WO2024162647A1 - 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a thermoplastic resin composition and a molded product using the same.
- ABS resin which is mainly used in automobile interior materials, is a thermoplastic resin with a low specific gravity and excellent formability and chemical resistance compared to glass or metal.
- molded products are also manufactured by mixing ABS resin and polyethylene terephthalate (PET) resin.
- PET polyethylene terephthalate
- ABS resin and PET resin do not have good compatibility with each other, so it is difficult for molded products manufactured from their mixture to achieve target properties such as heat resistance and impact resistance.
- heat resistance and impact resistance are properties that have a trade-off relationship with each other, and it is difficult to harmoniously increase the two properties simply by mixing ABS resin and PET resin.
- the purpose is to provide a thermoplastic resin composition having excellent fluidity, heat resistance and impact resistance while exhibiting low odor characteristics and chemical resistance.
- thermoplastic resin composition comprising (B) 0.5 to 5 parts by weight of a butadiene-based rubber-modified graft copolymer, relative to 100 parts by weight of (A) a base resin, including (A-1) 20 to 25 parts by weight of a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-vinyl cyanide compound graft copolymer; (A-2) 20 to 40 parts by weight of a polyethylene terephthalate resin; (A-3) 20 to 25 parts by weight of an aromatic vinyl compound-vinyl cyanide compound copolymer; (A-4) 5 to 15 parts by weight of an epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-vinyl cyanide compound copolymer; and (A-5) 10 to 20 parts by weight of a phenyl maleimide-based copolymer.
- A a base resin, including (A-1) 20 to 25 parts by weight of a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-vinyl
- the above (A-1) butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may be a particle having a core-shell structure including a core made of a butadiene-based rubber polymer; and a shell formed by graft polymerization of an aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer onto the core.
- butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may be an acrylonitrile-butadiene-styrene graft copolymer.
- the above (A-2) polyethylene terephthalate resin may be a recycled polyethylene terephthalate resin.
- the above (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be a styrene-acrylonitrile copolymer.
- epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be a glycidyl methacrylate-styrene-acrylonitrile copolymer.
- phenyl maleimide copolymer may be an N-phenyl maleimide-styrene-maleic anhydride copolymer.
- the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be a particle having a core-shell structure including a core made of a butadiene-based rubber polymer; and a shell formed by graft polymerization of a (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound copolymer onto the core.
- the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be a methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer.
- Another embodiment provides a molded product using the thermoplastic resin composition.
- the above molded article may have a notched Izod impact strength of 12 kgf ⁇ cm/cm or greater as measured on a 1/8 inch thick specimen according to ASTM D256.
- the above molded product may have a melt flow index (MI) of 9 g/10 min or more measured under the conditions of 250°C and 10 kg according to ISO 1133.
- MI melt flow index
- the above molded article may have a heat deflection temperature (HDT) of 106°C or greater when measured under a load of 4.6 kgf/cm 2 on a 6.4 mm thick specimen according to ASTM D648.
- HDT heat deflection temperature
- thermoplastic resin composition of one embodiment can exhibit excellent fluidity, impact resistance, and heat resistance while exhibiting low odor characteristics and chemical resistance. Accordingly, a molded product using the thermoplastic resin composition of one embodiment is particularly suitable for use as an interior material for automobiles.
- the 'average particle size' of the rubber polymer means the volume average particle size, and refers to the Z-average particle size measured using a dynamic light scattering analysis device.
- 'weight average molecular weight' can be measured by dissolving a powder sample in an appropriate solvent and using Agilent Technologies' 1200 series gel permeation chromatography (GPC) (Shodex polystyrene is used as the standard sample).
- GPC gel permeation chromatography
- thermoplastic resin composition (Thermoplastic resin composition)
- a thermoplastic resin composition comprising (B) 0.5 to 5 parts by weight of a butadiene-based rubber-modified graft copolymer, relative to 100 parts by weight of (A) a base resin, including (A-1) 20 to 25 parts by weight of a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer; (A-2) 20 to 40 parts by weight of a polyethylene terephthalate resin; (A-3) 20 to 25 parts by weight of an aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; (A-4) 5 to 15 parts by weight of an epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; and (A-5) 10 to 20 parts by weight of a phenyl maleimide-based copolymer.
- A a base resin, including (A-1) 20 to 25 parts by weight of a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copoly
- thermoplastic resin composition (A) a base resin comprising (A-1) a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer; and (A-2) a polyethylene terephthalate resin; (A-3) an aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; (A-4) an epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; and (A-5) a phenyl maleimide-based copolymer can improve heat resistance, low odor characteristics, and chemical resistance compared to a two-type mixture of (A-1) a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer; and (A-2) a polyethylene terephthalate resin; however, impact resistance can be somewhat reduced due to the presence of the (A-5) phenyl maleimide-based copolymer.
- B a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyan
- thermoplastic resin composition of one embodiment is formulated to have a composition that can exhibit excellent fluidity, impact resistance, and heat resistance while exhibiting low odor characteristics and chemical resistance. Accordingly, the thermoplastic resin composition of one embodiment and the molded article using the same are particularly suitable for implementation as an interior material for automobiles.
- thermoplastic resin composition will be described in more detail.
- thermoplastic resin composition of one embodiment includes (A-1) a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer represented by an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) resin; and (A-2) a polyethylene terephthalate (PET) resin.
- ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
- PET polyethylene terephthalate
- the mixture of the ABS resin and PET resin can exhibit low odor characteristics and chemical resistance, but it is difficult to achieve target properties such as heat resistance and impact resistance due to poor compatibility of the two resins.
- thermoplastic resin composition of one embodiment uses (A) a base resin to which (A-1) a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer; and (A-2) a polyethylene terephthalate resin are added to improve the compatibility thereof while also improving heat resistance and impact resistance: (A-3) an aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; (A-4) an epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; and (A-5) a phenyl maleimide-based copolymer.
