KR20170089912A

KR20170089912A - 개선된 유동성 및 높은 강성을 갖는 충전된 폴리카르보네이트 조성물

Info

Publication number: KR20170089912A
Application number: KR1020177017790A
Authority: KR
Inventors: 헬무트 베르너 호이어; 롤프 베르만; 앙케 보우만스; 미하엘 에르켈렌츠; 한스 프란센
Original assignee: 코베스트로 도이칠란트 아게
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-08-04
Also published as: JP2017536460A; US20170362430A1; ES2689759T3; CN107207843A; TW201627398A; WO2016087296A1; EP3227371A1; EP3227371B1; JP6804446B2

Abstract

본 발명은 유리 섬유, 탄소 섬유 및/또는 탄소 나노튜브로 강화되고, 난연제, 디글리세롤 모노에스테르, 및 임의적으로 점적 방지제를 함유하며, 높은 유동성, 높은 강성, 및 필요에 따라 개선된 난연성을 갖는 폴리카르보네이트 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특히 EE 및 IT 부문에서의 하우징 부품, 예를 들어 전기 하우징/개폐기 캐비넷, 또는 LCD/LED 스크린의 프레임 및 울트라북 제조에 사용되는 구성품의 제조에서 본원에 개시된 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

개선된 유동성 및 높은 강성을 갖는 충전된 폴리카르보네이트 조성물{FILLED POLYCARBONATE COMPOSITIONS HAVING IMPROVED FLOWABILITY AND GREAT RIGIDITY}

본 발명은 높은 유동성, 우수한 강성 및 가능하게는 개선된 난연성을 갖는 유리 섬유뿐 아니라 탄소 섬유로 강화된 또는 탄소 나노튜브로 강화된 폴리카르보네이트 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 EE 및 IT 부문에서의 하우징 부품, 예를 들어 전기 하우징/접속함, 또는 LCD/LED 스크린의 프레임, 및 이동 통신용 단말기, 예컨대 스마트폰, 테블릿, 울트라북, 노트북 또는 랩탑뿐 아니라, 위성 항법 장치, 스마트워치 또는 심박수 측정기의 하우징 부품, 및 박벽 디자인의 전기 용품, 예를 들어 주거용 및 산업용 네트워크 시스템 및 스마트 미터 하우징 구성품의 제조에서의 본 발명에 따른 조성물의 용도에 관한 것이다.

이들 조성물은 특히 1.5 mm의 벽 두께에서 UL94 V-0 화재 방호 등급을 달성하는 비교적 큰 구성품에 유용하다.

선행 기술은 강성을 개선시키기 위해 플라스틱, 예컨대 폴리카르보네이트를 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 탄소 나노튜브와 혼합하는 것을 개시한다. 또한, 수많은 난연제가 폴리카르보네이트에 대해 적합한 것으로 공지되어 있다. 아직은 강성 및 난연성과 관련하여 폴리카르보네이트의 성질을 최적화하는 데에는 특히 유동성의 희생이 수반된다.

WO 2013/045552 A1은 높은 강성도 및 양호한 인성을 갖는 유리 섬유 충전된 난연제 폴리카르보네이트를 기재한다. 상응하는 조성물의 유동성 개선 가능성에 대해서는 교시되지 않았다. US 3 951 903 A는 응력 균열 저항을 개선시키기 위해 유리 섬유 충전된 폴리카르보네이트에 카르복실산 무수물을 사용하는 것을 기재한다. EP 0 063 769 A2는 유리 섬유 및 폴리무수물을 포함하며 개선된 충격 강도 수준을 갖는 폴리카르보네이트를 기재한다. 개선된 유동성은 기재되지 않았다.

전통적으로, 개선된 유동성을 위해 10 wt% 초과까지의 양으로 BDP (비스페놀 A 디포스페이트)를 사용하여 원하는 효과를 달성하고자 하였다. 그러나, 결과적으로 내열성이 심각하게 감소되었다.

투명한 대전방지 조성물과 관련하여 예를 들어 JP2011108435 A, JP2010150457 A, JP2010150458 A에 디글리세롤 에스테르가 인용되었다. JP2009292962 A는 에스테르가 적어도 20개의 탄소 원자를 갖는 구체적인 실시양태를 기재한다. JP2011256359 A는 디글리세롤 에스테르를 포함하는 난연성의 UV-안정화된 대전방지 조성물을 기재한다.

본 발명에서 다루는 한 과제는 높은 강성, 높은 유동성 및 이상적으로 UL94 V-0 내화성 (1.5 mm의 벽 두께로 제조된 성형품의 경우)의 조합을 특징으로 하는 강화 폴리카르보네이트 조성물, 및 선행 기술 조성물의 단점, 예를 들어 가공하는 동안의 불충분한 유동성을 갖지 않는 상응하는 성형품을 제공하는 것이었다.

본 발명에 이르러 놀랍게도 상기 과제가

A) 방향족 폴리카르보네이트 20.0 wt% 내지 99.0 wt%,

B) 적어도 1종의 난연제 0.0 wt% 내지 1.0 wt%,

C) 적어도 1종의 유리 섬유, 적어도 1종의 탄소 섬유 및/또는 적어도 1종의 탄소 나노튜브 0.5 wt% 내지 50.0 wt%,

D) 디글리세롤 에스테르의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 유동 보조제 0.01 wt% 내지 3.0 wt%,

E) 적어도 1종의 점적 방지제 0.0 wt% 내지 5.0 wt%,

F) 적어도 1종의 열 안정화제 0.0 wt% 내지 1.0 wt%,

G) 추가 첨가제 0.0 wt% 내지 10.0 wt%

를 포함하는 조성물에 의해 해결되는 것이 발견되었다.

바람직하게는, 상기 조성물은 임의의 추가의 성분을 함유하지 않으며, 대신에 성분 A) 내지 G)의 합계가 100 wt%가 된다.

유리 섬유 및/또는 탄소 섬유 및/또는 탄소 나노튜브 및 추가 첨가제의 높은 비율에도 불구하고, 놀랍게도 비교적 소량의 디글리세롤 에스테르가 유동성에서의 유의한 개선을 유효화하는데 충분하다. 상응하게는, 열 특성, 예를 들어 내열성에 대한 영향은 최소이다.

본 발명은 또한 이러한 조성물로부터 수득되는 성형품에 의해 해결된다.

ISO 1133 (시험 온도 300℃, 질량 1.2 kg)에 따라 측정된 용융 부피 유동률 MVR이 1 내지 30 ㎤/10 분, 더욱 바람직하게는 7 내지 25 ㎤/10 분이고, 1.5 mm 벽 두께에서의 UL-94 V-0 가연성 등급을 갖고/갖거나 ISO 1133 (시험 온도 300℃, 질량 1.2 kg)에 따라 측정된 용융 부피 유동률 MVR이 1 내지 30 ㎤/10 분, 더욱 바람직하게는 7 내지 25 ㎤/10 분이고, 조성물에 유리 섬유가 존재하는 경우에는 실온에서 DIN EN ISO 179에 따라 측정된 샤르피(Charpy) 충격 강도가 35 kJ/㎡ 초과인 본 발명에 따른 이들 조성물이 성형품의 제조에 바람직하게 사용된다.

본 발명에 따른 조성물은 양호한 기계적 특성, 특히 양호한 강성 수준, 및 매우 양호한 유변학적 거동 (용이한 유동)과 함께 가능하게는 개선된 내화성에 있어서 주목할 만하다. 본 발명에서는 난연제뿐 아니라 충전제를 포함하는 이들 조성물이 바람직하다.

