KR100757968B1 - 열가소성수지 조합물의 제조방법 - Google Patents

열가소성수지 조합물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

압출반응시의 토크가 저하하여 현저히 생산성을 향상할 수 있고, 얻어진 수지조성물의 황색도가 낮고 투명성이 뛰어난 숙신이미드 공중합체 조성물을 생산효율 좋게 제조하는 방법을 제공한다.
무수말레산 단위 40∼60몰%, 올레핀 단위 60∼40몰% 및 공중합이 가능한 다른 단량체 단위 0∼20몰%로 이루는 무수말레산-올레핀계 공중합체와 한 종류 이상의 아민화합물과의 이미드화 반응에 의해, 숙신이미드수지 이외의 제 2폴리머 존재하에서 행한다.

Description

열가소성수지 조합물의 제조방법{A method for producing a composition of thermoplastic resin}
본 발명은, 품질이 뛰어난 숙신이미드 수지(Succinimide resine)조성물을 생산효율 좋게 제조하는 방법에 관한 것이며, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 숙신이미드 수지(Succinimide resin)조성물은, 내열성, 강성이 뛰어나고, 각종 광학부품, 전기전자부품, 조명부분, 자동차부품, 의료부품, 식품용기, 잡화 및 건재 등 많은 용도에 이용 가능하다.
숙신이미드 단위를 가지는 공중합체는, 높은 내열성을 가지기 때문에 옛날부터 각종의 검토가 되어 있다. 예를 들면, 메타크릴산 메틸에 N-방향족치환 말레이미드를 공중합하는 방법이, 특공소 43-9753호 공보, 특개소 61-141715호 공보, 특개소 61-171708호 공보 및 특개소 62-109811호 공보에, 스티렌계 수지에 N-방향족치환 말레이미드를 공중합하는 방법이, 특개소 47-6891호 공보, 특개소 61-76512호 공보 및 특개소 61-276807호 공보에 제안되어 있다.
또, 영국특허 제815,821호에는, 무수말레산과 올레핀류로 이루는 공중합체와 메틸아민과의 반응에 의한 숙신이미드 공중합체의 제조방법이 제안되어 있고, 무수말레산 공중합체를 벤젠 중에서 메틸아민에 의해 아미드화 한 후, 용매를 제거하고 오븐 중에서 가열이미드화함으로써 황색의 강인한 수지를 얻고 있다. 또, 동 특허에는, 이미드화 반응을 압출기 중에서 행하는 것도 제안되어 있다.
그러나, 상기의 메타크릴산 메틸 또는 스티렌에 N-방향족치환 말레이미드를 공중합하는 방법에 있어서는, N-치환 말레이미드 함량이 증가할수록 내열성은 양호하게 되지만, 부서지기 쉽고, 가공성이 나빠, 착색하는 등의 문제가 있다.
또, 영국특허 제815,821호에 제안된 방법에 있어서는, 얻어지는 폴리머가 황색화하고, 또는, 이미드화 반응을 압출기 중에서 행할 경우에는, 압출토크가 높아져서 생산성이 나빠진다는 과제가 있다. 또한, 얻어진 숙신이미드 수지와 제 2폴리머의 수지조성물을 얻기 위해서는, 얻어진 수지를 다시 제 2폴리머와 용융혼련하는 등 번잡한 공정이 필요하게 되고, 그 위에, 그것에 수반하는 열화에서 얻어지는 제품의 품질이 나빠진다는 과제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 품질에 뛰어난 숙신이미드 수지조성물을 생산효율 좋게 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명자들은, 이 문제를 감안하여 예의 검토한 결과, 무수말레산-올레핀계 공중합체와 아민화합물과의 이미드화 반응을 제 2폴리머 존재하에서 행함으로써 품질에 우수한 숙신이미드 수지조성물을 생산효율 좋게 제조할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.
즉, 본 발명은, 무수말레산 단위 40∼60몰%, 올레핀 단위 60∼40몰% 및 공중합이 가능한 다른 단량체 단위 0∼20몰%로 이루는 무수말레산-올레핀계 공중합체와 한종류 이상의 아민화합물과의 이미드화 반응에 의해, 화학식 (1) 및 (2)에서 표시되는 단위를 필수성분으로 하는 숙신이미드 수지를 제조하는 공정을 숙신이미드 수지 이외의 제 2폴리머 존재하에서 행하는 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법에 관한 것이다.
화학식(1)
Figure 112007021860367-pat00001
화학식(2)
Figure 112007021860367-pat00002
(여기서, R1, R2, R3은, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타낸다.)
