KR20130015285A

KR20130015285A - 내충격성이 우수한 폴리카보네이트와 ａｂｓ 블렌드 수지 조성물

Info

Publication number: KR20130015285A
Application number: KR1020110077168A
Authority: KR
Inventors: 서재범; 한창훈; 이대우; 박정태; 김준식
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-14
Also published as: KR101515259B1

Abstract

본 발명은 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 블렌드의 충격강도를 높이는 데 있어서, ABS의 매트릭스 SAN (Styrene-Acrylonitrile)에 PC와 상용성을 부여할 수 있는 사이클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)를 공중합함으로써 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 내충격성이 우수한 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물을 제공한다.

Description

내충격성이 우수한 폴리카보네이트와 ＡＢＳ 블렌드 수지 조성물{Polycarbonate/ABS blend resin composition having excellent impact strength}

본 발명은 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 블렌드의 충격강도를 높이는 데 있어서, PC와 상용성을 부여할 수 있는 사이클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)가 연속 괴상중합법에 의하여 공중합된 개질 ABS 수지를 첨가함으로써 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 내충격성이 우수한 수지를 제조할 수 있는 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리카보네이트(polycarbonate, PC)는 우수한 기계적, 열적 특성과 고투명성 및 내충격성 등으로 인하여 렌즈나 콤팩트 디스크 등의 광학용도나 휴대폰, 노트북 및 프린터 등의 OA용 소재, 기계부품, 각종 용익 등의 재료로 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 용융점도가 높고 유동성이 낮아 성형이 어려우며, 낮은 내약품성을 갖는 단점이 있다. 또한, 저온에서 노치 충격강도가 급격하게 저하되어 저온 충격강도가 요구되는 제품의 적용에는 한계가 있다. 이러한 PC의 단점들은 여러 가지 다양한 열가소성 수지나 엘라스토머(elastomer) 등과 블렌딩함으로써 보완될 수 있으며, 이들 중 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, ABS) 수지는 가장 널리 사용되는 수지 중 하나이다. 그러나 PC와 ABS는 일반적으로 상용성(compatibility)를 나타내지 않지만 부분적으로 혼용되는 블렌드(partially miscible blend)로서 두 성분 사이에 혼용성(miscibility)이 존재하여 어느 정도 계면 접착력을 가지나, 근본적으로 상분리가 발생하여 원하는 수준의 충격강도를 유지하기 어려우며, 특히 저온에서는 내충격성이 만족스럽지 못하다는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폴리카보네이트와 ABS의 블렌드시 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 내충격이 우수한 수지 조성물을 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 PC와 ABS의 상용성을 높여 블렌드 조성물의 내충격성을 향상시키는 데에 있어서 연속 괴상중합법을 이용하여 ABS 제조시 PC와 상용성을 부여할 수 있는 단량체를 공중합함으로써 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물의 내충격성을 향상시키고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리카보네이트와 ABS의 상용성을 높여 블렌드의 충격강도를 높이는 데 있어서, 폴리카보네이트 수지 55 내지 75중량%; 및 비닐방향족 단량체, 비닐시안 단량체, 부타디엔 고무 및 아크릴계 단량체를 중합한 개질 ABS 수지 25 내지 45중량%;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트와 ABS 블렌드 수지 조성물(이하, 'PC/ABS 블렌드 수지 조성물'이라 함)을 제공한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 PC/ABS 블렌드 수지 조성물은 PC 블렌드시 상용성을 부여하여 충격강도, 인장강도 및 신율의 내충격성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ABS-CHMA 수지를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 의한 PC/ABS 블렌드 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 55 내지 75중량%; 및 비닐방향족 단량체, 비닐시안 단량체, 부타디엔 고무 및 아크릴계 단량체를 중합한 개질 ABS 수지 25 내지 45중량%;를 포함하여 이루어진다.

상기 폴리카보네이트 수지가 55중량% 미만일 때는 내충격성이 저하되는 문제점이 발생하고, 75중량%를 초과할 때는 저온에서 충격강도 및 가공성이 저하되는 문제점이 발생한다.

상기 아크릴계 단량체는 시클로헥실메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 또는 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate, PHMA)이며, 시클로헥실메타크릴레이트가 바람직하게 사용된다.

상기 개질 ABS 수지는 총 단량체 100중량부에 대하여 비닐방향족 단량체 45 내지 80중량부, 비닐시안 단량체 10 내지 25중량부, 부타디엔 고무 8 내지 15중량부 및 아크릴계 단량체 2 내지 15중량부를 중합하여 제조되는데, 특히 연속 괴상중합법에 의하여 제조된 것이 바람직하게 사용된다.