- the (A) base resin may include (A-1) 20 to 25 wt% of a butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer; (A-2) 20 to 40 wt% of a polyethylene terephthalate resin; (A-3) 20 to 25 wt% of an aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; (A-4) 5 to 15 wt% of an epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; and (A-5) 10 to 20 wt% of a phenyl maleimide-based copolymer.
- the (A) base resin compounded as described above can excellently exhibit impact resistance by the (A-1) butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer; low-odor characteristics by the (A-2) polyethylene terephthalate resin; chemical resistance and fluidity by the (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; compatibility by the (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer; and heat resistance by the (A-5) phenyl maleimide-based copolymer.
- the butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may be a particle having a core-shell structure, including a core made of a butadiene-based rubber polymer; and a shell formed by graft polymerization of the aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer onto the core.
- the (A-1) butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer having the core-shell structure can be produced by graft polymerizing a monomer mixture containing an aromatic vinyl compound and a cyanide vinyl compound onto a butadiene-based rubber polymer.
- the polymerization method can utilize a conventional production method, for example, emulsion polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, and bulk polymerization.
- the butadiene-based rubber polymer constituting the core of the above (A-1) butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may have an average particle diameter of 100 to 400 nm, specifically, 100 to 300 nm. When the above range is satisfied, a thermoplastic resin composition including the same can exhibit excellent gloss and impact resistance.
- the aromatic vinyl compound forming the shell of the (A-1) butadiene-based rubber modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may be styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-t-butylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, or a combination thereof, and may be, for example, styrene.
- the cyanide vinyl compound forming the shell of the (A-1) butadiene-based rubber modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may be acrylonitrile, methacrylonitrile, or a combination thereof, and may be, for example, acrylonitrile.
- the shell of the above (A-1) butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer can be formed by graft polymerization of a monomer mixture of 70 to 80 wt% of the aromatic vinyl compound and 20 to 30 wt% of the cyanide vinyl compound onto the core.
- the content of the core made of the butadiene-based rubber polymer may be 40 to 60 wt%.
- the (A-1) butadiene-based rubber modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer may be an acrylonitrile-butadiene-styrene graft copolymer (g-ABS).
- the g-ABS can be produced by grafting acrylonitrile and styrene onto butadiene rubber using a conventional polymerization method.
- the above (A-1) butadiene-based rubber-modified aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound graft copolymer can be used in an amount of 20 wt% or more, or 21 wt% or more, and 25 wt% or less, 24 wt% or less, or 23 wt% or less, relative to 100 wt% of the above (A) base resin.
- thermoplastic resin composition of one embodiment (A-2) polyethylene terephthalate resin can play a role in improving chemical resistance.
- the above (A-2) polyethylene terephthalate resin may be a resin obtained by a polycondensation reaction from terephthalic acid or a derivative thereof and ethylene glycol or a derivative thereof, and may include polyethylene terephthalate (PET), glycol-modified polyethylene terephthalate (PETG), polytetramethylene glycol (PTMG), polypropylene glycol (PPG), a copolymer of an aliphatic polyester or an aliphatic polyamide and polyethylene terephthalate (PET), and combinations thereof.
- PET polyethylene terephthalate
- PETG glycol-modified polyethylene terephthalate
- PTMG polytetramethylene glycol
- PPG polypropylene glycol
- PET polyethylene terephthalate
- the above (A-2) polyethylene terephthalate resin may be a regenerated polyethylene terephthalate resin that is regenerated from waste polyethylene terephthalate.
- the regenerated polyethylene terephthalate resin may mean a polyethylene terephthalate resin that is physically or chemically recycled from waste PET bottles, etc.
- the polyethylene terephthalate resin (A-2) may have an intrinsic viscosity of 0.7 to 1.5 dl/g as measured according to ASTM D4603 to sufficiently secure impact resistance.
- the above (A-2) polyethylene terephthalate resin can be used in an amount of 20 wt% or more, 23 wt% or more, 25 wt% or more, or 27 wt% or more, and 40 wt% or less, 37 wt% or less, 35 wt% or less, or 33 wt% or less, relative to 100 wt% of the above (A) base resin.
- the (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer can be produced by copolymerizing a monomer mixture including an aromatic vinyl compound and a cyanide vinyl compound.
- the copolymerization method can utilize a conventional production method, for example, emulsion polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, and bulk polymerization.
- the aromatic vinyl compound forming the above (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-t-butylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, or a combination thereof, and may be, for example, styrene.
- the cyanide vinyl compound forming the above (A-3) aromatic vinyl-cyanide vinyl compound copolymer may be acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, or a combination thereof, and may be, for example, acrylonitrile.
- the above (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl copolymer may be a styrene-acrylonitrile copolymer (SAN).
- SAN styrene-acrylonitrile copolymer
- the weight average molecular weight of the (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be 100,000 to 200,000 g/mol.
- a thermoplastic resin composition containing the same may exhibit excellent impact resistance and fluidity.
- the above (A-3) aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer can be used in an amount of 20 wt% or more, 21 wt% or more, or 22 wt% or more, and 25 wt% or less, or 24 wt% or less, relative to 100 wt% of the above (A) base resin.
- the above (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer can improve the miscibility between the components of a thermoplastic resin composition, thereby maximizing the effect of improving the physical properties of each component included in the thermoplastic resin composition.
- the above (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-vinyl cyanide compound copolymer can be produced by copolymerizing an epoxy group-containing (meth)acrylate, an aromatic vinyl compound, and a vinyl cyanide compound.
- the copolymerization can be performed by a known polymerization method such as emulsion polymerization, suspension polymerization, or bulk polymerization.
- the epoxy group-containing (meth)acrylate constituting the above (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be an epoxy group-containing (meth)acrylate such as glycidyl methacrylate or glycidyl acrylate. These may be applied singly or in a mixture of two or more.