본 발명은 이하 상세히 설명한다.
본 발명은, 숙신이미드 수지 이외의 제 2폴리머 존재하에서, 무수말레산-올레핀계 공중합체와 한종류 이상의 아민화합물과의 이미드화 반응에 의해, 상기 화학식 (1) 및 (2)에서 나타내는 단위를 필수성분으로 하는 숙신이미드 수지를 제조하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 사용하는 무수말레산-올레핀계 공중합체는, 무수말레산 단위 40∼60몰%, 올레핀 단위 60∼40몰% 및 공중합이 가능한 다른 단량체 단위 0∼20몰%로 이루는 것이며, 이 무수말레산-올레핀계 공중합체는, 무수말레산, 올레핀류 및 이들과 공중합이 가능한 다른 단량체와의 라디컬공중합에 의해 얻을 수 있다.
여기서 올레핀단위를 유도하는 올레핀류로서는, 상기 화학식(2)을 유도하는 올레핀류이고, R2, R3은, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타내는 것이다. 그와 같은 올레핀류로서는, 예를 들면 에티렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 이소부텐, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-메틸-1-헥센, 2-메틸-1-헵텐, 2, 4, 4-트리메틸-1헵텐, 2-메틸-1-옥텐, 2-에틸-1펜텐, 2-메틸-2-부틴, 2-메틸-2-헥센 등을 들 수 있고, 특히 내열성, 기계특성에 뛰어난 숙신이미드 수지조성물이 얻어지는 것에서 이소부텐이 바람직하다. 또, 이 올레핀류는, 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있고, 얻어지는 숙신이미드 수지중에 R2, R3의 다른 2종류 이상의 일반식(2)을 포함하여도 좋다.
또, 본 발명에 사용되는 무수말레산-올레핀계 공중합체는, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 공중합이 가능한 단량체를 공중합한 것이라도 좋다. 그와 같은 공중합이 가능한 다른 단량체로서는, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, 메틸스티렌 등의 스티렌유도체, 1, 3-부타디엔, 이소프렌 등의 디엔류, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 글리시딜 등의 메타크릴산 에스테르류 및 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산2-히드록시에틸 등의 아크릴산 에스테르류 및 메틸비닐 에테르, 에틸비닐 에테르 등의 비닐에테르류, 2-부텐, 노르보넨 등의 내부 올레핀산, 비닐피리딘, 초산비닐 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상 조합하여서 사용할 수 있다. 또, 이 공중합이 가능한 단량체에서 유도되는 단위의 함유량은 0∼20몰%이고, 5몰% 이하가 바람직하고, 특히 1몰% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 무수말레산-올레핀계 공중합체는, 얻어지는 숙신이미드 수지조성물의 황색도가 특히 낮아지는 것에서 잔존 무수말레산 모노머량이, 1중량% 이하, 특히 0.1중량 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 무수말레산-올레핀계 공중합체는, 성형성, 기계특성에 뛰어나는 숙신이미드 수지조성물이 얻어지는 것에서 겔·퍼미에이션·크로마토그래피(GPC)를 사용하고, N, N-디메틸포름 아미드를 용매로 하고 35℃의 온도로 측정하였을 때의 수평균분자량이, 1x103∼1x106, 특히 1x104∼5x105인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 무수말레산-올레핀계 공중합체를 얻는 방법으로서는, 특히 제한은 없고 시판품을 사용하는 것도 가능하다. 그중에서도 착색에 영향을 주는 잔존 무수말레산을 저감한 입자형의 무수말레산-올레핀계 공중합체가 얻어지는 것에서, 특히 품질이 뛰어나는 숙신이미드 수지조성물을 생산효율 좋게 제조할 수 있는 것에서 라디칼 침전중합법에 의해 얻어지는 것이 바람직하다.
이와 같은 라디칼 침전중합을 실시할 때의 중합용매로서는, 공지의 침전중합용매, 예를 들면 초산에틸, 초산프로필, 초산부틸 등의 초산에스테르류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족계 용매, 초산에스테르나 방향족용매와 알코올의 혼합용매 등을 들 수 있다. 또, 이 라디칼 침전중합에는, 셀룰로스계, 비닐알코올계 등의 분산안정제를 사용하는 것도 가능하다.
