KR101351735B1 - 충격보강제용 mbs계 수지, 이를 포함하여 내습열성 및 저온 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법 - Google Patents
충격보강제용 mbs계 수지, 이를 포함하여 내습열성 및 저온 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 포함하여 내습열성 및 저온 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MBS계 충격보강제의 제조방법에 있어서, a)유화중합에 의하여 부타디엔계 고무 중합체 코어를 제조하는 단계; b)제조된 부타디엔계 고무 중합체 코어, 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체를 유화 그라프트 공중합시켜 코어-쉘 구조의 MBS계 수지 라텍스를 제조하는 단계; 및 c)제조된 MBS계 수지 라텍스를 염응집, 탈수 및 건조 공정, 또는 스프레이 드라잉 공정을 이용하여 분말상의 코어-쉘 구조의 MBS계 수지를 제조하는 단계;를 포함하되, 상기 a)고무 중합체 코어를 제조하는 단계 및 b)그라프트 쉘을 제조하는 단계에서 유화제로 설포네이트계 유화제, 설페이트계 유화제, 지방산의 비누, 및 로진산의 알카리염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법, 이로부터 제조된 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 소정의 유화제를 사용하여 제조된 코어-쉘 구조의 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 첨가하여 습열 조건에서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 소정의 유화제를 사용하여 제조된 코어-쉘 구조의 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 첨가하여 습열 조건에서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 포함하여 내습열성 및 저온 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 유화제를 사용하여 제조된 코어-쉘 구조의 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 첨가하여 습열 조건에서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리카보네이트(PC)는 내충격성, 전기적 특성 및 내열성이 우수하여 산업 전반에 걸쳐 내외장제로 널리 사용되고 있으나, 가공성, 내약품성 및 내습열성 등이 떨어지는 문제가 있다.
PC/ABS 블랜드 수지는 가공성 및 기계적 강도 등이 뛰어나 자동차를 비롯하여 전기/전자 부품에 널리 사용되고 있으나, 고온/고습의 내습열 실험 조건에서 상온 및 저온 내충격성 등이 심각하게 저하되는 문제가 있다.
따라서, 내습열 조건에서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 소정의 유화제를 사용하여 제조된 코어-쉘 구조의 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 첨가하여 습열 조건에서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법에 있어서, a)유화중합에 의하여 부타디엔계 고무 중합체 코어를 제조하는 단계; b)제조된 부타디엔계 고무 중합체 코어, 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체를 유화 그라프트 공중합시켜 코어-쉘 구조의 MBS계 수지 라텍스를 제조하는 단계; 및 c)제조된 MBS계 수지 라텍스를 염응집, 탈수 및 건조 공정, 또는 스프레이 드라잉 공정을 이용하여 분말상의 코어-쉘 구조의 MBS계 수지를 제조하는 단계;를 포함하되, 상기 a)고무 중합체 코어를 제조하는 단계 및 b)그라프트 쉘을 제조하는 단계에서 유화제로 설포네이트계 유화제, 설페이트계 유화제, 지방산의 비누, 로진산의 알카리염, 및 올레인산 알카리염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 충격보강제용 MBS계 수지 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 소정의 유화제를 사용하여 제조된 코어-쉘 구조의 충격보강제용 MBS계 수지, 이를 첨가하여 습열 조건에서도 내충격성이 저하되지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이들의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법은, 충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법에 있어서, a)유화중합에 의하여 부타디엔계 고무 중합체 코어를 제조하는 단계; b)제조된 부타디엔계 고무 중합체 코어, 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체를 유화 그라프트 공중합시켜 코어-쉘 구조의 MBS계 수지 라텍스를 제조하는 단계; 및 c)제조된 MBS계 수지 라텍스를 염응집, 탈수 및 건조 공정, 또는 스프레이 드라잉(spray drying) 공정을 이용하여 분말상의 코어-쉘 구조의 MBS계 수지를 제조하는 단계;를 포함하되, 상기 a)고무 중합체 코어를 제조하는 단계 및 b)그라프트 쉘을 제조하는 단계에서 유화제로 설포네이트계 유화제, 설페이트계 유화제, 지방산의 비누, 및 로진산의 알카리염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 부타디엔계 고무 중합체 코어는 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 및 피레리렌 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 유화 중합하여 제조될 수 있고, 상기 MBS계 수지 총 중량에 대하여 60 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 이 범위 내에서 내충격 강도 향상 효과가 있다.
상기 부타디엔계 고무 중합체 코어는 중합 제조시 공단량체로 스티렌계 단량체, 비닐시안계 단량체 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있고, 상기 부타디엔계 고무 중합체 코어 총 중량에 대하여 0 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.
