KR100877578B1 - 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 무정형 폴리카보네이트계 수지 50 내지 80 중량부; 및 (B) 결정형 폴리카보네이트 수지 20 내지 50 중량부;로 이루어지고, 내충격성을 유지하면서도 내화학성이 향상된 효과를 가지는 것을 특징으로 한다.
폴리카보네이트, 내화학성, 결정화도, 내충격성

Description

내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 {POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION HAVING EXCELLENT CHEMICAL RESISTANCE}
제1도는 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물로 제조된 시편의 유기용제에 대한 침식 후 단면의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
발명의 분야
본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 무정형 폴리카보네이트계 수지에 결정화도가 15∼25%인 결정형 폴리카보네이트 수지를 도입한 내충격성의 저하 없이 우수한 내화학성을 가지는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
발명의 배경
폴리카보네이트 수지는 뛰어난 내충격성, 치수안정성, 자기소화성 및 내열성이 우수하기 때문에 최근 엔지니어링 플라스틱으로 다양하게 이용되고 있으며, 내충격성 및 난연성을 요구하는 많은 전자 제품의 외장재 및 자동차의 내ㆍ외장재로 많이 이용되고 있다.
폴리카보네이트 성형품은 외관의 디자인 및 기능성을 추가하기 위하여 도장 및 코팅 공정을 거치게 된다. 그런데, 상기 도장 및 코팅 공정에는 도료를 희석하기 위한 희석액과 여러 가지 성분의 코팅용제가 사용되는데, 이로 인해 여러 가지 화학 약품에 노출된 폴리카보네이트 제품은 용매의 침투에 매우 취약하여 도장 및 코팅 공정이 추가되는 제품의 용도에 많은 제한을 가지고 있다. 폴리카보네이트 수지는 통상 무정형 구조를 가지고 있는데, 무정형 고분자는 결정형 고분자에 비해 용매의 침투에 매우 취약하기 때문이다.
이러한 폴리카보네이트의 단점인 내화학성을 개선하기 위하여 내화학성이 우수한 고분자를 함께 블렌딩하여 재료의 내화학 특성을 향상시키고자 하는 많은 연구가 이루어지고 있다.
미국특허 제4,740,553호는 탄성체를 포함하는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트 수지에 아크릴레이트 단량체로 중합된 고분자를 첨가하여 내화학성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.
일본특허공고 소62-084140호는 고충격 및 고내열성을 갖는 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 고충격 폴리스티렌이나 ABS에 폴리카보네이트를 첨가하고 아크릴 에스테르 단량체로부터 얻어진 유리전이온도가 20℃ 이하이며 겔 함량이 70 이하인 고분자를 첨가하는 블렌드를 개시하고 있다.
그러나 상기 특허들은 폴리카보네이트의 내화학 특성은 개선시킬 수 있으나 폴리카보네이트의 장점인 높은 내충격성을 저하시키는 문제점을 지닌다.
이에 본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 무정형 폴리카보네이트 수지에 결정화도를 높인 결정형 폴리카보네이트 수지를 혼합하여, 내화학성이 우수하면서도 폴리카보네이트의 고유 특성인 내충격성을 저하시키지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내충격성의 저하가 없는 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명에 따른 내화학성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 무정 형 폴리카보네이트계 수지 50 내지 80 중량부; 및 (B) 결정형 폴리카보네이트 수지 20 내지 50 중량부로 이루어진다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 활제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 무기물 첨가제, 착색제, 안정제, 윤활제, 정전기방지제, 안료, 염료, 방염제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 폴리카보네이트 수지 조성물을 압출한 성형품을 포함한다.
본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
(A) 무정형 폴리카보네이트계 수지
본 발명의 무정형 폴리카보네이트계 수지의 제조방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있으며, 상업적 구입이 용이하다.
