KR19980064332A - 중합체 조성물 - Google Patents

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KR19980064332A
KR19980064332A KR1019970070397A KR19970070397A KR19980064332A KR 19980064332 A KR19980064332 A KR 19980064332A KR 1019970070397 A KR1019970070397 A KR 1019970070397A KR 19970070397 A KR19970070397 A KR 19970070397A KR 19980064332 A KR19980064332 A KR 19980064332A
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 열호변성(thermotropic) 액정 공중합체 95.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 5.0 내지 95.0중량% 및 하나 이상의 강화제 0.01 내지 5.0중량%를 함유하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 중합체 조성물의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.

Description

중합체 조성물
본 발명은 신규한 사출 성형 조성물, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
EP-A-44175에는 폴리카보네이트 5 내지 75중량%와 완전 방향족이고 열가소적으로 가공 가능하며 비등방성인 에스테르 공중합체 용융물 25 내지 95중량%를 포함하며 350℃ 미만에서 가공되는 중합체 조성물이 기재되어 있다.
EP-A-217 563에는 가요성 쇄를 갖는 열가소성 기본 중합체와, 기본 중합체에 대해 비혼화성이며 기본 중합체와 액정 중합체의 총 중량을 기준으로 하여 약 2 내지 약 20중량%로 존재하는 용융 가공성 액정 중합체를 포함하는 자체 강화된 중합체 복합물질이 기재되어 있다. 액정 중합체는 필수적으로 일정 방향으로 배향되어 있으며 동일계내에서 기본 중합체의 매트릭스 중에 형성되어 있는 섬유의 형태로 존재한다. 상기 중합체 조성물은 단지 미미한 자체 강화 효과를 갖는다. 기재된 강화 효과는 매트릭스를 강화시키는 액정 중합체 조성물이 전단변형을 유도하면서 형성되는데 기인한다.
EP-A-30417에는 비등방성 용융물의 형성을 허용하는 하나 이상의 중합체와 하나 이상의 기타 용융 가능한 중합체를 0.50 내지 20중량% 함유하는 용융 가공 가능한 중합체 조성물이 기재되어 있다. 중합체 조성물에서, 중합체가 비등방성 용융물을 형성할 수 있는 온도 범위와 용융 가능한 중합체가 용융될 수 있는 온도 범위는 서로 중첩된다. 이때, 용융물에서 액정 중합체의 용융 점도 감소 효과는 유동성 개선에 이용된다.
본 발명의 목적은, 특히 박벽을 형성하는 경우, 기계적 특성이 우수한 중합체 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 중합체 조성물을 경제적이고도 환경친화적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 하나 이상의 열호변성 액정 공중합체 5.0 내지 65.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 35 내지 95.0중량% 및 하나 이상의 강화제 0.01 내지 5.0중량%를 함유하는 중합체 조성물에 의해 성취된다. 본 발명에 따른 중합체 조성물은, 특히 박벽을 형성하는 경우, 놀라울 정도로 우수한 기계적 특성을 지닌다.
액정 중합체의 자체 강화 효과는 훽스트 아크티엔게젤샤프트의 1992년 제품 설명서 벡트라(Vectra)에 밝혀져 있다. 액정 중합체를 중합체 조성물, 예를 들면, 폴리카보네이트 매트릭스 내에 강화제로서 피브릴 또는 점적(drop) 형태로 사용하는 경우, 이의 자체 강화 효과는 미미하다. 놀랍게도, 특히 박벽을 갖는, 상기와 같은 중합체 조성물의 경우 본 발명에 따른 강화제를 첨가함으로써 우수한 기계적 특성을 수득할 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명의 바람직한 양태는 하나 이상의 열호변성 액정 공중합체 7.5 내지 40.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 60.0 내지 92.5중량% 및 하나 이상의 강화제 0.05 내지 3.0중량%를 함유하는 중합체 조성물이다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 중합체 조성물은, 특히 박벽을 형성하는 경우, 우수한 기계적 특성을 갖는다.
본 발명의 특히 바람직한 양태는 하나 이상의 열호변성 액정 공중합체 10.0 내지 25.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 75 내지 90.0중량% 및 하나 이상의 강화제 0.1 내지 1.5중량%를 함유하는 중합체 조성물이다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 중합체 조성물은, 특히 박벽을 형성하는 경우, 매우 우수한 기계적 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 중합체 조성물에서, 열호변성 액정 공중합체는 다음 화학식 1 내지 8의 반복 단위를 갖는다.
