KR100583171B1

KR100583171B1 - 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물

Info

Publication number: KR100583171B1
Application number: KR1020030083007A
Authority: KR
Inventors: 서경훈; 김경태
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2006-05-23
Also published as: KR20050049127A

Abstract

본 발명에 따른 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 열가소성 폴리카보네이트 수지 86 내지 98 중량부, (B) 코어-쉘 형태의 공중합체 및 올레핀계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 충격보강제 1.5∼10 중량부, 및 (C) 분자량이 400∼8,000 g/mol 인 폴리에틸렌글리콜 0.5∼4 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

폴리카보네이트 수지, 충격보강제, 폴리에틸렌 글리콜, 유동성, 내충격성

Description

유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{Polycarbonate Resin Composition having Excellent Flow and Impact-resistance}

발명의 분야

본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 폴리카보네이트 수지는 다른 수지와 비교하여 뛰어난 내충격성, 자기소화성, 치수안정성, 그리고 높은 내열도 등의 물성으로 인하여 엔지니어링 플라스틱으로서 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 폴리카보네이트 수지는 일반 열가소성 수지에 비해 유동성이 매우 낮음으로 인하여 휴대용 전자기기와 같이 정밀성을 요구하는 부품의 적용에는 많은 제약이 있다. 또한, 폴리카보네이트는 유동성이 낮기 때문에 성형을 할 때에 높은 가공온도가 필요하게 되고, 이로 인하여 수지가 과열 및 열분해되어 물성이 저하되는 현상이 많이 나타난다.

이러한 폴리카보네이트의 낮은 유동성을 보완하기 위한 종래의 기술로는 사출성형을 할 때에 높은 사출압력과 속도를 적용함으로서 성형물의 일부 부위에 매우 많은 잔류 응력을 남기는 것이 있다. 그러나, 이 경우에는 과도한 잔류 응력으로 인하여 폴리카보네이트로 제조된 성형물의 내충격성이 급격히 저하되거나 변형이 발생하는 등의 문제점이 있어 그 이용범위의 확대에 많은 제약이 있다.

폴리카보네이트의 낮은 유동성을 개선하기 위한 다른 공지의 기술로는 인계화합물과 같은 내부활제를 도입하여 유동성을 개선하는 것이 있다. 그러나, 이러한 기술로는 유동성은 개선시킬 수 있으나 내충격성이 급속히 저하되는 문제점이 있다.

폴리카보네이트의 낮은 유동성을 개선하면서 내충격성을 저하시키지 않기 위한 공지의 기술로는 스테아레이트계의 외부활제를 도입하는 방법이 있다. 그러나, 외부활제를 도입하는 경우에는 비록 내충격성의 저하는 발생하지 않으나 폴리카보네이트의 유동성 개선에는 한계가 있다. 즉, 유동성이 일부 향상되기는 하나 내부활제와 같이 유동성을 대폭 개선할 수 없는 단점이 있다.

이에 본 발명자들은 폴리카보네이트에 분자량이 400∼8,000 g/mol인 폴리에틸렌글리콜과 충격보강제를 동시에 도입하여 폴리카보네이트의 우수한 내충격성이 유지되면서도 유동특성이 매우 증가된 폴리카보네이트계 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 폴리카보네이트에 폴리에틸렌글리콜 및 충격보강제를 적용함으로써 유동성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폴리카보네이트에 폴리에틸렌글리콜 및 충격보강제를 적용함으로써 유동성이 우수하면서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 수지 조성물의 각 성분에 대하여 하기에 상세히 설명한다.

(A) 폴리카보네이트 수지

본 발명에 따른 수지 조성물의 제조에 사용되는 폴리카보네이트 수지(A)는 분자량 조절제와 촉매의 존재 하에서 디히드릭페놀과 포스겐을 반응시켜 제조하거나 디히드릭페놀과 디페닐카보네이트와 같은 카보네이트 전구체의 에스테르 상호교환반응을 이용하여 제조 할 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트, 가지 달린(bracnched) 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 등을 포함한다.

디히드릭 페놀의 구체적인 예로는 히드로퀴논, 4,4'-디히드록시디페닐, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)설파이드, 비스(4-히드록시페닐)술폰, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판 같은 할로겐화 비스페놀 등을 포함한다. 이 중, 비스페놀은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀-A)이 가장 바람직하다. 비스페놀-A는 부분적 또는 전체적으로 다른 디히드릭페놀로 대체될 수 있다. 본 발명의 폴리카보네이트 수지(A)는 단일 중합체이거나 두 종류 이상의 디히드릭페놀을 사용한 공중합체, 또는 그러한 수지들의 혼합물일 수 있다.