하나의 구체예로는 디히드릭페놀과 디페닐카보네이트와 같은 카보네이트 전구체의 에스테르 상호교환반응을 이용하여 제조할 수 있으며, 다른 구체예에서는 디히드릭페놀과 포스겐을 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 디히드릭 페놀은 비스페놀이며, 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A)이다. 비스페놀 A는 부분적 또는 전체적으로 다른 디히드릭페놀로 대체될 수 있다. 비스페놀 A 이외의 디히드릭 페놀은 히드로 퀴논, 4,4'-디 히드록시페닐, 비스(4-히드록시페닐)메탈, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)설파이드, 비스(4-히드록시페닐)술폰, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 및 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판과 같은 할로겐화 비스페놀을 포함한다.
상기 무정형 폴리카보네이트계 수지는 중량평균분자량이 10,000∼200,000인 것을 사용할 수 있으며, 15,000∼80,000인 것이 바람직하다. 상기 중량평균 분자량이 10,000∼200,000의 범위를 벗어나는 경우 내충격성 및 유동성의 밸런스가 우수하지 못한 문제점이 있다.
상기 무정형 폴리카보네이트계 수지는 선형 폴리카보네이트, 분지형 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 무정형 폴리카보네이트계 수지는 단일 중합체이거나 두 종류 이상의 디히드릭페놀을 사용한 공중합체, 또는 이러한 수지들의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 무정형 폴리카보네이트계 수지의 함량은 50∼80 중량부가 바람직하다. 상기 수지의 함량이 50∼80 중량부의 범위를 벗어나는 경우 가공성 및 내화학성의 밸런스가 좋지 않은 문제점이 있다.
(B) 결정형 폴리카보네이트 수지
본 발명의 결정형 폴리카보네이트 수지는 분자 사슬의 뻣뻣함으로 인해, 사슬의 움직임이 어렵고 결정화에 제약이 있는 비스페놀 A 폴리카보네이트 중에서 시차열량 주사계 (DSC)법에 의하여 측정된 결정화도가 15∼25%인 결정형 폴리카보네이트 수지를 사용한다.
상기 결정형 폴리카보네이트 수지로 비스페놀 A 폴리카보네이트가 주로 사용된다. 상기 비스페놀 A 폴리카보네이트의 결정화도는 15∼25%이다. 결정화도가 15% 미만일 경우 내충격성을 유지하면서 내화학성을 향상시키는 효과를 얻을 수 없으며, 25%를 초과하는 결정화도를 얻기는 사실상 어렵기 때문이다.
하나의 구체예에서 상기 결정형 폴리카보네이트 수지는 계면중합에 의해 비스페놀 A와 포스겐을 반응하여 얻어진 파우더 형태의 폴리카보네이트 또는 상기 무정형 폴리카보네이트(A)에 유기 용매를 이용한 재침전 및 유기 용매 증기를 이용하여 인위적으로 결정화를 유도한 비스페놀 A 폴리카보네이트이다.
다른 구체예에서는 상기 결정화도가 증가된 폴리카보네이트 수지에 대하여 100℃ 이상 100 기압 이상의 초임계 이산화탄소로 12시간이상 처리한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 폴리카보네이트 수지의 함량은 20∼50 중량부가 바람직하다. 상기 폴리카보네이트 수지의 함량이 20 중량부 미만인 경우 내화학성의 현저한 저하가 발견되고, 50 중량부 초과인 경우 펠렛 형태의 압출 성형품의 가공상 문제가 발생하기 때문이다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물에 있어서 각각의 용도에 따라 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 활제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 무기물 첨가제, 착색제, 안정제, 윤활제, 정전기방지제, 안료, 염료, 방염제 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성성분과 선택적으로 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있으며, 이런 펠렛을 이용하여 플라스틱 사출 및 압축 성형품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리카보네이 수지 조성물은 충격강도 및 내화학성의 저하가 없으므로 도장 또는 코팅공정을 거치는 여러 가지 전자제품의 외장재에 바람직하게 사용될 수 있다. 예컨대 텔레비전, 세탁기, 컴퓨터, 오디오, 비디오, CD플레이어, 휴대폰, 전화기 등과 같은 전기전자제품의 외장재용 사출물에 적합하다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 (A) 무정형 폴리카보네이트계 수지 및 (B) 결정화도가 15∼25%인 결정형 폴리카보네이트 수지 각각의 사양은 다음과 같다.
