KR102592891B1 - 높은 피로 저항성 abs - Google Patents
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Abstract
본 발명은 50.5 내지 55 중량%의 그라프트 쉬쓰(AN 함량 30.5 내지 34 중량%)(A2)와 45 내지 49.5 중량%의 그라프트 기재(A1)로 이루어진 25 내지 45 중량%의 ABS 그라프트 코폴리머(A), 및 55 내지 75 중량% SAN 코폴리머(B)(AN 함량 30 내지 33 중량%, 용융 흐름 속도 30 내지 36 g/10 min(220℃/10 kg))을 포함하는 - 주기적인 부하 조건 하에 높은 내구성을 요구하는 적용을 위한 개선된 피로 저항성, 균형된 기계적 특성 및 높은 연성을 갖는 - 열가소성 성형 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 스풀(spool), 부하 하의 자동차 부품, 이동 부품으로 인해서 진동하는 가전 제품 및 동적 및 정적인 주기적 부하 적용 하에 있는 모든 그러한 부품과 같은 주기적인 부하 상태 하에 높은 내구성을 요구하는 적용을 위한 개선된 피로 저항성, 균형된 기계적인 특성 및 높은 연성을 갖는 ABS 열가소성 성형 조성물에 관한 것이다.
통상적으로는, 높은 내구성 적용에 유용한 강성 및 연성 수지는 엔지니어링 폴리머(engineering polymer)(예컨대, 폴리카르보네이트)와 폴리실록산 유도체의 배합물 또는 하이브리드 복합체(hybrid composite)이다. US 3,121,069호는 스티렌-함유 열가소성 하이 폴리머(styrene-containing thermoplastic high polymer)(SBC, 고무 개질된 스티렌 수지) 및 폴리유기실록산의 기계적인 혼합물을 기재하고 있다. US 2,924,545호는 부타디엔-아크릴로니트릴 고무질 코폴리머, 수지성 SAN-코폴리머 및 폴리비닐클로라이드의 경질, 강성, 가요성 피로 저항성 열가소성 혼합물(hard, tough, flex fatigue resistant thermoplastic mixture)을 개시하고 있다. US 6,362,269호는 방향족 폴리카르보네이트(PC) 수지 또는 스티렌-기반 수지와의 PC의 배합물 및 보강 충전제(reinforcing filler)로 구성된 우수한 습윤 열 피로 특성을 갖는 수지 조성물을 다루고 있다.
WO 2007/032901호는 폴리카르보네이트, 폴리실록산-폴리카르보네이트, 및 SAN 코폴리머를 포함하는 피로 저항성 열가소성 조성물을 개시하고 있다. 이들 배합물은 복잡한 레시피 포뮬레이션(complex recipe formulation), 높은 제조 비용, 낮은 용융 흐름 및 제한된 화학적 내성을 포함하는 고유의 한계를 가지고 있다.
ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)는, 치수 안정성, 충격 강도 및 가공 용이성과 같은 이의 독특한 특성으로 인해서, 가전제품, 전자제품, 자동차 등을 포함하는 광범위한 범위의 적용이 가능한 다용도 엔지니어링 코폴리머(versatile engineering copolymer)이다.
WO 2014/170406호 및 WO 2014/170407호는 개선된 기계적 및 광학적 특성을 갖는 ABS를 기반으로 하는 열가소성 성형 조성물로서, SAN-코폴리머 매트릭스 A), 및 그라프트 기재 B1(실례, 60 pbw) - 응집된 부타디엔 고무 라텍스 - 및 SAN-그라프트 쉬쓰 B2로 구성된 그라프트 코폴리머 B)를 포함한다. 응집된 그라프트 베이스(agglomerated graft base)는 아크릴레이트 코폴리머에 의한 응집에 의해서 얻어진다. 15 내지 25 %의 AN-함량을 갖는 그라프트 쉬쓰(graft sheath: B2)가 바람직하다. 예시되는 SAN-코폴리머는 25 중량%의 AN-함량 및 64 ml/10 min의 220℃/10 kg에서의 용융 흐름 속도(MVR)를 갖는다.
응집을 위한 아크릴레이트 코폴리머의 사용은 얻은 ABS 성형 조성물의 기계적 특성(예, 충격 강도 및 파단시 신율) 및 흐름 특성의 저하를 초래하고, 그에 따라서, 상기 조성물은 주기적인 부하 조건 하에 높은 내구성을 요구하는 적용에 적합하지 않다.
WO 2012/022710호는 ABS 그라프트 고무 폴리머(I) 및 SAN-코폴리머(II)로 이루어진 높은 충격 강도를 갖는 ABS 열가소성 조성물을 기재하고 있으며, 여기에서, 그라프트 고무 폴리머(I)는 스티렌 및 아크릴로니트릴(AN-함량예 28 중량%)의 공급 및 중합에 의한 응집된 폴리부타디엔 고무 라텍스(실례, 59.5 pbw)의 혼합물의 그라프팅에 의해서 얻어진다. 응집된 고무 라텍스는 아세트산 무수물에 의한 응집에 의해서 얻어진다. 이러한 예들은 196 nm 내지 375 nm와 605 내지 679 nm(이봉) 또는 ~320 nm(단봉)의 입자 크기를 갖는 응집된 고무 라텍스의 혼합물을 나타낸다. AN-함량 < 30 %를 갖는 SAN-코폴리머(II)가 바람직하다(실례, 23.5/28 중량%). 예시된 SAN-코폴리머(II)는 55/40/10 ml/10 min의 220℃/10 kg에서의 MVR을 갖는다.
상기 종래 기술 ABS 성형 조성물의 인장 강도 또는 특히, 파괴력(break down force)과 같은 기계적인 특성은 흔히 주기적인 부하 조건(cyclic loading condition) 하에 높은 내구성을 요구하는 적용에 적합하지 않다.
EP-A 0391178호는, 0.25 μm 및 0.65 μm의 입자 크기를 갖는 응집된 부타디엔 고무 라텍스의 존재하에, 스티렌 및 아크릴로니트릴(AN-함량 30 중량%)의 유화 그라프트 공중합에 의해서 얻은 ABS 그라프트 코폴리머를 포함하는 개선된 충격 저항성을 갖는 ABS 수지 조성물을 기재하고 있다. 응집된 고무 라텍스(agglomerated rubber latex)는 아세트산 무수물에 의한 응집에 의해서 얻어진다. 그라프트 쉘(graft shell)의 함량은 50 중량%이다. 수지 조성물(실례)은 80 중량%의 SAN 코폴리머(AN-함량 26 중량%, MFI 28 g/10 min (220℃/10 kg))를 추가로 포함한다. 얻은 조성물의 충격 강도 및 인장 강도와 같은 물리적인 특성이 시험되었다.
