KR20070015644A - 아크릴레이트계 고분자 수지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 폴리올레핀 기재에 알킬 아크릴레이트 단량체, 알킬 메타크릴레이트 단량체, 극성기 함유 아크릴레이트 단량체 및 중합개시제를 흡수시킨 후 중합시켜 얻어진 아크릴레이트 공중합체 상이 폴리올레핀 상 100중량부에 대하여 95 내지 995 중량부가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
본 발명의 열가소성 고분자 조성물은 표면 극성이 우수하여 도료 부착성이 우수하다.
도료 부착성, 열가소성 고분자, 폴리올레핀, 아크릴레이트
Description
본 발명은 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 표면 극성이 높아서 도료 부착성이 우수한 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내외장재 및 가전 제품의 부품용으로 사용되고 있는 플라스틱 부품들은 미적 효과 및 표면물성의 향상을 위하여 도장하고 있으며, 이를 위해서는 플라스틱 수지와 도료간의 양호한 부착성이 요구되어진다. 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 비극성의 폴리올레핀계 열가소성 수지들의 경우, 도료와의 부착성이 열등하기 때문에 도장에 많은 어려움이 있고, 이를 개선하기 위하여 여러가지 표면 전처리 방법 또는 기능성 첨가제를 사용하는 방법들이 개발되어 사용되고 있다.
상기 표면 전처리 방법으로는 화염처리방법, 플라즈마처리방법, 자외선 조사처리방법, 프라이머 처리방법 또는 두 가지 이상의 방법을 동시에 사용하는 복합적인 처리방법이 일반적으로 적용되고 있다. 그러나, 표면 전처리 방법은 추가 설비 투자, 운전 및 유지비용 증가 등의 문제점이 있다. 특히, 전통적으로 주로 사용되고 있는 프라이머 처리 방법은 염소화폴리올레핀계 수지를 폴리올레핀계 열가소성 수지 표면에 먼저 도포하여 도료의 부착성을 부여하는 방법으로, 비용 증가는 물론이고 환경에 친화적이지 않은 소재를 사용한다는 문제점을 가지고 있다.
표면 전처리를 하지 않고, 기능성 첨가제를 사용하는 방법으로는 폴리프로필렌-g-무수말레인산을 다량 투입하는 방법, 특수한 화학 구조의 폴리올을 투입하는 방법, 폴리올레핀에 기능성 첨가제를 화학적 방법에 의하여 도입하는 방법 등이 있다. 이들 중 폴리프로필렌-g-무수말레인산 등의 변성 폴리올레핀을 다량 투입하는 방법과 특수한 화학 구조의 폴리올을 투입하는 방법은, 고가의 소재를 다량 사용함으로 인한 원가 상승과 첨가제의 다량 투입에 의하여 최종 복합재의 물성이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 폴리올레핀에 기능성 첨가제를 화학적 방법에 의하여 도입하는 방법(USP6133374)은 기본적으로 화학 분해에 의한 제조 방법으로서 화학 반응의 조절이 용이하지 않아 일정한 물리적 성질을 가진 폴리올레핀 복합재를 얻기가 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
특허 제362824호, 제395399호에는 아크릴레이트계 공중합체를 함유하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 제조 방법이 기술되어 있다. 이 제조방법에 의하여 제조된 열가소성 탄성체는 표면 극성이 높고 물리적 성질과 내화학성은 우수하나 흐름성이 매우 낮아 폴리올레핀계 복합재료의 표면 개질을 위해서는 폴리올레핀계 수지에 대하여 다량 투입하여야 하므로, 폴리올레핀 복합재의 물성이 저하되고 가공성이 떨어지는 문제가 발생하여 적용이 곤란하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 표면 극성이 높아서 도료 부착성이 우수한 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