또, 이 라디칼 침전중합을 행할 때의 중합개시제로서는, 예를 들면 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸크밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시아세테이트, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, 퍼브틸 네오데카네이트 등의 유기과산화물: 2. 2’- 아조비스-(2. 4-디메틸 바렐로니트릴), 2. 2’- 아조비스-(2-부티로니트릴), 2. 2’- 아조비스 부티로니트릴, 디메틸-2. 2’- 아조비스 이소부틸레이트, 1. 1’-아조비스-(시클로헥산-1-카르보니트릴) 등의 아조계 개시제를 들 수 있다. 중합온도는 개시제의 분해온도에 따라서 적의 결정할 수 있다. 일반적으로는 40℃∼120℃의 범위에서 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 숙신이미드 수지조성물을 제조할 때의 숙신이미드 수지의 제조방법으로서는, 무수말레산-올레핀계 공중합체와 아민화합물과의 반응에 의해 숙신이미드 단위를 포함하는 공중합체로 하는 반응이며, 무수말레산-올레핀계 공중합체에 아민화합물을 부가하는 아미드화반응 및 그것에 계속되는 폐환 이미드화반응의 이단계의 반응으로 이룬다. 여기서, 아민화합물로서는, 상기 화학식(1)의 R1로서 수소, 탄소수1∼6의 알킬기 또는 시클로알킬기를 도입하는 것이 가능한 아민화합물이며, 예를 들면 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, s-부틸아민, t-부틸아민, 시클로헥실아민 등의 1급아민; 암모니아; 디메틸요소, 디에틸요소 등의 가열 등의 처리에 의해 용이하게 아민을 발생하는 화합물을 들 수 있고, 이들은 1종류 이상 이용되고, 얻어지는 숙신이미드 수지중에 R1이 다른 2종류 이상의 화학식(1)을 포함하여도 좋다. 그리고, 본 발명에 있어서는, 얻어지는 숙신이미드 수지조성물의 내열성이 현저히 향상하는 것에서 메틸아민, 에틸아민, 이소프로필아민, 시클로헥실아민을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱이 기계특성도 향상하는데서 메틸아민이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 아민화합물의 사용량으로서는, 가공성, 열안정성이 뛰어난 숙신이미드 수지조성물이 얻어지는 것에서, 무수말레산-올레핀계 공중합체 중의 무수말레산 단위에 대하여 80∼1000몰%, 바람직하게는 90∼200몰%, 특히 100∼150몰%인 것이 바람직하다.
그리고, 제 2폴리머의 존재하에서 숙신이미드 수지를 제조하고, 숙신이미드 수지조성물을 제조하는 본 발명의 제조방법으로서는, 예를 들면 제 2폴리머의 존재하에서 무수말레산-올레핀계 공중합체에 아민화합물을 부가하고, 그 후 이미드화 반응을 행하고 숙신이미드 수지조성물을 제조하는 방법, 무수말레산-올레핀계 공중합체에 아민화합물을 부가한 무수말레산-올레핀계 공중합체의 아미드화물을 제 2폴리머의 존재하에서 이미드화를 행하고, 숙신이미드 수지조성물을 제조하는 방법을 들 수 있다. 그리고, 무수말레산-올레핀계 공중합체에 아민화합물을 부가한 무수말레산-올레핀계 공중합체의 아미드물은, 입자상인 것이 바람직하고, 특히 상술의 침전중합법에 의해 얻어진 무수말레산-올레핀계 공중합체의 입자를 슬러리상태에서 아민화합물과 반응함으로써 얻어진 것이라는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법은, 적어도 무수말레산-올레핀계 공중합체의 아미드화물의 폐환 이미드화 반응을 제 2폴리머의 존재하에서 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 제 2폴리머로서는, 예를 들면 나일론6, 나일론6, 6, 나일론12, 나일론4, 6, 비정질 나일론 등의 폴리아미드수지; 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리프로필렌 텔레프탈레이트, 폴리프틸렌 텔레프탈레이트, 폴리나프탈렌 텔레프탈레이트, 액정폴리에스텔 등의 폴리에스텔수지; 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌에테르와 스티렌계 수지의 알로이화물, 폴리페닐렌설파이드, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌초산비닐 공중합체, 에틸렌아크릴산 공중합체, 폴리프로필렌, 포리4메틸-1-펜텐, 에틸렌 환상올레핀 공중합체, 노르보넨계 수지의 수첨물 등의 폴리올레핀, 아크릴수지, 폴리스티렌, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르 공중합체, ABS수지, AES수지, AAS수지, ACS수지 등의 스티렌계 수지, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 불소수지, 실리콘수지 등의 열가소성 수지, 폴리에스텔계 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, 폴리올레핀계 엘라스토머, 폴리스티렌계 엘라스토머, 폴리염화비닐계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머를 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상 조합하여서 사용할 수 있다. 그 중에서도, 예를 들면, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 염화비닐 수지 등의 숙신이미드 수지와 상용성이 있는 제 2폴리머를 사용한 경우는, 얻어지는 숙신이미드 수지조성물이 양호한 투명성이 되는 것에서 바람직하고, 특히 내열성, 광학특성, 가공성 등이 뛰어난 숙신이미드 수지조성물이 되는 것에서 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체가 바람직하다.