피로 저항성(fatigue resistance)은 EP-A 0391178호의 주제가 아니지만, 그러한 수지 조성물의 피로 저항성 및 인장 강도가 주기적인 부하 조건 하에 높은 내구성을 필요로 하는 적용을 위해서 개선되어야 한다.
본 발명의 한 가지 목적은 정적 또는 동적인 주기적인 부하 상태 하에 높은 내구성을 요구하는 적용에 사용될 수 있는 우수한 피로 저항성, 균형된 기계적인 특성 및 높은 연성을 갖는 열가소성 ABS 성형 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 가지 목적은, 이하 성분 A, B 및 C를 포함하되(또는 이로 이루어지되), 성분 A, B 및 존재하는 경우의 C의 합이 100중량%인 열가소성 성형 조성물이다:
(A) 50.5 내지 55 중량%, 바람직하게는 51 내지 54 중량%의 그라프트 쉬쓰 (A2) 및 45 내지 49.5 중량%, 바람직하게는 46 내지 49 중량%의 그라프트 기재(A1) - 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 (A1")의 혼합물 - 로 이루어진 25 내지 45 중량%, 바람직하게는 30 내지 45 중량%, 더욱 바람직하게는 35 내지 45 중량%의 그라프트 코폴리머(A)로서,
(A1) 및 (A2)의 합이 100중량%이고,
상기 그라프트 코폴리머(A)는
150 내지 350 nm, 바람직하게는 200 내지 300 nm, 더욱 바람직하게는 200 내지 270 nm, 가장 바람직하게는 220 내지 250 nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 425 내지 650nm, 바람직하게는 450 내지 600 nm, 더욱 바람직하게는 450 내지 550 nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1")의 존재 하에,
그라프트 쉬쓰(A2)를 얻기 위한 69.5/30.5 내지 66/34, 바람직하게는 69/31 내지 67/33, 더욱 바람직하게는 69/31 내지 67.5/32.5의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴의 유화 중합에 의해서 얻어지고,
상기 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴은 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로(50 중량% 미만) 대체되는 것이 가능하고,
상기 응집된 고무 라텍스(A1') 및 (A1")는 적어도 하나의 산 무수물, 바람직하게는 아세트산 무수물, 또는 아세트산과의 아세트산 무수물의 혼합물, 특히 아세트산 무수물에 의한 120 nm 또는 그 미만, 바람직하게는 110 nm 또는 그 미만의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)의 응집에 의해서 얻어지는, 25 내지 45 중량%, 바람직하게는 30 내지 45 중량%, 더욱 바람직하게는 35 내지 45 중량%의 그라프트 코폴리머(A);
(B) 70/30 내지 66/34, 바람직하게는 69.5/30.5 내지 67/33, 더욱 바람직하게는 69/31 내지 67.5/32.5의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴로부터 얻어지는 55 내지 75 중량%, 바람직하게는 55 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 55 내지 65 중량%의 적어도 하나의 코폴리머(B)로서,
상기 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴이 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로(50 중량% 미만) 대체되는 것이 가능하고,
코폴리머(B)가 30 내지 36 g/10 min (220℃/10 kg)의 용융 흐름 속도를 갖는, 55 내지 75 중량%, 바람직하게는 55 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 55 내지 65 중량%의 적어도 하나의 코폴리머(B); 및
(C) 0 내지 5 중량%의 추가 첨가제 및/또는 가공 보조제(C).
성분(C)이 존재하는 경우에, 이의 최소량은, 전체 열가소성 성형 조성물 성형 컴파운드를 기준으로 하여, 0.01 중량%이다. 중량%는 중량 백분율을 의미한다.
적분 질량 분포(integral mass distribution)의 D50 값으로도 공지된 중간 입경(median particle diameter) D50은 50 중량%의 입자가 D50 값보다 더 작은 직경을 갖고, 50 중량%의 입자가 D50 값 보다 더 큰 직경을 갖는 값으로 정의된다.
MFI는 ISO 1133 표준에 따라서 측정된다.
본 출원에서, 중량 평균 입경(weight-average particle diameter) Dw, 특히, 중간 입경(median particle diameter) D50은 디스크 원심분리에 의해서 측정된다(예: CPS In-struments Inc. 24 000 rpm의 디스크 회전 속도에 의한 DC 24000). 중량 평균 입경 Dw은 하기 식에 의해서 정의된다(참조예: G. Lagaly, O. Schulz, R. Ziemehl, Dispersionen und Emulsionen: Einfuehrung in die Kolloidik feinverteilter Stoffe einschließlich der Tonminerale, Darmstadt: Steinkopf-Verlag 1997, ISBN 3-7985 -1087-3, page 282, formula 8.3b):
Dw = 합(ni * di 4)/합(ni * di 3)
ni: 직경 di의 입자의 수.
합산은 입자 크기 분포의 최소 직경으로부터 최대 직경까지 수행된다. 출발 고무 라텍스 및 응집된 고무 라텍스에 대한 경우인 동일한 밀도를 갖는 입자의 입자 크기 분포의 경우에, 부피평균 평균 입자 크기 직경 Dv은 중량평균 평균 입자 크기 직경 Dw과 동일하다고 설명될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 열가소성 성형 조성물은,
25 내지 45 중량%의 성분(A),
54.99 내지 74.99 중량%의 성분(B),
0.01 내지 5 중량%의 성분(C)을 포함한다(또는 이로 이루어진다).
더욱 바람직하게는, 본 발명의 열가소성 성형 조성물은,
30 내지 45 중량%의 성분(A),
54.99 내지 69.99 중량%의 성분(B),
0.01 내지 5 중량%의 성분(C)을 포함한다(또는 이로 이루어진다).
가장 바람직하게는, 본 발명의 열가소성 성형 조성물은,
35 내지 45 중량%의 성분(A),
54.99 내지 64.99 중량%의 성분(B),
0.01 내지 5 중량%의 성분(C)을 포함한다(또는 이로 이루어진다).
언급된 성분(A), (B), 및 (C)에 추가로, 본 발명의 열가소성 성형 조성물은 비닐 모노머로 구성되지 않은 고무-비함유 열가소성 수지(TP)를 추가로 함유할 수 있고, 상기 열가소성 수지(TP)는 최대 60 중량부, 바람직하게는 최대 55 중량부(각각의 경우에, (A), (B), 및 (C)의 전체 100 중량부를 기준으로 함)의 양으로 사용된다.