본 발명에 따른 조성물의 개별 구성성분은 아래에서 더욱 특별하게 기재된다:

성분 A

본 발명의 목적을 위해 폴리카르보네이트는 호모폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트 둘 다이며, 해당 폴리카르보네이트는 알려진 방식으로 선형 또는 분지형일 수 있다. 본 발명에 따라 폴리카르보네이트의 혼합물 또한 유용하다.

해당 폴리카르보네이트는 알려진 방식으로 디페놀, 탄산 유도체, 임의적으로 종결화제 및 분지화제로부터 제조된다.

폴리카르보네이트의 제조와 관련된 상세한 내용은 약 40년 동안 여러 특허 문헌에 설명되어 왔다. 예를 들어, Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964; D. Freitag, U. Grigo, P.R. Mueller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, pages 648-718; 및 마지막으로 U. Grigo, K. Kirchner and P.R. Mueller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Volume 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pages 117-299를 참고할 수 있다.

방향족 폴리카르보네이트는 예를 들어 디페놀과 카르보닐 할라이드, 바람직하게는 포스겐과의 반응에 의해 및/또는 방향족 디카르보닐 디할라이드, 바람직하게는 벤젠디카르보닐 디할라이드와의 반응에 의해, 상 계면 공정에 의해, 임의적으로 종결화제의 사용에 의해, 및 임의적으로 삼관능성의 또는 삼관능성 초과의 분지화제의 사용에 의해 제조된다. 디페놀과 예를 들어 디페닐 카르보네이트의 반응에 의한 용융 중합 공정을 통한 제조도 마찬가지로 가능하다.

폴리카르보네이트의 제조에 유용한 디페놀에는 예를 들어 히드로퀴논, 레조르시놀, 디히드록시비페닐, 비스(히드록시페닐)알칸, 비스(히드록시페닐)시클로알칸, 비스(히드록시페닐) 술피드, 비스(히드록시페닐) 에테르, 비스(히드록시페닐) 케톤, 비스(히드록시페닐) 술폰, 비스(히드록시페닐) 술폭시드, α,α'-비스(히드록시페닐)디이소프로필벤젠, 이사틴 또는 페놀프탈레인 유도체로부터 유래된 프탈이미딘, 및 이들의 고리 알킬화, 고리 아릴화 또는 고리 할로겐화 화합물이 포함된다.

바람직한 디페놀은 4,4'-디히드록시비페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 디메틸비스페놀 A, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 술폰, 2,4-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이다.

특히 바람직한 디페놀은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A), 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 및 디메틸비스페놀 A이다.

이들 및 추가의 적합한 디페놀은 예를 들어 US-A 3 028 635, US-A 2 999 825, US-A 3 148 172, US-A 2 991 273, US-A 3 271 367, US-A 4 982 014 및 US-A 2 999 846, DE-A 1 570 703, DE-A 2063 050, DE-A 2 036 052, DE-A 2 211 956 및 DE-A 3 832 396, FR-A 1 561 518, 논문 "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" 및 JP-A 62039/1986, JP-A 62040/1986 및 JP-A 105550/1986에 기재되어 있다.

호모폴리카르보네이트는 1종의 디페놀만을 사용하는 반면에, 코폴리카르보네이트는 2종 이상의 디페놀을 사용한다.

유용한 탄산 유도체에는 예를 들어 포스겐 및 디페닐 카르보네이트가 포함된다.

폴리카르보네이트의 제조에 유용한 종결화제에는 모노페놀이 포함된다. 유용한 모노페놀에는 예를 들어 페놀 자체, 알킬페놀, 예컨대 크레졸, p-tert-부틸페놀, 쿠밀페놀, 및 이들의 혼합물이 포함된다.

바람직한 종결화제는 선형 또는 분지형, 바람직하게는 비치환된 C₁-C₃₀ 알킬 모이어티로부터 선택된 하나 이상의 치환기를 갖는 이들 페놀 및 tert-부틸을 갖는 이들 페놀이다. 특히 바람직한 종결화제는 페놀, 쿠밀페놀 및/또는 p-tert-부틸페놀이다.

사용되는 종결화제의 양은 바람직하게는 사용된 특정 디페놀의 몰수를 기준으로 0.1 내지 5 mol%의 범위이다. 종결화제는 탄산 유도체와의 반응 전에, 동안에 또는 후에 혼합될 수 있다.

유용한 분지화제에는 폴리카르보네이트 화학에서 알려진 삼관능성의 또는 삼관능성 초과의 화합물, 특히 3개 또는 3개 초과의 페놀성 OH 기를 갖는 것이 포함된다.

유용한 분지화제에는 예를 들어 1,3,5-트리(4-히드록시페닐)벤젠, 1,1,1-트리(4-히드록시페닐)에탄, 트리(4-히드록시페닐)페닐메탄, 2,4-비스(4-히드록시페닐이소프로필)페놀, 2,6-비스(2-히드록시-5'-메틸벤질)-4-메틸페놀, 2-(4-히드록시페닐)-2-(2,4-디히드록시페닐)프로판, 테트라(4-히드록시페닐)메탄, 테트라(4-(4-히드록시페닐이소프로필)페녹시)메탄 및 1,4-비스((4',4"-디히드록시트리페닐)메틸)벤젠 및 3,3-비스-(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌이 포함된다.

사용되는 임의의 분지화제의 양은 바람직하게는 사용된 특정 디페놀의 몰수를 기준으로 0.05 mol% 내지 2.00 mol%의 범위이다.

분지화제는 초기 충전된 수성 알칼리 상에서 디페놀 및 종결화제와 함께 포함되거나 또는 포스겐화 전에 유기 용매에서 혼합 용해될 수 있다. 에스테르 교환 공정의 경우에 분지화제는 디페놀과 함께 사용된다.

특히 바람직한 폴리카르보네이트는 비스페놀 A를 기재로 하는 호모폴리카르보네이트, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 호모폴리카르보네이트, 및 2종의 단량체 비스페놀 A 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 코폴리카르보네이트이다.

첨가제를 혼입하기 위해, 성분 A는 바람직하게는 분말, 과립, 또는 분말과 과립의 혼합물의 형태로 사용된다.

유리 섬유 충전된 조성물의 경우에는, 예를 들어 하기 성질을 갖는 방향족 폴리카르보네이트 A1 및 A2의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다:

폴리카르보네이트의 총량에 대한 방향족 폴리카르보네이트 A1의 양은 25.0 내지 85.0 wt%, 바람직하게는 28.0 내지 84.0 wt%, 더욱 바람직하게는 30.0 내지 83.0 wt%이고, 이 방향족 폴리카르보네이트는 비스페놀 A를 기재로 하며, ISO 1133 (시험 온도 300℃, 질량 1.2 kg)에 따라 측정시 바람직하게는 7 내지 15 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR, 더욱 바람직하게는 8 내지 12 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 11 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR을 갖는다.

폴리카르보네이트의 총량에 대한 분말상의 방향족 폴리카르보네이트 A2의 양은 3.0 내지 12.0 wt%, 바람직하게는 4.0 내지 11.0 wt%, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 10.0 wt%이고, 이 방향족 폴리카르보네이트는 바람직하게는 비스페놀 A를 기재로 하고, ISO 1133 (시험 온도 300℃, 질량 1.2 kg)에 따라 측정시 바람직하게는 3 내지 8 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR, 더욱 바람직하게는 4 내지 7 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR, 더욱 더 바람직하게는 6 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR을 갖는다.

