KR20110076547A - 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) (A1) 선형 폴리카보네이트 수지 50∼90 중량%와 (A2) 분지형 폴리카보네이트 수지 10∼50 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부에 대하여, (B) 인산 에스테르 화합물 또는 이들의 혼합물 5∼20 중량부; (C) 환형 포스파젠 화합물 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부; 및 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체 0.1 내지 10 중량부를 포함한다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 유동성 및 내충격성이 우수하면서도, 높은 난연성 및 투명성을 갖는다.
폴리카보네이트, 인산 에스테르 화합물, 환형 포스파젠 화합물, 페닐치환 실록산 공중합체, 투명성, 난연성

Description

투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{Polycarbonate Resin Composition having Good Flame Retardancy and Transparency}
본 발명은 난연성 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 폴리카보네이트 수지에 인산 에스테르계 난연제 및 환형 포스파젠 화합물, 페닐치환 실록산 공중합체를 적용하여 우수한 투명성과 난연성 및 고유동성을 나타내고 내충격성, 열안정성, 작업성 및 외관 특성이 우수한 난연성 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 우수한 기계적 강도, 높은 내열성, 투명성 등을 가지는 엔지니어링 플라스틱으로 사무 자동화 기기, 전기/전자 부품, 자동차용 소재 등에 다양하게 상업적으로 적용된다. 최근 이러한 상업적 이용에 있어서 다음과 같은 요구조건을 충족시킬 수 있는 수지조성물의 발명이 시급한 실정이다.
1) 환경적인 문제로 인해 할로겐계 난연제를 사용하지 않은 난연성을 갖는 수지 조성물
2) 제품의 경량화를 위해 얇은 제품의 사출성형이 가능한 우수한 용융 유동성을 가질 것
3) 제품의 디자인 자유도나 의장성을 높이기 위해 투명한 것
4) 방향족 폴리카보네이트가 본래 가지는 내열성, 용융안정성, 내충격성 등의 특징이 유지되는 것
폴리카보네이트 수지는 본래 가연성으로 고온으로 용융되어 주변 물질을 가연할 수 있다. 따라서 안전하게 폴리카보네이트를 여러분야에 적용하기 위해서는 물질의 가연성을 지연시키거나 연소시 적하를 감소시키는 첨가제를 포함하여야 한다. 대부분의 적하 방지제의 경우 폴리카보네이트의 투명성을 저하하는 결과를 초래하므로 투명성을 유지하는 수지 조성물에 난연성을 부여하는 것이 도전 과제이다.
이러한 수지 조성물에 난연성을 부여하기 위해 종래에는 할로겐계 난연제를 배합하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면 일본특허 특공소 제47-445337호 공보에는, 폴리카보네이트 수지에 대하여 브롬화 비스페놀-A의 카보네이트 올리고머를 1∼20 중량% 함유하는 난연성 폴리카보네이트 수지 조성물이 제안되고 있고, 특공소 제47-24660호 공보에는 브롬화 비스페놀-A와 비스페놀-A의 공중합 폴리카보네이트 수지 조성물이 제안되어 있다. 또한, 특개소 제53-50261호 공보에는 방향족 폴리카보네이트 수지와 유기 알칼리 금속염과의 혼합물인 조성물이 제안되고, 그 실시예에 있어서 방향족 폴리카보네이트 수지 100 중량부에, 유기 알칼리 금속염으로서 디페닐 술폰-3-술폰산 나트륨 0.2 중량부, 유기 할로겐화 물질로서 브롬화 비스페 놀-A의 폴리카보네이트 1.5 중량부 및 불소화 폴리올레핀계 수지 0.1 중량부를 배합한 난연성 방향족 폴리카보네이트 수지 조성물이 제안되어 있다. 그러나 할로겐을 포함하는 화합물은 배합한 수지 조성물의 열안정성을 저하시키거나, 성형기 스크류나 성형 금형 등을 부식시키는 등의 결점이 있는 외에, 근래에는 환경오염 등의 문제가 있다.
브롬계 난연제를 사용하지 않고 방향족 폴리카보네이트의 난연성을 높이는 방법으로는 일본특허 특공소 제47-40445호 공보에서 방향족 폴리카보네이트에 퍼플루오르 알칸 술폰산의 알칼리 금속염 또는 알칼리토류 금속염을 배합하는 방법이 게시되어 있고, 특공소 제60-38418호 공보에서는 방향족 폴리카보네이트에 유기 알칼리 금속염 또는 알칼리토류 금속염과 폴리테트라플루오르 에틸렌을 배합하여 연소시 적하를 방지하는 방법이 개시되어 있다. 그렇지만 이러한 공보로 개시되어 있는 방향족 폴리카보네이트 수지 조성물에서는 용융 점도의 전단 속도 의존성이 작아 특별히 얇은 성형품을 성형하는 경우에 있어서 용융수지의 유동성 부족으로 숏 쇼트(short shot)등의 성형 불량을 일으키기 쉽다는 문제가 있었다. 또한 폴리테트라플루오로 에틸렌을 배합하는 것은 투명성이 크게 손실되는 문제가 있다.
이에 대해 분자구조 중 분지구조를 가지는 분지상 방향족 폴리카보네이트 또는 이것에 분지 구조를 갖지 않는 선형 방향족 폴리카보네이트를 블렌드하여 투명성을 유지하면서 연소물의 적하를 방지하는 방법이 시도되었다. 예를 들어 일본특허 특개평 제7-258532호 공보에서는 분지상 방향족 폴리카보네이트에 대하여 유기 알칼리 금속염 또는 유기 알칼리토류 금속염을 배합하는 것에 의해 폴리테트라플루 오로 에틸렌을 사용하지 않아도 적하를 방지할 수 있다고 기술하고 있다. 또한 분지상 폴리카보네이트 수지로서는 1,1,1-트리스(4-히드록시 페닐(hydroxyphenyl))-에탄(ethane)에 대표되는 분지제를 첨가하고 합성되는 분지상 폴리카보네이트 수지만이 개시되어 있다. 실시예로 개시되어 있는 혼합수지 조성물은 분지상 폴리카보네이트 수지가 30∼100 중량부의 비율로 사용되고 있고, 혼합 수지 조성물은 난연성은 확보되지만 유동성 및 투명성 등에 대해서는 충분하다고 말할 수 없다.