언급된 성분(A), (B), 및 (C)에 추가로 사용될 수 있는 본 발명에 따른 열가소성 성형 조성물 중의 고무-비함유 코폴리머로서의 열가소성 수지(TP)는, 예를 들어, 중축합 생성물, 예를 들어, 방향족 폴리카르보네이트, 방향족 폴리에스테르 카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드를 포함한다. 적합한 열가소성 폴리카르보네이트, 폴리에스테르 카르보네이트, 폴리에스테르 및 폴리아미드는 WO 2012/022710 A1의 14쪽 내지 18쪽에 공지되고 기재되어 있다.
바람직하게는, 본 발명의 열가소성 성형 조성물은 추가의 고무-비함유 열가소성 수지(TP)를 함유하지 않는다.
성분(A)
그라프트 코폴리머(A)는 < 0℃, 바람직하게는 < -20℃, 더욱 바람직하게는 < -40℃의 유리 전이 온도 Tg를 갖는다. 유리 전이 온도 Tg는 1 Hz의 주파수를 사용하여 동적 기계적 분석(dynamic mechanical analysis: DMA)에 의해서 측정된다.
그라프트 코폴리머(A)는 150 내지 350 nm, 바람직하게는 200 내지 300 nm, 더욱 바람직하게는 200 내지 270 nm, 가장 바람직하게는 220 내지 250 nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 425 내지 650nm, 바람직하게는 450 내지 600 nm, 더욱 바람직하게는 450 내지 550 nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1")의 존재 하에, 그라프트 쉬쓰(A2)를 얻기 위한 69.5/30.5 내지 66/34, 바람직하게는 69/31 내지 67/33, 더욱 바람직하게는 69/31 내지 67.5/32.5의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴의 유화 중합에 의해서 얻어지고, 상기 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴은 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로((A2)의 제조에 사용된 모노머의 전체 양을 기준으로 하여, 50 중량% 미만, 바람직하게는 20 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 10 중량% 미만) 대체되는 것이 가능하다.
바람직하게는, 그라프트 코폴리머(A)는 51 내지 54 중량%의 그라프트 쉬쓰(A2) 및 46 내지 49 중량%의 그라프트 기재(graft substrate: A1)로 이루어진다.
더욱 바람직하게는, 그라프트 코폴리머(A)는 51 내지 53 중량%의 그라프트 쉬쓰(A2) 및 57 내지 59 중량%의 그라프트 기재(A1)로 이루어진다.
바람직하게는, 얻은 그라프트 코폴리머(A)는 코어-쉘-구조(core-shell-structure)를 가지며; 그라프트 기재(A1)가 코어를 형성하고 그라프트 쉬쓰(A2)가 쉘을 형성한다.
바람직하게는, 그라프트 쉬쓰(A2)의 제조의 경우에, 스티렌 및 아크릴로니트릴는 상기 언급된 코모노머 중 하나에 의해서 부분적으로 대체되지 않고; 바람직하게는 스티렌 및 아크릴로니트릴이 69.5/30.5 내지 66/34, 바람직하게는 69/31 내지 67/33, 더욱 바람직하게는 69/31 내지 67.5/32.5의 중량 비율로 단독으로 중합된다.
적어도 하나, 바람직하게는 하나의 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)는 바람직하게는 110 nm 또는 그 미만, 바람직하게는 100 nm 또는 그 미만의 중간 입경 D50을 갖는다.
용어 "부타디엔 고무 라텍스"는 부타디엔 및 최대 20 중량%(폴리부타디엔 폴리머의 생산을 위해서 사용된 모노머의 전체 양을 기준으로 함)의 코모노머로서의 부타디엔과 공중합 가능한 하나 또는 그 초과의 디엔 및/또는 비닐 방향족 모노머의 유화 중합에 의해서 생산된 폴리부타디엔 라텍스를 의미한다.
그러한 모노머의 예는 이소프렌, 클로로프렌, 스티렌, 알파-메틸스티렌, C1-C4-알킬스티렌을 포함하고; 바람직하게는, 부타디엔은 단독으로 사용되거나, 최대 20 중량%, 바람직하게는 최대 15 중량%, 스티렌 및/또는 알파-메틸스티렌, 바람직하게는 스티렌과 혼합된다.
바람직하게는, 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)는 80 내지 98 중량%의 부타디엔과 2 내지 20 중량%의 스티렌으로 이루어진다. 더욱 바람직하게는, 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)는 85 내지 97 중량%의 부타디엔과 3 내지 15 중량%의 스티렌으로 이루어진다. 그라프트 코폴리머(A)는 단계들: α) 유화 중합에 의한 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)의 합성, β) 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1')를 얻기 위한 적어도 하나의 산 무수물에 의한 라텍스(S-A1)의 응집 및 γ) 그라프트 코폴리머(A)를 형성시키기 위한 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 (A1")(= 그라프트 기재 A1)의 -바람직하게는 일반적인 - 그라프팅을 포함하는 공정에 의해서 제조될 수 있다.
출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)의 합성법(단계 α))은 WO 2012/022710호의 5쪽 내지 8쪽에 상세히 기재되어 있다.
바람직하게는, 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)는 개시제로서의 금속 염, 특히 퍼설페이트(예, 포타슘 퍼설페이트) 및 로진-산 기반 유화제를 사용하는 유화 중합 공정에 의해서 생산된다.
수지 또는 로진 산-기반 유화제로서, 이들은 특히 로진 산의 알칼리성 염을 함유하는 유화 중합에 의한 출발 고무 라텍스의 생산을 위해서 사용된다. 수지 산의 염은 로진 비누로도 또한 공지되어 있다. 그 예는 적어도 30 중량%의 데하이드로아비에트산(dehydroabietic acid)의 함량 및 바람직하게는 최대로 1 중량%의 아비에트산의 함량을 갖는 불균형된(disproportionated) 및/또는 탈수된 및/또는 수화된 및/또는 부분적으로 수화된 검 로진으로부터의 소듐 또는 포타슘 염으로서의 알칼리성 비누를 포함한다.
더욱이, 톨 수지(tall resin) 또는 톨유의 소듐 또는 포타슘 염으로서의 알칼리성 비누가 바람직하게는 적어도 30 중량%의 데하이드로아비에트산의 함량, 바람직하게는 최대로 1 중량%의 아비에트산의 함량, 및 바람직하게는 1 중량% 미만의 지방산 함량으로 사용될 수 있다. 상기 언급된 유화제의 혼합물이 또한 출발 고무 라텍스의 생산을 위해서 사용될 수 있다. 적어도 30 중량%의 데하이드로아비에트산의 함량 및 최대로 1 중량%의 아비에트산의 함량을 갖는 불균형된 및/또는 탈수된 및/또는 수화된 및/또는 부분적으로 수화된 검 로진으로부터의 소듐 또는 포타슘 염으로서의 알칼리성 비누의 사용이 유리하다.