성분 B

본 발명의 조성물 중 난연제의 양은 바람직하게는 0.001 내지 1.0 wt%의 범위, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.80 wt%의 범위, 더욱 더 바람직하게는 0.10 내지 0.60 wt%의 범위, 가장 바람직하게는 0.10 내지 0.40 wt%의 범위이다.

본 발명의 목적에 적합한 난연제에는 지방족/방향족 술폰산 및 술폰아미드 유도체의 알칼리 및/또는 알칼리 토금속 염이 포함된다.

본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 염은 나트륨 퍼플루오로부탄술페이트, 칼륨 퍼플루오로부탄술페이트, 나트륨 퍼플루오로메탄술포네이트, 칼륨 퍼플루오로메탄술포네이트, 나트륨 퍼플루오로옥탄술페이트, 칼륨 퍼플루오로옥탄술페이트, 나트륨 2,5-디클로로벤젠술페이트, 칼륨 2,5-디클로로벤젠술페이트, 나트륨 2,4,5-트리클로로벤젠술페이트, 칼륨 2,4,5-트리클로로벤젠술페이트, 나트륨 메틸포스포네이트, 칼륨 메틸포스포네이트, 나트륨 (2-페닐에틸렌)포스포네이트, 칼륨 (2-페닐에틸렌)포스포네이트, 나트륨 펜타클로로벤조에이트, 칼륨 펜타클로로벤조에이트, 나트륨 2,4,6-트리클로로벤조에이트, 칼륨 2,4,6-트리클로로벤조에이트, 나트륨 2,4-디클로로벤조에이트, 칼륨 2,4-디클로로벤조에이트, 리튬 페닐포스포네이트, 나트륨 디페닐 술폰 술포네이트, 칼륨 디페닐 술폰 술포네이트, 나트륨 2-포르밀벤젠술포네이트, 칼륨 2-포르밀벤젠술포네이트, 나트륨 (N-벤젠술포닐)벤젠술폰아미드, 칼륨 (N-벤젠술포닐)벤젠술폰아미드, 삼나트륨 헥사플루오로알루미네이트, 삼칼륨 헥사플루오로알루미네이트, 이나트륨 헥사플루오로티타네이트, 이칼륨 헥사플루오로티타네이트, 이나트륨 헥사플루오로실리케이트, 이칼륨 헥사플루오로실리케이트, 이나트륨 헥사플루오로지르코네이트, 이칼륨 헥사플루오로지르코네이트, 나트륨 피로포스페이트, 칼륨 피로포스페이트, 나트륨 메타포스페이트, 칼륨 메타포스페이트, 나트륨 테트라플루오로보레이트, 칼륨 테트라플루오로보레이트, 나트륨 헥사플루오로포스페이트, 칼륨 헥사플루오로포스페이트, 나트륨 포스페이트, 칼륨 포스페이트, 리튬 포스페이트, 나트륨 노나플루오로-1-부탄술포네이트, 칼륨 노나플루오로-1-부탄술포네이트 또는 이들의 혼합물이다.

나트륨 퍼플루오로부탄술페이트, 칼륨 퍼플루오로부탄술페이트, 나트륨 퍼플루오로옥탄술페이트, 칼륨 퍼플루오로옥탄술페이트, 나트륨 디페닐 술폰 술포네이트, 칼륨 디페닐 술폰 술포네이트, 나트륨 2,4,6-트리클로로벤조에이트, 칼륨 2,4,6-트리클로로벤조에이트를 사용하는 것이 바람직하다. 칼륨 노나플루오로-1-부탄술포네이트 또는 나트륨 디페닐 술폰 술포네이트 또는 칼륨 디페닐 술폰 술포네이트가 매우 특히 바람직하다. 칼륨 노나플루오로-1-부탄술포네이트는 바요(Bayowet®)C4 (란세스(Lanxess, 독일 레버쿠젠)로부터, CAS 번호 29420-49-3), RM64 (미테니(Miteni, 이탈리아)로부터) 또는 3M™ 퍼플루오로부탄술포닐 플루오라이드 FC-51 (3M (미국)으로부터)로서 상업적으로 입수가능하다. 상기 인용된 염들의 혼합물도 마찬가지로 적합하다.

성분 C

본 발명에 따른 조성물은 0.50 내지 50.0 wt%, 바람직하게는 0.50 내지 45.0 wt%, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 38.0 wt%, 더욱 더 바람직하게는 1.0 내지 35.0 wt%의 유리 섬유, 탄소 섬유 및/또는 탄소 나노튜브를 포함한다.

유리 섬유:

유리 섬유는 M-, E-, A-, S-, R-, AR-, ECR-, D-, Q- 또는 C-유리의 군으로부터 선택된 유리 조성물로 구성되며, E-, S- 또는 C-유리가 바람직하다.

유리 조성물은 바람직하게는 고체 유리구, 중공 유리구, 유리 비드, 유리 박편, 파유리 뿐만 아니라 유리 섬유의 형태로 사용되며, 유리 섬유가 더욱 바람직하다.

유리 섬유는 연속 필라멘트 섬유 (조방사), 세단(chopped) 유리 섬유, 분쇄 섬유, 유리 섬유 직물 또는 이들의 혼합물의 형태로 사용될 수 있으며, 여기서 세단 유리 섬유 및 분쇄 섬유가 바람직하다.

세단 유리 섬유가 특히 바람직하다.

세단 유리 섬유 배합전 길이는 바람직하게는 0.5 내지 10 mm의 범위, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 8 mm의 범위, 가장 바람직하게는 1.5 내지 6 mm의 범위이다.

사용되는 세단 유리 섬유는 상이한 횡단면을 가질 수 있다. 원형, 타원형, 계란형, 팔각형 및 평탄형 횡단면이 바람직하게 사용되지만, 원형, 계란형 및 평탄형 횡단면이 특히 바람직하다.

원형 섬유 직경은 바람직하게는 5 내지 25 ㎛의 범위, 더욱 바람직하게는 6 내지 20 ㎛의 범위, 더욱 더 바람직하게는 7 내지 17 ㎛의 범위이다.

바람직한 평탄형 및 계란형 유리 섬유는 약 1.0 : 1.2 내지 1.0 : 8.0, 바람직하게는 1.0 : 1.5 내지 1.0 : 6.0, 더욱 바람직하게는 1.0 : 2.0 내지 1.0 : 4.0의 높이-대-너비 횡단면 비를 갖는다.

평탄형 및 계란형 유리 섬유는 바람직하게는 4 ㎛ 내지 17 ㎛, 더욱 바람직하게는 6 ㎛ 내지 12 ㎛, 더욱 더 바람직하게는 6 ㎛ 내지 8 ㎛의 평균 섬유 높이 및 12 ㎛ 내지 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 14 ㎛ 내지 28 ㎛, 더욱 더 바람직하게는 16 ㎛ 내지 26 ㎛의 평균 섬유 너비를 갖는다.

유리 섬유는 유리 섬유 표면이 유리 사이징으로 개질될 수 있다. 바람직한 유리 사이징은 에폭시 개질된, 폴리우레탄 개질된 및 비개질된 실란 화합물 및 이들의 혼합물이다.

유리 섬유는 또한 유리 사이징으로 개질되지 않을 수 있다.

사용되는 유리 섬유는 섬유와 폴리카르보네이트 매트릭스의 상호작용 방식에 의해 섬유의 선택이 제한되지 않는 것을 특징으로 한다.