- the aromatic vinyl compound constituting the above (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-t-butylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, or a combination thereof, and may be, for example, styrene.
- the cyanide vinyl compound constituting the (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be acrylonitrile, methacrylonitrile, or a combination thereof, and may be, for example, acrylonitrile.
- the (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer may be a glycidyl methacrylate-styrene-acrylonitrile copolymer (GMA-SAN or SAG).
- the weight average molecular weight of the above (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer can be 100,000 to 200,000 g/mol.
- a thermoplastic resin composition including the same can exhibit excellent compatibility.
- the above (A-4) epoxy group-containing (meth)acrylate-aromatic vinyl compound-cyanide vinyl compound copolymer can be used in an amount of 5 wt% or more, or 7 wt% or more, and 15 wt% or less, or 13 wt% or less, relative to 100 wt% of the above (A) base resin.
- the (A-5) phenyl maleimide copolymer is a type of heat booster and can improve the heat resistance of the thermoplastic resin composition.
- phenyl maleimide copolymer may be an N-phenyl maleimide-styrene-maleic anhydride copolymer (PMI-SM-MAH), which can be produced through an imidization reaction of a styrene-maleic anhydride copolymer.
- PMI-SM-MAH N-phenyl maleimide-styrene-maleic anhydride copolymer
- the (A-5) phenyl maleimide copolymer may contain 20 to 55 wt% of an N-phenyl maleimide-derived component, 40 to 75 wt% of a styrene-derived component, and 1 to 7 wt% of a maleic anhydride-derived component.
- the glass transition temperature (Tg) of the above (A-5) phenyl maleimide copolymer may be 170 to 220°C, 180 to 210°C, or 190 to 200°C.
- the weight average molecular weight of the (A-5) phenyl maleimide copolymer may be 100,000 to 200,000 g/mol.
- a thermoplastic resin composition containing the same may exhibit excellent heat resistance.
- the above (A-5) phenyl maleimide copolymer can be used in an amount of 10 wt% or more, or 13 wt% or more, and 20 wt% or less, or 17 wt% or less, relative to 100 wt% of the above (A) base resin.
- thermoplastic resin composition of one embodiment (B) the butadiene-based rubber-modified graft copolymer can serve as a type of impact modifier to enhance the impact resistance of the thermoplastic resin composition.
- the thermoplastic resin composition may contain 0.5 to 5 parts by weight of the (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer. In this range, the thermoplastic resin composition of one embodiment may have improved impact resistance. However, when the (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer exceeds 5 parts by weight, the viscosity of the thermoplastic resin composition may increase, thereby reducing moldability, and when it is less than 0.5 parts by weight, the effect of improving impact resistance may be minimal.
- the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be a particle having a core-shell structure, including a core made of a butadiene-based rubber polymer; and a shell formed by graft polymerization of a (meth)acrylate compound-aromatic vinyl compound copolymer onto the core.
- the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer can be produced by graft polymerizing a monomer mixture containing a (meth)acrylate compound and an aromatic vinyl compound onto a butadiene-based rubber polymer.
- the polymerization method can utilize a conventional production method, for example, emulsion polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, and bulk polymerization.
- the average particle size of the butadiene-based rubber polymer constituting the core of the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be 100 to 400 nm, for example, 100 to 300 nm.
- a thermoplastic resin composition containing the same can exhibit excellent impact resistance.
- the content of the core made of the butadiene-based rubber polymer may be 40 to 60 wt%.
- the (meth)acrylate compound forming the shell of the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, 2,2-dimethylpropyl (meth)acrylate, cyclopropyl (meth)acrylate, cyclobutyl (meth)acrylate, cyclopentyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, or a combination thereof, and may be, for example, methyl methacrylate.
- the aromatic vinyl compound forming the shell of the (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-t-butylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, or a combination thereof, and may be, for example, styrene.
- the (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer may be a methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer (MBS).
- MFS methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer
- the above (B) butadiene-based rubber-modified graft copolymer can be used in an amount of 0.5 parts by weight or more, or 0.7 parts by weight or more, and 5 parts by weight or less, or 3 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the above (A) base resin.
- thermoplastic resin composition of one embodiment may further include one or more additives necessary to balance the properties of the thermoplastic resin composition under conditions of maintaining excellent low-odor characteristics, chemical resistance, fluidity, heat resistance, and impact resistance, or depending on the final use of the thermoplastic resin composition.
- additives flame retardants, nucleating agents, coupling agents, glass fibers, plasticizers, lubricants, antibacterial agents, release agents, antioxidants, light stabilizers, antistatic agents, pigments, dyes, etc. can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
- the above (C) additive may be appropriately included within a range that does not impair the properties of the thermoplastic resin composition, and specifically, may be included in an amount of 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the (A) base resin, but is not limited thereto.
- thermoplastic resin composition In another embodiment, a molded product using the thermoplastic resin composition is provided.
- thermoplastic resin composition can exhibit excellent fluidity, impact resistance, and heat resistance while exhibiting low odor characteristics and chemical resistance. Accordingly, the thermoplastic resin composition of one embodiment and a molded article using the same are particularly suitable for implementation as an interior material for automobiles.
- the molded article of one embodiment can be manufactured by a known method.
- it can be manufactured by extruding and/or injection molding the thermoplastic resin composition.
- a molded product of one embodiment can exhibit excellent impact resistance, with a notched Izod impact strength of 12 kgf ⁇ cm/cm or more measured on a 1/8 inch thick specimen according to ASTM D256.
- the molded product of one embodiment may exhibit excellent heat resistance, such that the melt flow index (MI) measured at 250°C and 10 kg according to ISO 1133 may be 9 g/10 min or more, and the heat distortion temperature (HDT) measured under a load of 4.6 kgf/cm 2 for a 6.4 mm thick specimen according to ASTM D648 may be 106°C or more.
