KR100894276B1

KR100894276B1 - 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물

Info

Publication number: KR100894276B1
Application number: KR1020070135636A
Authority: KR
Inventors: 임형규; 전인희
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-04-21

Abstract

본 발명은 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리프로필렌 수지, 강성, 내열성 향상을 위하여 실리카등의 무기 충진재, 내광성 향상을 위한 UV 안정제 등의 내후안정제 등을 포함하여, 자동차, 에어컨 및 옥외 스피커 하우징 등과 같은 옥외 사용과 같이 높은 내후성과 인장특성을 요구하는 가전 및 산업용 부품류 소재로 적합한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

실리카, 폴리프로필렌, 인장특성, 내후성, 내광성, UV 안정제

Description

인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 {POLYPROPHILENE RESIN COMPOSITION WITH ADVANCED TENSILE STRENGTH AND WEATHER PROOF PROPERTY}

본 발명은 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 수지, 실리카와 같은 무기 충진재 및 UV안정제로 구성된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리프로필렌 수지는 범용수지임에도 기계적 물성과 성형성이 뛰어나 자동차 내장부품, 가전부품, 및 산업 자재 등의 공업적 이용범위가 매우 넓은 소재이다. 특히 최근에 와서는 기존 스틸 적용하던 에어컨 실외기 또는 옥외 스피커 하우징 등이 성형성과 조립이 용이한 폴리프로필렌 사출 성형물로 대체가 본격적으로 진행되어 왔다. 그러나, 폴리프로필렌은 큰 수축율과 변형, 강성부족 등에 따라 용도 확대의 한계를 드러내게 되었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 탈크(Talc) 또는 탄산칼슘(CaCO3), 미카(Mica) 등 무기충진재를 첨가하여 변형을 방지하여 왔으나, 에어컨 그릴(Grill) 등 인장특성이 중요한 제품에서 인장특성 특히 신율의 열세가 문제시 됨에 따라 인장특성이 우수한 무기충진재를 첨가한 경우에도 내후성이 우수한 폴리프로필렌을 개발함으로써, 변형 및 내열성이 우수하고 인장특성이 개선된 폴리프로필렌을 개발할 필요성이 대두되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 본 발명은 폴리프로필렌에 무기충진재의 첨가시 문제 되었던 인장특성 특히 신율의 저하 방지가 가능하도록 실리카를 포함함으로써 내열성과 인장특성이 우수하여 자동차 및 전기전자 제품의 옥외 부품류 소재로 사용하는데 적합한 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 UV 안정제를 포함함으로써 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물은, 폴리프로필렌, 실리카 및 UV안정제를 포함한다.

또한, 상기 조성물 전체에 대해 폴리프로필렌 40.0∼98.99 중량%, 실리카 1.0∼50.0 중량%, 및 UV안정제 0.01∼10.0 중량%가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴리프로필렌은 용융지수가 1 ~ 50g/10min(230℃)이고, 결정성을 갖는 프로필렌 단독 중합체 및 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실리카는 평균입경이 1~15㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 UV안정제는 2-(2'-hydroxy -3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole로 대표되는 벤조트리아졸계, 'bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4- piperidinyl)sebacate로 대표되는 세바케이트계, '2-Hydroxy-4-n-octylocy benzophenone으로 대표되는 벤조페논계, 'poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino] -1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidy)-imino]}, poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexane[)2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]]로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조성물은 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 난연제, 안료 및/또는 염료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 의하면, 신율 특히 인장 특성이 우수하고, 내후성이 좋은 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있으며, 자동차, 에어컨 실외기 하우징 및 옥외 스피커 하우징 등 옥외에서 사용되는 높은 내후성과 인장특성을 요구하는 가전 및 산업용 부품류 소재로 사용하는 데에 적합하다.

(A) 폴리프로필렌

본 발명에서 사용된 폴리프로필렌 수지는 용융지수(MI)가 1~50g/10분(ASTM D1238, 230℃)이고, 결정성을 갖는 폴리프로필렌 중합체 및 에틸렌-프로필렌 공중합체가 바람직하다. 구체적으로는 프로필렌으로만 중합한 호모 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체가 0.1~30wt% 혼합되어 있는 에틸렌-프로필렌 공중합체가 바람직하다.

용융지수가 1g/10분 미만인 경우에는 부품의 성형성이 양호하지 못하여 성형불량을 초래할 수 있는 반면, 용융지수가 50g/10분을 초과할 경우에는 충격강도가 급격히 저하되어 옥외 사용 등 가혹한 제품 사용조건에 부적합하다.

폴리프로필렌의 함량은 40.0∼99.0 중량%를 포함한다. 40.0중량%미만인 경우는 가공성이 저하되어 성형이 어렵고, 99.0중량%를 초과하는 경우는 일반적인 폴리프로필렌과 차이가 없으므로 바람직하지 못하다.

(B) 실리카

본 발명에서 무기 충진재로 사용되는 것은 실리카이다.