중합체 매트릭스로의 강력한 커플링 뿐만 아니라 비-커플링 섬유의 경우에도 본 발명에 따른 조성물의 이들 성질이 개선된다.

중합체 매트릭스로의 유리 섬유의 임의의 커플링은, 주사 전자 현미경으로 저온 파단면을 볼 때, 파쇄된 대부분의 유리 섬유가 매트릭스와 동일한 높이에서 파쇄될 것이고, 단리된 유리 섬유만이 매트릭스로부터 돌출될 것이라는 점에서 명백할 것이다. 반대로 비-커플링 특성의 경우에는, 주사 전자 현미경으로 볼 때, 저온 파단시 유리 섬유가 매트릭스로부터 현저하게 돌출되거나 또는 그로부터 완전히 튀어나와 있을 것이다.

유리 섬유가 존재하는 경우, 조성물 중 유리 섬유 함량은 더욱 바람직하게는 10 내지 35 wt%의 범위, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 30 wt%의 범위이다.

탄소 섬유:

탄소 섬유는 전구체, 예컨대 아크릴 섬유로부터 열분해 (탄화)에 의해 산업적으로 제조된다. 필라멘트사와 단섬유는 구분된다.

본 발명의 조성물은 바람직하게는 단섬유를 사용한다.

세단 섬유 길이는 바람직하게는 3 mm 내지 125 mm이다. 3 mm 내지 25 mm 길이의 섬유가 특히 바람직하게 사용된다.

원형 횡단면의 섬유뿐 아니라 입방체 치수 (판상형)의 섬유도 사용가능하다. 적합한 치수는 예를 들어 2 mm x 4 mm x 6 mm이다.

세단 섬유뿐 아니라 분쇄 탄소 섬유도 사용가능하다. 분쇄 탄소 섬유는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 150 ㎛의 길이를 갖는다.

탄소 섬유는 임의적으로 중합체 매트릭스로의 특별한 커플링 결합이 가능하도록 유기 사이징으로 코팅된다.

세단 단섬유 및 분쇄 탄소 섬유는 전형적으로 배합에 의해 중합체성 기재 물질에 첨가된다.

구체적인 기술 공정을 이용하여 탄소를 매우 가는 실 형태로 배열한다. 이들 필라멘트는 전형적으로 3 내지 10 ㎛의 직경을 갖는다. 필라멘트는 또한 조방사, 직포, 부직포, 밴드, 테이프, 인대, 호스 등을 생산하기 위해 사용될 수 있다.

조성물이 탄소 섬유를 포함하는 경우, 그의 탄소 섬유 함량은 바람직하게는 10 내지 30 wt%의 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 wt%의 범위, 더욱 더 바람직하게는 12 내지 20 wt%의 범위이다.

탄소 나노튜브

본 발명의 목적을 위해 CNT로도 공지된 탄소 나노튜브는 실린더 유형, 두루마리 유형 또는 양파형 구조를 갖는 임의의 단일벽 또는 다중벽 탄소 나노튜브이다. 실린더 유형, 두루마리 유형 또는 이들의 혼합 유형의 다중벽 탄소 나노튜브가 바람직하다.

탄소 나노튜브는 바람직하게는 0.1 내지 10 wt%의 양으로, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 8 wt%의 양으로, 더욱 더 바람직하게는 0.75 내지 6 wt%의 양으로, 가장 바람직하게는 1 내지 5 wt%의 양으로 (성분 A, B, C 및 D의 총 중량을 기준으로) 사용된다. 마스터배치에서 탄소 나노튜브의 농도는 임의적으로 보다 높으며 80 wt%까지일 수 있다.

5 초과, 바람직하게는 40 초과의 길이-대-외경 비를 갖는 탄소 나노튜브를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

응집물 형태의 탄소 나노튜브가 특히 바람직하게 사용되고, 상기 응집물의 평균 직경은 특히 0.01 내지 5 mm의 범위, 바람직하게는 0.05 내지 2 mm의 범위, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 mm의 범위이다.

사용되는 탄소 나노튜브가 본질적으로 3 내지 100 nm, 바람직하게는 5 내지 80 nm, 더욱 바람직하게는 6 내지 60 nm의 평균 직경을 갖는 것이 특히 바람직하다.

성분 D

사용되는 유동 보조제 D는 카르복실산과 디글리세롤의 에스테르이다. 다양한 카르복실산을 기재로 하는 디글리세롤 에스테르가 적합하다. 상기 에스테르는 디글리세롤의 상이한 이성질체를 기재로 할 수 있다. 디글리세롤의 모노에스테르뿐 아니라 폴리에스테르도 사용가능하다. 순수 화합물뿐 아니라 혼합물도 사용가능하다.

디글리세롤의 하기 이성질체는 본 발명에 따라 사용되는 디글리세롤 에스테르에 대한 기재를 형성한다:

본 발명에 따라 사용되는 디글리세롤 에스테르는 모노- 또는 폴리에스테르화된 상기 화학식의 이성질체를 이용할 수 있다. 유동 보조제로서 사용가능한 혼합물은 출발 디글리세롤 물질뿐 아니라 그로부터 유래된 에스테르 말단 생성물, 예를 들어 분자량이 348 g/mol (모노라우릴 에스테르) 또는 530 g/mol (디라우릴 에스테르)인 것으로 구성된다.

본 발명에 따른 조성물에 존재하는 디글리세롤 에스테르는 바람직하게는 6 내지 30개 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 포화 또는 불포화 모노카르복실산으로부터 유래된다. 유용한 모노카르복실산에는 예를 들어 카프릴산 (C₇H₁₅COOH, 옥탄산), 카프르산 (C₉H₁₉COOH, 데칸산), 라우르산 (C₁₁H₂₃COOH, 도데칸산), 미리스트산 (C₁₃H₂₇COOH, 테트라데칸산), 팔미트산 (C₁₅H₃₁COOH, 헥사데칸산), 마르가르산 (C₁₆H₃₃COOH, 헵타데칸산), 스테아르산 (C₁₇H₃₅COOH, 옥타데칸산), 아라키드산 (C₁₉H₃₉COOH, 에이코산산), 베헨산 (C₂₁H₄₃COOH, 도코산산), 리그노세르산 (C₂₃H₄₇COOH, 테트라코산산), 팔미톨레산 (C₁₅H₂₉COOH, (9Z)-헥사데카-9-엔산), 페트로셀산 (C₁₇H₃₃COOH, (6Z)-옥타데카-6-엔산), 엘라이드산 (C₁₇H₃₃COOH, (9E)-옥타데카-9-엔산), 리놀레산 (C₁₇H₃₁COOH, (9Z,12Z)-옥타데카-9,12-디엔산), 알파- 또는 감마-리놀렌산 (C₁₇H₂₉COOH, (9Z,12Z,15Z)-옥타데카-9,12,15-트리엔산 및 (6Z,9Z,12Z)-옥타데카-6,9,12-트리엔산), 아라키돈산 (C₁₉H₃₁COOH, (5Z,8Z,11Z,14Z)-에이코사-5,8,11,14-테트라엔산), 팀노돈산 (C₁₉H₂₉COOH, (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-에이코사-5,8,11,14,17-펜타엔산) 및 세르본산 (C₂₁H₃₁COOH, (4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)-도코사-4,7,10,13,16,19-헥사엔산)이 포함된다. 라우르산, 팔미트산 및/또는 스테아르산이 특히 바람직하다.