상기 개질 ABS 수지는 반응용매, 개시제 및 분자량 조절제를 더욱 포함하여 제조될 수 있다. 반응용매는 에틸 벤젠(ethylbenzene, EB), 톨루엔 또는 메틸에틸케톤이 사용될 수 있는데, 그 중에서 에틸 벤젠이 바람직하게 사용된다. 그 함량은 총 단량체 100중량부에 대하여 15 내지 40중량부가 사용된다.

개시제는 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(t-butylperoxy-2- ethylhexanoate), 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산(1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl cyclohexane), 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산(1,1-bis(t-butylperoxy) cyclohexane), 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-2-메틸 사이클로헥산(1,1-bis(t-butylperoxy)-2-methyl cyclohexane) 및 2,2-비스(4,4-디-부틸퍼옥시 사이클로헥실)프로판(2,2-bis(4,4-di-t-butylperoxy cyclohexyl) propane)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 유기 과산화물일 수 있는데, 그 중에서 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 이 바람직하게 사용된다. 그 함량은 총 단량체 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.1중량부가 사용된다.

분자량 조절제는 t-도데실 메르캅탄(t-dodecyl mercaptan) 또는 n-옥틸 메르캅탄(n-octyl mercaptan)인 티올계 화합물일 수 있는데, 그 중에서 n-옥틸 메르캅탄이 바람직하게 사용된다. 그 함량은 총 단량체 100중량부에 대하여 0.01 내지 1.0중량부가 사용된다.

상기 비닐방향족 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 그 중에서 스티렌이 바람직하게 사용된다.

상기 비닐시안 단량체는 아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 그 중에서 아크릴로니트릴이 바람직하게 사용된다.

상기 부타디엔 고무는 스티렌-부티디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR) 및 부타디엔 고무로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 그 중에서 스티렌-부타디엔 고무가 바람직하게 사용된다.

상기 개질 ABS 수지의 중량 평균 분자량은 8만 내지 15만이다.

그 밖에 가공 조제로서 PC/ABS 블렌드 수지 조성물에 산화방지제, 열안정제, 이형제, 윤활제, 자외선 안정제 등을 추가로 포함할 수 있으며, 이들은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 각각 0.1 내지 2.0중량부로 사용할 수 있다. 이 중에서 산화방지제는 힌더드 페놀계 화합물, 인계 화합물 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

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]

<ABS-CHMA 수지의 제조>

제조예 1

반응용매인 에틸 벤젠(ethylbenzene, EB) 25중량부에 단량체인 스티렌(styrene monomer, SM) 50중량부, 아크릴로니트릴(acrylonitrile, AN) 12중량부 그리고 시클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate, CHMA) 5중량부의 혼합 용액에 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR) 8중량부, 개시제인 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(t-butylperoxy-2-ethylhexanoate) 0.02중량부와 분자량 조절제인 n-옥틸 메르캅탄(n-octyl mercaptan, NOM) 0.001중량부를 첨가하여 중합용액을 준비하였다.

준비한 중합 용액을 14L/hr의 속도로 반응기에 연속적으로 투입하면서 1단계로 105℃의 온도에서 중합하고, 이후 반응기에서 130, 140, 150℃로 중합한 후, 휘발조에서 230℃의 온도로 미반응 단량체와 반응 용매를 회수, 제거하고 펠렛 형태의 ABS 수지(폴리머 1)를 제조하였다.

제조예 2

상기 제조예 1에서 스티렌 52중량부, 아크릴로니트릴 13중량부, 그리고 시클로헥실 메타크릴레이트 2중량부의 혼합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 펠렛 상태의 ABS 수지(폴리머 2)를 제조하였다.

제조예 3

상기 제조예 1에서 스티렌 47중량부, 아크릴로니트릴 11중량부, 그리고 시클로헥실 메타크릴레이트 9중량부의 혼합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 펠렛 상태의 ABS 수지(폴리머 3)를 제조하였다.

제조예 4

상기 제조예 1에서 시클로헥실 메타크릴레이트 대신에 페닐메타크릴레이트 5중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 펠렛 상태의 ABS 수지(폴리머 4)를 제조하였다.

제조예 5

상기 제조예 1에서 스티렌 40중량부, 아크릴로니트릴 10중량부, 그리고 시클로헥실 메타크릴레이트 17중량부의 혼합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 펠렛 상태의 ABS 수지(폴리머 5)를 제조하였다.

제조예 6

상기 제조예 1에서 스티렌 53중량부, 아크릴로니트릴 14중량부, 그리고 시클로헥실 메타크릴레이트 0중량부의 혼합용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 펠렛 상태의 ABS 수지(폴리머 6)를 제조하였다. 상기 제조예 1 내지 6에서 첨가된 각 성분 및 그 함량을 정리하면 다음과 같다.