이들 제 2폴리머의 사용량으로서는, 내열성, 강성 등이 뛰어난 숙신이미드 수지조성물이 생산효율 좋게 제조할 수 있는 것에서, 제 2폴리머와 무수말레산-올레핀계 공중합체의 아민화합물의 부가체인 무수말레산-올레핀계 공중합체의 아미드화물의 중량비로 0.1/99, 9∼99/1, 바람직하게는 1/99∼95/5, 특히 5/95∼50/50인 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법을 실시할 때에는, 본 발명의 방법을 실시하는 것이 가능하다면, 어떠한 제한을 받는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 실시할 때에는, 특히 생산효율 좋게 본 발명을 실시하는 것이 가능하게 되는 것에서 압출기를 사용하는 것이 바람직하고, 그와 같은 압출기로서는, 예를 들면 단축압출기, 양방향 2축압출기, 다른 방향 2축압출기 등, 공지의 압출기를 사용할 수 있고, 그 중에서도 특히 반응의 균일성, 셀프클리닝성 등이 뛰어나는 것에서 같은 방향 2축압출기가 바람직하다. 또, 이미드화 반응에 의해 수분 등의 휘발분이 나오기 때문에, 적어도 하나 이상의 펜트부착 압출기가 바람직하다. 본 발명의 제조방법을 실시할 때에는, 반응효율 좋게 숙신이미드 수지조성물을 제조하는 것이 가능하게 되는 것에서, 반응온도 150∼400℃, 특히 200∼300℃에서 반응하는 것이 바람직하다. 실린더온도가 이것 이하의 경우에는 이미드화 반응이 진행하기 어렵고, 이것 이상의 경우에는 열열화에 의한 착색, 분해 등의 문제가 일어나기 때문에 바람직하지 않다. 반응온도는 연속적 혹은 단계적으로 승온 혹은 강온시킬 수도 있다. 또, 반응촉매로서는 트리에틸아민, 톨루엔술폰산과 같은 각종 염기성 혹은 산성촉매를 첨가하는 것도 가능하다. 2축압출기의 스크류는, 풀플라이트, 니딩, 실링, 펌핑타입 등 공지의 스크류를 사용할 수 있다. 압출기에서의 체류시간은 특별한 제한은 없으나, 1∼1000초 정도가 바람직하다. 또, 압출기의 실린더 및 스크류의 재질에 대해서도 부식성, 내마모성이 뛰어난 공지의 재료를 사용할 수 있다.
이미드화율은, 반응온도, 반응시간 등에 의해 영향하는바, 충분한 내열성을 갖기 위해서는, 공중합체 중에 포함되어 있던 무수말레산 단위를 기준으로, 그 80몰% 이상, 바람직하게는 95몰% 이상, 특히 99몰% 이상이 숙신이미드 단위로 변환되어 있는 것이 바람직하다. 반응율이 80몰% 미만의 경우에는 생성공중합체의 열안정성, 가공성이 나빠져서 바람직하지 않다. 또, 잔존 아미드산 단위는 5몰% 이하, 특히 1몰% 이하, 더욱 바람직하게는 0.1몰% 이하이다. 잔존 아미드산이 이 이상의 경우에는 얻어지는 숙신이미드 수지의 열안정성이 나빠지고, 실버스트리크나 발포 등 성형불량이 일어나기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서 얻어지는 숙신이미드 수지조성물에는 필요에 따라서, 인계 안정제, 페놀계 안정제, 유황계 안정제, 락톤계 안정제, 아민계 안정제 등의 열안정제, 벤조트리아졸, 벤조페논, 트리아딘, 벤조에이트 등의 자외선 흡수제, 힌더드아민계 광안정제, 금속불활성화제, 염료, 유기계 염료, 무기계 염료, 광확산제, 형광증백제, 대전방지제, 방곰팡이제, 항균제, 난연제, 환원제, 발포제, 유리필러, 탄산칼슘, 카본블랙, 산화티탄 등의 섬유상, 입자상, 판상, 마이크로버룬 등의 무기필러, 유기필러, 코아셀고무 등 공지의 첨가제를 첨가하여도 좋다. 이들의 첨가제는, 1종류 이상을 사용할 수 있다. 또, 이들의 첨가제는 중합 후, 아미드화 후 여과건조 후 등의 이미드화 반응 전에 첨가할 수도 있고, 이미드화 반응 후에 첨가할 수도 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 활제 존재하 이미드화 반응을 행함으로써, 더욱 생산성을 향상시킬 수 있다. 