본 발명의 목적은 난연성과 투명성, 기계적 강도, 내열성, 유동성 등의 물성 발란스가 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 난연성과 투명성을 유지하면서도 고유동성 및 내충격성을 갖는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연소시 적하를 방지할 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 난연성 및 외관성을 갖는 플라스틱 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 (A) (A1) 선형 폴리카보네이트 수지 50∼90 중량%와 (A2) 분지형 폴리카보네이트 수지 10∼50 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 이들의 혼합물 5∼20 중량부; (C) 하기 화학식 2로 표시되는 환형 포스파젠 화합물 0.1 내지 10 중량부; 및 (D) 하기 화학식 5로 표시되는 페닐기 치환 실록산 공중합체 0.1∼10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112009081386672-PAT00001
상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 C1-C10 알킬, C6-C20 아릴 또는 C1-C10 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, m은 반복단위의 수를 나타내는 0 내지 5의 정수이며, 상기 화학식 1의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물 m의 평균값은 0.5에서 2이다.
[화학식 2]
Figure 112009081386672-PAT00002
상기 식에서, R2는, 각각 독립적으로, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 아릴기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내고, n은 0에서 10까지의 정수이다.
[화학식 5]
Figure 112009081386672-PAT00003
상기 식에서 R5은 메틸 또는 페닐기이고, R6는 메틸, 페닐, 하이드록시, 메톡시, 페녹시 또는 비닐기이며, p와 q는 반복단위의 수를 나타내는 1<p+q<500 범위의 정수이다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 (A2) 분지형 폴리카보네이트 수지의 분지도는 0.05 내지 0.8 %이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 화학식 1의 R1은 각각 페닐기 또는 나프틸기이거나 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필 부틸, sec-부틸, t-부틸, 이소부틸, 이소아밀 또는 t-아밀기가 치환된 페닐기 또는 나프틸기이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 화학식 2로 표시되는 환형 포스파젠 화합물의 R2가 페녹시기이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 환형 포스파젠 화합물(C)이 하기 화학식 4로 표시되는 환형 포스파젠 화합물로서 R3기를 가진 연결기(linking group)로 연결되어 이루어진 환형 포스파젠의 올리고머형 화합물의 혼합물을 포함한다.
[화학식 4]
Figure 112009081386672-PAT00004
상기 식에서, R4는 C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 C6-C20 아릴기, C7-C20 아르알킬기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내며, xy는 각각 0 또는 1에서 10까지의 정수이고, R3은 C6-C30 디옥시아릴 또는 C1-C20 알킬 치환된 C6-C30 디옥시아릴기 유도체이 며, 상기 화학식 4로 표시되는 환형 포스파젠의 올리고머형 화합물의 혼합물에서의 평균 z값은 수평균 중합도로서 0.3≤z≤3이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체의 동적점도는 25 ℃에서 1∼1000 센티스토크(cSt)이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체는 R5 및 R6가 모두 메틸기인 폴리(메틸페닐)실록산이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체는 R5 및 R6가 모두 페닐기로 치환된 폴리(디페닐)실록산이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체는 R5 및 R6가 모두 메틸기로 치환된 디메틸실록산과, R5 및 R6가 모두 페닐기로 치환된 디페닐실록산의 공중합체이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체의 평균 p와 q 값의 비율이 9 : 1 내지 3 : 7 범위이다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 상기 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지에 인산 에스테르 화합물, 환형 포스파젠 화합물 및 페닐 치환 실록산 공중합체를 적용함으로써, 우수한 난연성 및 투명성을 유지하면서도, 유동성과 내충격성이 향상된 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 내용을 보다 상세히 상세히 설명하기로 한다.
 