상기 화학식 1 내지 8에서,
T는 동일하거나 상이하며, C1-C4-알킬 그룹, C1-C4-알콕시 그룹 또는 할로겐 원자이고,
D는 동일하거나 상이하며, C1-C4-알킬 그룹, C6-C10-아릴 그룹, C6-C10-아르알킬 그룹 또는 할로겐 원자이고,
s는 1 내지 4의 정수이며,
k는 정수 0 또는 1이고,
v는 1 이상의 정수이다.
냐프탈렌 화합물을 함유하는 액정 공중합체는 상표명R벡트라(Vectra) A 130,R벡트라 C 130,R벡트라 E 130,R벡트라 RD 501,R벡트라 RD 2001, 제나이트R(Zenite) 6130, 제나이트R7130 및 테르믹스R(Thermix)하에 완전방향족 복합물질로서 공지되어 있다. 나프탈렌 화합물과 아미노페놀을 함유하는 액정 공중합체는 상표명R벡트라 B,R벡트라 L 및R벡트라 Ei으로 공지되어 있다. 비페닐 단위를 함유하는 액정 공중합체는 상표명 아모코R(Amoco) G 930, 수미카수퍼R(Sumikasuper) E 6008 및R벡트라 E 130으로 공지되어 있다.
본 발명에 따른 중합체 조성물에서, 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트는 다음 화학식 9의 화합물이다.
상기식에서,
R은 C1-C4-알킬 그룹, C1-C4-알콕시 그룹, C6-C10-아릴 그룹 및 C6-C10-아르알킬 그룹과 같은 유기 그룹이고,
n은 1 이상의 정수이다.
비스페놀계 폴리카보네이트가 특히 바람직하다. 다음 화학식 10의 단량체를 함유하는 폴리카보네이트가 특히 매우 바람직하다.
폴리[옥시카보닐옥시-1,4-페닐렌-(1-메틸에틸리덴)-1,4-페닐렌](마크롤론R(Makrolon))과 같은 폴리카보네이트와 상표명 렉산R(Lexan), 아페크R(Apec) 또는 칼리브레R(Calibre)로 공지된 기타 폴리카보네이트가 특히 바람직하다. 또한, 폴리카보네이트와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)과의 혼합물이 폴리카보네이트 성분으로서 매우 적합하다. 이들 폴리카보네이트/ABS는 바이블렌드R(Bayblend) 또는 사이콜로이R(Cycoloy)로서 공지되어 있다.
본 발명에 따른 강화제는 이작용성 또는 삼작용성 구조 단위를 갖는다. 이들은 펜타에리트리틸 포스파이트 에스테르[예: 비스(2,4-디-3급-부틸페닐)펜타에리트리틸 디포스파이트 에스테르(울트라녹스R(Ultranox) 626)]와 같은 인 함유 화합물이 바람직하다. 1,2,4,5-벤젠테트라카복실산(피로멜리트산) 또는 피로멜리트산 무수물, 실리콘 탄성중합체로 개질된 폴리에테르이미드[실템R(Siltem)], 가교결합된 실리콘 탄성중합체[예: 실록산, 또는 말단 카복실 그룹을 5중량% 갖는 실록산계(예: SLM 445048) 또는 말단 페닐 그룹과 말단 카복실 그룹을 25중량% 갖는 실록산계(예: SLM 445045)] 또는 이들 화합물의 혼합물이 본 발명에 따른 추가 강화제이다. 사용된 강화제는 액정 공중합체의 자체 강화 효과를 증진시킨다.
바람직한 강화제는 포스파이트 에스테르와 실템과의 혼합물, 및 피로멜리트산과 실리콘 탄성중합체와의 혼합물이다.
본 발명에 따라, 중합체 조성물을 가공하여 과립을 수득하고자 한다. 이러한 목적을 위해, 하나 이상의 액정 공중합체, 하나 이상의 폴리카보네이트 및 하나 이상의 강화제의 혼합물을 상술한 비율로 용융시킨 다음 압출시킨다. 압출물을 분쇄하여 약 3 내지 4mm의 과립을 생성시킨다. 본 발명에 따라 생성된 과립은 본 발명에 따른 성형품을 수득하기 위해 가공하는 데 특히 바람직하다.
본 발명에 따라, 사출성형품의 두께를 감소시키면서 중합체 조성물의 기계적 특성을 증강시키기 위한 강화제의 용도가 고찰될 수 있다. 벽 두께가 4.0mm에서 1.6mm로 감소됨에 따른 인장 탄성 모듈러스의 증가율은 25% 이상이고, 인장 강도의 증가율은 15% 이상이다.