활제로서는, 유동파라핀, 천연파라핀, 폴리에틸렌 왁스 등의 지방족 탄화수소계 활제, 세실알코올, 스테어릴 알코올, 스테어린산 등의 고급 지방족계 알코올, 고급 지방산계 활제, 스테어린산 아미드, 올레산 아미드, 팔미틴산 아미드, 메틸렌비스 스테아로 아미드 등의 지방족 아마이드계 활제, 스테어린산 칼슘, 스테어린산 아연, 스테어린산 마그네슘, 스테어린산 바륨 등의 금속비누계 활제, 스테어린산 부틸, 스테어린산 에틸렌글리콜 등의 지방산 에스테르계 활제, 복합활제 등을 들 수 있고, 특히, 활제의 융점이 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 융점이 100℃ 이상의 것이 생산성, 품질의 점에서 유용하다. 또, 품질의 점에서 금속비누계 활제가 바람직하다. 활제의 첨가량은 1∼10000ppm, 바람직하게는 5∼2000ppm, 특히 10∼500ppm이 바람직하다. 활제는 일괄하여 브렌드할 수도 있고, 제 2폴리머, 안정제 등과 프리브렌드하는 것도 가능하다.
삭제
본 발명에서 얻어진 열가소성 수지조성물은, 사출성형, 프로성형, 가스아시스트성형, 압출성형, 다층 압출성형, 회전성형, 용매캐스팅 성형, 열프레스 성형, 진공성형 등 공지의 성형법에서의 성형이 가능하고, 얻어진 성형체, 필름, 시트, 튜브에는, 인쇄, 도장, 하드코트, 금속증착, 반사방지코트 등의 표면처리를 할 수도 있다. 얻어진 성형체, 필름, 시트, 튜브는, 염화메틸렌, 디옥산 등의 용제를 사용하여 접착할 수 있다. 초음파접착 등도 가능하다.
본 발명의 제조방법에 의해 얻어진 수지조성물은, 강성, 내열성이 뛰어나고 픽업렌즈, 팩시밀리렌즈, 카메라렌즈 등의 광학렌즈, CD디스크, MO디스크 등의 광디스크 기판, 위상차필름, 투명전극필름, OHP필름, 광확산필름, 반사필름, 전방확산필름, 편광분리필름, 프리즘시트 등의 광학필름, 도광판, 디스플레이용 시트 등의 광학시트, 카메라, 복사기, 컴퓨터, 휴대전화 등의 하우징, 커넥터커버, 휴즈커버, 릴레이케이스, 스위치, 코일보핀, 다리미부품, 드라이어커버, 셰이퍼커버, 온수기커버, 커피메이커부품, VTR부품, 에어콘부품, 냉장고부품 등의 전기전자부품, 조명커버나 간판 등의 조명부품, 헤드라이트 렌즈, 테일램프, 스톱램프, 범버, 라디에이터 그릴, 엠블럼, 펜더, 펜더미러, 도어패널, 도어미러, 테일램프림, 호일캡, 외장용 트림몰, 인스톨먼트 패널, 콘솔박스, 글러브박스, 내장용 트림, 피라거니슈, 메이터피드, 카에어콘 그릴덕트, 자동차외판 등의 자동차부품, 기와, 창유리, 고속도로펜스, 아케이트돔, 채광판, 섀시, 배스터브 등의 건재부품, 식기, 음료용 병, 간장, 기름 등의 병류, 전자레인지 대응식기 등의 식품용기·포장재료, 의료팩, 카테테르, 주사기, 인공골, 콘택트렌즈, 수정체, 각종 약품병 등의 의료부품, 버튼, 파스너, 화장품용기, 샴프용기 등의 복장잡화류 등 폭넓은 용도로 유용하다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명하는바, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예 중의 생성폴리머의 확인은, 원소분석, IR측정 및 NMR측정에 의해 행하였다. 또, 얻어진 폴리머의 수평균 분자량은 N, N-디메틸 포름아미드(DMF)를 용매로서 겔·퍼미에이션·크로마토그래피(GPC:도소주식회사제)를 사용하여 37℃에서 측정하였다(폴리스티렌 환산). 황색도는 컬러컴퓨터(스가시험기주식회사제)를 사용하여, 두께 1mm의 프레스편(프레스조건 230℃-3분)을 사용하여 측정하였다(반사법:반사판의 삼자극치X;79. 57, Y;81. 79, Z;94. 47).