폴리올레핀 기재(matrix)에 알킬 아크릴레이트 단량체, 알킬 메타크릴레이트 단량체, 극성기 함유 아크릴레이트 단량체 및 중합개시제를 흡수시킨 후 중합시켜 얻어진 아크릴레이트 공중합체 상이 폴리올레핀 상 100중량부에 대하여 95 내지 995 중량부가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한 상기 폴리올레핀은 폴리올레핀 단독 또는 2종 이상의 폴리올레핀 블렌드인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한, 상기 폴리올레핀 블렌드는 폴리올레핀과 폴리에틸렌 공중합체의 블렌드인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한, 상기 폴리에틸렌 공중합체는 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-부틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴산), 폴리(에틸렌-코-메타크릴산), 폴리(에틸렌-코-글리시딜 메타크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-말레인산), 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴아미드) 및 폴리(에틸렌-코-아크릴로니트릴)로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한, 상기 알킬 아크릴레이트 단량체는 폴리올레핀 상 100중량부에 대하여 65 내지 455 중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한, 상기 알킬 메타크릴레이트 단량체는 폴리올레핀 상에 대하여 15 내지 240 중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한, 극성기 함유 아크릴레이트 단량체는 폴리올레핀 상에 대하여 15 내지 300 중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
또한, 중합개시제가 단량체 몰수와 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 0.5 내지 2.0 몰%로 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물을 제공한다.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1차 중합)
교반기, 가열 장치 및 냉각 장치가 부착된 반응기에 폴리올레핀 100중량부를 기준으로, 알킬 아크릴레이트 단량체 50 내지 200 중량부, 물 500 내지 1,000 중량부, 그리고 중합개시제는 아크릴레이트 단량체 몰수와 중합개시제 몰수 총합을 기준으로 0.5 내지 2.0 몰%에 해당하는 양을 투입하고 반응기를 밀폐한다. 알킬 아크 릴레이트 단량체 함량이 50중량부 미만일 때에는 2차 중합을 위한 단량체의 함침이 불량하고, 200중량부를 초과하여 투입하면 폴리올레핀 기재에 흡수되지 않는 단량체의 함량이 높아 수율이 떨어지고 폐수처리의 문제가 발생한다. 투입한 아크릴레이트 단량체 몰수와 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 중합개시제를 0.5 몰% 미만으로 투입하였을 경우에는 고분자량의 폴리아크릴레이트 중합체가 생성되어 본 발명의 목적에 부합하지 않고, 투입한 아크릴레이트 단량체 몰수와 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 2.0몰%를 초과하여 사용할 경우 초저분자량의 폴리아크릴레이트 중합체가 생성되어 최종 생성물의 물성을 저하시키고 공정 관리에 어려움이 있다.
교반기로 교반하면서 밀폐된 반응기에 고압의 질소 가스를 충전하고 방출하여 산소를 제거한다. 그 후 반응기의 온도를 선택된 중합개시제에 따라 45 내지 120도의 흡수 온도로 승온하여 알킬 아크릴레이트 단량체를 폴리올레핀 펠렛에 흡수시킨다. 흡수 시간은 폴리올레핀의 종류와 알킬 아크릴레이트 단량체의 종류에 따라 1시간 내지 5시간이 소요된다.
종래 특허에서는 펠렛과 단량체를 넣고 교반하여 단량체를 흡수시킨 후, 중합하기 전에 물을 넣는다. 그러나 이 경우에는 반응기의 온도조절에 실패할 경우 급격한 중합이 일어나 반응기 전체를 사용하지 못하게 될 수 있다는 문제점이 있었다. 반면에 본 발명에서는 단량체 흡수과정에서 물을 사용하므로 단량체의 흡수 시간에 별 영향을 주지 않으면서도 온도 조절이 용이하고 가열, 냉각 효과가 좋다.
알킬 아크릴레이트 단량체를 폴리올레핀 펠렛에 흡수시킨 후에는 알킬 아크 릴레이트 단량체의 중합을 위하여 반응기 내부의 펠렛과 물을 교반하면서 승온하여 중합개시제의 분해 및 아크릴레이트 단량체의 중합을 유도한다. 폴리올레핀 펠렛 내에 흡수된 알킬 아크릴레이트 단량체 및 중합개시제는 펠렛 내에서 중합반응을 일으켜 폴리아크릴레이트를 형성한다. 중합 반응 시간은 폴리올레핀, 알킬 아크릴레이트 단량체 및 중합 개시제의 종류에 따라 3 내지 10시간 소요된다.