바람직하게는, 유화제는 달성되는 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)의 최종 입자 크기가 60 내지 110 nm, 바람직하게는 90 내지 110 nm이도록 하는 농도로 첨가된다.
출발 고무 라텍스(S-A1)의 제조에서의 중합 온도는 일반적으로는 25℃ 내지 160℃, 바람직하게는 40℃ 내지 90℃이다. 모노머, 유화제 및 개시제의 첨가에 대한 추가의 상세사항은 WO 2012/022710호에 기재되어 있다. 분자량 조절제, 염, 산 및 염기가 WO 2012/022710호에 기재된 바와 같이 사용될 수 있다.
출발 고무 라텍스(S-A1)의 겔 함량은, 상기 라텍스의 수불용성 고형물을 기준으로 하여, 바람직하게는 30 내지 98 중량%, 바람직하게는 50 내지 95 중량%이다. 겔 함량에 대해서 표시된 값은 톨루엔 중의 와이어 케이지 방법(wire cage method)에 따른 측정을 기반으로 한다[참조, Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Makromolekulare Stoffe, part 1, page 307 (1961) Thieme Verlag Stuttgart)]
출발 고무 라텍스(S-A1)의 겔 함량은 원칙적으로는 적합한 반응 조건을 적용함으로써 공지된 방식으로 조절될 수 있다(예, 높은 반응 온도 및/또는 높은 전환율까지의 중합 뿐만 아니라, 임의로, 높은 겔 함량을 달성하기 위한 가교 효과를 가지는 물질의 첨가, 또는 예를 들어, 낮은 반응 온도 및/또는 너무 포괄적인 가교의 발생 전에 중합 반응의 종료 뿐만 아니라, 임의로, 분자량 조절제, 예컨대, 낮은 겔 함량을 달성하기 위한 n-도데실메르캅탄 또는 3차-도데실메르캅탄의 첨가).
출발 고무 라텍스(S-A1)의 고형물 함량은 바람직하게는 25 내지 55 중량%(건조 캐비넷에서 180℃에서 25분 동안 샘플의 증발), 더욱 바람직하게는 35 내지 55 중량%, 특히 바람직하게는 40 내지 55 중량%이다. 유화 중합에서 사용된 모노머의 전환율(샘플의 고형물 함량 및 사용된 물질의 질량으로부터 계산됨)은, 각각의 경우에, 모노머의 합을 기준으로 하여, 50% 초과, 더욱 바람직하게는 60% 초과, 특히 바람직하게는 70% 초과, 매우 특히 바람직하게는 80% 초과이다. 더욱이, 사용된 모노머의 전환율은, 각각의 경우에, 모노머의 합을 기준으로 하여, 바람직하게는 99% 미만, 더욱 바람직하게는 97% 미만, 특히 바람직하게는 96% 미만,매우 특히 바람직하게는 95% 미만이다.
본 발명에 따른 공정의 단계 β)에서, 상기 언급되고 생성된 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)은 응집된 고무 라텍스(A1)를 얻기 위한 적어도 하나의 산 무수물, 바람직하게는 아세트산 무수물 또는 아세트산과의 아세트산 무수물의 혼합물, 특히 아세트산 무수물에 의한 응집에 주어진다.
바람직하게는, 아세트산 무수물, 더욱 바람직하게는 물과 혼합된 아세트산 무수물이 응집을 위해서 사용된다.
바람직하게는 응집 단계 β)는 출발 고무 라텍스(S-A1) 고형물 100부 당 0.1 내지 5 중량부의 산 무수물, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부의 아세트산 무수물의 첨가에 의해서 수행된다. 입자 크기 확대를 위해서 선택되는 산 무수물의 양은 응집된 고무 라텍스(A1)의 요망되는 입자 크기에 좌우된다. 더 큰 입자의 형성은 일반적으로는 상기 언급된 범위 내에서 더 많은 양의 산 무수물, 바람직하게는 아세트산 무수물을 필요로 한다.
응집된 고무 라텍스(A1)는 바람직하게는, 라텍스(A1)의 pH 값을 pH 7.5 내지 pH 11, 바람직하게는 적어도 8, 특히 바람직하게는 적어도 8.5의 pH 값(20℃에서)으로 조절하면서, 추가 유화제의 첨가에 의해서 안정화된다.
이는 응집물의 형성을 최소화하고 균일한 입자 크기를 갖는 안정한 응집된 고무 라텍스(A1)의 형성을 증가시키기 위해서 수행된다.
추가의 유화제로서, 바람직하게는, 단계 α)에서 상기 기재된 바와 같은 로진-산 기반 유화제가 사용된다. pH 값은 수산화나트륨 용액 또는 바람직하게는 수산화칼륨 용액과 같은 염기의 사용에 의해서 조절된다.
응집 후에, 150 내지 350 nm, 바람직하게는 200 내지 300 nm, 더욱 바람직하게는 200 내지 270 nm, 가장 바람직하게는 220 내지 250 nm의 중간 중량 입경 d50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 425 내지 650 nm, 바람직하게는 450 내지 600 nm, 더욱 바람직하게는 450 내지 550 nm의 중간 중량 입경 d50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1")가 얻어진다.
단계 γ)에서, 얻은 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 (A1")(= 그라프트 기재 A1)는 - 바람직하게는 일반적으로 - 그라프팅(grafting)되어 그라프트 코폴리머(A)를 형성시킨다.
적합한 그라프팅 공정은 WO 2012/022710호의 12쪽 내지 14쪽에 상세히 기재되어 있다.
공정 단계 γ)에서 사용된 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 (A1")의 중량 비율은 바람직하게는 50/50 내지 90/10, 더욱 바람직하게는 70/30 내지 85/15, 가장 바람직하게는 75/25 내지 85/15, 특히 가장 바람직하게는 78/22 내지 82/18이다.
그라프트 코폴리머(A)는, 상기 언급된 응집된 부타디엔 고무 라텍스 (A1') 및 (A1")의 존재하에, 그라프트 쉬쓰(A2)(특히, 그라프트 쉘)을 얻기 위한 - 임의로 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로 대체되는 - 69.5/30.5 내지 66/34, 바람직하게는 69/31 내지 67/33, 더욱 바람직하게는 69/31 내지 67.5/32.5의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴의 유화 중합에 의해서 얻어진다.
바람직하게는, 그라프트 코폴리머(A)는 코어-쉘-구조(core-shell-structure)를 갖는다.