상기 알킬 메타크릴레이트계 단량체는 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 벤질 메타크릴레이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트이며, 상기 MBS계 수지 총 중량에 대하여 15 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 스티렌계 단량체는 스티렌, 알파메틸스티렌, 비닐톨루엔 및 3-4-디클로로스티렌 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 스티렌이며, 상기 MBS계 수지 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 b)단계의 쉘 그라프트 공중합은 상기 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체 외에 공단량체로 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 등과 같은 알킬 아크릴레이트계 단량체 및 아크릴로 니트릴 등과 같은 비닐시안계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있는데, 상기 MBS계 수지 총 중량에 대하여 0 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 MBS계 수지 라텍스는 염응집, 탈수 및 건조 공정; 또는 스프레이 드라잉 공정;을 이용하여 분말상의 MBS계 수지로 제조되는 것이 바람직한데, 이들 공정을 이용하는 경우 응집이 용이하고, PC/ABS 블렌딩 수지를 가수분해시키는 카르복실산이 생성되지 않는 효과가 있다.
상기 유화제는 바람직하게는 알킬 아릴 설포네이트, 알카리메틸 알킬 설페이트, 설포네이트화된 알킬에스테르, 지방산의 비누, 및 로진산의 알카리염 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 보다 바람직하게는 설포네이트(sulfonate)계 유화제이다.
상기 설포네이트계 유화제는 상기 a)단계의 유화중합 시 상기 부타디엔계 고무 중합체 코어 총 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 4 중량부로 사용되는 것이 바람직하고, 상기 b)단계의 쉘 그라프트 공중합 시 상기 MBS계 수지 총 100 중량부를 기준으로 0.3 내지 1.0 중량부로 사용되는 것이 바람직한데, 유화제의 사용량이 상기 범위보다 소량 사용하면 중합 중 라텍스 안정성이 떨어져 과량의 고형물이 발생하여 비생산적이며, 과량 사용하면 압사출 성형시 성형품 외관에서 가스가 과량 발생할 가능성이 있어 바람직하지 못하다.
본 발명의 충격보강제용 MBS계 수지는 상기 제조방법에 따라 제조되는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 내습열성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물은 하기 폴리카보네이트, ABS 및 MBS계 수지 총 중량에 대하여 폴리카보네이트 수지 50 내지 80 중량%, ABS 수지 15 내지 30 중량% 및 상기 충격보강제용 MBS계 수지 5 내지 20 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
<부타디엔계 고무중합체 코어의 제조>
질소 치환된 중합 반응기(오토크레이브)에 이온교환수 75 중량부, 단량체로 1,3-부타디엔 60 중량부, 유화제로 나트륨 도데실벤젠 설포네이트(SDBS) 1.2 중량부, 전해질로 탄산칼륨(K2CO3) 0.9 중량부, 분자량조절제로 3급 도데실메르캅탄(TDDM) 0.3 중량부, 개시제로 과황산 칼륨(K2S2O8) 0.3 중량부를 일괄 투여하고 반응온도 70 ℃에서 중합 전환율 30 내지 40 %인 시점까지 반응시킨 후, 나트륨 도데실벤젠 설포네이트(SDBS) 0.3 중량부를 먼저 투여한 다음 1,3-부타디엔 20 중량부를 일괄투여하여 70 ℃에서 중합 전환율 60 %인 시점까지 반응시키고, 나머지 1,3-부타디엔 20 중량부를 일괄 투여하여 80 ℃ 까지 승온시킨 후 중합 전환율이 95 %인 시점에서 반응을 종료하였다. 중합에 소요된 시간은 23 시간이었으며, 제조된 고무질 중합체 라텍스의 겔 함량은 76 %이고, 평균 입경은 305 nm 였다.
상기에서 겔함량은 고무라텍스를 묽은 산이나 금속염을 사용하여 응고시킨 후 세척한 다음, 60 ℃의 진공 오븐에서 24 시간 동안 건조시켰고, 이때 얻어진 고무 덩어리를 가위로 잘게 자른 후, 1 g의 고무 절편을 톨루엔 100 g에 넣어 48 시간 동안 실온의 암실에서 보관한 후, 졸과 겔로 분리하여 측정하였다.
<코어-쉘 구조의 충격보강제용 MBS계 수지의 제조>
제조된 고무라텍스 70 중량부(고형분)를 밀폐된 반응기에 투입한 후, 질소 충진과 함께 온도를 70 ℃로 승온한 다음, 상기 반응기에 피로인산나트륨 0.1 중량부, 덱스트로즈 0.2 중량부 및 황화 제 1철 0.002 중량부를 일괄 투입하였다.
별도의 혼합장치에서 메틸 메타크릴레이트 25.5 중량부, 스티렌 4.5 중량부, 유화제로 나트륨 도데실벤젠 설포네이트(SDBS) 0.5 중량부, 큐멘 하이드로퍼옥사이드 0.1 중량부, 이온교환수 20 중량부를 혼합하여 단량체 유화액을 제조하였다.