또한, 실시예에서 사용한 안정제 및 제 2폴리머는 이하와 같다.
안정제
페놀계 안정제:Irganox1010(지바스페셔리티케미칼주식회사제)
인계 안정제:Mark PEP36(아사히덴가공업제)
유황계 안정제:A023(아사히덴가공업제)
제 2폴리머
AS수지:세비안(다이셀제)
ABS수지:도요락(도레이제)
나일론6.6수지:우베나일론(우베고산제)
폴리에틸렌수지:니포론(도소제)
제조예 1 (무수말레산-이소부텐계 공중합체의 제조)
맥스프렌드형 교반기, 질소도입관, 올레핀도입관, 온도계 및 탈기관이 부착한 30L오토크레이브에 무수말레산 2.8kg, 라우릴 메르캅탄 10g, t-부틸퍼옥시 피파레이트 6.3g 및 초산이소프로필 19L을 넣고, 질소로 수회 퍼지한 후 액화이소부텐 5.2L을 집어넣고, 70℃로 6시간 반응을 행하였다. 얻어진 입자를 원심분리 후 건조하고 4.4kg의 무수말레산-이소부텐 공중합체를 얻었다. 원소분석에서 얻어진 공중합체는 50몰%의 무수말레산 단위를 포함하고 있었다. 얻어진 공중합체의 중량 평균분자량은 200000이었다.
실시예 1
제조예 1에 의해 얻어진 공중합체입자 2kg 및 초산이소프로필 20L을 오토크레이브에 집어넣고 액화메틸아민 750mL를 도입하고, 80℃로 3시간 교반하였다. 반응 후의 폴리머입자를 원심분리 후 건조하고, 2.5kg의 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물을 얻었다.
얻어진 공중합체는, IR측정에 의해, 1850cm-1의 산무수물에 의거한 흡수의 소실 및 새로이 아미드 및 카르본산 단위에 의거한 흡수가 인정된 것에서 산무수물 단위가 아민에 의해 개환아미드화 하고 있는 것을 확인하였다.
그리고, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 90중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 10중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부를 혼련하고, 실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm으로 설정한 진공펜트부착 30mm 2축압출기(니혼세이고쇼, 상품명 TEX30:L/D=42)를 사용하여, 피드량을 증가시키면서 반응압출(이미드화 반응)을 행하고 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그리고, 피드량의 증가와 함께 압출토크가 높아져서 최종적으로 토크오버 혹은 피드넥으로 되어 숙신이미드 수지조성물의 제조가 행해지지 않게 된다. 그때의 최대 생산량은 토출량으로서 10kg/h이었다.
얻어진 숙신이미드 수지조성물의 IR스펙트럼의 1700 및 1780cm-1의 특성흡수 및 13C-NMR의 결과에서 아미드산으로부터의 이미드화율은 100%이며, 무수단위는 인정되지 않았다. 얻어진 조성물은 147℃로 단일 유리전이온도를 가지며 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2
2축압출기의 실린더 온도를 250℃대신에 290℃로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 10kg/h이었다. 얻어진 조성물은 147℃로 단일 유리전이온도를 가지며 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 147℃로 단일 유리전이온도를 가지며 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 90중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 10중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부 대신에, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 80중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 유황계 안정제 0.2중량부로 하고, 2축압출기의 실린더 온도를 250℃, 스크류회전수 100rpm 대신에 실린더 온도를 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 15kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4
제조예 1에 의해 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체 2kg 및 초산이소프로필 20L을 30L 오토크레이브에 집어넣고 액화메틸아민 600mL를 도입하고, 70℃로 1시간 교반하였다. 반응 후의 폴리머입자를 원심분리 후 건조하고, 2.4kg의 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물을 얻었다. 얻어진 공중합체는 IR측정에 의해, 1850cm-1의 산무수물에 의거한 흡수가 크게 저하하고, 새로이 아미드 및 카르본산 단위에 의거한 흡수가 인정됨으로써, 산무수물 단위가 아민에 의해 개환아미드화 하고 있는 것을 확인하였다.