그라프트 코폴리머(A)는 이봉(bimodal), 삼봉 또는 다봉, 바람직하게는 이봉의 입자 크기 분포를 갖는다.
그라프트 쉘의 수평균 분자량 Mn(표준으로서 폴리스티렌을 사용하여, 용매로서 THF 중에서 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해서 측정됨)은 바람직하게는 45,000 내지 100,000 g/mol의 범위에 있다.
그라프팅 공정은 바람직하게는 응집된 고무 라텍스(A1') 및 (A1")의 혼합물의 일반적인 그라프팅에 의해서 수행된다. 바람직하게는, 그라프트 중합은 바람직한 개시제로서의 큐멘 하이드로겐 퍼옥사이드(cumene hydrogen peroxide)과 함께 레독스 촉매 시스템(redox catalyst system)의 사용에 의해서 수행된다.
바람직하게는, 그라프트 코모노머 혼합물이 응집된 고무 라텍스 (A1') 및 (A1")의 혼합물에 연속적으로 첨가되고, 중합은 반응이 완료될 때까지 수행된다.
그라프팅 단계 γ)에서 사용되는 중합 조건, 유화제, 개시제, 분자량 조절제의 대한 추가 상세사항은 WO 2012/022710 A1에 기재되어 있다.
성분 B)
바람직하게는, 코폴리머(B)(성분 B)는 69.5/30.5 내지 67/33, 바람직하게는 69/31 내지 67.5/32.5의 중량 비율의 스티렌과 아크릴로니트릴의 코폴리머이고, 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴가 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로(50 중량% 미만) 대체되는 것이 가능하다.
스티렌 및 아크릴로니트릴이 상기 언급된 코모노머 중 하나 이상에 의해서 부분적으로 대체되지 않는 것이 바람직하다. 성분(B)은 바람직하게는 스티렌 및 아크릴로니트릴의 코폴리머이다. 코폴리머 B는 일반적으로는 30 내지 36 g/10 min, 바람직하게는 31 내지 35 g/10 min의 220℃/10 kg에서의 MFI를 갖는다. MFI는 ISO 1133 표준에 따라서 측정된다. 그러한 코폴리머의 제조에 관한 상세사항은, 예를 들어, DE-A 2 420 358호, DE-A 2 724 360호 및 문헌[Kunststoff-Handbuch ([Plastics Handbook], Vieweg-Daumiller, volume V, (Polystyrol [Polystyrene]), Carl-Hanser-Verlag, Munich, 1969, pp. 122 ff., lines 12 ff.)]에 기재되어 있다. 예를 들어, 톨루엔 또는 에틸벤젠 중의 용액 중합 또는 괴상(벌크) 중합에 의해서 제조된 그러한 코폴리머가 특히 적합한 것으로 입증되었다.
바람직하게는, 코폴리머(B)의 AN-함량(또는 스티렌/아크릴로니트릴 중량 비율)은 그라프트 코폴리머(A)의 그라프트 쉬쓰(A2)의 AN-함량(또는 스티렌/아크릴로니트릴 중량 비율)과 대체로 동일하다.
성분(C)
다양한 첨가제 및/또는 가공 보조제(C)(= 성분(C))가 보조제 및 가공 첨가제로서 0.01 내지 5 중량%의 양으로 본 발명에 따른 성형 컴파운드(molding compound)에 첨가될 수 있다. 적합한 첨가제 및/또는 가공 보조제(C)는 폴리머를 가공하거나 마감처리 하기 위해서 통상적으로 사용되는 모든 물질을 포함한다.
그 예는, 예를 들어, 염료, 안료, 착색제, 섬유/충전제, 정전기 방지제, 항산화제, 열안정성을 개선시키기 위한 안정화제, 광안정성을 향상시키기 위한 안정화제, 가수분해 내성 및 화학적 내성을 향상시키기 위한 안정화제, 열분해 방지제(anti-thermal decomposition agent), 분산제, 및 특히, 성형체/물품의 생산에 유용한 외부/내부 윤활제 및 왁스를 포함한다.
이들 첨가제 및/또는 가공 보조제는 제조 작업의 어떠한 단계에서, 그러나 바람직하게는 첨가되는 물질의 안정화 효과(또는 다른 특이적 효과)로부터 초기에 이익을 얻기 위해서 초기 단계에서 혼합될 수 있다.
바람직하게는, 성분(C)은 적어도 하나의 분산제, 왁스, 윤활제 및/또는 항산화제이다.
적합한 윤활제/활택제 및 이형제는 스테아르산, 스테아릴 알코올, 스테아르산 에스테르, 아미드 왁스(비스스테아릴아미드, 특히, 에틸렌비스스테아르아미드), 폴리올레핀 왁스 및/또는 일반적으로 고급 지방산, 이들의 유도체 및 12 내지 30개의 탄소 원자를 포함하는 상응하는 지방산 혼합물을 포함한다.
적합한 항산화제의 예는 다양한 치환을 포함할 수 있고 또한 치환체에 의해서 브릿지될 수 있는 입체적으로 장해된 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 페놀계 항산화제를 포함한다. 이들은 모노머 화합물 뿐만 아니라 복수의 페놀계 단위로 구성될 수 있는 올리고머 화합물을 포함한다. 치환된 화합물과 같은 하이드로퀴논 및 하이드로퀴논 유사체가 또한 적합하고, 토코페롤을 기반으로 하는 항산화제 및 이들의 유도체가 또한 적합하다. 상이한 항산화제의 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 원칙적으로는 업계에서 통상적인 또는 스티렌 코폴리머에 적합한 어떠한 화합물, 예를 들어, Irganox (R) 그룹으로부터의 항산화제를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 열거된 페놀계 항산화제에 추가로, 소위 공-안정화제(co-stabilizer), 특히, 인- 또는 황-함유 공-안정화제를 사용하는 것이 또한 가능하다. 이들 인- 또는 황-함유 공-안정화제는 본 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 공지되어 있다.
추가 첨가제 및/또는 가공 보조제에 대해서, 예를 들어 문헌["Plastics Additives Handbook", Ed. Gaechter and Mueller, 4th edition, Hanser Publ., Munich, 1996]를 참조할 수 있다.
적합한 첨가제 및/또는 가공 보조제의 특이적 예는 WO 2014/170406호의 23쪽 내지 26쪽에 언급되어 있다.
