성을 향상시키기 위해서 무기 필러를 포함한다.
또한, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 상기 중공 유리의 파손을 방지하기 위해서 초분기 고분자를 포함하는 폴리아미드 수지를 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드계 수지, 중공 유리, 무기 필러 및 초분기 고분자를 포함한다.
아울러, 본 발명의 경량 고강도 성형품은 상술한 폴리아미드 수지 조성물로 제조된다.
본 발명의 경량 고강도 성형품은 비중이 0.910 ~ 0.940이고, 인장강도가 67 ~ 75 MPa이며, 굴곡강도가 36.57 ~ 47.8 MPa인 기계적 물성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드 보다 가볍고 폴리프로필렌 수준의 비중을 가지면서 강도는 폴리프로필렌의 2배 수준인 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 중공 유리를 포함하더라도 기계적 물성이 감소되지 않는다.
또한 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 중공 유리의 파손을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물로 제조된 성형품은 경량이 필요한 완제품의 부품 소재로 적용된다. 본 발명의 성형품이 적용된 완제품은 무게가 저감되어 전력 소모량이 감소된다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 대해 상세히 설명하기로 한다.
<폴리아미드 수지 조성물>
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드계 수지, 중공 유리, 무기 섬유 및 초분기 고분자를 포함한다.
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드계 수지를 베이스 수지로 사용하여 다양한 제품에 적용될 수 있다. 또한 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 경량이 필요한 완제품의 부품 소재로 적용된다. 따라서, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물로부터 제조된 성형품이 적용된 제품은 무게가 저감되어 전력 소모량이 감소된다.
폴리아미드계 수지는 용융 상태에서 첨가제와 혼합성이 좋다. 이에 따라, 폴리아미드계 수지가 베이스 수지로 적용된 본 발명의 수지 조성물은 기계적 물성의 감소를 최소화할 수 있다.
특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 상기 폴리아미드계 수지는 나일론 6, 나일론 610, 나일론 611, 나일론 612 나일론 1010, 나일론 1011, 나일론 1111, 나일론 1112, 나일론 1212 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 폴리아미드 수지 조성물은 경량화를 위해서 중공 유리를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 중공 유리는 평균 직경이 10 ~ 1,000 ㎛인 것을 사용할 수 있고, 비중이 0.1 ~ 0.7 g/cc인 것을 사용할 수 있다. 중공 유리는 평균 직경 및 비중의 차이에 의해서 충진률, 수축률의 감소, 비틀림 방지 효과 등에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 조성물은 상기 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 중공 유리를 5 ~ 45 중량부 포함할 수 있다. 상기 중공 유리가 5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 원 소재 대비 중량이 감소되지 않는 문제가 있고, 45 중량부를 초과하는 경우 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.
여기서, 원 소재 대비 중량이 감소된다는 것은 동일 부피에 대한 중량의 비, 즉 밀도로 나타낼 수 있으며, 동일 부피에서 중량이 감소되는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명에 따른 조성물로 제조된 성형체는 폴리아미드계 수지만으로 제조된 물질의 부피와 동일한 부피에서 전체 중량이 감소된다.
이때, 상기 중공 유리는 상기 폴리아미드계 수지와의 결합을 극대화하기 위해 표면이 개질될 수 있다. 상기 중공 유리의 표면 개질은 염기성 용액 및 혼합 용액을 통해 수행될 수 있고, 상기 염기성 용액은 NaOH 등일 수 있고, 상기 혼합 용액은 에탄올, 3-(아미노프로필)트리에톡시실란 및 N-프로필아민을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물의 강성을 향상시키고, 성형 가공성을 향상시키기 위해 무기 필러를 포함할 수 있다.
상기 무기 필러는 바람직하게는 무기 섬유를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 유리 섬유 또는 탄소 섬유가 포함될 수 있다.
유리 섬유가 사용되는 경우, 상기 유리 섬유의 직경은 10 ~ 24 ㎛이고, 탄성률이 70 GPa 이상일 수 있다. 또한 탄소 섬유가 사용되는 경우, 상기 탄소 섬유는 피치계 탄소 섬유로서 폴리아크릴로니트릴 또는 실리콘 카바이드를 전구체로 사용하여 제조되고, 탄소 섬유의 직경이 5 ~ 20 ㎛이고, 탄성률이 230 GPa 이상일 수 있다.
본 발명의 조성물은 상기 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 무기 필러를 1 ~ 20 중량부로 포함할 수 있다.
특히, 상기 중공 유리 및 무기 섬유가 동시에 조성물에 포함되는 경우 중공 유리의 함량을 증가시키면 중량 감소 효과가 증가하나 기계적 물성은 저하되고, 상기 무기 섬유의 함량을 증가시키면 기계적 물성은 향상되나 중량 감소 효과가 감소한다.