- MI melt flow index
- HDT heat distortion temperature
- thermoplastic resin composition of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 was prepared by mixing each component and common additive according to the compositions described in Tables 1 to 2.
- Example 1 Example 2
- Example 3 Example 4
- Example 5 Example 6
- Example 7 Comparative Example 3
- A A-1 weight% 24 24 24 20 20 22 25 24 A-2 weight% 30
- 30 30 30
- Core-shell type acrylonitrile-butadiene-styrene graft copolymer (g-ABS, manufacturer: Lotte Chemical) manufactured by graft polymerizing about 58 parts by weight of butadiene rubber (core) having an average particle size of about 270 nm and 42 parts by weight of a mixture of acrylonitrile and styrene in a weight ratio of 25:75.
- Recycled polyethylene terephthalate resin (r-PET, manufacturer: DY polymer) with an intrinsic viscosity of about 0.7 dl/g as measured according to ASTM D4603
- a styrene-acrylonitrile copolymer (SAN, manufacturer: Lotte Chemical) having a weight average molecular weight of about 150,000 g/mol, copolymerized with a monomer mixture containing about 25 wt% of acrylonitrile and about 75 wt% of styrene
- a glycidyl methacrylate-styrene-acrylonitrile copolymer (GMA-SAN or SAG, manufacturer: Lotte Chemical) having a weight average molecular weight of about 120,000 g/mol, which is copolymerized with a monomer mixture containing about 29 wt% of glycidyl methacrylate, about 21 wt% of styrene, and about 50 wt% of acrylonitrile.
- N-phenyl maleimide-styrene-maleic anhydride copolymer (PMI-SM-MAH, manufacturer: Denka) having a weight-average molecular weight of about 125,000 g/mol and a glass transition temperature of about 186°C
- a core-shell type methyl methacrylate-butadiene-styrene graft copolymer manufactured by graft polymerizing about 45 parts by weight of butadiene rubber (core) having an average particle size of about 310 nm and 55 parts by weight of a mixture of methyl methacrylate and styrene in a weight ratio of 40:60.
- EBS ethylene bis stearamide
- carbon black masterbatch having a carbon black content of about 40 wt%
- Notched Izod impact strength (unit: kgf cm/cm) was measured on 1/8 inch thick specimens according to ASTM D256.
- melt flow index (unit: g/10 min) was measured at 250°C and 10 kg.
- the heat distortion temperature (unit: °C) was measured under a load of 4.6 kgf/cm 2 for 6.4 mm thick specimens.
- the specimens for tensile strength evaluation according to ASTM D638 standard were bent to obtain 0.5% strain and fixed and placed on a fixture, and a car air freshener (product name: Sandokkaebi Membrane, manufacturer: Sandokkaebi) was applied to the surface of the placed specimens. Afterwards, the occurrence of cracks on the surface of the specimens was visually observed.
- a car air freshener product name: Sandokkaebi Membrane, manufacturer: Sandokkaebi
- the chemical resistance was evaluated based on the degree of cracking on the surface of the sample using the following criteria.
- Comparative Example 1 Comparative Example 2 Izod impact strength (kgf cm/cm) 6 25 Melt flow index (g/10 min) 4 50 Heat deflection temperature (°C) 85 100 Degree of crack occurrence ⁇ X RTVM(ppm) 300 900
- Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Example 7 Comparative Example 3 Izod impact strength (kgf cm/cm) 13 15 15 16 12 14 16 17 Melt flow index (g/10 min) 10 11 10 9 13 11 9 8 Heat deflection temperature (°C) 110 111 110 106 112 109 107 105 Degree of crack occurrence ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ RTVM(ppm) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550
- the molded products manufactured from Examples 1 to 7 have excellent physical properties.
- the molded product manufactured from Comparative Example 1 had very low fluidity, impact resistance, and heat resistance, and the molded product manufactured from Comparative Example 2 had poor chemical resistance, heat resistance, and low-odor characteristics.
- the molded products manufactured from Examples 1 to 7 exhibited excellent low-odor characteristics and chemical resistance, while also having excellent fluidity, heat resistance, and impact resistance.
- thermoplastic resin composition of one embodiment represented by Examples 1 to 7 is particularly suitable for implementation as an interior material for automobiles.
Landscapes
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Abstract
열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다. 일 구현예에서는 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 5 내지 15 중량%; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체 10 내지 20 중량%를 포함하는 (A) 기초 수지 100 중량부에 대해, (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
Description
열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
자동자용 내장재에 주로 사용되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지는, 유리나 금속에 비하여 비중이 낮고, 성형성, 내화학성 등이 우수한 열가소성 수지에 해당된다.
최근에는 친환경 소재에 대한 요구가 증대됨에 따라, ABS 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지를 혼합하여 성형품을 제조하기도 한다. 이 경우, 냄새가 저감되면서도 우수한 내화학성을 구현할 수 있다.
다만, ABS 수지와 PET 수지는 서로 상용성이 좋지 않아, 이들의 혼합물로부터 제조된 성형품은 내열성, 내충격성 등의 목표 물성에 도달하기 어렵다.
더욱이, 내열성과 내충격성은 서로 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있는 물성으로, ABS 수지와 PET 수지를 혼합하는 것만으로는 상기 두 물성을 조화롭게 상승시키기 어렵다.
저취 특성 및 내화학성을 발현하면서도, 유동성, 내열성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 5 내지 15 중량%; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체 10 내지 20 중량%를 포함하는 (A) 기초 수지 100 중량부에 대해, (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는, 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어; 및 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체가 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성된 쉘;을 포함하는 코어-쉘 구조의 입자일 수 있다.
상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체일 수 있다.
상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지일 수 있다.
상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체일 수 있다.
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 글리시딜 메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체일 수 있다.