구분		제조예 1 (폴리머 1)	제조예 2 (폴리머 2)	제조예 3 (폴리머 3)	제조예 4 (폴리머 4)	제조예 5 (폴리머 5)	제조예 6 (폴리머 6)
피드 (feed) 조성 (%)	SM	50	52	47	50	40	53
	AN	12	13	11	12	10	14
	CHMA	5	2	9	5(PHMA)	17	0
	SBR	8	8	8	8	8	8
	EB	25	25	25	25	25	25

* SM: 스티렌 단량체(styrene monomer)

* AN: 아크릴로니트릴(acrylonitrile)

* CHMA: 시클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate)/ PHMA: 페닐메타크릴레이트(phenylmethacrylate)

* SBR: 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber)

* EB: 에틸벤젠(ethylbenzene)

<PC와 ABS의 블렌드 제조>

실시예 1

PC (MI=10 (300℃, 1.2kg)/ Tg=155℃, ㈜LG화학) 70중량%에 ABS-CHMA (폴리머 1) 30중량%를 혼합하고, 산화방지제(Iganox 1076) 0.2중량부를 혼합하여 280℃ 압출기(28Φ에 투입하여 펠렛 상태의 수지를 제조 후, 사출하여 그 물성을 측정하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 PC 60중량%에 ABS-CHMA (폴리머 1) 40중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 PC 80중량%에 ABS-CHMA (폴리머 1) 20중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 PC 70중량%에 ABS-CHMA (폴리머 2) 30중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

실시예 5

상기 실시예 1에서 PC 70중량%에 ABS-CHMA (폴리머 3) 30중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

실시예 6

상기 실시예 1에서 PC 70중량%에 ABS-CHMA (폴리머 4) 30중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 PC 70중량%에 ABS-CHMA (폴리머 5) 30중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 PC 70중량%에 ABS-CHMA (폴리머 6) 30중량%를 혼합하여 펠렛 상태의 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 물성을 측정하였다.

[시험예]

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 PC/ABS 블렌드의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

* 충격강도 (1/4", kgcm/cm): ASTM D256 방법에 의거하여 측정하였다(Izod Impact).

* 인장강도(kgcm/cm) /신율: ASTM D638 방법에 의거하여 측정하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1	비교예 2
폴리머 1 (중량%)	30	40	20	-	-	-	-	-
폴리머 2 (중량%)	-	-	-	30	-	-	-	-
폴리머 3 (중량%)	-	-	-	-	30	-	-	-
폴리머 4 (중량%)	-	-	-	-	-	30	-	-
폴리머 5 (중량%)	-	-	-	-	-	-	30	-
폴리머 6 (중량%)	-	-	-	-	-	-	-	30
PC 함량 (중량%)	70	60	80	70	70	70	70	70
충격강도 (25℃)	77	69	82	65	79	73	47	46
충격강도 (-40℃)	48	53	43	41	51	45	23	18
인장강도	698	654	713	672	701	688	493	632
신율(%)	176	199	166	148	177	184	156	111

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 6에 의한 PC/ABS 블렌드 수지 조성물은 CHMA를 청구된 범위보다 과량으로 포함된 비교예 1과 전혀 포함하지 않은 비교예 2와 비교해 볼 때, 충격강도, 인장강도 및 신율이 우수한 것으로 나타났다.

Claims

폴리카보네이트 수지 55 내지 75중량%; 및
비닐방향족 단량체, 비닐시안 단량체, 부타디엔 고무 및 아크릴계 단량체를 중합한 개질 ABS 수지 25 내지 45중량%;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 아크릴계 단량체는 시클로헥실메타크릴레이트 또는 페닐메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 개질 ABS 수지는 총 단량체 100중량부에 대하여 비닐방향족 단량체 45 내지 80중량부, 비닐시안 단량체 10 내지 25중량부, 부타디엔 고무 8 내지 15중량부 및 아크릴계 단량체 2 내지 15중량부를 중합하여 제조된 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 3항에 있어서,
상기 개질 ABS 수지는 연속 괴상중합법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 3항에 있어서,
상기 개질 ABS 수지는 반응용매, 개시제 및 분자량 조절제를 더욱 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 비닐방향족 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 비닐시안 단량체는 아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 부타디엔 고무는 스티렌-부티디엔 고무 및 부타디엔 고무로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 개질 ABS 수지의 중량 평균 분자량은 8만 내지 15만인 것을 특징으로 하는 PC/ABS 블렌드 수지 조성물.