실리카의 경우, 외관 및 작업성을 고려하여 평균입경이 1~15㎛의 제품을 사용함이 바람직하다. 평균입경이 1㎛ 미만인 경우에는 혼합과정에서 미세분말과 같이 날리게 되어 적정함량 조절 및 분산성이 문제될 수 있으며, 15㎛를 초과할 경우에는 성형품의 외관 상태가 불량해진다.

또한, 실리카 함량은 1.0~50.0 중량%를 포함한다. 함량이 1.0 중량% 미만일 때에는 강성발현 및 수축율 개선의 효과가 미흡하며, 50.0 중량% 초과일 때에는 압출 작업성이 떨어지고, 외관상태가 양호하지 못하다.

(C) UV 안정제

본 발명에 사용되는 UV안정제는 폴리프로필렌의 내후성향상을 위하여 사용되는 것으로서, 그 예로는 2-(2'-hydroxy -3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole로 대표되는 벤조트리아졸계; 'bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate로 대표되는 세바케이트계; '2-Hydroxy-4-n-octylocy benzophenone으로 대표되는 벤조페논계; 'poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino] -1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidy)-imino]}, poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexane[)2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]]등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘이상을 혼합하여 사용한다.

UV안정제의 함량은 0.01~10.0 중량%이 바람직하다. UV안정제의 함량이 0.01 중량% 미만일 때에는 고분자의 산화방지 효과가 부족하여 내후성 개선 효과가 없으며, 10.0중량%를 초과할 때에는 원가 상승으로 인하여 상업성이 결여되고, 물성저하를 초래할 수 있다.

그 밖에 본 발명 폴리프로필렌 수지 조성물에는 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 난연제, 안료, 염료 등과 같은 통상의 각종 첨가제가 본 발명의 특징에 어긋나지 않는 범위 내에서 첨가될 수 있다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법으로는 2축 압출기를 사용한 혼련이 바람직하며, 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 가공조건을 이용하고 폴리프로필렌 융점 이상에서의 배합 또한 가능하다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 설명을 돕고자 하는 것으로, 본 발명의 보호 범위가 하기의 실시예의 범위로 제한되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

실시예와 비교예에 대한 각 성분들의 함량과 이에 따라 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성결과를 표 1에 나타내었다.

(단위 : 중량부)
*1) 폴리프로필렌 : 고결정성 폴리프로필렌, 삼성토탈, 용융지수(MI):1~50g/10분

2) 무기 충진재 :

- 실리카 : 고순도 천연 결정성 실리카, KOSEM, 평균입경 2∼4㎛

- 탈크 (Talc, Magnesium silicate hydrate) : KOCH, 평균입경 3∼12㎛, 비중 2.7 ~ 2.9 g/㎤

3) UV안정제 : 벤조트릴아졸계 화합물 및 세바케이트계 화합물, CIBA GEIGY

표 1의 성분 및 배합 비율로, 폴리프로필렌, 실리카, 탈크(Talc) 및 UV안정제, 기타 첨가제를 헨셀믹서로 드라이 블렌드 한 후, JSW TEX44 알파(ALPHA) 2축 혼련압출기의 호퍼에 한번에 모두 투입하여 압출기 내부에서 함께 용융혼련하여 동 수지 조성물을 제조한 후, 삼성클뢰크너 FCM-110(형체력=110톤)으로 사출하여 ASTM규격에서 정하는 시편을 제작하고 인장강도, 신율, 굴곡탄성율, 충격강도 및 변색을 측정하였다.

또한, 내광성 평가를 위하여 Weather-O-Meter에서 3000시간까지 어닐링하면서 인장강도, 아이조드 충격강도 및 변색 등 물성변화를 측정하였다.

물성평가방법

1) 인장강도 및 신율

ASTM D638의 방법으로 상온에서 측정하였다.

2) 충격강도

ASTM D256의 방법으로 상온에서 측정하였다.

3) 변색도

Color meter로 Delta E를 측정하였다.

4) 수축율

3mmt X 90mm X 300mm sheet 성형하여 수축율을 측정하였다.

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, Talc를 적용한 비교예 1은 신율이 현저하게 저하되었으며, 비교예 2와 같이 UV제를 처방하지 않은 경우에는 W-O-M 어닐링 시 산화에 의하여 물성측정이 불가하였다.

또한, 무기Filler를 첨가하지 않은 비교예 3의 경우에는 신율은 높게 유지되나 수축율이 크기 때문에 변형이 심하게 발생되었다.

Claims

폴리프로필렌, 평균입경이 1~15㎛인 실리카 및 UV안정제를 포함하는 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 조성물 전체에 대해 폴리프로필렌 40.0~98.99 중량%, 실리카 1.0~50.0 중량%, 및 UV안정제 0.01~10.0 중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융지수가 1 ~ 50g/10min(230℃)이고, 결정성을 갖는 프로필렌 단독 중합체 및 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 UV안정제는 2-(2'-hydroxy -3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole로 대표되는 벤조트리아졸계, 'bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate로 대표되는 세바케이트계, '2-Hydroxy-4-n-octylocy benzophenone으로 대표되는 벤조페논계, 'poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino] -1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidy)-imino]}, poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexane[)2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]]로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것인 것을 특징으로 하는 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 난연제, 안료 및/또는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 인장특성 및 내후성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.