선형 폴리카보네이트 수지의 구체적인 예로는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지를 들 수 있다. 가지 달린 폴리카보네이트는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디히드록시페놀과 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조할 수 있다. 폴리에스테르카보네이트 공중합체는 이관능성 카르복실산을 디히드릭 페놀과 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 수지 조성물의 폴리카보네이트 수지(A)는 86∼98 중량부를 사용하고, 특히 90∼97 중량부가 바람직하다.

(B) 충격보강제

본 발명에 따른 수지 조성물에 사용되는 충격보강제(B)는 코어-쉘(core-shell) 형태의 공중합체 또는 올레핀계 공중합체를 사용한다.

본 발명의 충격보강제로 사용되는 코어-쉘 형태의 공중합체는 고무의 코어 구조에 비닐 모노머가 그라프트 되어 있어 딱딱한 쉘을 형성한다. 본 발명에 사용된 코어-쉘 공중합체는 탄소 수 4 내지 6의 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무 또는 실리콘계 고무 단량체 중에서 선택한 1 종 이상을 중합한 후에 그라프팅 가능한 메틸메타크릴레이트, 스티렌, 아크릴로니트릴 같은 불포화 화합물 중에서 선택한 1 종 이상의 단량체를 고무에 그라프트시켜 코어-쉘 구조를 형성한다. 여기서, 고무함량은 20∼90 중량부가 바람직하다.

아크릴레이트계 고무는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 또는 2-에틸헥실메타아크릴레이트 등의 아크릴레이트 단량체를 사용하며, 이 때 사용되는 경화제는 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 또는 트리알릴시아누레이트 등이 있다.

실리콘계 고무는 시크로실록산으로부터 만들 수 있으며, 그 예로는 헥사메틸 시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산, 옥타페닐시클로테트라실록산 등이 있다. 이들 실록산들에서 1 종 이상을 선택하여 실리콘계 고무를 제조할 수 있으며, 이 때 사용되는 경화제는 트리메톡시메틸실란, 트리에톡시페닐실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등이 있다.

본 발명의 충격보강제(B)로 사용되는 올레핀계 공중합체는 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 또는 이소부틸렌과 같은 올레핀계 단량체 중에서 하나 이상의 것을 선택하여 만들 수 있다. 올레핀계 공중합체는 일반적인 올레핀 중합촉매인 지글러-나타 촉매를 이용하여 제조할 수 있으며, 더욱 선택적인 구조를 만들기 위해서는 메탈로센계 촉매를 이용하여 제조할 수 있다. 이 때 폴리카보네이트와의 분산성을 향상시키기 위하여 무수말레인산 등과 같은 관능기를 올레핀계 공중합체에 그라프팅 반응시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 수지 조성물에 사용되는 충격보강제(B)는 1.5∼10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 1.5 중량부 미만을 사용하면 충격보강의 효과가 없으며, 10 중량부 이상을 사용하면 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성률과 같은 기계적 강도의 저하가 크게 나타난다.

(C) 폴리에틸렌글리콜

본 발명에 따른 수지 조성물에 사용하는 폴리에틸렌글리콜(C)은 사슬 양 말 단에 히드록시기를 갖고 있는 물질로 폴리우레탄의 중합 원료로 널리 사용된다. 본 발명에 사용되는 폴리에틸렌글리콜(C)의 분자량은 400∼8,000 g/mol의 범위에 있다. 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 400 g/mol 미만의 경우 내충격성이 저하되며 반면, 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 8,000 g/mol 을 초과하는 경우에는 유동성 향상 효과가 저하된다.

본 발명에 따른 수지 조성물의 제조 시에는 상기 폴리에틸렌글리콜 0.5∼4 중량부를 사용한다. 0.5 미만을 사용할 경우에는 유동성 향상의 효과가 없으며 4 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 폴리카보네이트의 내열성을 크게 저하시킨다.