(2차 중합)
1차 중합 반응이 종료된 후 반응기의 온도를 실온으로 낮추고, 1차 중합생성물 100 중량부를 기준으로 알킬 아크릴레이트 단량체 10 내지 85 중량부, 극성기 함유 아크릴레이트 단량체 10 내지 100 중량부, 알킬 메타크릴레이트 단량체 10 내지 80 중량부를 투입하고, 투입한 아크릴레이트 단량체 몰수와 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 0.5 내지 2.0 몰%에 해당하는 양의 중합개시제를 반응기에 투입한다. 이후 1차 중합과 동일한 방법으로 2차 중합을 수행한다. 이 때 알킬 아크릴레이트 단량체를 10중량부 미만 투입하면 가공성이 불량하여 본 발명의 목적을 달성할 수 없으며, 85중량부를 초과하여 투입하면 본 발명의 목적인 도료부착성 향상 효과가 저하된다. 극성기 함유 아크릴레이트 단량체의 경우 10중량부 미만 투입하면 도료부착성 향상 효과가 낮아지고 100 중량부를 초과하여 투입하면 가공 과정에서 분자내 가교 반응이 일어나거나 화학반응을 일으키는 등 기대하지 않은 부반응에 의하여 본 발명의 목적을 달성할 수 없다. 알킬 메타크릴레이트 단량체를 10중량부 미만 투입하면 최종 생성물의 가공성이 불량하여 본 발명의 목적을 달성할 수 없으며, 80중량부 초과하여 투입하면 도료부착성 향상 효과가 낮아진다. 중합개시제를 투입한 아크릴레이트 단량체 몰수와 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 0.5몰%미만으로 사용하면 가공성이 불량한 최종생성물을 얻으며, 투입한 아크릴레이트 단량체 몰수와 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 2.0몰%를 초과하여 사용하면 최종생성물의 물성을 저하시키고 공정 관리에 어려움이 있다.
중합 반응이 완료된 후, 반응기를 충분히 냉각시키고 반응기 내의 반응액을 여과하여 펠렛을 얻는다. 이때 얻어진 펠렛은 흡수된 아크릴레이트 단량체들이 펠렛 내에서 공중합되어 팽윤된 상태이다. 얻어진 펠렛을 열풍 오븐에서 건조한다.
이하 상기 반응에서 사용되는 각 성분들에 대해서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
A) 폴리올레핀
본 발명에서 폴리올레핀으로는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 공중합체, 관능성기가 주 사슬에 화학결합에 의하여 도입된 폴리에틸렌 또는 관능성기가 분지에 화학결합에 의하여 도입된 폴리에틸렌 등을 예로 들 수 있다.
상기 폴리에틸렌 공중합체에 있어서 공단량체로는 프로필렌, 부텐, 펜텐, 옥텐, 부타디엔, 에틸리덴 노르보르넨, 1,4-헥사디엔, 디시클로펜타디엔, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐아세테이트, 무수말레인산, 무수이타코닉산, 아크릴로니트 릴, 아크릴아미드 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 관능성기로는 무수말레인산, 무수이타코닉산, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 비닐 피롤리돈, 스티렌 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 본 발명의 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 공중합체, 관능성기가 주 사슬에 화학결합에 의하여 도입된 폴리프로필렌 또는 관능성기가 분지에 화학결합에 의하여 도입된 폴리프로필렌을 포함한다. 상기 폴리프로필렌 공중합체에 있어서 공단량체로는 에틸렌, 부틸렌 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 관능성기로는 무수말레인산, 무수이타코닉산, 아크릴산, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 비닐 피롤리돈, 스티렌 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 본 발명의 폴리올레핀은 폴리올레핀 단독 또는 2종 이상의 폴리올레핀의 블렌드일 수 있다. 2종 이상의 폴리올레핀의 블렌드를 사용할 경우에는 폴리올레핀과 폴리에틸렌 공중합체의 블렌드를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리올레핀 블렌드에 사용하는 폴리에틸렌 공중합체로는 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-부틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴산), 폴리(에틸렌-코-메타크릴산), 폴리(에틸렌-코-글리시딜 메타크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-말레인산), 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴아미드), 폴리(에틸렌-코-아크릴로니트릴) 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
B) 아크릴레이트 단량체
본 발명에서 아크릴레이트 단량체로는 1) 알킬 아크릴레이트, 2) 알킬 메타크릴레이트, 3) 극성기 함유 아크릴레이트 단량체를 포함한다.