본 발명에 따라, 박벽 하우징부를 제조하기 위한 중합체 조성물의 용도가 고찰된다. 본 발명에 따라 생성된 과립이 박벽 하우징부의 제조에 사용된다.
본 발명은 다음 실시예에 의해 보다 상세하게 설명된다.
혼합물을 ZSK 25 이축 압출기(제조원: Werner 및 Pfleiderer)에서 용융시킨다. 압출기를 제조한다. 압출물을 분쇄하고 길이가 약 3 내지 4mm인 과립을 생성시킨다. 과립을 KT 90 사출성형기(제조원: Klockner Ferromatic)에서 290℃의 온도로 용융시킨다. 용융물을 1900bar의 압력에서 350mm/s의 평균 사출 속도로 인장 시험 바 주형내로 사출시킨다. 두께가 4.0, 3.2 및 1.6mm인 바(이소 인장 시험 바)가 사출성형된다.
대조용으로, 혼합물을 KT 90 사출성형기(제조원: Klockner Ferromatic)에서 290℃의 온도로 직접 용융시킨다. 용융물을 1900bar의 압력에서 350mm/s의 평균 사출 속도로 인장 시험 바 주형내로 사출시킨다. 두께가 4.0, 3.2 및 1.6mm인 바(이소 인장 시험 바)가 사출성형된다.
생성된 바를 유형 43.02 H 3570(제조원: Instron)의 인장시험기 위에 배치한다. 인장 시험기에서, 각각의 바의 인장 강도 및 파단 신도를 측정한다.
실시예
실시예 1
폴리카보네이트 마크롤론(Maklolon)R2400 4.0kg, 액정 공중합체R벡트라 A 950 1.0kg 및 울트라녹스R626 0.05kg의 혼합물을 제조한다. 혼합물을 이축 압출기에 용융시킨 다음 압출시킨다. 압출물을 분쇄하여 약 3 내지 4mm 길이의 과립을 제조한다. 과립을 120℃에서 4시간 동안 건조시킨 다음 사출성형기에서 사출성형하여 바(이소 바)를 수득한다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 1에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 3502 79.8 4.1
3.2 3882 88.7 4.2
1.6 4473 103.1 4.7
실시예 2
실시예 2는 실리콘 탄성중합체 SLM 445048(제조원: Wacker) 0.05kg을 강화제로서 사용하는 점만 제외하고 실시예 1과 유사한 방법으로 수행한다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 2에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 3170 74.4 4.1
3.2 3461 84.1 4.4
1.6 4717 111.3 4.1
실시예 3
실시예 3은 울트라녹스R626(0.1%) 0.05kg과 실템RST 1500(0.5%) 0.25kg을 강화제로서 사용하는 점만 제외하고 실시예 1과 유사한 방법으로 수행한다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 3에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 2908 70.1 4.0
3.2 3214 77.0 4.3
1.6 3357 85.3 4.3
실시예 4
실시예 4는 마크롤론 2400(67.5%) 3.5kg, 벡트라 A 950(30%) 1.5kg, 피로멜리트산(2%) 0.1kg 및 실리콘 탄성중합체 SLM 445025(0.5%) 0.025kg을 함유하는 중합체 혼합물을 강화제로서 사용하는 점만 제외하고 실시예 1과 유사한 방법으로 수행한다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 4에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 3918 64.7 1.9
3.2 4300 76.6 2.2
1.6 4760 101.6 2.4
실시예 5
실시예 5는 피로멜리트산(0.1%) 0.05kg과 울트라녹스R626(0.1%) 0.05kg을 강화제로서 사용하는 점만 제외하고 실시예 1과 유사한 방법으로 수행한다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 5에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 3262 69.1 3.2
3.2 3604 78.4 3.3
1.6 4134 86.1 2.9
비교 실시예 1
비교 실시예 1은 강화제를 사용하지 않는 점만 제외하고 실시예 1과 유사한 방법으로 수행한다. 폴리카보네이트 4kg과 액정 공중합체R벡트라 A 950 1kg과의 혼합물을 제조한다. 혼합물을 압출시킨다. 압출물을 분쇄하여 약 3 내지 4mm 길이의 과립을 제조한다. 과립을 120℃에서 4시간 동안 건조시킨 다음 사출성형기에서 가공한다. 바(이소 바)를 사출성형한다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 6에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 2480 43.6 3.2
3.2 2481 44.5 2.3
1.6 2576 50.7 7.2
비교 실시예 2
비교 실시예 2는 혼합물을 사출 성형기에서 290℃의 온도로 직접 용융시키는 점만 제외하고 실시예 1 및 비교 실시예 1과 유사한 방법에 의해 과립 형태의 폴리카보네이트 4kg 및 액정 공중합체R벡트라 A 950 1kg을 사용하여 수행한다. 용융물을 인장 시험 바 주형 내에 사출시킨다. 인장 시험기 상에서의 인장 시험의 수치를 하기의 표 7에 나타내었다.