그리고, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 70중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 30중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부를 혼련하고, 실린더온도 250℃, 스크류회전수 70rpm으로 설정한 진공펜트부착 30mm 2축압출기(니혼세이고쇼, 상품명 TEX30:L/D=42)를 사용하여, 피드량을 증가시키면서 반응압출(이미드화 반응)을 행하고 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그리고, 피드량의 증가와 함께 압출토크가 높아져서 최종적으로 토크오버 혹은 피드넥으로 되어 숙신이미드 수지조성물의 제조가 행해지지 않게 된다. 그때의 최대 생산량은 토출량으로서 20kg/h이었다.
얻어진 숙신이미드 수지조성물의 IR스펙트럼의 1700 및 1780cm-1의 특성흡수 및 13C-NMR의 결과에서 아미드산으로부터의 이미드화율은 100%이며, 무수단위는 1몰%이었다. 얻어진 조성물은 132℃로 단일 유리전이온도를 가지며 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
실시예 1에서 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 90중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 10중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부대신에, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 80중량부, ABS수지 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 2축압출기의 실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm 대신에 실린더온도 250℃, 스크류회전수 150rpm로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 20kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 IR스펙트럼의 1700 및 1780cm-1의 특성흡수, 12C-NMR에서 아미드산으로부터의 이미드화율은 100%이며, 무수단위는 인정되지 않았다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 유백색이었다.
실시예 6
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 90중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 10중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부 대신에, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 70중량부, ABS수지 30중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 2축압출기의 실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm 대신에 실린더온도 270℃, 스크류회전수 200rpm로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 25kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 유백색이었다.
실시예 7
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 90중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 10중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부 대신에, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 70중량부, 나일론 6,6수지 30중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 2축압출기의 실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm 대신에 실린더온도 270℃, 스크류회전수 100rpm로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 25kg/h이었다. 표 1에 평가결과를 나타낸다. 유백색이었다.
실시예 8
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 90중량부, 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 10중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부 대신에, 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 80중량부, 폴리에티렌수지 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 2축압출기의 실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm 대신에 실린더온도 250℃, 스크류회전수 200rpm로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드 수지조성물의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 25kg/h이었다. 표 1에 평가결과를 나타낸다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 유백색이었다.
비교예 1
제조예 1에 의해 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 입자 2kg 및 초산이소프로필 20L을 오토크레이브에 집어넣고 액화메틸아민 750mL를 도입하고, 80℃로 3시간 교반하였다. 반응 후의 폴리머입자를 원심분리 후 건조하고, 2.5kg의 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물을 얻었다.
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화물의 입자 100중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부를 혼련하고, 실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm으로 설정한 실시예 1기재의 압출기를 사용하여, 피드량을 증가시키면서 반응압출(이미드화 반응)을 행하여 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 3kg/h이며, 가공시의 토크가 높고, 현저히 생산성이 뒤떨어지는 것이었다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다. 얻어진 숙신이미드수지의 IR스펙트럼의 1700 및 1780cm-1의 특성흡수, 13C-NMR 및 원소분석의 결과에서 아미드산으로부터의 이미드화율은 100%이었다. 숙신이미드수지 중의 이소부텐 단위는 50몰%이었다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 2
실린더온도 250℃ 대신에, 실린더온도 290℃로 한 이외는, 비교예 1과 동일한 방법에 의해, 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 4kg/h이며, 가공시의 토크가 높고, 생산성이 뒤떨어지는 것이었다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 3
실린더온도 250℃, 스크류회전수 100rpm 대신에 실린더온도 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 한 이외는, 비교예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 4kg/h이며, 가공시의 토크가 높고, 현저히 생산성이 뒤떨어지는 것이었다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 4
비교예 1에서 얻어진 숙신이미드수지 80중량부 및 스티렌-아클릴로니트릴 공중합체 20중량부를 예비 혼련하고, 실린더온도 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 압출기를 사용하여 숙신이미드 수지조성물을 제조하였다. 압출시의 토크는 저하하지만, 압출공정이 2회 필요하며 제조공정이 번잡하게 되고, 열이력에 의해 제품의 착색도 높아진다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 5
비교예 1에서 얻어진 숙신이미드수지 70중량부 및 나일론 6,6 30중량부를 혼련하고, 실린더온도 270℃, 스크류회전수 100rpm으로 압출기를 사용하여 숙신이미드 수지조성물을 제조하였다. 압출시의 토크는 저하하지만, 압출공정이 2회 필요하며 제조공정이 번잡하게 되고, 열이력에 의해 제품의 착색도 높아진다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 9
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화입자 80중량부, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 스테아린산 칼슘(융점:148-155℃) 300ppm을 첨가하고 2축압출기의 실린더온도 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 20kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 10
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화입자 80중량부, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 스테아린산 마그네슘(융점:108-115℃) 500ppm을 첨가하고 2축압출기의 실린더온도 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 20kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 11
얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화입자 80중량부, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 스테아린산(융점:67-69℃) 300ppm을 첨가하고 2축압출기의 실린더온도 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 15kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 12
실시예 1에서 얻어진 무수말레산-이소부텐 공중합체의 아미드화입자 80중량부, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 20중량부, 페놀계 안정제 0.1중량부, 인계 안정제 0.2중량부로 하고, 리시놀아미드(융점:65-68℃) 300ppm을 첨가하고 2축압출기의 실린더온도 270℃, 스크류회전수 150rpm으로 하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 숙신이미드수지의 제조를 행하였다.
