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KR100969454B1 - 열가소성 난연수지 조성물 - Google Patents

열가소성 난연수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 난연수지 조성물에 관한 것으로, 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체 10 내지 80 중량% 및 스티렌 함유 공중합체 20 내지 90 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부에 대하여 포스파이트 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 난연수지 조성물에 관한 것으로, 난연도가 우수하면서도 충격강도 및 내열성이 우수한 열가소성 난연수지 조성물을 제공하는 효과가 있다.
열가소성 난연수지 조성물, 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체, 스티렌 함유 공중합체, 포스파이트 화합물, 난연도, 충격강도, 내열성

Description

열가소성 난연수지 조성물{THERMOPLASTIC FLAME RETARDANT RESIN COMPOSITION}
본 발명은 열가소성 난연수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난연도가 우수하면서도 충격강도 및 내열성이 우수한 열가소성 난연수지 조성물에 관한 것이다.
고무변성 스티렌계 수지는 가공성이 우수하며, 충격강도 등의 물성 및 외관특성 도 우수하여 전기·전자 제품과 사무용 기기 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 전기·전자 제품과 사무용 기기는 화재의 위험성이 있어, 고무변성 스티렌계 수지에 난연성을 부여하는 연구가 계속하여 이루어지고 있다.
고무변성 스티렌계 수지에 난연성을 부여하는 방법으로는 할로겐계 화합물을 난연제로 사용하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나, 할로겐계 화합물은 수지의 성형 가공시 금형을 부식시키는 가스를 발생시키고, 연소시에는 인체에 유해한 유독성 가스를 방출시키기 때문에 환경 규제가 강화됨에 따라 제약을 받고 있다.
이에 따라 할로겐 화합물을 난연제로 사용하지 않고도 고무변성 스티렌계 수지에 난연성을 부여하는 연구에 많은 관심이 집중되고 있으며, 난연제로 인산에스테르계 화합물을 사용하여 제조한 고무변성 스티렌계 난연수지 조성물이 복사기, 프린트 등의 사무용 기기에 널리 사용되고 있다.
그러나, 난연제로 사용되는 인산에스테르계 화합물은 융점이 낮아 수지의 가공 온도에서 쉽게 분해되므로, 이를 사용하는 수지 조성물은 장시간 가공시 열분해 가스 및 몰드 디포지트 현상이 발생하게 되어 제품의 외관이 불량해지는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여 일본공개특허공보 평5-1079호에서는 인산에스테르계 화합물의 휘발성 문제를 개선하고자 방향족 페닐기를 연결기로 가지는 디인산에스테르 구조의 난연제에 대하여 개시하고 있으며, 또한 일본공개특허공보 평7-043769호에서는 페닐기에 탄소수가 12 내지 25개인 치환기를 도입한 구조의 난연제에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기의 종래기술들은 내열성과 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 난연도가 우수하면서도 충격강도 및 내열성이 우수한 열가소성 난연수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체 10 내지 80 중량% 및 스티렌 함유 공중합체 20 내지 90 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부에 대하여 포스파이트 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 난연수지 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기초수지는 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체 10 내지 80 중량% 및 스티렌 함유 공중합체 20 내지 90 중량%로 이루어진다.
상기 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체는 고무성분 10 내지 60 중량%에 스티렌계 화합물 30 내지 65 중량% 및 아크릴계 화합물 10 내지 30 중량%를 그라프트 공중합하여 제조한 것이다.
상기 고무성분으로는 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소프렌 또는 부타디엔-이소프렌 공중합체 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 스티렌계 화합물로는 스티렌, 알파메틸 스티렌 또는 핵 치환 스티렌 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 화합물로는 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트 또는부틸아 크릴레이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체로는 부타디엔 고무성분에 아크릴로니트릴과 스티렌이 그라프트 공중합된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체(acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS)가 바람직하다.
상기 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체는 기초수지 100 중량부에 10 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량으로 포함되는 경우에는 내충격성 등의 기계적 강도가 우수하다.
상기 스티렌 함유 공중합체는 스티렌계 화합물 50 내지 80 중량% 및 아크릴계 화합물 20 내지 50 중량%를 공중합하여 제조한 것이다.
상기 스티렌계 화합물로는 스티렌, 알파메틸 스티렌 또는 핵 치환 스티렌 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 아크릴계 화합물로는 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트 또는 부틸아크릴레이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 스티렌 함유 공중합체는 기초수지 100 중량부에 20 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량으로 포함되는 경우에는 내충격성 등의 기계적 강도 및 치수안정성이 우수하다.
상기 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체 및 스티렌 함유 공중합체는 통상의 중합방법으로 제조할 수 있으며, 괴상중합 또는 유화중합 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 포스파이트 화합물은 기초수지에 난연성을 부여하기 위한 난연제 이다.
상기 포스파이트 화합물로는 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리이소데실포스파이트 등의 트리알킬포스파이트; 트리스노닐페닐포스파이트, 이소데실디페닐포스파이트, 디이소데실페닐포스파이트 등의 트리알킬-아릴포스파이트; 또는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 트리아릴포스파이트 등을 단독 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리아릴포스파이트를 사용하는 것이며, 보다 바람직하게는 알킬기가 치환된 트리아릴포스파이트를 사용하는 것이다.
Figure 112006073084877-pat00001
상기 화학식 1에서, Ar1 내지 Ar3은 페닐기 또는 탄소수 1 내지 18인 알킬기가 1 내지 3개가 치환된 아릴기이다.
상기 포스파이트 화합물은 기초수지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량으로 포함되는 경우에는 난연도를 유지하면서도, 내충격성이 우수하다.
상기와 같은 성분을 포함하는 열가소성 난연수지 조성물은 용도에 따라 활제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 적하 방지제, 안료 및 무기 충진제로부터 선 택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
<기초수지 제조>