알킬 아크릴레이트는 알킬 사슬 내에 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 탄소원자를 갖는 알킬 아크릴레이트이다. 본 발명에서 사용되는 상기 알킬 아크릴레이트로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
알킬 메타크릴레이트는 알킬 사슬 내에 1개 내지 18개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직하다. 특히 알킬 메타크릴레이트는 열가소성 고분자의 흐름성을 개선하고 분자 내 가교 반응 등 부반응을 줄여주는 작용을 하므로 이러한 작용 효과를 나타내기 위해서는 탄소원자가 1개 내지 4개인 경우가 보다 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 상기 알킬 메타크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
극성기 함유 아크릴레이트로는 히드록시알킬 아크릴레이트, 히드록시알킬 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 아미노알킬 아크릴레이트, 아미노알킬 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이 중 알킬 사슬 내에 탄소원자가 1개 내지 18개인 것이 바람직하고, 그 중 1개 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 열가소성 고분자의 흐름성을 개선하고 분 자 내 가교 반응 등 부반응을 줄여주는 작용을 하기 위해서는 보다 바람직하다.
C) 중합개시제
아크릴레이트 단량체의 중합개시제로는 아크릴레이트 단량체의 자유 라디칼 반응을 일으켜 중합체를 얻기 위해 종래에 사용하던 중합개시제를 사용하며, 아조비스이소부티로니트릴, 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼아세테이트, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥신, 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산 등과 같은 화합물을 예로 들 수 있다.
본 발명에서는 선택된 폴리올레핀의 종류와 아크릴레이트 단량체의 종류에 따라 상기 중합개시제 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
이하 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(1차 중합)
폴리올레핀으로는 폴리올레핀 블렌드를 사용하였다. 폴리프로필렌(용융지수 60g/10min) 50중량부와 폴리(에틸렌-코-부틸아크릴레이트)(듀퐁사 제품, 용융지수 4g/10min) 100중량부를 용융 온도 170 내지 190℃로 공회전 이축압출기(D=20mm, L/D=40, co-rotating twin-screw extruder)에서 블렌드하여 폴리올레핀 블렌드를 제조하였다. 상기 폴리올레핀 블렌드를 냉각수조에서 냉각하고 펠레타이저를 이용하여 펠렛화 하였다. 이후 펠렛을 80℃ 열풍오븐에서 3시간 건조하였다.
교반기, 가열 장치 및 냉각 장치가 부착된 50L 반응기에 상기 폴리올레핀 블렌드 펠렛 6.0kg, n-부틸 아크릴레이트 6.0kg, 라우로일 퍼옥사이드 233g 및 물 27.5kg을 투입하고 반응기를 밀폐하였다. 교반기를 교반하면서 밀폐된 반응기에 고압의 질소 가스를 충전하고 방출하여 산소를 제거하였다. 산소 농도를 낮추기 위하여 상기 조작을 3회 실시하였다. 그 후 반응기의 온도를 55℃로 승온하여 2시간 동안 n-부틸 아크릴레이트를 폴리올레핀 블렌드 펠렛에 흡수시켰다. 투입한 단량체의 완전한 흡수를 위하여 반응기의 온도를 65℃로 승온하여 1시간 동안 교반하였다. n-부틸 아크릴레이트 단량체의 중합을 위하여 반응기의 온도를 70℃로 승온하여 2시간 교반하였고, 중합반응에 의한 발열에 주의하면서 75℃로 승온하여 1시간 유지하였다. 반응 종료 후 얻어진 펠렛을 85℃ 열풍오븐에서 6시간 동안 건조하였다.