상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체는 N-페닐 말레이미드-스티렌-말레산 무수물 공중합체일 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는, 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어; 및 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물 공중합체가 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성된 쉘;을 포함하는 코어-쉘 구조의 입자일 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는, 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체일 수 있다.
다른 일 구현예는 상기 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 ASTM D256에 따라 1/8 inch 두께의 시편에 대해 측정한 노치(notched) 아이조드(Izod) 충격강도가 12 kgf·cm/cm 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ISO 1133에 따라 250℃ 및 10 kg 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt flow index; MI)가 9 g/10분 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D648에 따라 6.4 mm 두께의 시편에 대해 4.6 kgf/cm2의 하중 하에서 측정한 열변형 온도(HDT)가 106℃ 이상일 수 있다.
일 구현예의 열가소성 수지 조성물은 저취 특성 및 내화학성을 발현하면서도, 유동성, 내충격성 및 내열성을 우수하게 발현할 수 있다. 이에, 일 구현예의 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품은, 특히 자동차의 내장재로 구현되기에 적합하다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의될 뿐이다.
(용어의 정의)
본 명세서에서, 고무질 중합체의 '평균 입경'이란 체적 평균 입경으로서, 동적 광산란(Dynamic light scattering) 분석 장비를 이용하여 측정한 Z-평균 입경을 의미한다.
본 명세서에서, '중량평균분자량'은 분체 시료를 적절한 용매에 녹인 후, Agilent Technologies社의 1200 series 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography; GPC)를 이용하여 측정(표준시료는 Shodex社 폴리스티렌을 사용함)할 수 있다.
(열가소성 수지 조성물)
일 구현예에서는 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 5 내지 15 중량%; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체 10 내지 20 중량%를 포함하는 (A) 기초 수지 100 중량부에 대해, (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
일 구현예의 열가소성 수지 조성물에 있어서, (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체; 및 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지; (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체를 포함하는 (A) 기초 수지는, (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체; 및 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 2종 혼합물에 대비하여, 내열성, 저취 특성 및 내화학성이 개선될 수 있으나, (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체의 존재로 인해 내충격성이 일부 저하될 수 있다. 여기서, (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체를 첨가하는 경우, 내열성을 크게 저하시키지 않으면서 내충격성을 향상시킬 수 있다.
이와 관련하여, 일 구현예의 열가소성 수지 조성물은, 저취 특성 및 내화학성을 발현하면서도, 유동성, 내충격성 및 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 조성으로 배합된 것이다. 이에, 일 구현예의 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품은, 특히 자동차의 내장재로 구현되기에 적합하다.
이하, 상기 열가소성 수지 조성물을 보다 상세히 설명한다.
[(A) 기초 수지]
일 구현예의 열가소성 수지 조성물은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지로 대표되는 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체;와, (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지를 포함한다.
앞서 지적한 바와 같이, 상기 ABS 수지와 PET 수지의 혼합물은 저취 특성 및 내화학성을 발현할 수 있지만, 상기 두 수지의 상용성이 좋지 않아 내열성, 내충격성 등의 목표 물성에 도달하기 어렵다.
이와 관련하여, 일 구현예의 열가소성 수지 조성물은 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체; 및 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 상용성을 개선하면서도, 내열성 및 내충격성을 개선하기 위해 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체를 더한 (A) 기초 수지를 사용한다.
구체적으로, 상기 (A) 기초 수지는 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 5 내지 15 중량%; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체 10 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
상기와 같이 배합된 (A) 기초 수지는, 상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체에 의한 내충격성; 상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지에 의한 저취 특성; 상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체에 의한 내화학성 및 유동성; 상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체에 의한 상용성; 및 상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체에 의한 내열성을 두루 우수하게 발현할 수 있다.
(A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체
일 구현예의 열가소성 수지 조성물에 있어서, (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는 코어-쉘 구조의 입자로서, 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어; 및 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체가 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성된 쉘;을 포함할 수 있다.
상기 코어-쉘 구조의 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는, 방향족 비닐 화합물 및 시안화 비닐 화합물을 포함하는 단량체 혼합물을 부타디엔계 고무질 중합체에 그라프트 중합하여 제조할 수 있다. 상기 중합 방법은 통상의 제조 방법, 예를 들면, 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합 및 괴상 중합 등을 이용할 수 있다.
상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체의 코어를 구성하는 부타디엔계 고무질 중합체는, 평균 입경이 100 내지 400 ㎚, 구체적으로 100 내지 300 ㎚일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물이 우수한 광택도 및 내충격성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체의 쉘을 형성하는 방향족 비닐 화합물은, 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔, 비닐나프탈렌, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 스티렌일 수 있다. 또한, 상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체의 쉘을 형성하는 시안화 비닐 화합물은, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 아크릴로니트릴일 수 있다.
상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체의 쉘은, 상기 방향족 비닐 화합물 70 내지 80 중량% 및 상기 시안화 비닐 화합물 20 내지 30 중량%의 단량체 혼합물이 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성될 수 있다.
상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체의 고형분을 기준으로, 상기 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어의 함량은 40 내지 60 중량%일 수 있다.
예컨대, 상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체(g-ABS)일 수 있다. 상기 g-ABS는 부타디엔 고무에 통상의 중합 방법에 의해 아크릴로니트릴 및 스티렌을 그라프트 공중합시켜 제조될 수 있다.
상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는, 상기 (A) 기초 수지 100 중량%에 대해, 20 중량% 이상, 또는 21 중량% 이상이면서, 25 중량% 이하, 24 중량% 이하, 또는 23 중량% 이하인 범위 내로 사용할 수 있다.
(A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지
일 구현예의 열가소성 수지 조성물에 있어서, (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 내화학성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 테레프탈산 또는 그 유도체와 에틸렌글리콜 또는 그 유도체로부터 중축합 반응에 의해 얻어진 수지를 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 폴리테트라메틸렌 글리콜(PTMG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 지방족 폴리에스테르 또는 지방족 폴리아마이드와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 공중합체 및 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폐 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 수지부터 재생된 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지일 수 있다. 여기서, 상기 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폐 페트(PET) 병 등을 물리적 또는 화학적으로 재활용한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 의미할 수 있다.