본 발명은 (A) (A1) 선형 폴리카보네이트 수지 50∼90 중량%와 (A2) 분지형 폴리카보네이트 수지 10∼50 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 이들의 혼합물 5∼20 중량부; (C) 하기 화학식 2로 표시되는 환형 포스파젠 화합물 0.1∼10 중량부; 및 (D) 하기 화학식 5로 표시되는 페닐기 치환 실록산 공중합체 0.1∼10 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다. 
[화학식 1]
Figure 112009081386672-PAT00005
상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 C1-C10 알킬, C6-C20 아릴 또는 C1-C10 알 킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, m은 반복단위의 수를 나타내는 0 내지 5의 정수이며, 상기 화학식 1의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물 m의 평균값은 0.5에서 2이다.
[화학식 2]
Figure 112009081386672-PAT00006
상기 식에서, R2는, 각각 독립적으로, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 아릴기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내고, n은 0에서 10까지의 정수이다.
 [화학식 5]
Figure 112009081386672-PAT00007
상기 식에서 R5은 메틸 또는 페닐기이고, R6는 메틸, 페닐, 하이드록시, 메 톡시, 페녹시 또는 비닐기이며, p와 q는 반복단위의 수를 나타내는 1<p+q<500 범위의 정수이다.
(A) 폴리카보네이트 수지
(A1) 선형 폴리카보네이트 수지
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 방향족 선형 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 디페놀류를 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르와 반응시킴으로서 제조될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009081386672-PAT00008
상기 식에서, A는 단일 결합, C1-C5의 알킬렌, C1-C5의 알킬리덴, C5-C6의 시클로알킬리덴, -S-또는 -SO2-를 나타낸다.
상기 화학식 3의 디페놀의 구체예로서는 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있다. 또한, 상기 디페놀 화합 물로는 하이드로퀴논, 레조시놀과 같은 화합물을 사용할 수 있다. 이들 중, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산 등이 있으며, 바람직하면서 공업적으로 가장 많이 사용되는 방향족 폴리카보네이트는 비스페놀-A라고도 불리는 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판으로부터 제조된다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 적합한 폴리카보네이트로서는 중량평균분자량이 10,000∼200,000인 것을 들 수 있으며, 15,000∼80,000인 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 폴리카보네이트로는 호모 폴리카보네이트, 코폴리카보네이트를 들 수 있으며, 또한 코폴리카보네이트와 호모 폴리카보네이트의 블렌드 형태로 사용하는 것도 가능하다.
또한 본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 폴리카보네이트는 에스테르 전구체(precursor), 예컨대 2관능 카르복실산 존재하에 중합반응시켜 얻어진 방향족 폴리에스테르-카르보네이트 수지로 일부 또는 전량 대체하는 것도 가능하다.
(A2) 분지형 폴리카보네이트 수지
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 분지형 폴리카보네이트는 폴리카보네이트 중합도중 분지제를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 분지제는 널리 공지되어 있으며 하이드록실, 카복실, 카복실산 무수물, 할로포밀 및 이들의 혼합물일 수 있는 3종 이상의 작용기를 함유하는 다작용성 유기 화합물을 포함할 수 있다.
특정한 예는 트라이멜리트산, 트라이멜리트산 무수물, 트라이멜리트산 3염화 물, 트라이스-p-하이드록시페닐에탄(THPE), 2,6-비스(2'-하이드록시-5-5'-메틸벤질)-4-메틸페놀, 이사틴-비스페놀, 트라이스-페놀 TC(1,3,5-트리아스((p-하이드록시페닐)이소프로필)벤젠)), 트리아스-페놀PA(4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸), 4-클로로포밀 프탈산 무수물, 트리메시산 및 벤조페논 테트라카복실산을 포함한다.
분지제는 약 0.05 내지 2.0 중량%의 수준으로 첨가될 수 있다. 분지형 폴리카보네이트를 제조하기 위한 분지제 및 방법은 미국특허 제3,635,895호 및 제4,001,184호에 기술되어 있다. 모든 또는 대부분의 유형의 폴리카보네이트 말단기는 난연성 폴리카보네이트 조성물에 유용한 것으로 고려된다.
바람직한 분지형 폴리카보네이트는 비스페놀 A를 기본으로 한다. 바람직하게는 폴리카보네이트의 중량평균분자량은 약 5,000 내지 100,000, 보다 바람직하게는 약 10,000 내지 65,000, 가장 바람직하게는 15,000 내지 40,000이다.
본 발명의 수지 조성물은 선형 및 분지형 폴리카보네이트 수지를 둘 다 포함한다. 전형적으로는 50 내지 90 중량%, 바람직하게는 60 내지 80 중량% 선형 폴리카보네이트가 존재한다. 또한, 분지형 폴리카보네이트는 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 40 중량%가 포함된다.
분지형 폴리카보네이트는 약 0.05 내지 약 0.8 %의 분지도, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.6 %의 분지도, 가장 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.4 %의 분지도를 갖는다. 분지의 백분율은 100개의 반복단위당 분지의 수에 의해 결정된다. 조성물 중의 분지의 최종 양은 분지형 수지 대 선형 수지의 비율 및 분지형 수지중의 분지 제의 수준에 의해 결정된다.
 