벽 두께[mm] 인장 탄성 모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
4.0 2720 63.5 5.8
3.2 2653 67.7 59.1
1.6 2595 60.7 11.6
표 8에서는, 실시예 1과 비교실시예 1 및 2로부터 수득한 바의 기계적 특성을 비교하였다.
실시예/비교 실시예 벽 두께[mm] 인장 탄성모듈러스[PMa] 인장 강도[PMa] 파단 신도[%]
실시예 1 4.0 3502 79.8 4.1
비교 실시예 1 4.0 2480 43.6 3.2
비교 실시예 2 4.0 2720 63.5 5.8
실시예 1 3.2 3882 88.7 4.2
비교 실시예 1 3.2 2481 44.5 2.3
비교 실시예 2 3.2 2653 67.7 59.1
실시예 1 1.6 4473 103.1 4.7
비교 실시예 1 1.6 2576 50.7 7.2
비교 실시예 2 1.6 2595 60.7 11.6
본 발명의 중합체 조성물은 박벽을 형성하면서도 기계적 특성이 우수하다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 열호변성 액정 공중합체 5.0 내지 65.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 35 내지 95.0중량% 및 하나 이상의 강화제 0.01 내지 5.0중량%를 함유하는 중합체 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 열호변성 액정 공중합체 7.5 내지 40.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 60.0 내지 92.5중량% 및 하나 이상의 강화제 0.05 내지 3.0중량%를 함유하는 중합체 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 열호변성 액정 공중합체 10.0 내지 25.0중량%, 하나 이상의 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트 75.0 내지 90.0중량% 및 하나 이상의 강화제 0.1 내지 1.5중량%를 함유하는 중합체 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 열호변성 액정 공중합체가 다음 화학식 1 내지 8의 반복 단위를 갖는 중합체 조성물.
    화학식 1
    화학식 2
    화학식 3
    화학식 4
    화학식 5
    화학식 6
    화학식 7
    화학식 8
    상기 화학식 1 내지 8에서,
    T는 동일하거나 상이하며, C1-C4-알킬 그룹, C1-C4-알콕시 그룹 또는 할로겐 원자이고,
    D는 동일하거나 상이하며, C1-C4-알킬 그룹, C6-C10-아릴 그룹, C6-C10-아르알킬 그룹 또는 할로겐 원자이고,
    s는 1 내지 4의 정수이며,
    k는 정수 0 또는 1이고,
    v는 1 이상의 정수이다.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 열가소적으로 가공 가능한 폴리카보네이트가 하나 이상의 다음 화학식 9의 화합물, 바람직하게는 다음 화학식 10의 단량체를 함유하는 비스페놀계 폴리카보네이트인 중합체 조성물.
    화학식 9
    화학식 10
    상기 화학식 9 및 10에서,
    R은 C1-C4-알킬 그룹, C1-C4-알콕시 그룹, C6-C10-아릴 그룹 및 C6-C10-아르알킬 그룹을 포함하는 유기 그룹이고,
    n은 1 이상의 정수이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 강화제가 인 함유 화합물, 방향족 산, 실록산 및 규소로 개질된 화합물을 포함하는 하나 이상의 화합물인 중합체 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 강화제가 포스파이트 에스테르와 폴리에테르 이미드와의 혼합물이거나 피로멜리트산과 실리콘 탄성중합체와의 혼합물인 중합체 조성물.
  8. 하나 이상의 액정 공중합체, 하나 이상의 폴리카보네이트 및 하나 이상의 강화제를 용융 압출시킨 다음, 압출물을 분쇄함을 포함하는, 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 따르는 중합체 조성물의 제조방법.
  9. 사출 성형품의 벽 두께를 감소시키면서 중합체 조성물의 기계적 특성을 증강시키기 위한 강화제의 용도.
  10. 박벽 하우징부, 칩 모듈용 롱 필리그리(long filigree) 플러그 연결부, 증기 증류용 의학 장치 및 콘테이너, 및 무기질 또는 흑연이 충전되거나 탄소 섬유로 강화된 유리 섬유 및 유리 비드를 제조하기 위한, 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 따르는 중합체 조성물의 용도.
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