또한, 상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 내충격성을 충분히 확보하기 위해서 ASTM D4603에 따라 측정한 고유점도가 0.7 내지 1.5 dl/g일 수 있다.
상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는, 상기 (A) 기초 수지 100 중량%에 대해, 20 중량% 이상, 23 중량% 이상, 25 중량% 이상, 또는 27 중량% 이상이면서, 40 중량% 이하, 37 중량% 이하, 35 중량% 이하, 또는 33 중량% 이하인 범위 내로 사용할 수 있다.
(A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체
일 구현예의 열가소성 수지 조성물에 있어서, (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 방향족 비닐 화합물 및 시안화 비닐 화합물을 포함하는 단량체 혼합물을 공중합하여 제조할 수 있다. 상기 공중합 방법은 통상의 제조 방법, 예를 들면, 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합 및 괴상 중합 등을 이용할 수 있다.
상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체를 형성하는 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔, 비닐나프탈렌, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 스티렌일 수 있다. 또한, 상기 (A-3) 방향족 비닐-시안화 비닐 화합물 공중합체를 형성하는 시안화 비닐 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 푸마로니트릴 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 아크릴로니트릴일 수 있다.
예컨대, 상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐계 공중합체는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)일 수 있다.
또한, 상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체의 중량평균분자량은 100,000 내지 200,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내충격성 및 유동성을 나타낼 수 있다.
상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는, 상기 (A) 기초 수지 100 중량%에 대해, 20 중량% 이상, 21 중량% 이상, 또는 22 중량% 이상이면서, 25 중량% 이하, 또는 24 중량% 이하인 범위 내로 사용할 수 있다.
(A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 열가소성 수지 조성물 성분 간의 상용성(miscibility)을 향상시켜, 열가소성 수지 조성물에 포함되는 각 성분의 물성 향상 효과를 극대화시킬 수 있는 것이다.
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트, 방향족 비닐 화합물 및 시안화 비닐 화합물을 공중합하여 제조할 수 있다. 상기 공중합은 유화 중합, 현탁 중합, 괴상 중합 등의 공지의 중합 방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체를 구성하는 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트는, 글리시딜 메타크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 등의 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다.
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체를 구성하는 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔, 비닐나프탈렌, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 스티렌일 수 있다.
또한, 상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체를 구성하는 시안화 비닐 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 아크릴로니트릴일 수 있다.
예컨대, 상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 글리시딜 메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(GMA-SAN 또는 SAG)일 수 있다.
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체의 중량평균분자량은 100,000 내지 200,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 상용성을 나타낼 수 있다.
상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는, 상기 (A) 기초 수지 100 중량%에 대해, 5 중량% 이상, 또는 7 중량% 이상이면서, 15 중량% 이하, 또는 13 중량% 이하인 범위 내로 사용할 수 있다.
(A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체
일 구현예의 열가소성 수지 조성물에 있어서, (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체는 내열도 향상제(heat booster)의 일종으로서, 열가소성 수지 조성물의 내열성을 향상시킬 수 있다.
상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체는 N-페닐 말레이미드-스티렌-말레산 무수물 공중합체(PMI-SM-MAH)일 수 있고, 이는 스티렌-말레산 무수물 공중합체의 이미드화 반응을 통해 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체는 N-페닐 말레이미드 유래 성분 20 내지 55 중량%, 스티렌 유래 성분 40 내지 75 중량%, 말레산 무수물 유래 성분 1 내지 7 중량%를 포함할 수 있다.
상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체의 유리전이온도(Tg)는 170 내지 220℃, 180 내지 210℃, 또는 190 내지 200℃ 일 수 있다.
또한, 상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체의 중량평균분자량은 100,000 내지 200,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.
상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체는, 상기 (A) 기초 수지 100 중량%에 대해, 10 중량% 이상, 또는 13 중량% 이상이면서, 20 중량% 이하, 또는 17 중량% 이하인 범위 내로 사용할 수 있다.
[(B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체]
일 구현예의 열가소성 수지 조성물에 있어서, (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는 충격 보강제의 일종으로서, 열가소성 수지 조성물의 내충격성을 강화시키는 역할을 할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 (A) 기초 수지 100 중량부를 기준으로, 0.5 내지 5 중량부의 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 일 구현예의 열가소성 수지 조성물은 내충격성이 향상될 수 있다. 다만, 상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체가 5 중량부를 초과할 경우 열가소성 수지 조성물의 점도가 상승하여 성형성이 저하될 수 있고, 0.5 중량부 미만일 경우 내충격성 향상 효과가 미미할 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는 코어-쉘 구조의 입자로서, 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어; 및 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물 공중합체가 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성된 쉘;을 포함할 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는, (메트)아크릴레이트 화합물 및 방향족 비닐 화합물을 포함하는 단량체 혼합물을 부타디엔계 고무질 중합체에 그라프트 중합하여 제조할 수 있다. 상기 중합 방법은 통상의 제조 방법, 예를 들면, 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합 및 괴상 중합 등을 이용할 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체의 코어를 구성하는 부타디엔계 고무질 중합체의 평균 입경은 100 내지 400 ㎚, 예를 들어 100 내지 300 ㎚일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내충격성을 나타낼 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체의 고형분을 기준으로, 상기 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어의 함량은 40 내지 60 중량%일 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체의 쉘을 형성하는 (메트)아크릴레이트 화합물은 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, tert-부틸 (메트)아크릴레이트, 2,2-디메틸프로필 (메트)아크릴레이트, 사이클로프로필 (메트)아크릴레이트, 사이클로부틸 (메트)아크릴레이트, 사이클로펜틸 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트일 수 있다. 또한, 상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체의 쉘을 형성하는 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔, 비닐나프탈렌, 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어 스티렌일 수 있다.