(A) 무정형 폴리카보네이트계 수지
중량 평균 분자량이 26,000 g/mol인 비스페놀-A 형 선형 폴리카보네이트로서 펠렛 형태의 대만 CHIMEI사의 WONDERLITE PC-110을 사용하였다.
(B) 결정화도가 15∼25%인 결정형 폴리카보네이트 수지
중량 평균 분자량이 25,000 g/mol 인 비스페놀-A 형 선형 폴리카보네이트 파우더로서 일본 TEIJIN사의 PANLITE L-1250WP를 사용하였으며, 시차열량주사계로 측정한 결정화도가 23.1% 이었다.
실시예 1∼3
본 발명에 따른 실시예 1 내지 3에서는 상기 각각의 성분을 하기 표 1에 나타낸 조성비에 따라 혼합하여 L/D=36, Φ=45 mm인 이축 압출기를 사용하여 펠렛으로 제조하였다. 상기 제조된 펠렛은 110℃에서 3시간 이상 건조 후 10 oz 사출기에서 성형온도 260∼330℃, 금형 온도 60∼100℃ 조건으로 사출하여 평판 시편을 제조 하였다.
비교예 1∼3
본 발명에 따른 비교예 1은 결정형 폴리카보네이트 수지(B)를 사용하지 않고, 무정형 폴리카보네이트계 수지(A)를 100 중량부 사용한 것이고, 비교예 2는 무 정형 폴리카보네이트계 수지(A)를 85중량부, 결정형 폴리카보네이트 수지(B)를 15중량부의 조성비로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1∼3과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
물성측정방법으로 내충격성은 ASTM D256 평가방법에 의하여 1/8" 아이조드 시편과 1/4" 아이조드 시편에 노치(Notch)를 만들어 평가하였다. 내화학성은 메틸이소부틸케톤, 씨클로헥사논, 2-에톡시 에탄올을 주요 성분으로 하는 폴리카보네이트 수지의 하도용 희석제(thinner)에 평판 시편을 2분간 침지 후, 80도에서 30분간 건조한 후 액체 질소에 급속 냉각하여 단면을 절단한 후 용매에 대한 침식 깊이를 주사전자현미경(SEM)을 통하여 확인하였다.
도 1은 상기 조건에 따른 평판 시편의 절단면을 주사전자현미경에 의하여 측정한 결과이다.
상기와 같은 조건에 따라 제조된 시편의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112007093177772-pat00001
상기 제조된 시편에 대하여 내충격성 및 용매 침식 깊이 확인을 통하여 내화학성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112007093177772-pat00002
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 무정형 폴리카보네이트계 수지(A)에 결정화도가 23.1% 인 결정형 폴리카보네이트 수지(B)를 일정 비율로 사용한 실시예 1∼3의 경우 무정형 폴리카보네이트계 수지만 사용하거나 결정형 폴리카보네이트 수지를 20중량부 미만을 사용한 비교예 1∼2에 비해 내충격성의 변화는 없으나 내화학성이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은 내충격성과 함께 내화학성이 요구되는 전자 제품이나 자동차 부품 등의 외장재의 제조에 이용될 경우 우수한 특성을 가질 수 있다.
본 발명은 무정형 폴리카보네이트계 수지에 결정화도가 비교적 높은 폴리카보네이트 수지를 혼합함으로써 내충격성을 유지하면서도 내화학성이 향상된 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하여 전기전자 제품이나 자동차 제품의 외장재 등 다양한 용도에 사용될 수 있는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (5)

  1. (A) 무정형 폴리카보네이트계 수지 50 내지 80 중량부; 및
    (B) 결정형 폴리카보네이트 수지 20 내지 50 중량부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무정형 폴리카보네이트계 수지(A)는 선형 폴리카보네이트, 분지형 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결정형 폴리카보네이트 수지(B)는 결정화도가 15 내지 25%인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물은 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 활제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 무기물 첨가제, 착색제, 안정제, 윤활제, 정전기방지제, 안료, 염료, 방염 제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 폴리카보네이트 수지 조성물을 압출한 펠렛.
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