디글리세롤 에스테르 성분은 더욱 바람직하게는 적어도 1종의 하기 화학식 I의 에스테르이다.

<화학식 I>

상기 식에서, R = COC_nH_2n ₊₁ 및/또는 R = COR'이고,

여기서, n은 정수이고, R'는 분지형 알킬 모이어티 또는 분지형 또는 비분지형 알케닐 모이어티이고, C_nH_2n+1은 지방족의 포화 선형 알킬 모이어티이다.

여기서, n은 바람직하게는 6 내지 24의 정수이고, 따라서 C_nH_2n ₊₁은 예를 들어 n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실 또는 n-옥타데실이다. 또한, 바람직하게는 n이 8 내지 18이고, 더욱 바람직하게는 10 내지 16이고, 가장 바람직하게는 12이다 (혼합물 중 주요 생성물로서 분자량 348 g/mol의 디글리세롤 모노라우레이트 이성질체가 특히 바람직함). 본 발명의 목적을 위해 상기 언급한 에스테르 기는 바람직하게는 디글리세롤의 다른 이성질체로도 존재한다.

따라서, 다양한 디글리세롤 에스테르의 혼합물 또한 관련 있을 수 있다.

바람직하게 사용되는 디글리세롤 에스테르는 적어도 6, 더욱 바람직하게는 6 내지 12의 HLB 값을 갖고, HLB 값은 "친수성-친지성 평형"을 지칭하며 그리핀(Griffin) 방법에 의해 하기와 같이 계산된다:

HLB = 20 x (1 - M_친지성/M)

여기서, M_친지성은 디글리세롤 에스테르의 친지성 부분의 몰 질량이고, M은 디글리세롤 에스테르의 몰 질량이다.

디글리세롤 에스테르의 양은 0.01 내지 3.0 wt%, 바람직하게는 0.10 내지 2.0 wt%, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 1.50 wt%, 가장 바람직하게는 0.20 내지 1.0 wt%이다.

성분 E

본 발명의 조성물은 바람직하게는 점적 방지제를 포함한다. 점적 방지제의 양은 바람직하게는 0.05 내지 5.0 wt%, 더욱 바람직하게는 0.10 wt% 내지 2.0 wt%, 더욱 더 바람직하게는 0.10 wt% 내지 1.0 wt%의 적어도 1종의 점적 방지제이다.

점적 방지제로서 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)이 조성물에 첨가된다. PTFE는 다양한 제품 등급으로 상업적으로 입수가능하다. 이들에는 호스타플론(Hostaflon®) TF2021 또는 PTFE 블렌드, 예컨대 메타블렌(Metablen®) A-3800 (약 40 wt%의 PTFE, CAS 9002-84-0 및 약 60 wt%의 메틸 메타크릴레이트/부틸 아크릴레이트 공중합체 CAS 25852-37-3, 미쯔비시-레이온(Mitsubishi-Rayon)으로부터) 또는 블렉덱스(Blendex®) B449 (약 50 wt%의 PTFE 및 약 50 wt%의 SAN [80 wt%의 스티렌 및 20 wt%의 아크릴로니트릴로부터], 켐투라(Chemtura)로부터)가 포함된다. 블렉덱스® B449의 사용이 바람직하다.

성분 F

사용되는 열 안정화제는 바람직하게는 트리페닐포스핀, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐) 포스파이트 (이르가포스(Irgafos®) 168), 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐) [1,1-비페닐]-4,4'-디일비스포스포나이트, 트리스이소옥틸 포스페이트, 옥타데실 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 (이르가녹스(Irganox®) 1076), 비스(2,4-디쿠밀페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 (도베르포스(Doverphos®) S-9228), 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 (ADK STAB PEP-36)로부터 선택된다. 이들은 단독으로 또는 혼합되어 (예를 들어, 이르가녹스® B900 (이르가포스® 168 및 이르가녹스® 1076의 1:3 혼합물) 또는 도베르포스® S-9228과 이르가녹스® B900 및/또는 이르가녹스® 1076) 사용된다. 열 안정화제는 바람직하게는 0.003 내지 0.2 wt%의 양으로 사용된다.

성분 G

임의적으로 10.0 wt% 이하, 바람직하게는 0.10 내지 8.0 wt%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 3.0 wt%의 다른 통상적인 첨가제 ("추가 첨가제")가 추가로 존재한다. 추가 첨가제의 군에 난연제, 점적 방지제 및 열 안정화제는 포함되지 않는데, 이들이 성분 B, E 및 F로 이미 기재되었기 때문이다. 추가 첨가제의 군에 유리 섬유 및 탄소 섬유 및 탄소 나노튜브도 포함되지 않는데, 이들이 성분 C로 이미 포함되었기 때문이다. "추가 첨가제"가 디글리세롤 에스테르 군으로부터의 유동 보조제도 아닌데, 이들이 성분 D로 이미 포함되었기 때문이다.

폴리카르보네이트의 경우에 전형적으로 첨가되는 이러한 첨가제는 특히 EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 또는 "Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Munich에 기재된 바와 같이 폴리카르보네이트에 대해 통상적인 양의 항산화제, UV 흡수제, IR 흡수제, 대전방지제, 광학 표백제, 광산란제, 착색제, 예컨대 안료, 예를 들어 무기 안료, 카본 블랙 및/또는 염료, 무기 충전제, 예컨대 이산화티타늄 또는 황산바륨이다. 이들 첨가제는 단독으로 또는 혼합되어 첨가될 수 있다.

바람직한 첨가제는 400 nm 미만의 매우 낮은 투과율 및 400 nm 초과의 매우 높은 투과율을 갖는 특정한 UV 안정화제이다. 본 발명의 조성물에 사용하기에 특히 적합한 자외선 흡수제는 벤조트리아졸, 트리아진, 벤조페논 및/또는 아크릴화 시아노아크릴레이트이다.

특히 적합한 자외선 흡수제는 히드록시벤조트리아졸, 예컨대 2-(3',5'-비스(1,1-디메틸벤질)-2'-히드록시페닐)벤조트리아졸 (티누빈(Tinuvin^®) 234, BASF, 루드빅샤펜), 2-(2'-히드록시-5'-(tert-옥틸)페닐)벤조트리아졸 (티누빈^® 329, BASF, 루드빅샤펜), 비스(3-(2H-벤조트리아졸릴)-2-히드록시-5-tert-옥틸)메탄 (티누빈^® 360, BASF, 루드빅샤펜), 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(헥실옥시)페놀 (티누빈^® 1577, BASF, 루드빅샤펜), 및 벤조페논, 예컨대 2,4-디히드록시벤조페논 (키마소르브(Chimasorb^®)22, BASF, 루드빅샤펜) 및 2-히드록시-4-(옥틸옥시)벤조페논 (키마소르브(Chimassorb^®) 81, BASF, 루드빅샤펜), 2,2-비스[[(2-시아노-1-옥소-3,3-디페닐-2-프로페닐)옥시]메틸]-1,3-프로판디일 에스테르 (9CI) (유비눌(Uvinul^®) 3030, BASF AG, 루드빅샤펜), 2-[2-히드록시-4-(2-에틸헥실)옥시]페닐-4,6-디(4-페닐)페닐-1,3,5-트리아진 (티누빈® 1600, BASF, 루드빅샤펜), 테트라에틸 2,2'-(1,4-페닐렌디메틸리덴)비스말로네이트 (호스타빈(Hostavin®) B-Cap, 클래리언트 아게(Clariant AG)) 또는 N-(2-에톡시페닐)-N'-(2-에틸페닐)에탄디아미드 (티누빈® 312, CAS 번호 23949-66-8, BASF, 루드빅샤펜)이다.