(B) 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르 화합물
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 인산 에스테르 화합물 또는 이들의 혼합물이다.
[화학식 1]
Figure 112009081386672-PAT00009
상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 C1-C10 알킬, C6-C20 아릴 또는 C1-C10 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, m은 반복단위의 수를 나타내는 0 내지 5의 정수이며, 상기 화학식 1의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물 m의 평균값은 0.5에서 2이다.
상기 화학식 1의 R1은 페닐기 또는 나프틸기이거나 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, sec-부틸, t-부틸, 이소부틸, 이소아밀, t-아밀 등의 알킬기가 치환된 페닐기 또는 나프틸기 등인 것이 바람직하며, 페닐기, 나프틸기 또는 메틸, 에틸, 이소프로필 또는 t-부틸기가 치환된 페닐기가 더욱 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 상기 화학식 1의 화합물은 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물로서, m의 평균값이 0.5∼2인 올리고머형의 비스페놀-A 유도 인산 에스테르이다. 본 발명에서는 m의 값이 서로 다른 2 이상의 인산 에스테르 화합물이 혼합된 형태로 사용될 수 있는데, 중합공정에서 제조시에 m 값이 서로 다른 2 이상의 인산 에스테르 화합물들이 이미 혼합되어 있는 것을 사용하거나, 각각 별도로 제조된 것을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서 상기 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르 화합물(B)은 폴리카보네이트 수지(A) 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 사용할 수 있다. 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르 화합물이 5 중량부 미만으로 사용될 경우, 충분한 난연성을 얻을 수 없으며, 20 중량부를 초과하여 사용될 경우, 유동성, 내열성이 저하될 수 있다. 바람직하게는 상기 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르 화합물은 폴리카보네이트(A) 100 중량부에 대하여 10 내지 17 중량부로 사용될 수 있다.
 