예컨대, 상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체(MBS)일 수 있다.
상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는, 상기 (A) 기초 수지 100 중량부에 대해, 0.5 중량부 이상, 또는 0.7 중량부 이상이면서, 5 중량부 이하, 또는 3 중량부 이하인 범위 내로 사용할 수 있다.
[(C) 첨가제]
일 구현예의 열가소성 수지 조성물은 저취 특성, 내화학성, 유동성, 내열성 및 내충격성을 우수하게 유지하는 조건 하에 각 물성들 간의 균형을 맞추기 위해, 혹은 상기 열가소성 수지 조성물의 최종 용도에 따라 필요한 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 (C) 첨가제로서는, 난연제, 핵제, 커플링제, 유리섬유, 가소제, 활제, 항균제, 이형제, 산화 방지제, 광 안정제, 정전기 방지제, 안료, 염료 등이 사용될 수 있고 이들은 단독으로 혹은 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 (C) 첨가제는, 열가소성 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 포함될 수 있고, 구체적으로는 상기 (A) 기초 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
(성형품)
다른 일 구현예에서는 상기 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품을 제공한다.
상기 열가소성 수지 조성물은 저취 특성 및 내화학성을 발현하면서도, 유동성, 내충격성 및 내열성을 우수하게 발현할 수 있다. 이에, 일 구현예의 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품은, 특히 자동차의 내장재로 구현되기에 적합하다.
일 구현예의 성형품은 공지의 방법에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지 조성물을 압출 및/또는 사출하여 제조될 수 있다.
일 구현예의 성형품은 ASTM D256에 따라 1/8 inch 두께의 시편에 대해 측정한 노치(notched) 아이조드(Izod) 충격강도가 12 kgf·cm/cm 이상으로, 우수한 내충격성을 발현할 수 있다.
또한, 일 구현예의 성형품은 ISO 1133에 따라 250℃ 및 10 kg 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt flow index; MI)가 9 g/10분 이상일 수 있고, ASTM D648에 따라 6.4 mm 두께의 시편에 대해 4.6 kgf/cm2의 하중 하에서 측정한 열변형 온도(HDT)가 106℃ 이상으로, 우수한 내열성을 발현할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3
표 1 내지 2에 기재된 조성에 따라 각 성분 및 공통 첨가제를 혼합하여, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3의 각 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
단위 | 비교예 1 | 비교예 2 | ||
A | A-1 | 중량% | 24 | 24 |
A-2 | 중량% | 76 | - | |
A-3 | 중량% | - | 76 | |
A-4 | 중량% | - | - | |
A-5 | 중량% | - | - | |
B | B-1 | 중량부 | - | - |
단위 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 비교예 3 | ||
A | A-1 | 중량% | 24 | 24 | 24 | 20 | 20 | 22 | 25 | 24 |
A-2 | 중량% | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
A-3 | 중량% | 21 | 21 | 21 | 25 | 25 | 23 | 20 | 21 | |
A-4 | 중량% | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
A-5 | 중량% | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
B | B-1 | 중량부 | 0.5 | 1 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 10 |
상기 표 1 내지 2에 기재된 각 성분은 다음과 같다.
(A) 기초 수지
(A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체
평균 입경이 약 270 nm인 부타디엔 고무(코어) 약 58 중량부에 중량비가 25:75인 아크릴로니트릴과 스티렌의 혼합물 42 중량부를 그라프트 중합하여 제조된 코어-쉘 형태의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체(g-ABS, 제조사: 롯데케미칼)
(A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지
ASTM D4603에 따라 측정한 고유점도가 약 0.7 dl/g인 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(r-PET, 제조사: DY polymer)
(A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체
아크릴로니트릴 약 25 중량% 및 스티렌 약 75 중량%를 포함하는 단량체 혼합물을 공중합한 중량평균분자량이 약 150,000 g/mol인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN, 제조사: 롯데케미칼)
(A-4) 에폭시기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체
글리시딜 메타크릴레이트 약 29 중량%, 스티렌 약 21 중량% 및 아크릴로니트릴 약 50 중량%를 포함하는 단량체 혼합물을 공중합한 중량평균분자량이 약 120,000 g/mol인 글리시딜 메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(GMA-SAN 또는 SAG, 제조사: 롯데케미칼)
(A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체
중량평균분자량이 약 125,000 g/mol이고 유리전이온도가 약 186℃인 N-페닐 말레이미드-스티렌-말레산 무수물 공중합체(PMI-SM-MAH, 제조사: Denka)
(B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체
평균 입경이 약 310 nm인 부타디엔 고무(코어) 약 45 중량부에 중량비가 40:60인 메틸메타크릴레이트와 스티렌의 혼합물 55 중량부를 그라프트 중합하여 제조된 코어-쉘 형태의 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체(MBS, 제조사: 롯데케미칼)
평가예
(1) 평가용 성형품 시편 제조
통상의 믹서(mixer)에 표 1 내지 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 투입하고, 각 (A) 기초 수지 100 중량부를 기준으로 에틸렌 비스 스테아르아미드(EBS) 0.8 중량부 및 카본블랙(carbon black) 함량이 약 40 중량%인 카본블랙 마스터 배치(masterbatch) 2.5 중량부를 공통 첨가제로 첨가한 뒤 혼합하고, L/D=29, Φ=45㎜인 이축 압출기를 이용하여 배럴(barrel) 온도 약 220℃에서 압출하여 펠렛(pellet) 형태의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다. 상기 각 펠렛을 약 80℃에서 약 2시간 동안 건조한 후, 실린더 온도 약 230℃ 및 금형 온도 약 60℃에서 6 oz 사출기를 이용하여 물성 평가용 시편을 사출 성형하였다.