(2차 중합)
상기 1차 중합에서 얻어진 펠렛을 사용하여 2차중합을 진행하였다.
반응기에 1차 중합에서 얻어진 펠렛 6.0kg, n-부틸아크릴레이트 3.1kg, 메틸 메타크릴레이트 3.1kg, 히드록시프로필메타크릴레이트 1.6kg 및 라우로일 퍼옥사이드 317g을 투입하고, 1차 중합과 동일한 방법으로 2차 중합을 수행하였다.
중합 반응이 완료된 후, 반응기를 충분히 냉각시키고 반응기 내의 반응액을 여과하여 펠렛을 얻었다. 얻어진 펠렛은 흡수된 아크릴레이트 단량체가 펠렛 내에서 중합되어 팽윤된 상태이다. 얻어진 펠렛을 85℃ 열풍오븐에서 6시간 건조하였다. 최종 생성물의 수율은 98.4% 였다.
(폴리올레핀 컴파운드 제조 및 도료부착성 시험)
상기 2차 중합반응에서 얻어진 완전 건조된 펠렛 15중량%를 폴리프로필렌(용융지수=60g/10min, 230℃, 2.16kg) 85중량%와 공회전 이축압출기에서 블렌드하여 컴파운드를 제조하고, 사출 성형기에서 평판 시험편을 제조하였다. 얻어진 평판 시험편에 스프레이형 도료를 적당량 도포한 후 24시간 건조하였다.
도료 부착성을 평가하기 위하여 2mm x 2mm 블록 필오프(peel-off) 테스트 방법에 따라 시험하였고, 떨어지지 않은 도료 블록의 잔존 개수로 도료 부착성을 평가하였다.
[실시예 2 내지 8]
2차 중합 단계에서 표 1에서 나타낸 바와 같이 아크릴레이트 단량체들의 함량을 각각 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 열가소성 고분자를 제조하였다.
또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 컴파운드를 제조하였고, 평판 시험편을 제조하여 도료 부착성을 평가하였다.
[실시예 9 내지 10]
알킬 아크릴레이트로서 에틸 아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하고 평가하였다. 단, 제조된 열가소성 고분자의 함량을 각각 15중량%, 20중량%로 달리하여 폴리프로필렌 컴파운드를 제조하였고 도료 부착성을 평가하였다.
[실시예 11]
알킬 아크릴레이트로서 메틸 아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하고 평가하였다. 단, 제조된 열가소성 고분자의 함량을 각각 15중량%, 20중량%로 달리하여 폴리프로필렌 컴파운드를 제조하고 도료부착성을 평가하였다.
[실시예 12]
극성기 함유 아크릴레이트 단량체로서 히드록시부틸 메타크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하고 평가하였다.
[실시예 13]
알킬 메타크릴레이트로서 부틸 메타크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하고 평가하였다.
[실시예 14 내지 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하고 평가하였다. 단, 제조된 열가소성 고분자의 함량을 각각 15중량%, 20중량%로 달리하여 폴리프로필렌 컴파운드를 제조하고 도료 부착성을 평가하였다.