(C) 환형 포스파젠 화합물
본 발명에서 사용되는 환형 포스파젠 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 포스파젠 화합물 또는 그 혼합물이다.
[화학식 2]
Figure 112009081386672-PAT00010
상기 식에서, R2는, 각각 독립적으로, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 아릴기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내고, n은 0에서 10까지의 정수이다.
상기 식의 알콕시기 또는 아릴옥시기는 알킬기, 아릴기, 아미노기, 또는 히드록실기 등으로 치환될 수 있으며, 바람직한 R2로는 알콕시기, 아릴옥시기 등이 있고, 더욱 바람직하기로는 페녹시기가 바람직하다.
또한, 본 발명에는 하기 화학식 4로 표시되는 환형(Cyclic) 포스파젠 화합물로서 R3기를 가진 연결기(linking group)로 연결되어 이루어진 환형 포스파젠의 올리고머형 화합물의 혼합물이 혼합되어 사용될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112009081386672-PAT00011
상기 식에서, R4는 C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 C6-C20 아릴기, C7-C20 아르알킬기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내며, xy는 각각 0 또는 1에서 10까지의 정수이고, R3은 C6-C30 디옥시아릴 또는 C1-C20 알킬 치환된 C6-C30 디옥시아릴기 유도체이며, 상기 화학식 4로 표시되는 환형 포스파젠의 올리고머형 화합물의 혼합물에서의 평균 z값은 수평균 중합도로서 0.3≤z≤3이다.
상기 환형 포스파젠 올리고머형 화합물을 제조하는 방법은 특별히 제한되지는 않으며, 하기의 방법으로 제조할 수 있다.
먼저 알킬 알콜(또는 아릴 알콜)을 수산화나트륨 또는 수산화 리튬 등과 같은 알칼리 금속 수산화물과 반응시켜서 알칼리 금속 알킬레이트(또는 알칼리 금속 아릴레이트)를 얻는다. 같은 방법으로 R3기를 가진 디올류를 알칼리 금속 수산화물과 반응시켜서 알칼리 금속 디페놀레이트를 얻을 수 있다. 환형의 디클로로포스파젠 화합물을 적절한 비율의 알칼리 금속 알킬레이트(또는 알칼리 금속 아릴레이트)와 알칼리 금속 디페놀레이트의 혼합물과 반응시킨 후에, 다시 알칼리 금속 알킬레 이트(또는 알칼리 금속 아릴레이트)와 추가로 반응시켜서 환형 포스파젠 올리고머형 화합물을 얻을 수 있다.
본 발명에서 포스파젠 화합물은 상기 (A)로 이루어진 기초 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 7 중량부, 가장 바람직하게는 1 내지 5 중량부로 사용된다.
 
(D) 페닐기 치환 실록산 공중합체
본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 구성성분인 페닐기 치환 실록산 공중합체(D)는 하기의 화학식 5로 표시할 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112009081386672-PAT00012
상기 식에서 R5은 메틸 또는 페닐기이고, R6는 메틸, 페닐, 하이드록시, 메톡시, 페녹시 또는 비닐기이며, p와 q는 반복단위의 수를 나타내는 1<p+q<500 범위의 정수이다.
상기 페닐기 치환 실록산 공중합체는 p와 q 값이 다른 공중합체가 혼합된 형 태로 사용될 수 있으며, 이 때 평균 p : q 비율이 9 : 1 내지 3 : 7 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 상기 페닐기 치환 실록산 공중합체의 동적점도는 25 ℃에서 1∼1000 센티스토크(cSt)인 것을 사용할 수 있으며, 4∼500 센티스토크(cSt)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 동적점도 1∼1000 센티스토크(cSt) 범위를 벗어나는 경우, 투명성이 저하될 수 있다.
상기 페닐기 치환 실록산 공중합체의 예로는 R5과 R6가 모두 메틸기인 폴리(메틸페닐)실록산; R5과 R6가 모두 페닐기로 치환된 폴리(디페닐)실록산; R5과 R6가 모두 메틸기로 치환된 디메틸실록산과 R5과 R6가 모두 페닐기로 치환된 디페닐실록산의 공중합체가 있다. 이 중 폴리(메틸페닐)실록산 중합체가 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 상기 페닐기 치환 실록산의 반복단위의 수가 전체 단위 구조에서 50 % 이상을 차지하며, 80 % 이상을 차지하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 페닐기 치환 실록산 공중합체는 상기 (A)로 이루어진 기초 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부로 사용된다. 0.1 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 유동성, 강성 및 난연성의 향상효과가 현저하지 않고, 10 중량부를 초과하여 사용하는 경우, 투명성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 
본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은 각각의 용도에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 산화방지제, 충격보강제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 보강재, 무기물 첨가제, 자외선 안정제, 형광증백제, 안료 또는 염료 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 기초수지 100 중량부에 대하여 0.1∼40 중량부로 사용할 수 있다.
 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 난연성이 높으면서 투명성이 우수하여, 높은 외관성이 요구되는 여러가지 제품의 성형에 사용될 수 있다. 예를 들면, 우수한 투명성과 난연성 및 성형성이 요구되는 TV, 오디오, 핸드폰, 디지털 카메라, 네비게이션, 세탁기 컴퓨터, 모니터, MP3, 비디오 플레이어, CD플레이어와 같은 전기·전자 제품의 하우징 및 사무자동화 기기 기타 대형 사출물을 제조에 널리 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용하여 플라스틱 성형품을 성형하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 예를 들면, 압출, 사출 혹은 캐스팅 성형 방법등이 적용될 수 있다. 상기 성형은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.
 