따라서, 본 발명의 조성물은 상술한 것처럼 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 중공 유리를 5 ~ 45 중량부로 포함하고, 무기 필러를 1 ~ 20 중량부 포함하여, 중량 감소 효과 및 기계적 물성 향상 효과가 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 조성물에서 베이스 수지는 유기 소재이고, 경량 및 보강을 위해 첨가되는 중공 유리 및 무기 필러는 무기 소재로 상이한 재질이 혼합됨으로써 물리적 결합만 하게 된다.
이에, 상기 무기 필러를 표면 개질하기 위해 말레산 무수물을 이용할 수 있고, 이를 통해 베이스 수지와 무기 필러는 화학적 결합을 할 수 있으며, 서로 간의 결합력을 극대화된다.
본 발명에서는 무기 필러의 표면 개질을 위해 말레산 무수물을 사용함으로써 본 발명의 수지 조성물이 갖는 기계적 특성이 저하되는 문제를 최소화할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 초분기 고분자를 포함한다.
본 발명의 조성물은 상기 중공 유리의 파손을 방지하기 위해서 상기 초분기 고분자를 포함한다.
본 발명에 사용되는 초분기 고분자는 반드시 한정되어야 하는 것은 아니지만, 바람직하게는 카르복실기를 갖는 초분기 고분자가 본 발명에 사용될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 초분기 고분자는 화학식 1로 표시되는 코어 유닛, 화학식 2로 표시되는 덴드리틱 유닛, 화학식 3으로 표시되는 말단 유닛을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2023013852-appb-img-000001
[화학식 2]
Figure PCTKR2023013852-appb-img-000002
[화학식 3]
Figure PCTKR2023013852-appb-img-000003
상술한 화학식으로 표현된 초분기 고분자를 이용하는 것에 의해, 본 발명의 폴리아미드계 수지 조성물은 경량화를 확보하면서 기계적 물성이 향상될 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 수지 조성물은 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 초분기 고분자를 0.1 ~ 2 중량부 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 본 발명의 수지 조성물은 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 초분기 고분자를 0.5 ~ 1 중량부 포함할 수 있다. 상기 초분기 고분자가 2 중량부를 초과하면 폴리아미드계 수지 조성물의 기계적 물성이 오히려 저하된다. 반대로 초분기 고분자가 0.1 중량부 미만이면, 중공 유리 파손 방지 효과가 미미하다.
다음으로, 본 발명에 따른 폴리아미드계 수지 조성물은 성형 가공성을 향상시키기 위해 나노 분말을 추가로 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 조성물은 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 나노 분말을 1 ~ 10 중량부 포함할 수 있고, 상기 나노 분말이 전술한 범위로 첨가됨으로써 본 발명의 조성물의 기계적 특성 및 압출 가공성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은 균일한 혼합을 위해 분산제를 더 포함할 수 있고, 상기 분산제는 스테아린산 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은 산화 방지를 위해 산화 방지제를 더 포함할 수 있고, 상기 산화 방지제는 페놀계, 인계, 황계, 아민계 등을 사용할 수 있다.
<경량 고강도 성형품>
다음으로, 본 발명의 경량 고강도 성형품에 대해서 설명한다.
본 발명의 경량 고강도 성형품은 상술한 폴리아미드 수지 조성물로부터 제조된다.
보다 구체적으로 상기 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드계 수지, 중공 유리, 무기 섬유 및 초분기 고분자를 포함한다. 상술한 것처럼, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 초분기 고분자를 포함하여 상기 중공 유리의 파손을 방지한다. 이에 따라 폴리아미드 수지 조성물로부터 제조된 성형품은 경량화를 달성하면서도 기계적 물성이 저하되지 않는다.
이에 따라, 본 발명의 경량 고강도 성형품은 비중이 0.910 ~ 0.940이고, 인장강도가 67 ~ 75 MPa이며, 굴곡강도가 36.57 ~ 47.8 MPa인 기계적 물성을 가질 수 있다.
<실시예>
1. 실시예 1
실시예 1에 사용된 소재는 아래와 같다.
폴리아미드 수지 : 나일론 6(BASF 사의 사출용 B3S 제품)
중공 유리 : 3M 사의 IM16K (비중 0.46 g/cm3, 파쇄강도 16,000 psi)
유리 섬유 : Owens corning사의 995-10P 그레이드
초분기 고분자 : 화학식 1 내지 3의 유닛이 합성 중합된 초분기 고분자
나일론 6, 중공 유리, 유리 섬유를 80℃ 환류식 오븐에 6시간 이상 충분히 건조하였다. SM PLATEK 사의 이축 압출기 (TEK-25, L=1000 mm, D=25 mm, L/D=40)를 이용하여 성혀품을 제조하였다. 중공 유리, 유리 섬유 및 초분기 고분자는 사이드 피딩을 통해 압출기에 투입되었다.