열가소성 성형 조성물의 제조
본 발명의 열가소성 성형 조성물은 성분 (A), (B) 및, 존재하는 경우의 (C), 및 임의의 추가 폴리머(TP)로부터 어떠한 공지된 방법에 의해서 생산될 수 있다. 그러나, 성분들이 용융 혼합, 예를 들어, 공동 압출(conjoint extrusion)에 의해서, 바람직하게는, 이축 압출기(twin-screw extruder)에 의해서 성분들의 반죽 또는 롤링(rolling)에 의해서 사전 혼합 및 배합되는 때에 바람직하다. 이는 160℃ 내지 400℃, 바람직하게는 180℃ 내지 280℃, 더욱 바람직하게는 220℃ 내지 250℃의 범위의 온도에서 수행된다. 바람직한 구체예에서, 성분(A)은 각각의 생산 단계에서 얻은 수성 분산액으로부터 먼저 부분적으로 또는 완전히 분리된다.
예를 들어, 그라프트 코폴리머(A)는 습하거나 건조한 크럼(crumb)/분말(예를 들어, 1 내지 40%, 특히 20 내지 40%의 잔류 수분을 가짐)로서 매트릭스 코폴리머 (B)와 혼합될 수 있고, 이어서, 그라프트 코폴리머(A)의 완전한 건조가 혼합 동안에 수행된다. 입자들의 건조는 또한 DE-A 19907136호에 따라서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 성형 조성물은 화학적 내성, 흐름 및 주요 기계적 특성의 보유와 함께 우수한 피로 저항성을 갖는다. 이는 본 발명의 조성물이, 코폴리머(B)의 높은 AN-함량과 함께, 응집된 그라프트 고무(A1)의 특이적 입자 크기, 그라프트 쉬쓰(A2)의 높은 비율(50.5 중량% 또는 그 초과) 및 높은 AN-함량(30.5 중량% 또는 그 초과)로 인한 그라프트 코폴리머(A)와 SAN-코폴리머(B) 사이의 완벽한 시너지(synergy)를 가능하게 한다는 사실에 기인한다.
본 발명은 추가로 성형 물품의 생산을 위한 상기 기재된 열가소성 성형 조성물의 사용를 위해서 제공한다. 가공은 열가소성 가공을 위한 공지된 공정을 사용하여 수행될 수 있고, 특히, 생산은 열성형, 압출, 사출 성형, 캐린더링(calendaring), 취입 성형, 압축 성형, 프레스 신터링(press sintering), 디이프 트로잉 또는 신터링(deep drawing or sintering)에 의해서 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 열가소성 성형 조성물의 사용 또는 스풀(예, 직물 보빈(textile bobbin)), 부하 하의 자동차 부품 및 움직이는 부품(예, 세탁기 또는 건조기의 뚜껑)으로 인해서 진동하는 가전제품과 같은 주기적(정적 또는 동적) 부하 상태 하의 높은 내구성을 필요로 하는 적용을 위한 그로부터 생산된 성형 물품이 바람직하다.
본 발명이 추가로 실시예 및 청구범위에 의해서 예시된다.
실시예
시험 방법
입자 크기 Dw/D50
저밀도 디스크가 구비된 CPS Instruments Inc.에 의해서 디스크 원심분리 DC 24000으로 중량 평균 입자 크기 Dw(특히, 중간 중량 입경 D50)을 측정하는 경우에, 입자들의 안정한 부유 거동(flotation behavior)을 달성시키기 위해서, 원심분리 디스크에 8 내지 20 중량%의 사카로스(saccharose)의 밀도 구배를 갖는 17.1 mL의 수성 당 용액을 사용하였다. 좁은 분포 및 405 nm의 평균 입자 크기를 갖는 폴리부타디엔 라텍스를 보정을 위해서 사용하였다. 측정을 0.1 mL의 희석된 고무 분산액을 24 중량% 수성 사카로스 용액에 주입함으로써 24,000 r.p.m.의 디스크의 회전 속도에서 수행하였다. 중량 평균 입자 크기 Dw의 계산을 하기 식에 의해서 수행하였다.
Dw = 합(ni * di 4)/합(ni * di 3)
ni: 직경 di의 입자의 수.
용융 흐름 지수(Melt Flow Index: MFI) 또는 용융 부피 흐름 속도(Melt Volume Flow Rate: MFR)
MFI/MFR 시험은 이탈리아의 CEAST의 MFI-machine을 사용하여 펠릿(ISO 1133 표준)에 대해서 수행하였다.
노치 아이조드 충격 강도(Notched Izod Impact Strength : NIIS)
아이조드 충격 시험을 CEAST(Instron의 생산 라인의 일부)의 기기를 사용하여 노치 시험편(ASTM D 256 표준)에 대해서 수행하였다.
인장 시험
ABS 배합물에 대한 인장 시험을 영국의 Lloyd Instruments의 Universal testing Machine (UTM)을 사용하여 23℃에서 수행(ASTM D 638 표준)하였다.
굽힘 시험
굽힘 시험을 영국의 Lloyd Instruments의 UTM을 사용하여 ABS 배합물(ASTMD 790 표준)에 대해서 수행하였다.
열 편향 온도(Heat deflection temperature: HDT)
열 편향 온도 시험을 Italy instrument의 CEAST를 사용하여 사출 성형 시험편(ASTM D 648 표준)에 대해서 수행하였다.
비캇 연화 온도(VICAT Softening Temperature: VST)
비캇 연화 온도 시험을 Italy machine의 CEAST를 사용하여 사출 성형 시험 시험편(ASTM D 1525-09 표준)에 대해서 수행하였다. 시험은 50 N 부하에서의 120℃/hr(방법 B)의 가열 속도에서 수행된다.
로크웰 경도(Rockwell Hardness)
사출 성형 시험 시험편의 경도(ISO - 2039/2-11)를 Rockwell 경도 시험기를 사용하여 시험하였다.
피로 낙하 시험(Fatigue Drop Test)
본 시험에서, 스풀을 6.5 피트 높이로부터 떨어뜨려서 스풀의 표면 외관을 검사하였다. 스풀이 어떠한 균열 없이 최소 50 사이클 동안 낙하 충격 시험을 지속하면 시험에 합격된다.
파괴력(Break Down Force: BDF)
본 시험에서, 성형 구성 부품(스풀)을 Fuel Instruments & Engineers Pvt. Ltd. (Fie 그룹)의 Universal Testing Machine의 중앙 및 상부 지그 고정자(jig fixture)에서 고정시켰고, 힘을 수직 하방으로 인가하였다. 스풀이 바로 파괴되는 동안의 측정 스케일로 파괴력을 검사하였다. 스풀에 대한 BDF 요건은 4000 kgf(~ 40 kN)이다.