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기 실시예 는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용한 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
(A1) 선형 폴리카보네이트 수지
중량평균분자량이 25,000 g/mol인 비스페놀-A형의 폴리카보네이트로서 일본 테이진(Teijin)사의 PANLITE L-1250WP를 사용하였다.
(A2) 분지형 폴리카보네이트 수지
중량평균분자량이 35,000 g/mol인 비스페놀-A형의 폴리카보네이트로서 미국 GE사의 PK2870을 사용하였다. 
(B) 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르 화합물
상기 화학식 1에서의 m의 값이 0인 것이 3.4 중량%, m의 값이 1인 것이 85.4 중량% 및 m의 값이 2 이상인 것이 11.2 중량% 포함되어 있으며, 평균 m 값이 1.08이고, R1이 페닐기인 비스페놀-A 유도 올리고머형 인산 에스테르의 혼합물인 일본 다이하치사의 CR-741을 사용하였다.
(C) 환형 포스파젠 화합물
일본 Fushimi Pharmaceutical사의 Rabitle FP-110을 사용하였다.
    
(D) 페닐기 치환 실록산 공중합체
GE-Toshiba 실리콘사의 TSF-433 폴리메틸페닐실록산 오일을 사용하였다. 
 
실시예 1∼3 및 비교실시예 1∼7
각 구성성분과 산화방지제, 열안정제를 첨가하여 통상의 혼합기에서 혼합하고 L/D=35, Φ=45 mm인 이축 압출기를 이용하여 압출한 후, 압출물을 펠렛 형태로 제조한 후, 사출온도 260∼280 ℃에서 물성 측정 및 난연도 평가를 위한 시편을 10 oz 사출기를 이용하여 제조하였다. 이들 시편은 23 ℃, 상대습도 50 %에서 48 시간 방치한 후 ASTM 규격에 따라 물성을 측정하였다.
물성 측정 방법
(1) 황색도(Yellow Index): ASTM D1925를 이용하여 2.5t colorchip 시편으로 Minolta 3600D CIE Lab. 색차계를 이용하여 측정하였다.
(2) 투명성: 일본 SUGAINSTRUMENT사의 칼라 컴퓨터 측정기기로 측정하였으며, 그 결과는 전광선 투과율과 HAZE로 나타내었다.
·전광선 투과율(%)=(시편 투과광)/시편 조사광 × 100
·HAZE(%)=(분산 투과광)/(전광선 투과율) × 100
(3) 난연도: UL-94 규정에 준하여 2.1 mm 두께 시편을 이용하여 평가하였다.
(4) 용융흐름지수: ASTM D1238에 준하여, 250 ℃에서 10 kgf 하중으로 평가하였다.
(5) 전체 연소 시간: 2.1 mm 두께의 시편에 대하여 UL 94 난연규정에 따라 전체 연소시간을 측정하였다.
 