상기 단량체 유화액을 상기 반응기에 2.5 시간에 걸쳐 연속적으로 투입한 다음, 30 분 후에 큐멘 하이드로퍼옥사이드 0.03 중량부를 투입하고 동일 온도에서 1 시간 동안 숙성시켜 중합 전환율 98 %인 시점에서 반응을 종료하였다. 이때 제조된 MBS계 수지 라텍스는 입경이 3200 Å이었고, 고형분 함량은 42 %였다.
상기 MBS계 수지 라텍스에 산화방지제를 투입하고, 마그네슘 설페이트(MgSO4)로 응집시킨 다음, 탈수 및 건조하여 분말상의 MBS계 충격보강제를 제조하였다.
<폴리카보네이트 수지 조성물의 제조>
폴리카보네이트(300-15, LG-Dow사) 65 중량%, ABS 수지(DP270, LG Chem.) 25 중량% 및 상기 MBS계 충격보강제 10 중량%로 이루어진 수지 혼합물 총 100 중량부, 그 밖에 가공 첨가제 0.5 중량부 및 안료 0.02 중량부를 혼합한 후, 이를 리스트리츠(Leistritz)사의 트윈 스크류 압출기를 이용, 200 rpm, 계량 속도 60 kg/hr 및 250 내지 320 ℃ 조건에서 압출하여, 폴리카보네이트 수지 조성물 펠렛(pellet)을 제조하였다. 이 펠렛을 엔겔(ENGEL)사의 EC100 φ30 사출기를 이용, 250 내지 320 ℃ 조건에서 사출하여, 충격강도 및 내습열 특성 측정을 위한 1/4" 및 1/8" 시편으로 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 상기 MBS계 충격보강제의 제조시 응집, 탈수 및 건조 공정 대신 스프레이 드라잉 공정을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조시 MBS계 충격보강제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 상기 부타디엔계 고무중합체 코어 및 MBS계 충격보강제의 제조시 유화제로 올레인산 칼륨을 사용하고, 상기 MBS계 충격보강제의 제조시 응집제로 황산(H2SO4)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 상기 부타디엔계 고무중합체 코어 및 MBS계 충격보강제의 제조시 유화제로 올레인산 칼륨을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 폴리카보네이트 수지 조성물의 1/4" 및 1/8" 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
* IZOD 충격강도(IMP)- 제조된 시편을 ASTM D-256 규격에 의거하여 상온과 -40 ℃에서 측정하였다.
* 내습열 테스트- 제조된 시편을 90 ℃ 및 95 % RH 챔버에서 1000 hr 동안 방치한 후 IZOD 충격강도(IMP)를 ASTM D-256 규격에 의거하여 상온과 -40 ℃에서 측정하였다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 MBS계 충격보강제를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물(실시예 1 및 2)은 MBS계 충격보강제를 포함하지 않는 경우(비교예 1) 및 제조시 유화제로 올레인산 칼륨이 사용된 MBS계 충격보강제를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물(비교예 2 및 3)에 비하여 상온 및 저온에서의 충격강도가 우수하고, 나아가 혹독한 고온 및 고습 환경에 노출된 후 상온 및 저온에서의 충격강도(내습열 테스트)는 더욱 현저히 뛰어남을 확인할 수 있었다.
Claims (5)
- 충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법에 있어서,
a) 유화중합에 의하여 부타디엔계 고무 중합체 코어를 제조하되, 유화제의 사용량을 상기 부타디엔계 고무중합체 코어 총 100중량부를 기준으로 0.5 내지 2.0중량부의 범위 이내의 양으로 사용하여 유화중합하는 단계;
b) 제조된 부타디엔계 고무 중합체 코어, 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 스티렌계 단량체를 유화 그라프트 공중합시켜 코어-쉘 구조의 MBS계 수지 라텍스를 제조하되, 유화제의 사용량을 상기 MBS계 수지 라텍스 총 100중량부를 기준으로 0.3 내지 1.0중량부의 범위 이내의 양으로 사용하여 제조하는 단계; 및
c) 제조된 MBS계 수지 라텍스를 염응집, 탈수 및 건조 공정, 또는 스프레이 드라잉(spray drying) 공정을 이용하여 분말상의 코어-쉘 구조의 MBS계 수지를 제조하는 단계;를 포함하되,
상기 a)고무 중합체 코어를 제조하는 단계 및 b)그라프트 쉘을 제조하는 단계에서 유화제로 알킬 아릴 설포네이트, 또는 설포네이트화된 알킬에스테르인 설포네이트계 유화제를 사용하는 것을 특징으로 하는
충격보강제용 MBS계 수지의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 제 1항의 제조방법에 따라 제조된
충격보강제용 MBS계 수지. - MBS계 수지, 폴리카보네이트 및 ABS계 수지 총 중량에 대하여 제 4항의 MBS계 수지 5 내지 20 중량%, 폴리카보네이트 수지 50 내지 80 중량%, 및 ABS 수지 15 내지 30 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
내습열성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물.
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