실 시 예 | 1차 중합 펠렛 (kg) | 알킬 아크릴레이트 함량 (kg) | 알킬 메타크릴레이트 함량(kg) | 극성기 함유 아크릴레이트 단량체 함량 (kg) | 중합 개시제 함량 (g) | 최종 생성물 수율 (%) | 폴리올레핀 컴파운드 | 도료부착성 시험 결과 (도료 블록 100개 중 잔존 개수) | |
폴리 올레핀(중량%) | 열가소성 고분자 (중량%) | ||||||||
1 | 6.0 | 3.1 | 3.1 | 1.6 | 317 | 98.4 | 85 | 15 | 100 |
2 | 6.0 | 3.7 | 2.5 | 1.5 | 311 | 98.7 | 85 | 15 | 100 |
3 | 6.0 | 3.1 | 2.1 | 2.1 | 303 | 98.1 | 85 | 15 | 100 |
4 | 6.0 | 3.0 | 2.4 | 2.1 | 309 | 98.2 | 85 | 15 | 100 |
5 | 6.0 | 3.2 | 2.3 | 2.1 | 304 | 98.0 | 85 | 15 | 100 |
6 | 6.0 | 3.2 | 2.0 | 2.3 | 304 | 98.3 | 85 | 15 | 100 |
7 | 6.0 | 1.5 | 1.6 | 4.5 | 185 | 96.4 | 85 | 15 | 100 |
8 | 6.0 | 2.9 | 0.4 | 4.2 | 223 | 94.2 | 85 | 15 | 95 |
9 | 6.0 | 1.0 | 1.0 | 5.6 | 278 | 96.3 | 85 | 15 | 94 |
10 | 6.0 | 1.0 | 1.0 | 5.6 | 278 | 96.3 | 80 | 20 | 100 |
11 | 6.0 | 1.4 | 1.6 | 4.5 | 316 | 98.3 | 85 | 15 | 100 |
12 | 6.0 | 3.1 | 2.1 | 2.1 | 291 | 97.9 | 85 | 15 | 100 |
13 | 6.0 | 3.7 | 2.5 | 1.5 | 260 | 98.2 | 85 | 15 | 100 |
14 | 6.0 | 1.1 | 1.1 | 5.5 | 357 | 97.9 | 85 | 15 | 96 |
15 | 6.0 | 1.1 | 1.1 | 5.5 | 357 | 97.9 | 80 | 20 | 100 |
[비교예 1]
실시예 1에서 제조한 폴리올레핀만을 평판 시험편으로 사출성형하여 도료 부착성 시험을 하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
시험 결과에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 의하여 제조된 열가소성 고분자를 함유하지 않은 폴리올레핀은 도료부착성이 전혀 없다는 것을 확인하였다.
[비교예 2 내지 3]
교반기, 가열 장치 및 냉각 장치가 부착된 50L 반응기에 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체(용융지수 4, 보레알리스사 제조)와 폴리프로필렌 블렌드 6.0kg, n-부틸아크릴레이트 12.37kg, 글리시딜메타크릴레이트 0.15kg, 1,6-헥산디올디아크릴레이트 0.015kg, 라우로일 퍼옥사이드 194.60g 및 물 25kg을 투입하고 반응기를 밀폐하였다. 교반기를 교반하면서 밀폐된 반응기에 고압의 질소 가스를 충전하고 방출하여 산소를 제거하였다. 산소 농도를 낮추기 위하여 상기 조작을 3회 실시하였다. 반응기의 온도를 55℃로 승온하여 1시간 동안 아크릴레이트 단량체들을 폴리올레핀 블렌드펠렛에 흡수시켰다. 물 중에 잔류하고 있을 수 있는 아크릴레이트 단량체들을 흡수시키기 위하여 반응기의 온도를 65℃로 승온하여 1시간 동안 교반하였다. 아크릴레이트 단량체들의 중합을 위하여 반응기의 온도를 70℃로 승온하여 2시간 교반하였고, 중합반응에 의한 발열에 주의하면서 75℃로 승온하여 1시간 유지하였다. 반응 종료 후 얻어진 펠렛을 75℃ 열풍오븐에서 8시간 동안 건조하였다.
완전히 건조된 펠렛과 폴리프로필렌(용융지수=60g/10min, 230℃, 2.16kg)을 공회전 이축압출기에서 블렌드하여 컴파운드를 제조하고, 사출성형기에서 평판 시험편을 제조하였다. 단, 펠렛을 각각 15중량%, 50중량%가 되도록 컴파운드를 제조하였다. 얻어진 평판 시험편에 스프레이형 도료를 적당량 도포한 후 24시간 건조한 후 실시예 1과 동일하게 필-오프 테스트를 하여 도료 부착성을 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
시험 결과에서 볼 수 있듯이, 1,6-헥산디올디아크릴레이트와 같은 다관능성 아크릴레이트 단량체를 사용하여 가교 결합을 가진 열가소성 고분자를 제조할 경우, 폴리올레핀계 복합재에 투입하여도 도장성을 부여하는 효과가 미미하거나 전혀 없었다.