특히 바람직한 특정한 UV 안정화제는 티누빈® 360, 티누빈® 329 및/또는 티누빈® 312이고, 티누빈® 329 및 티누빈® 312가 매우 특히 바람직하다.

이들 자외선 흡수제의 혼합물 또한 사용가능하다.

조성물은 바람직하게는 전체 조성물에 대해 자외선 흡수제를 0.8 wt% 이하, 바람직하게는 0.05 wt% 내지 0.5 wt%, 더욱 바람직하게는 0.1 wt% 내지 0.4 wt%로 포함한다.

조성물은 바람직하게는 추가의 이형제를 포함하지 않는다.

유리 섬유가 충전제로 사용되는 경우에는 적어도 1종의 열 안정화제 (성분 F), 및 임의적으로 추가 첨가제로서 UV 흡수제가 존재하는 것이 특히 바람직하다.

성분 A 내지 D를 포함하고, 임의적으로 B를 포함하지 않고, 임의적으로 E 내지 G를 포함하는 본 발명의 중합체 조성물은 개별 구성성분을 조합, 혼합 및 균질화함으로써 일반적인 혼입 방법을 이용하여 제조되며, 특히 전단력을 인가하여 용융물로 균질화를 수행하는 것이 바람직하다. 사전 용융 균질화 조합 및 혼합은 임의적으로 분말상의 프리믹스를 사용하여 수행된다.

과립 또는 과립 및 분말과 성분 B 내지 G의 프리믹스 또한 사용가능하다.

또한, 적합한 용매 중에서 혼합 성분의 용액으로부터 형성된 프리믹스가 사용가능하며, 이 경우에는 임의적으로 용액 중에서 균질화한 후, 용매를 제거하는 것이 가능하다.

더욱 특히, 본 발명에 따른 조성물의 성분 B 내지 G는 알려진 방법에 의해 또는 마스터배치로서 폴리카르보네이트에 혼입가능하다.

성분 B 내지 G를 단독으로 또는 혼합하여 혼입하기 위해 마스터배치를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 맥락에서, 본 발명에 따른 조성물을 조합, 혼합, 균질화하고, 후속적으로 통상적인 장치, 예컨대 스크류 압출기 (예를 들어, ZSK 이축 압출기), 혼련기 또는 브라벤더(Brabender) 또는 밴버리(Banbury) 제분기에서 압출시킬 수 있다. 압출 후에, 압출물을 냉장하여 세분할 수 있다. 또한, 개별 성분을 사전 혼합한 다음, 나머지 출발 물질을 단독으로 및/또는 마찬가지로 혼합하여 첨가하는 것이 가능하다.

또한, 사출 성형 기계의 가소화 유닛에서 프리믹스를 용융물로 조합 및 혼합할 수 있다. 이 경우에는, 상기 용융물을 후속 단계에서 성형품으로 바로 전환시킨다.

성형된 플라스틱 물품은 바람직하게는 사출 성형에 의해 제조된다.

폴리카르보네이트 조성물 형태인 본 발명에 따른 조성물은 다층 시스템의 제조에 유용하다. 이는 본 발명의 폴리카르보네이트 조성물을 성형된 플라스틱 물품의 최상단에 1개 이상의 층으로 도포하는 것을 수반한다. 예를 들어, 호일 삽입 성형, 공압출 또는 다성분 사출 성형에 의한 도포는 성형품을 성형함과 동시에 또는 그 직후에 수행할 수 있다. 그러나, 이미 성형된 본체에 예를 들어 필름을 사용한 적층에 의해, 기존 성형체의 캡슐화 오버몰딩에 의해 또는 용액으로부터의 코팅에 의해 도포하는 것 또한 가능하다.

본 발명에 따른 조성물은 EE (전기/전자) 및 IT 부문에서의 프레임 구성품, 특히 높은 난연성 요건을 갖는 용품의 제조에 유용하다. 이러한 용품에는 예를 들어 울트라북을 위한 스크린 또는 하우징, 또는 LED 디스플레이 기술, 예를 들어 OLED 디스플레이 또는 LCD 디스플레이 또는 E-잉크 디바이스를 위한 프레임이 포함된다. 추가의 용품은 이동 통신용 단말기, 예컨대 스마트폰, 테블릿, 울트라북, 노트북 또는 랩탑뿐 아니라, 위성 항법 장치, 스마트워치 또는 심박수 측정기의 하우징 부품, 및 박벽 디자인의 전기 용품, 예를 들어 주거용 및 산업용 네트워크 시스템 및 스마트 미터 하우징 성분이다.

본 발명에 따른 조성물은 울트라북의 제조에 바람직하게 사용된다.

본 발명에 따른 조성물은 1.5 mm 벽 두께에서 UL-94 V-0 가연성 등급을 갖는 전기/전자 부문 또는 IT 부문에서 0.1 내지 3 mm 두께의 박벽 성형품의 제조에 특히 유용하다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 조성물은

A) 방향족 폴리카르보네이트 20 wt% 내지 99.0 wt%,

B) 나트륨 퍼플루오로부탄술페이트, 칼륨 퍼플루오로부탄술페이트, 나트륨 퍼플루오로메탄술포네이트, 칼륨 퍼플루오로메탄술포네이트, 나트륨 퍼플루오로옥탄술페이트, 칼륨 퍼플루오로옥탄술페이트, 나트륨 2,5-디클로로벤젠술페이트, 칼륨 2,5-디클로로벤젠술페이트, 나트륨 2,4,5-트리클로로벤젠술페이트, 칼륨 2,4,5-트리클로로벤젠술페이트, 나트륨 메틸포스포네이트, 칼륨 메틸포스포네이트, 나트륨 (2-페닐에틸렌)포스포네이트, 칼륨 (2-페닐에틸렌)포스포네이트, 나트륨 펜타클로로벤조에이트, 칼륨 펜타클로로벤조에이트, 나트륨 2,4,6-트리클로로벤조에이트, 칼륨 2,4,6-트리클로로벤조에이트, 나트륨 2,4-디클로로벤조에이트, 칼륨 2,4-디클로로벤조에이트, 리튬 페닐포스포네이트, 나트륨 디페닐 술폰 술포네이트, 칼륨 디페닐 술폰 술포네이트, 나트륨 2-포르밀벤젠술포네이트, 칼륨 2-포르밀벤젠술포네이트, 나트륨 (N-벤젠술포닐)벤젠술폰아미드, 칼륨 (N-벤젠술포닐)벤젠술폰아미드, 삼나트륨 헥사플루오로알루미네이트, 삼칼륨 헥사플루오로알루미네이트, 이나트륨 헥사플루오로티타네이트, 이칼륨 헥사플루오로티타네이트, 이나트륨 헥사플루오로실리케이트, 이칼륨 헥사플루오로실리케이트, 이나트륨 헥사플루오로지르코네이트, 이칼륨 헥사플루오로지르코네이트, 나트륨 피로포스페이트, 칼륨 피로포스페이트, 나트륨 메타포스페이트, 칼륨 메타포스페이트, 나트륨 테트라플루오로보레이트, 칼륨 테트라플루오로보레이트, 나트륨 헥사플루오로포스페이트, 칼륨 헥사플루오로포스페이트, 나트륨 포스페이트, 칼륨 포스페이트, 리튬 포스페이트, 나트륨 노나플루오로-1-부탄술포네이트, 칼륨 노나플루오로-1-부탄술포네이트 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 난연제 0.0 wt% 내지 1.0 wt%,

D) 디글리세롤 에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 디글리세롤 에스테르, 가장 바람직하게는 디글리세롤 모노라우릴 에스테르의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 유동 보조제 0.01 wt% 내지 3.0 wt%,

E) 적어도 1종의 점적 방지제 0.0 wt% 내지 5.0 wt%,

F) 적어도 1종의 열 안정화제 0.0 wt% 내지 1.0 wt%,

G) UV 흡수제, IR 흡수제, 착색제, 카본 블랙 및/또는 무기 충전제의 군으로부터 선택된 추가 첨가제 0.0 wt% 내지 10.0 wt%

로 구성된다.