본 발명의 수지 조성물에는 기타 첨가제를 넣어 사용함으로서 용도에 따라 사용될 수 있다. 구체적으로 유리섬유, 탄소섬유, 탈크, 실리카, 마이카, 알루미나 등을 들 수 있는데, 무기 충전제를 첨가할 경우에 기계적인 강도 및 열변형 온도 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 수지 조성물에는 기타 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 난연제, 활제, 염료, 안료 등을 사용하여 제조할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

본 발명에 따른 실시예 1∼2 및 비교실시예 1∼3에서 사용된 (A) 폴리카보네 이트 수지, (B) 충격보강제, 그리고 (C) 폴리에틸렌글리콜의 사양은 다음과 같다.

(A) 폴리카보네이트 수지

본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 25,000 g/mol인 비스페놀-A 형 선형 폴리카보네이트로서 일본 테이진(TEIJIN)사의 상품명 'PANLITE L-1250WP'를 사용하였다.

(B) 충격보강제

본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 충격보강제는 중량평균 입자경이 약 0.1 ㎛인 부타디엔 고무 70∼80 중량부에 메타크릴산 메틸에스테르 단량체가 20∼30 중량부로 그라프트된 코어-쉘 형태의 그라프트 공중합체인 일본 쿠레하(KUREHA)사의 상품명 'PALALOID EXL-2602'를 충격보강제로 사용하였다.

(C) 폴리에틸렌글리콜

본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 폴리에틸렌글리콜은 일본 산요 케미칼(SANYO CHEMICAL)사의 상품명 'SANYO PEG'를 사용하였다.

상기 구성성분을 하기 표 1의 조성에 따라 혼합하고 Φ=45 mm인 이축압출기를 사용하여 펠렛으로 제조하였다. 제조된 펠렛은 110 ℃에서 3 시간 이상 건조 후 10 oz 사출기에서 성형온도 230∼300 ℃, 금형온도 60∼90 ℃ 조건으로 사출하여 물성 시편을 제조하였다. 제조된 시편은 ASTM D256에 따라 노치 아이조드 충격강도(1/8")를 측정하였다. 그리고 제조된 수지 조성물의 유동성을 알아보기 위하여 상기 방법으로 제조된 펠렛을 사용하여 ASTM D1238에 따라 용융흐름지수를 관찰하였다. 이 때 측정은 250 ℃의 온도에서 10 kgf의 하중을 이용하였다.

			실시예		비교실시예
			1	2	1	2	3
(A) 폴리카보네이트			95	95	97	95	95
(B) 충격보강제			3	3	3	3	3
(C) 폴리에틸렌글리콜	분자량 (g/mol)	200	-	-	-	2	-
		600	2	-	-	-	-
		6,000	-	2	-	-	-
		20,000	-	-	-	-	2
노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm)			73	72	75	15	75
용융흐름지수 (g/10min)			31	27	14	35	15

실시예 1∼2에서 알 수 있듯이 충격보강제와 분자량이 400∼8,000 g/mol인 폴리에틸렌글리콜을 일정비율 사용할 경우 표에서 보는 바와 같이 순수한 폴리카보네이트만을 사용한 비교실시예 1에 비하여 높은 충격강도를 유지하면서도 매우 뛰어난 유동성을 얻을 수 있다. 반면, 비교실시예 2에서 보듯이 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 200 g/mol의 경우에는 비록 유동특성은 향상되나 충격강도가 급격히 떨어짐을 알 수 있다. 그리고 비교실시예 3에 나타난 바와 같이 폴리에틸렌글리콜 분자량이 20,000 g/mol의 경우에는 유동성 향상 효과를 기대할 수 없었다.

본 발명은 폴리카보네이트 수지에 폴리에틸렌글리콜 및 충격보강제를 적용함으로써 유동성이 우수하고, 또한 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

(A) 열가소성 폴리카보네이트 수지 86 내지 98 중량부;

(B) 코어-쉘 형태의 공중합체 및 올레핀계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 충격보강제 1.5∼10 중량부; 및

(C) 분자량이 400∼8,000 g/mol 인 폴리에틸렌글리콜 0.5∼4 중량부;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 코어-쉘 형태의 공중합체는 C_4-6의 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무, 및 실리콘계 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 후, 상기 단량체를 메틸메타크릴레이트, 스티렌, 및 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체와 그라프트시켜 코어-쉘 구조를 형성한 것을 특징으로 하는 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 올레핀계 공중합체는 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필 렌, 부틸렌, 및 이소부틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 올레핀계 단량체를 공중합하여 제조된 것을 특징으로 하는 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.