[비교예 4]
실시예 1에서와 동일하게 제조된 1차 중합 펠렛 (폴리올레핀 블렌드) 6.0kg, n-부틸아크릴레이트 4.3kg, 메틸 메타크릴레이트 3.2kg, 중합 개시제 아조비스이소부티로니트릴을 134g을 투입하였고, 극성기 함유 아크릴레이트 단량체인 히드록시프로필 메타크릴레이트를 사용하지 않은 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하여 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
히드록시프로필 메타크릴레이트와 같은 극성기 함유 아크릴레이트 단량체를 함유하지 않은 경우, 폴리올레핀 컴파운드에 투입하여도 도료부착성을 부여하는 효과가 없다는 것을 확인하였다.
[비교예 5]
실시예 1에서와 동일하게 제조된 1차 중합 펠렛 (폴리올레핀 블렌드) 6.0kg, 메틸 메타크릴레이트 2.2kg, 히드록시프로필 메타크릴레이트 5.4kg, 중합 개시제 라우로일 퍼옥사이드 189.5g을 투입하였고, n-부틸아크릴레이트를 사용하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하여 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
n-부틸아크릴레이트와 같은 알킬 아크릴레이트를 함유하지 않은 경우, 폴리올레핀 컴파운드에 투입하여도 도료부착성을 부여하는 효과가 없다는 것을 확인하였다.
비교예 | 폴리올레핀 컴파운드 | 도료부착성 시험 결과 (도료 블록 100개 중 잔존 개수) | |
폴리올레핀(중량%) | 열가소성 고분자(중량%) | ||
1 | 100 | 0 | 0 |
2 | 85 | 15 | 0 |
3 | 50 | 50 | 20 |
4 | 80 | 20 | 0 |
5 | 80 | 20 | 0 |
본 발명의 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물은 표면 극성이 우수하여 프라이머 처리가 필요없이 직접 도료를 도장할 수 있어 도료 부착성이 우수하다.
Claims (8)
- 폴리올레핀 기재에 알킬 아크릴레이트 단량체, 알킬 메타크릴레이트 단량체, 극성기 함유 아크릴레이트 단량체 및 중합개시제를 흡수시킨 후 중합시켜 얻어진 아크릴레이트 공중합체상이 폴리올레핀상 100 중량부에 대하여 95 내지 995 중량부가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물.
- 제 1항에 있어서,폴리올레핀은 폴리올레핀 단독 또는 2종 이상의 폴리올레핀 블렌드인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물.
- 제 2항에 있어서,폴리올레핀 블렌드는 폴리올레핀과 폴리에틸렌 공중합체의 블렌드인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물.
- 제 3항에 있어서,폴리에틸렌 공중합체는 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-에틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-부틸아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴산), 폴리(에틸렌-코-메타크릴산), 폴리(에틸렌-코-글리시딜 메타크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-말레인산), 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴아 미드)및 폴리(에틸렌-코-아크릴로니트릴)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물.
- 제 1항에 있어서,알킬 아크릴레이트 단량체는 폴리올레핀 상 100중량부에 대하여 65 내지 455 중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 열가소성 고분자 조성물.
- 제 1항에 있어서,알킬 메타크릴레이트 단량체는 폴리올레핀 상에 대하여 15 내지 240 중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 열가소성 고분자 조성물.
- 제 1항에 있어서,극성기 함유 아크릴레이트 단량체는 폴리올레핀 상에 대하여 15 내지 300 중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 열가소성 고분자 조성물.
- 제 1항에 있어서,중합개시제가 아크릴레이트 단량체 및 중합개시제 몰수의 총합을 기준으로 0.5 내지 2.0 몰%로 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 고분자 조성물.
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