그때의 최대 생산량은 토출량으로서 15kg/h이었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물은 투명성이 뛰어나고 있었다. 얻어진 숙신이미드 수지조성물의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
표 1
실시예 제2폴리머 제2폴리머첨가량 실린더온도 스크류회전수 피드량 감압도 투명성 황색도
(중량%) (℃) (rpm) (kg/h) (torr)
실시예 1 AS수지 10 250 100 10 5 ○ 5
실시예 2 AS수지 10 290 100 10 6 ○ 7
실시예 3 AS수지 20 270 150 15 5 ○ 6
실시예 4 AS수지 30 250 70 20 5 ○ 6
실시예 5 ABS수지 20 250 150 20 5 × 7
실시예 6 ABS수지 20 250 200 25 6 × 8
실시예 7 나일론6,6 30 270 100 20 6 × 9
실시예 8 폴리에틸렌 20 250 120 20 5 × 8
비교예 1 - 0 250 100 3 5 ○ 8
비교예 2 - 0 290 100 4 5 ○ 9
비교예 3 - 0 270 150 4 5 ○ 8
비교예 4 AS수지 20 270 150 15 5 ○ 14
비교예 5 나일론6,6 30 270 100 20 5 × 15
실시예 9 AS수지 20 270 150 20 5 ○ 4
실시예 10 AS수지 20 270 150 20 5 ○ 4
실시예 11 AS수지 20 270 150 15 5 ○ 8
실시예 12 AS수지 20 270 150 15 5 ○ 8

실시예에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 압출반응시의 토크가 저하하고 현저히 생산성을 향상할 수 있다. 또, 얻어진 수지조성물의 황색도가 낮고 투명성이 뛰어난 숙신이미드 수지조성물을 생산성 좋게 얻을 수 있었다. 이들은, 광학부품, 자동차부품, 전기전자부품을 비롯하여 많은 분야에서 유용하다.

Claims (9)

  1. 무수말레산 단위 40∼60몰%, 올레핀 단위 60∼40몰% 및 공중합 가능한 다른 단량체 단위 0∼20몰%로 이루는 무수말레산-올레핀계 공중합체와 한 종류 이상의 아민화합물과의 이미드화 반응에 의해, 화학식(1) 및 (2)로 표시되는 단위를 필수성분으로 하는 숙신이미드 수지를 제조하는 공정을 제 2 폴리머로서 숙신이미드 수지 이외의 열가소성 수지 또는 열가소성 엘라스토머(elastomer)의 존재하에서 행하는 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
    Figure 112007021860367-pat00003
    Figure 112007021860367-pat00004
    (여기서, R1, R2, R3은, 각각 독립적으로 수소, 탄소수1∼6의 알킬기, 또는 시클로 알킬기를 나타낸다).
  2. 제 1항에 있어서,
    올레핀 단위가 이소부텐에 의한 단위인 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    아민화합물이 메틸아민, 에틸아민, 이소프프로필아민, 시클로헥실아민으로 이루는 군에서 선택된 적어도 한 종류 이상의 아민화합물인 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    제 2폴리머가, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 또는 염화비닐 수지인 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    제 2폴리머가, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체인 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    제 2폴리머로서 숙신이미드 수지 이외의 열가소성수지 또는 열가소성 엘라스토머의 존재하, 숙신이미드 수지를 제조하는 공정을 압출기 중에서 행하는 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    활제 존재하 이미드화 반응을 행하는 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    활제의 융점이 70℃ 이상인 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지의 제조방법.
  9. 상기 제1항의 화학식 (1) 및 (2)에서 나타내어지는 단위를 필수성분으로 하는 숙신이미드 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 및 융점이 70℃ 이상인 활제 1∼10000ppm을 포함하는 것을 특징으로 하는 숙신이미드 수지조성물.
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