가솔린 영향 시험(Gasoline Effect Test)
성형 구성 부품(스풀)을 가솔린에 3 시간 동안 침지시켰다. 그 후에 성형 구성품을 제거하고 예리한 모서리에 의해서 스크래핑(scrapping)함으로써 표면 연성(부풀음)에 대해서 검사하였다. 구성 부품이 변형되거나 대량의 재료가 잘려나가면, 제품은 불합격이다.
세탁기 뚜껑 피로 시험(Washing Machine Lid Fatigue Test)
성형 구성품, 세탁기의 뚜껑을 성형 후 48 시간에 어셈플리에 고정시켰다. 이어서, 뚜껑을 4초 꺼짐/4초 켜짐의 사이클 시간으로 12000 사이클의 개방/밀폐 시험에 가하였고, 균열 또는 어떠한 다른 종류의 고장에 대해서 검사하였다.
각각의 성형 조성물의 3 개의 동일한 샘플(1 내지 3번 실행)을 시험하여 대표적인 결과를 얻었다.
사용된 재료:
성분(A)
미세한-입자 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)
응집 단계를 위해서 사용되는 미세한-입자 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)를 사슬 전달제로서의 3차-도데실메르캅탄 및 개시제로서의 포타슘 퍼설페이트를 사용하여 60℃ 내지 80℃의 온도에서 유화 중합에 의해서 생성시켰다. 포타슘 퍼설페이트의 첨가는 중합의 시작을 나타냈다. 최종적으로 미세한-입자 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)를 50℃ 미만으로 냉각시키고, 미반응 모노머를 50℃ 미만의 온도에서 진공(200 내지 500 mbar) 하에 부분적으로 제거하였으며, 이는 중합의 종료를 나타낸다. 이어서, 라텍스 고형물(중량 당 %로)을 건조 캐비넷에서 180℃에서 25분 동안 샘플의 증발에 의해서 측정하였다. 모노머 전환율을 측정된 라텍스 고형물로부터 계산하였다. 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)는 하기 파라미터를 특징으로 한다. 참조 표 1.
라텍스 S-A1-1
씨드 라텍스를 사용하지 않는다. 유화제로서의 불균형된 로진의 포타슘염(포타슘 데하이드로-아비에테이트(potassium dehydro-abietate)의 양: 52 중량%, 포타슘 아이에테이트: 0 중량%) 및 염으로서의 테트라소듐 피로포스페이트(tetrasodium pyrophosphate)가 사용된다.
표 1: 부타디엔 고무 라텍스 S-A1의 조성
K = W * (1 -1.4 * s) * Dw
W = 분해된 포타슘 퍼설페이트 [100 부의 고무 당 부]
s = 고무 라텍스의 고형물의 중량에 대한 백분율로의 염의 양
Dw = 미세한-입자 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)의 중량 평균 입자 크기(=평균 입경 D50)
조악한-입자 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1)의 생산
조악한-입자 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1)의 생산을 표 2에 언급된 특정된 양으로 수행하였다. 미세한 입자 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)을 먼저 25℃에서 제공하였고, 필요한 경우에, 탈이온수로 특정의 농도로 조절하고 교반하였다. 이러한 분산액에, 4.58 중량%의 농도를 갖는 새롭게 생산된 수성 혼합물로서 미세한-입자 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)로부터의 고형물 100 부를 기준으로 하여 일정한 양의 아세트산 무수물을 첨가하였고, 전체 혼합물을 60초 동안 교반하였다. 그 후에, 응집을 교반 없이 30분 동안 수행하였다. 후속하여, KOH를 3 내지 5 중량% 수용액으로서 응집된 라텍스에 첨가하고 교반에 의해서 혼합하였다. 50 μm 필터를 통한 여과 후에, 미세한-입자 부타디엔 고무 라텍스(B)의 100부 고형물을 기준으로 하여 고형물 질량으로서 응집물의 양을 측정하였다. 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A)의 고형물 함량, pH 값 및 중간 중량 입경 D50을 측정하였다.
표 2: 조악한-입자의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1)의 생산
그라프트 코폴리머(A)의 생산
59 중량부의 조악한-입자의 응집된 부타디엔 고무 라텍스 A1-1 및 A1-2(80:20의 비율, 고무 라텍스(A1)의 고형물로서 게산됨)의 혼합물을 물로 27.5 중량의 고형물 함량으로 희석시켜 55℃로 가열하였다. 67 중량부의 스티렌, 33 중량부의 아크릴로니트릴 및 0.4 중량부의 3차-도데실메르캅탄으로 이루어진 51 중량부의 혼합물을 3시간 30분 내에 첨가하였다. 모노머 공급이 시작되는 때와 동시에, 중합은 0.15 중량부의 큐멘 하이드로퍼옥사이드를 수용액으로서의 0.57 중량부의 불균형된 로진(포타슘 데하이드로아비에테이르의 양: 52 중량%, 포타슘 아비에테이트: 0 중량%) 및 0.22 중량부의 글루코스, 0.36 중량%의 테트라소듐 피로포스페이트 및 0.005 중량%의 철-(II)-설페이트의 별도의 수용액과 함께 3 시간 30분 내에 공급함으로써 시작되었다.
모노머를 공급하기 시작한 후에, 온도를 55℃로부터 75℃로 3 시간 30 분 내에 상승시켰다. 중합을 75℃에서 추가로 2 시간 동안 수행시켰고, 이어서, 그라프트 고무 라텍스(= 그라프트 코폴리머 A)를 주위 온도로 냉각시켰다. 그라프트 고무 라텍스를 약 0.6 중량부의 페놀계 항산화제로 안정화시키고, 황산으로 침전시키고, 물로 세척하고, 습윤 그라프트 분말을 70℃에서 건조시켰다(잔류물 습도 0.5 중량% 미만).
얻은 생성물은 그라프트 코폴리머(A-I)이다.
비교예에서 사용된 ABS 그라프트 코폴리머 P-1(응집된 고무 라텍스의 D50 입자 크기(nm): 315/328 nm, 그라프트 쉬쓰: 40.5 중량%, 그라프트 쉬쓰의 AN-함량: 28 중량%, 아세트산 무수물에 의해서 응집됨)는 WO 2012/022710 A2(p. 23 내지 28)에서 개시된 바와 같은 그라프트 고무 폴리머 I5에 상응하고 그에 따라서 제조되었다.
성분(B)
(B-I): 자유 라디칼 용액 중합에 의해서 생산된 33 mL/10분의 220℃/10kg에서의 용융 부피 흐름 속도(MVR) 및 Mw 124000 g/mol(폴리스티렌 표준을 사용하여 THF 중의 겔 투과 크로마토그래피에 의해서 측정됨)을 갖는 69:31의 중합된 스티렌 대 아크릴로니트릴의 비율로의 스티렌과 아크릴로니트릴으로부터의 통계학적 코폴리머.