이들 조성물은 강화 섬유로서 적어도 1종의 유리 섬유를 포함하는 것이 가장 바람직하고, 유리 섬유만이 존재하는 것이 훨씬 더 바람직하다.

대안적으로, 이들 조성물은 강화 섬유로서 탄소 섬유를 포함하는 것이 매우 특히 바람직하고, 탄소 섬유만이 존재하는 것이 훨씬 더 바람직하다.

실시예

1. 원료 물질 및 시험 방법의 기재

본 발명의 폴리카르보네이트 조성물은 첨가제 및 다른 추가 물질과 혼합하거나 혼합하지 않고 280℃ 내지 360℃의 온도에서 통상적인 기계, 예를 들어 다축 압출기에서 배합에 의해 제조된다.

하기 실시예와 관련된 본 발명의 화합물은 베르스토르프(Berstorff) ZE 25 압출기에서 10 kg/h의 처리량으로 제조하였다. 용융 온도는 275℃이었다.

기재 폴리카르보네이트 A는 성분 A-1, A-2, A-3, A-4, A-6 및/또는 A-7의 혼합물을 사용하였다.

성분 A-1: 9.5 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR (ISO 1133에 따라 300℃의 시험 온도 및 1.2 kg 하중에서)을 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트.

성분 A-2: 6 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR (ISO 1133에 따라 300℃의 시험 온도 및 1.2 kg 하중에서)을 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 분말.

성분 A-3: 12.5 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR (ISO 1133에 따라 300℃의 시험 온도 및 1.2 kg 하중에서)을 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트.

성분 A-4: 6 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR (ISO 1133에 따라 300℃의 시험 온도 및 1.2 kg 하중에서)을 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트.

성분 A-6: 19 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR (ISO 1133에 따라 300℃의 시험 온도 및 1.2 kg 하중에서)을 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 분말.

성분 A-7: 19 ㎤/10 분의 용융 부피 유동률 MVR (ISO 1133에 따라 300℃의 시험 온도 및 1.2 kg 하중에서)을 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트.

성분 B: 란세스 (독일 레버쿠젠)로부터 바요® C4로 상업적으로 입수가능한 칼륨 퍼플루오로-1-부탄술포네이트, CAS 번호 29420-49-3.

성분 C-1: 배합 전에 14 ㎛의 평균 섬유 직경 및 4.0 mm의 평균 섬유 길이를 갖는 3B로부터의 CS108F-14P 세단 유리 단섬유 (비커플링).

성분 C-2: 배합 전에 14 ㎛의 평균 섬유 직경 및 4.5 mm의 평균 섬유 길이를 갖는 란세스 아게로부터의 CS 7942 세단 유리 단섬유 (커플링).

성분 C-3: 열가소성 사이징을 갖고 배합 전에 6 mm의 평균 세단 길이를 갖는 토호 테낙스 유럽 게엠베하(Toho Tenax Europe GmbH, 독일)로부터의 CF 테낙스(Tenax) A HT C493, 세단 탄소 섬유.

성분 C-4: 베이튜브즈(Baytubes) C150 HP, 작은 외경, 좁은 직경 분포 및 매우 큰 길이-대-직경 비를 갖는 다중벽 탄소 나노튜브의 응집물. 벽의 개수: 3-15 / 외경: 13-16 nm / 외경 분포: 5-20 nm / 길이: 1 내지 > 10 ㎛ / 내경: 4 nm / 내경 분포: 2-6 nm.

성분 C-5: 배합 전에 6 mm의 평균 길이를 갖는 다우 아크사(Dow Aksa, 터키)로부터의 AC 3101 세단 탄소 섬유.

성분 C-6: 배합 전에 6 mm의 평균 길이를 갖는 포르모사 플라스틱 코퍼레이션(Formosa Plastic Corporation, 타이완)으로부터의 테어리필(Tairyfil) CS2516 세단 탄소 섬유.

성분 C-7: 배합 전에 11 ㎛의 평균 섬유 직경 및 4.5 mm의 평균 섬유 길이를 갖는 란세스 아게로부터의 씨에스 스페셜(CS Special) 7968 세단 유리 섬유.

성분 C-8: 1:4의 두께/길이 비를 갖는 니토보(Nittobo)로부터의 CSG 3PA-830 평탄형 세단 유리 섬유.

성분 C-9: 란세스로부터의 MF7980 분쇄 유리 섬유. 14 ㎛의 섬유 두께 및 190 ㎛의 평균 섬유 길이를 갖는 사이징되지 않은 E-유리.

성분 D: 유동 보조제로서 리켄 비타민(Riken Vitamin)으로부터의 포임(Poem) DL-100 (디글리세롤 모노라우레이트).

성분 E: 폴리테트라플루오로에틸렌 (켐투라로부터의 블렉덱스® B449 (약 50 wt%의 PTFE 및 약 50 wt%의 SAN [80 wt%의 스티렌 및 20 wt%의 아크릴로니트릴로부터]).

성분 F: 란세스 아게로부터의 트리이소옥틸포스페이트 (TOF).

성분 G-1: 에머리 올레오케미컬즈(Emery Oleochemicals)로부터의 글리세롤 모노스테아레이트 (GMS).

성분 G-2: 에머리 올레오케미컬즈로부터의 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 (PETS).

성분 G-3: 듀폰(Dupont)으로부터의 엘발로이(Elvaloy) 1820 AC; 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체.

샤르피 충격 강도는 ISO 7391/179eU에 따라 실온에서 80 x 10 x 4 mm 치수의 단일측 게이트 사출 성형 시험 바에서 측정하였다.

샤르피 노치 충격 강도는 ISO 7391/179A에 따라 실온에서 80 x 10 x 3 mm 치수의 단일측 게이트 사출 성형 시험 바에서 측정하였다.

내열성의 척도로서 비캣(Vicat) 연화 온도 VST/B50은 ISO 306에 따라 50 N의 니들 하중 및 50℃/h의 가열 속도에서 80 x 10 x 4 mm 시험 시편에 대해 코에스펠드 머티리얼테스트(Coesfeld Materialtest)로부터의 코에스펠드 에코(Coesfeld Eco) 2920 장비를 사용하여 측정하였다.

UL94 V 가연성은 127 x 12.7 x 1.0 mm, 127 x 12.7 x 1.5 mm, 및 127 x 12.7 x 3 mm 치수의 바에서 측정하였다. 각각의 경우에, 먼저 23℃에서 48 시간 동안 보관한 후에, 이어서 70℃에서 7 일 동안 보관한 후에 5회의 시험을 수행하여 화재 등급을 측정하였다.