고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체로는 부타디엔 고무 50 중량%에 아크릴로니트릴 14 중량% 및 스티렌 36 중량%를 유화중합으로 그라프트 공중합시켜 제조한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체를 사용하였다.
스티렌 함유 공중합체로는 스티렌 73 중량% 및 아크릴로니트릴 27 중량%를 유화중합으로 공중합시켜 제조한 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 사용하였다.
<열가소성 난연수지 조성물 제조>
상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체 23 중량부 및 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 77 중량부로 이루어진 기초수지 100 중량부에 포스파이트 화합물로 하기 화학식 2로 표시되는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트(Ciba Specialty Chemicals사 제조) 4 중량부를 첨가하고 헨셀믹서에서 혼합한 후 이축 압출기에서 180 내지 220 ℃의 온도범위로 압출하여 펠렛으로 제조하였다.
Figure 112006073084877-pat00002
실시예 2
상기 실시예 1에서 난연제로 포스파이트 화합물인 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트(Ciba Specialty Chemicals사 제조) 8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 난연제인 포스파이트 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예1에서 난연제로 포스파이트 화합물 대신 인산에스테르계 화합물인 트리페닐포스페이트(일본 대팔화학 제조) 8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 난연제로 포스파이트 화합물인 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트(Ciba Specialty Chemicals사 제조) 12 중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 열가소성 난연수지 조성물 펠렛을 사출 성형하여 시편으로 제조하고, 하기의 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
* 충격강도(㎏·㎝/㎝) - ASTM D256에 의거하여 1/8” 두께의 시편에 대하여 측정하였다.
* 내열성(℃) - ASTM D648에 의거하여 1/4” 두께의 시편에 대하여 열변형온도를 측정하였다.
* 난연도 - UL94 VB 난연규격에 의거하여 1/8” 두께의 시편에 대하여 측정하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 1 2 3
수지
구성성분
(중량부)
고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체 23 23 23 32 23
스티렌 함유
공중합체
77 77 77 77 77
포스파이트
화합물
4 8 - - 12
인산에스테르계 화합물 - - - 8 -
충격강도(㎏·㎝/㎝) 33 38 32 18 9
열변형온도(℃) 83 85 84 68 85
난연도 V-2 V-2 NR V-2 V-2
*NR- No Rating
상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따라 기초수지에 난연제로 포스파이트 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 실시예 1 내지 2의 열가소성 난연수지 조성물은 충격강도, 내열성 및 난연도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
반면, 포스파이트 화합물을 포함하지 않는 비교예 1은 난연도가 상당히 저하되었으며, 난연제로 인산에스테르계 화합물을 포함하는 비교예 2는 난연도는 실시예와 동등하였으나, 충격강도 및 내열성이 저하되었다. 또한, 포스파이트 화합물을 과량으로 포함하는 비교예 3은 충격강도가 상당히 저하된 것을 확인할 수 있었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 난연도가 우수하면서도 충격강도 및 내열성이 우수한 열가소성 난연수지 조성물을 제공하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체 10 내지 80 중량% 및 스티렌 함유 공중합체 20 내지 90 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부에 대하여 포스파이트 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하여 이루어지되,
    상기 포스파이트 화합물은 하기 화학식 1을 갖는 트리아릴포스파이트계 화합물인 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물
    [화학식 1]
    Figure 112010007333652-pat00004
    (상기 화학식 1에서, Ar1 내지 Ar3은 페닐기, 또는 탄소수 1 내지 18인 알킬기가 1 내지 3개가 치환된 아릴기를 나타낸다.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고무변성 스티렌 함유 그라프트 공중합체는 고무성분 10 내지 60 중량%에 스티렌계 화합물 30 내지 65 중량% 및 아크릴계 화합물 10 내지 30 중량%가 그라프트 공중합된 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고무성분은 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소프렌 및 부타디엔-이소프렌 공중합체로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되고,
    상기 스티렌계 화합물은 스티렌, 알파메틸 스티렌, 및 핵 치환 스티렌으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되며,
    상기 아크릴계 화합물은 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트, 및 부틸아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스티렌 함유 공중합체는 스티렌계 화합물 50 내지 80 중량% 및 아크릴계 화합물 20 내지 50 중량%가 공중합된 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스티렌계 화합물은 스티렌, 알파메틸 스티렌, 및 핵 치환 스티렌으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되며,
    상기 아크릴계 화합물은 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트 및 부틸아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 포스파이트 화합물은 트리알킬포스파이트계 화합물 또는 트리알킬아릴포스파이트계 화합물을 더 사용하는 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 트리알킬포스파이트계 화합물은 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 및 트리이소데실포스파이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되며,
    상기 트리알킬아릴포스파이트계 화합물은 트리스노닐페닐포스파이트, 이소데실디페닐포스파이트, 및 디이소데실페닐포스파이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 열가소성 난연수지 조성물은 활제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 적하 방지제, 안료, 및 무기 충진제로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스파이트 화합물은 하기 화학식 2의 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트를 사용하는 것을 특징으로 하는
    열가소성 난연수지 조성물
    [화학식 2]
    Figure 112010007333652-pat00005
KR1020060098393A 2006-10-10 2006-10-10 열가소성 난연수지 조성물 Expired - Fee Related KR100969454B1 (ko)

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