Figure 112009081386672-PAT00013
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 2는 V0의 난연도 및 우수한 투명성을 가지면서도, 높은 용융흐름지수를 나타내 성형성이 좋은 것을 알 수 있다. 이에 비해, 선형 폴리카보네이트만을 사용한 경우(비교실시예 4), 환형 포스파젠 화합물(C), 페닐기 치환 실록산 공중합체(D)를 적용하지 않는 경우(비교실시예 1, 3)에는 난연도가 V2로 저하되었다.
아울러, 페닐기 치환 실록산 공중합체(D)를 본 발명의 범위 밖의 조성으로 사용한 경우(비교실시예 2)에는 황색도, 투명성 및 난연도가 저하됨을 확인할 수 있었다.
 
본 발명의 단순한 변형 및 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (12)

  1. (A) (A1) 선형 폴리카보네이트 수지 50∼90 중량%와 (A2) 분지형 폴리카보네이트 수지 10∼50 중량%로 이루어진 기초수지 100 중량부;
    (B) 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀-A로부터 유도된 올리고머형 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물 5∼20 중량부;
    (C) 하기 화학식 2로 표시되는 환형 포스파젠 화합물 0.1 내지 10 중량부; 및
    (D) 하기의 화학식 5로 표시되는 페닐기 치환 실록산 공중합체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112009081386672-PAT00014
    (상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 C1-C10 알킬, C6-C20 아릴 또는 C1-C10 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이며, m은 반복단위의 수를 나타내는 0 내지 5의 정수이며, 상기 화학식 1의 올리고머형 인산 에스테르 화합물의 혼합물 m의 평균값은 0.5에서 2임)
    [화학식 2]
    Figure 112009081386672-PAT00015
    (상기 식에서, R2는, 각각 독립적으로, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 아릴기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내고, n은 0에서 10까지의 정수임)
    [화학식 5]
    Figure 112009081386672-PAT00016
    (상기 식에서 R5은 메틸 또는 페닐기이고, R6는 메틸, 페닐, 하이드록시, 메톡시, 페녹시, 비닐기이며, p와 q는 반복단위의 수를 나타내는 1<p+q<500 범위의 정수임).
  2. 제1항에 있어서, 상기 (A2) 분지형 폴리카보네이트 수지의 분지도가 0.05 내지 0.8 %인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조 성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 R1은 각각 페닐기 또는 나프틸기이거나 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필 부틸, sec-부틸, t-부틸, 이소부틸, 이소아밀 또는 t-아밀기가 치환된 페닐기 또는 나프틸기인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 환형 포스파젠 화합물의 R2가 페녹시기인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 환형 포스파젠 화합물(C)이 하기 화학식 4로 표시되는 환형 포스파젠 화합물로서 R3기를 가진 연결기(linking group)로 연결되어 이루어진 환형 포스파젠의 올리고머형 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물:
    [화학식 4]
    Figure 112009081386672-PAT00017
    상기 식에서, R4는 C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, C1-C20 알킬 치환 C6-C20 아릴기, C7-C20 아르알킬기, C1-C20 알콕시기, C6-C20 아릴옥시기, 아미노기 또는 히드록시기로부터 선택된 치환기를 나타내며, xy는 각각 0 또는 1에서 10까지의 정수이고, R3은 C6-C30 디옥시아릴 또는 C1-C20 알킬 치환된 C6-C30 디옥시아릴기 유도체이며, 상기 화학식 4로 표시되는 환형 포스파젠의 올리고머형 화합물의 혼합물에서의 평균 z값은 수평균 중합도로서 0.3≤z≤3임.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체의 동적점도는 25 ℃에서 1∼1000 센티스토크(cSt)인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
     
  7. 제1항에 있어서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체는 R5 및 R6가 모두 메틸기인 폴리(메틸페닐)실록산인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
     
  8. 제1항에 있어서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체는 R5 및 R6가 모두 페닐기로 치환된 폴리(디페닐)실록산인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체는 R5 및 R6가 모두 메틸기로 치환된 디메틸실록산과, R5 및 R6가 모두 페닐기로 치환된 디페닐실록산의 공중합체인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
     
  10. 제1항에 있어서, 상기 (D) 페닐기 치환 실록산 공중합체의 평균 p와 q 값의 비율이 9 : 1 내지 3 : 7 범위인 것인 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
     
  11. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물은 산화 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 보강제, 염료, 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명성과 난연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물.
     
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 제조된 성형품.
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