UL94-5V 가연성은 127 x 12.7 x 1.5 mm, 127 x 12.7 x 2.0 mm, 및 127 x 12.7 x 3.0 mm 치수의 바에서 및 150 x 105 x 1.5 mm, 150 x 105 x 2.0 mm, 150 x 105 x 3.0 mm 치수의 시트에서 측정하였다.

탄성률은 ISO 527에 따라 80 x 10 x 4 mm 치수의 코어를 갖는 단일측 게이트 사출 성형 숄더 바에서 측정하였다.

용융 점도는 ISO 11443 (원추-원판형)에 따라 측정하였다.

용융 부피 유동률 (MVR)은 ISO 1133 (300℃의 시험 온도, 질량 1.2 kg에서)에 따라 즈윅 로엘(Zwick Roell)로부터의 즈윅(Zwick) 4106을 이용하여 측정하였다.

2. 조성물

표 1a: 유리 섬유를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 1V 및 4V

표 1a는 본 발명의 조성물 2, 3, 5 및 6의 중요한 성질을 보고한다. 비교예 1V 및 4V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예의 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다.

본 발명의 조성물은 놀랍게도 용융 부피 유동률에서의 주목할 만한 개선 및 용융 점도에서의 개선뿐 아니라 탄성률 (강성)에서도 증가를 나타낸다.

표 1b: 유리 섬유, FR 첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 7V 및 10V

용융 점도 값은 전단 속도 [1/초]와 함께 하기 표에 각각 보고한다.

표 1b는 본 발명의 조성물 8, 9, 11 및 12에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 7V 및 10V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

본 발명의 조성물은 놀랍게도 양호한 가연성을 유지하면서 유변학적 성질에서 주목할 만한 개선을 나타낼 뿐만 아니라 탄성률 (강성)에서의 증가를 나타낸다.

표 1c: 유리 섬유 및 FR 첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 13V 및 16V

표 1c는 본 발명의 조성물 14, 15, 17 및 18에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 13V 및 16V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

본 발명의 조성물은 놀랍게도 유변학적 성질에서 주목할 만한 개선을 나타낼 뿐만 아니라 양호한 가연성을 나타낸다.

표 1d: 유리 섬유 및 FR 첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 19V 및 22V

표 1d는 본 발명의 조성물 20, 21, 23 및 24에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 19V 및 22V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

표 1e: 유리 섬유를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 25V 및 28V

표 1e는 본 발명의 조성물 26, 27, 29 및 30에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 25V 및 28V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

표 1f: 유리 섬유를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 31V 및 34V

표 1f는 본 발명의 조성물 32, 33, 35 및 36에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 31V 및 34V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

표 1g: 유리 섬유를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 37V

표 1g는 본 발명의 조성물 38 내지 43에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 37V는 비교를 위해 제시된다. 하기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다.

실시예 41은 유동률이 개선되었는데도 화재 시험에서 UL 94-5V 등급이 유지되었음을 나타낸다. 실시예 42는 MVR이 거의 변하지 않으면서 94-5V 시험에서 훨씬 더 높은 등급이 달성가능함을 (1.5 mm에서 5VB에서 5VA로) 보여준다.

표 2a: 탄소 섬유를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 44V

표 2a는 본 발명의 조성물 45 내지 47에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 44V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

표 2b: 탄소 섬유를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 48V 및 52V

표 2b는 본 발명의 조성물 49 내지 51 및 53 내지 55에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 48V 및 52V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다. 본 발명의 조성물의 유동 곡선은 전체 전단 범위에 걸쳐 각각의 다양한 측정 온도에서 명백히 감소된 용융 점도를 나타내었으며, 이는 개선된 유동성을 나타낸다.

표 3a: 탄소 나노튜브를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 56V 내지 63V

표 3a는 본 발명의 조성물 64 내지 66에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 56V 내지 63V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다.

표 3b: 탄소 나노튜브를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 67V 내지 74V

표 3b는 본 발명의 조성물 75 내지 77에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 67V 내지 74V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다.

표 3c: 탄소 나노튜브를 포함하는 본 발명의 조성물, 및 비교예 78V 내지 83V

표 3c는 본 발명의 조성물 84에 대한 중요한 성질을 보고한다. 비교예 78V 내지 83V, 특히 80V 및 83V는 비교를 위해 제시된다. 상기 표는 디글리세롤 에스테르를 전혀 함유하지 않는 비교예에 따른 조성물이 명백히 더 불량한 용융 부피 유동률 MVR을 가짐을 나타낸다.

Claims

A) 방향족 폴리카르보네이트 20 wt% 내지 99.0 wt%,
B) 적어도 1종의 난연제 0.0 내지 1.0 wt%,
C) 적어도 1종의 유리 섬유, 적어도 1종의 탄소 섬유 및/또는 적어도 1종의 탄소 나노튜브 0.5 wt% 내지 50.0 wt%,
D) 디글리세롤 에스테르의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 유동 보조제 0.01 wt% 내지 3.0 wt%,
E) 적어도 1종의 점적 방지제 0.0 wt% 내지 5.0 wt%,
F) 적어도 1종의 열 안정화제 0.0 wt% 내지 1.0 wt%,
G) 추가 첨가제 0.0 wt% 내지 10.0 wt%
를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 성분 A) 내지 G)의 합계가 100 wt%가 되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 디글리세롤 에스테르 성분이 하기 화학식 I의 에스테르인 것을 특징으로 하는 조성물.
<화학식 I>

상기 식에서, R = COC_nH_2n ₊₁ 및/또는 R = COR'이고,
여기서, n은 정수이고, R'는 분지형 알킬 모이어티 또는 분지형 또는 비분지형 알케닐 모이어티이고, C_nH_2n+1은 지방족의 포화 선형 알킬 모이어티이다.
제3항에 있어서, R = COC_nH_2n ₊₁이고, 여기서 n이 6 내지 24, 바람직하게는 8 내지 18, 더욱 바람직하게는 10 내지 16, 더욱 더 바람직하게는 12의 정수인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 존재하는 난연제가 지방족/방향족 술폰산 또는 술폰아미드의 알칼리 및/또는 알칼리 토금속 염인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.05 wt%의 점적 방지제가 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 섬유 및 0.001 내지 1.0 wt%의 난연제를 포함하는 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 섬유가 존재하고, 유리 섬유가 3 mm 내지 6 mm의 배합전 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 섬유가 존재하고, 유리 섬유가 세단(chopped) 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 섬유가 존재하고, 유리 섬유가 5 내지 25 ㎛, 바람직하게는 8 내지 20 ㎛, 더욱 바람직하게는 11 내지 17 ㎛의 평균 섬유 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 1133 (시험 온도 300℃, 질량 1.2 kg)에 따라 측정된 용융 부피 유동률 MVR이 7-25 ㎤/10 분이고, ISO 527에 따라 측정된 탄성률이 적어도 2700 kg*m^-1*s^-2인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
1.5 mm 벽 두께에서 UL94 V-0 가연성 등급을 갖는 전기/전자 부문 또는 IT 부문을 위한 0.1-3 mm 두께의 박벽 성형품의 제조에서 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
성형품, 구체적으로 울트라북의 구성품의 제조에서 ISO 1133 (시험 온도 300℃, 질량 1.2 kg)에 따라 측정된 용융 부피 유동률 MVR이 1-30 ㎤/10 분이고, 실온에서 DIN EN ISO 179/1eU에 따라 측정된 샤르피 충격 강도가 35 kJ/㎡초과인 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
폴리카르보네이트 용융물의 유동성을 개선시키기 위한 디글리세롤 에스테르의 용도.