(2) 내충격성
ASTM D256에 따라, 1/8 inch 두께의 시편에 대해 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm)를 측정하였다.
(3) 유동성
ISO 1133에 따라, 250℃ 및 10 kg 조건에서 용융흐름지수(단위: g/10분)를 측정하였다.
(3) 내열성
ASTM D648에 따라, 6.4 mm 두께의 시편에 대해 4.6 kgf/cm2의 하중 하에서 열변형 온도(단위: ℃)를 측정하였다.
(4) 내화학성
ASTM D638 규격의 인장강도 평가용 시편을 구부려 0.5% 변형율(strain)이 되도록 치구에 고정 및 배치하고, 배치된 시편 표면에 차량용 방향제(제품명: 산도깨비 멤브렌, 제조사: 산도깨비)를 도포하였다. 이후, 시편 표면에 크랙(crack)이 발생하는지 여부를 육안으로 관찰하였다.
상기 방향제 도포 직후로부터 하루 이상 방치 후, 시편 표면의 크랙 발생 정도에 따라 내화학성을 하기와 같은 기준으로 평가하였다.
◎: 크랙 미발생, 내화학성 매우 좋음
O: 크랙 거의 발생하지 않음, 내화학성 좋음
X: 크랙 발생, 내화학성 나쁨
(5) 냄새(취성)
GC/MS(Gas Chromatography/Mass Spectrometry)를 사용하여, 각 펠렛 시료의 250℃에서 잔류 휘발 성분인 스티렌 및 아크릴로니트릴의 총 함량(Residual Total Volatile Matter; RTVM, 단위: ppm)을 측정하였다. 잔류 휘발 성분 함량이 높을수록 냄새가 많이 난다고 평가하였다. 측정 조건 및 전처리 방법은 하기와 같다.
- 측정 조건
Parameter | Condition |
Column | INNOWAX (length 30M, ID 0.53 nm, film thickness 0.88 ㎛) |
Temp. Prog. | 40℃(4min) → 20℃/min → 250℃(4min) |
Flow rate | 10mL/min (Head pressure 6.57 Pa) |
Injector | S/SL injector |
Split ratio | 5:01 |
Detector | FID |
Injection Vol. | 1㎕ |
Injector Temp. | 150℃ |
- 전처리 방법
1) 20 mL vial에 측정하고자 하는 펠렛 시료 0.2 내지 0.3 g을 넣는다.
2) NMP 9 mL를 넣고 10 시간 이상 쉐이커(shaker)를 이용해 용해시킨다.
3) Internal standard 용액 1 mL를 넣고 교반한 후, 0.45 ㎛ filter로 여과한다.
비교예 1 | 비교예 2 | |
아이조드 충격강도(kgf·cm/cm) | 6 | 25 |
용융흐름지수(g/10분) | 4 | 50 |
열변형 온도(℃) | 85 | 100 |
크랙 발생 정도 | ◎ | X |
RTVM(ppm) | 300 | 900 |
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 비교예 3 | |
아이조드 충격강도(kgf·cm/cm) | 13 | 15 | 15 | 16 | 12 | 14 | 16 | 17 |
용융흐름지수(g/10분) | 10 | 11 | 10 | 9 | 13 | 11 | 9 | 8 |
열변형 온도(℃) | 110 | 111 | 110 | 106 | 112 | 109 | 107 | 105 |
크랙 발생 정도 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
RTVM(ppm) | 550 | 550 | 550 | 550 | 550 | 550 | 550 | 550 |
상기 표 4 내지 5에 따르면, 실시예 1 내지 7로부터 제조된 성형품의 우수한 물성을 확인할 수 있다. 비교예 1로부터 제조된 성형품은 유동성, 내충격성 및 내열성이 매우 낮았고, 비교예 2로부터 제조된 성형품은 내화학성, 내열성 및 저취 특성이 열등하였다.그에 반면, 실시예 1 내지 7로부터 제조된 성형품은 우수한 저취 특성 및 내화학성을 발현하면서도, 유동성, 내열성 및 내충격성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이에, 실시예 1 내지 7로 대표되는 일 구현예의 열가소성 수지 조성물은, 특히 자동차의 내장재로 구현되기에 적합하다.
이상에서 본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
Claims (13)
- (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 20 내지 25 중량%; (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체 5 내지 15 중량%; 및 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체 10 내지 20 중량%를 포함하는 (A) 기초 수지 100 중량부에 대해,(B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는, 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어; 및 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 화합물 공중합체가 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성된 쉘;을 포함하는 코어-쉘 구조의 입자인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 (A-1) 부타디엔계 고무 변성 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 그라프트 공중합체는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (A-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (A-3) 방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (A-4) 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물-시안화 비닐 화합물 공중합체는 글리시딜 메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (A-5) 페닐 말레이미드계 공중합체는 N-페닐 말레이미드-스티렌-말레산 무수물 공중합체인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는, 부타디엔계 고무질 중합체로 이루어진 코어; 및 (메트)아크릴레이트 화합물-방향족 비닐 화합물 공중합체가 상기 코어에 그라프트 중합되어 형성된 쉘;을 포함하는 코어-쉘 구조의 입자인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (B) 부타디엔계 고무 변성 그라프트 공중합체는, 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체인 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품.
- 제10항에 있어서,상기 성형품은 ASTM D256에 따라 1/8 inch 두께의 시편에 대해 측정한 노치 아이조드 충격강도가 12 kgf·cm/cm 이상인 성형품.
- 제10항 또는 제11항에 있어서,상기 성형품은 ISO 1133에 따라 250℃ 및 10 kg 조건에서 측정한 용융흐름지수가 9 g/10분 이상인 성형품.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 성형품은 ASTM D648에 따라 6.4 mm 두께의 시편에 대해 4.6 kgf/cm2의 하중 하에서 측정한 열변형 온도가 106℃ 이상인 성형품.
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