(B-II): 자유 라디칼 용액 중합에 의해서 생산된 27 mL/10분의 220℃/10kg에서의 용융 부피 흐름 속도(MVR) 및 Mw 132000 g/mol(폴리스티렌 표준을 사용하여 THF 중의 겔 투과 크로마토그래피에 의해서 측정됨)을 갖는 69:31의 중합된 스티렌 대 아크릴로니트릴의 비율로의 스티렌과 아크릴로니트릴으로부터의 통계학적 코폴리머.
성분(C)
C-1 에틸렌 비스스테아르아미드
C-2 1000 cSt의 동적 점도를 갖는 폴리디메틸실록산
C-3 디스테아릴 펜타에리트롤 디포스파이트
C-4 마그네슘 스테아레이트
C-5 마그네슘 옥사이드
C-6 Phillips Carbon Black Limited로부터의 카본 블랙 분말
열가소성 조성물
그라프트 고무 폴리머(A-I) 또는 (P-1), SAN-코폴리머(B-I) 또는 (B-II), 및 상기 언듭된 성분(C)를 고속 믹서에서 4 내지 5분 동안 혼합(비율 표 3 참조, 배치 크기 5kg)하여 균일한 프리믹스(premix)를 얻고, 이어서, 상기 프리믹스를 이축 압출기에서 80 rpm의 속도에서 그리고 상이한 배럴 존(barrel zone)들에 대한 190℃로부터 220℃까지의 점증적인 온도 프로파일을 이용하여 용융 배합하였다. 압출된 가닥을 수조에서 냉각시키고, 공기 건조시키고, 펠릿화하였다. 얻은 배합물의 표준 시험 시험편(ISO 시험 바)을 사출 성형하였다. 사출성형기 배럴의 온도 프로필은 190 내지 230℃이다.
시험 결과를 표 4 내지 6에 나타낸다.
표 3: ABS 성형 조성물
표 4:
NIIS=아이조드 노치 충격 강도(Izod notched impact strength)
표 5:
표준 = 요구되는 특성
표 6:
본 발명에 따른 성형 조성물(참조, 실시예 1 및 2)은, 이들의 파단시 신율(표 4), 이들의 낙하 시험(참조, 표 5 및 6) 및 세탁기 뚜껑의 개방/폐쇄 시험에 의해서 나타낸 바와 같이, 우수한 피로 저항성을 나타낸다.
더욱이, 나타낸 데이터는 기재된 성형 조성물이 이들의 주요 기계적 특성, 화학적 내성, 연성 및 용융 흐름과 관련하여 잘-균형된 특성을 지니고 있음을 나타내고 있다.
Claims (14)
- 이하 성분 A, B 및 C를 포함하되, 성분 A, B 및 존재하는 경우의 C의 합이 100중량%인 열가소성 성형 조성물:
(A) 50.5 내지 55 중량%의 그라프트 쉬쓰(graft sheath: A2) 및 45 내지 49.5 중량%의 그라프트 기재(graft substrate: A1) - 응집된 부타디엔 고무 라텍스(agglomerated butadiene rubber latex)(A1') 및 (A1")의 혼합물 - 로 이루어진 25 내지 45 중량%의 그라프트 코폴리머(A)로서,
(A1) 및 (A2)의 합이 100 중량%이고,
상기 그라프트 코폴리머(A)는
150 내지 350 nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 425 내지 650nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1")의 존재 하에,
그라프트 쉬쓰(A2)를 얻기 위한 69.5/30.5 내지 66/34의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴의 유화 중합에 의해서 얻어지고,
상기 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴은 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로(50 중량% 미만) 대체되는 것이 가능하고,
상기 응집된 고무 라텍스(A1') 및 (A1")는 적어도 하나의 산 무수물에 의한 120 nm 또는 그 미만의 중간 중량 입경 D50을 갖는 적어도 하나의 출발 부타디엔 고무 라텍스(S-A1)의 응집에 의해서 얻어지는, 25 내지 45 중량%의 그라프트 코폴리머(A);
(B) 70/30 내지 66/34의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴로부터 얻어지는 55 내지 75 중량%의 적어도 하나의 코폴리머(B)로서,
상기 스티렌 및/또는 아크릴로니트릴이 알파-메틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트 또는 N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물에 의해서 부분적으로(50 중량% 미만) 대체되는 것이 가능하고,
코폴리머(B)가 30 내지 36 g/10 min(220℃/10 kg)의 용융 흐름 속도를 갖는, 55 내지 75 중량%의 적어도 하나의 코폴리머(B); 및
(C) 0 내지 5 중량%의 추가 첨가제 및/또는 가공 보조제(C). - 청구항 1에 있어서,
25 내지 45 중량%의 성분(A),
54.99 내지 74.99 중량%의 성분(B),
0.01 내지 5 중량%의 성분(C)을 포함하는, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
30 내지 45 중량%의 성분(A),
54.99 내지 69.99 중량%의 성분(B),
0.01 내지 5 중량%의 성분(C)을 포함하는, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
그라프트 코폴리머(A)가,
51 내지 54 중량%의 그라프트 쉬쓰(A2) 및
46 내지 49 중량%의 그라프트 기재(A1)로 이루어지는, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
그라프트 쉬쓰(A2)가 69/31 내지 67/33의 중량 비율의 스티렌 및 아크릴로니트릴의 유화 중합에 의해서 얻어지는, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1')가 200 내지 300 nm의 중간 중량 입경 D50를 가지며, 적어도 하나의 응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1")가 450 내지 600 nm의 중간 중량 입경 D50을 갖는, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
응집된 부타디엔 고무 라텍스(A1') 및 (A1")의 중량 비율이 50/50 내지 90/10인, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
공중합체(B)에서, 스티렌 및 아크릴로니트릴의 중량 비율이 69.5/30.5 내지 67/33인, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
공중합체(B)가 31 내지 35 g/10 min(220℃/10 kg)의 용융 흐름 속도를 갖는, 열가소성 성형 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
그라프트 쉬쓰(A2) 및 코폴리머(B)가 스티렌 및 아크릴로니트릴의 중합된 단위로 이루어지는, 열가소성 성형 조성물. - 160℃ 내지 400℃ 범위의 온도에서 성분(A), (B), 및 존재하는 경우의 (C), 및 임의의 추가 폴리머(TP)를 용융 혼합함으로써 청구항 1에 따른 열가소성 성형 조성물을 제조하는 방법.
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