각 소재들의 함량은 하기 표 1과 같다.
2. 실시예 2-3, 비교예 1-2
실시예 2 내지 4와 비교예 1은 실시예과 동일하게 제조하되, 포함되는 소재의 종류가 실시예 1과 상이하다.
실시예 2 내지 4와 비교예 1의 소재 및 함량은 하기 표 1과 같다.
예 함량(중량부)
나일론 6 중공 유리 유리섬유 초분기 고분자
실시예 1 100 28 7 0.5
실시예 2 100 28 7 1.0
실시예 3 100 28 7 2.0
비교예 1 100 - - -
비교예 2 100 30 7 -
실험예: 기계적 물성 분석
시험체의 비중은 가스 비중계 및 수중 비중계로 측정하였다.
만능시험기 (DUT-2TC, DAEKYUNG ENGINEERING Co.)를 이용하여 시험체의 인장강도 및 굴곡강도를 측정하였다.
시험체의 인장강도는 2톤 로드셀을 이용하여 50 mm/min의 속도로 ASTM D638 규격을 준용하여 측정되었고, 시험체의 굴곡강도는 1.54 mm/min의 속도로 ASTM D790 규격을 준용하여 측정되었다.
비중, 인장강도 및 굴곡강도의 측정 결과는 하기 표 2에 기재되어 있다.
예 기계적 물성
비중 인장 강도
(MPa)		 굴곡 강도
(MPa)
실시예 1 0.933 70 53.0
실시예 2 0.924 72.5 54.9
실시예 3 0.917 70.7 54.6
비교예 1 1.125 80.2 35.3
비교예 2 0.948 58.8 50.0
상기 표 2 를 참고하면, 실시예 1 내지 3은 비교예 1, 2 대비 비중이 감소하고 굴곡 강도가 증가한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 성형품은 경량이면서도 고강도 성질을 갖는 것을 확인할 수 이다.
특히, 비교예 2와 실시예 1 내지 3을 비교하면, 초분기 고분자의 첨가에 의해서 비중이 감소함과 동시에 강도는 증가한 것을 알 수 있다.
다음으로, 실시예 1 내지 3의 강도를 비교하면, 초분기 고분자의 함량이 1 중량부를 초과하면 오히려 강도가 조금 감소하는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (13)

  1. 폴리아미드계 수지;
    중공 유리;
    무기 필러; 및
    초분기 고분자;를 포함하는
    폴리아미드 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초분기 고분자는
    카르복실기를 갖는
    폴리아미드 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초분기 고분자는
    화학식 1로 표시되는 코어 유닛,
    화학식 2로 표시되는 덴드리틱 유닛
    화학식 3으로 표시되는 말단 유닛을 포함하는
    폴리아미드 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2023013852-appb-img-000004
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2023013852-appb-img-000005
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2023013852-appb-img-000006
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드계 수지는
    나일론 6, 나일론 610, 나일론 611, 나일론 612 나일론 1010, 나일론 1011, 나일론 1111, 나일론 1112, 나일론 1212 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지를 포함하는
    폴리아미드 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중공 유리는 표면 개질된 것인
    폴리아미드 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초분기 고분자는
    상기 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로
    0.1 ~ 2 중량부 포함되는
    폴리아미드 수지 조성물.
  7. 폴리아미드계 수지, 중공 유리, 무기 필러 및 초분기 고분자를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물로 제조된
    경량 고강도 성형품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 초분기 고분자는
    카르복실기를 갖는
    경량 고강도 성형품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초분기 고분자는
    화학식 1로 표시되는 코어 유닛,
    화학식 2로 표시되는 덴드리틱 유닛
    화학식 3으로 표시되는 말단 유닛을 포함하는
    경량 고강도 성형품.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2023013852-appb-img-000007
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2023013852-appb-img-000008
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2023013852-appb-img-000009
  10. 제7항에 있어서,
    상기 폴리아미드계 수지는
    나일론 6, 나일론 610, 나일론 611, 나일론 612 나일론 1010, 나일론 1011, 나일론 1111, 나일론 1112, 나일론 1212 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지를 포함하는
    경량 고강도 성형품.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 중공 유리는 표면 개질된 것인
    경량 고강도 성형품.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 초분기 고분자는
    상기 폴리아미드계 수지 100 중량부를 기준으로
    0.1 ~ 2 중량부 포함되는
    경량 고강도 성형품.
  13. 제7항에 있어서,
    비중이 0.910 ~ 0.940이고,
    인장강도가 67 ~ 75 MPa이며,
    굴곡강도가 36.57 ~ 47.8 MPa인
    경량 고강도 성형품.
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