KR20140139031A - 높은 연필 경도를 갖는 난연성 폴리카보네이트 조성물 - Google Patents

높은 연필 경도를 갖는 난연성 폴리카보네이트 조성물 Download PDF

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KR20140139031A
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시핑 마
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

내충격성, 내열성, 및 연필 경도의 균형을 나타내는 난연성 폴리카보네이트 조성물이 개시된다.

Description

높은 연필 경도를 갖는 난연성 폴리카보네이트 조성물{Flame retardant polycarbonate composition with high pencil hardness}
본 개시는 높은 연필 경도를 갖는 난연성 폴리카보네이트 조성물에 관한 것이다.
현대 폴리카보네이트 조성물이 좋은 내충격성, 내열성 및 난연성을 나타내도록 제조될 수 있지만, 이러한 재료들은 일반적으로 낮은 연필 경도를 나타낸다. 폴리(메틸 메타크릴레이트)가 폴리카보네이트 재료에 첨가되어 연필 경도를 향상시킬 수 있지만, 그러한 향상은 오직 난연성의 상당한 손실로 달성될 수 있다. 그러므로, 향상된 연필 경도를 갖고 좋은 내충격성, 내열성, 및 난연제 특성을 유지하는 난연성 폴리카보네이트 재료에 대한 필요가 존재한다. 이러한 필요와 다른 필요는 본 개시의 조성물과 방법에 의해 만족된다.
본 발명의 목적(들)에 따르면, 본 명세서에서 구현되고 광범위하게 기술된 바와 같이, 일 측면에서, 본 개시는 난연성 폴리카보네이트 조성물, 및 특히 무인(phosphorus free) 난연성 폴리카보네이트 조성물에 관한 것이다.
일 측면에서, 본 개시는 폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 폴리머 성분 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%; 미세(fine) 실리카; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합을 포함하는 제 2 폴리머 성분 약 0 wt% 내지 약 30 wt%; 및 난연제 첨가제 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%를 포함하는 조성물을 제공한다.
본 개시의 추가적인 측면은 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 명백해지거나 본 개시의 실시에 의해 이해될 수 있다. 본 개시의 이점들은 첨부된 특허청구범위에서 언급한 요소 및 조합에 의해 실현되고 달성될 것이다. 이는 전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명이 단지 예시적이고 설명적인 것일 뿐이고 특허청구범위를 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시는 후술하는 상세한 설명 및 그 안에 포함된 실시예를 참조함으로써 더 쉽게 이해될 수 있다.
본 발명의 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고 기술되기 전에, 별도로 명시되지 않는 한 이들은 특정한 합성 방법에 한정되지 않고, 또는 별도로 명시되지 않는 한 특정한 시약(reagent)에 한정되지 않으며, 이는 물론 이들이 변화할 수 있기 때문이라는 것이 이해되어야 한다. 또한 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 측면을 기술하기 위한 목적이며 제한하는 것으로 의도되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 균등한 임의의 방법 및 재료가 본 개시의 실행 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법, 및 재료가 지금부터 기술된다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물(publication)들은 이 간행물이 인용된 것과 관련한 방법 및/또는 재료들을 공개하고 기술하기 위하여 참조에 의하여 본 명세서에 통합된다.
정의는 다음과 같다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 보통 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 기술된 것과 유사하거나 균등한 임의의 방법 및 재료가 본 개시의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및 재료가 지금부터 기술된다.
명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않으면 복수의 지시대상(referent)을 포함한다. 그러므로, 예를 들어, "케톤"에 대한 언급은 2종 이상의 케톤의 혼합물을 포함한다. "또는"은 "및/또는"을 의미한다.
"약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 하나의 특정 값까지와 같은 범위가 본 명세서에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 측면은 상기 하나의 특정한 값으로부터 및/또는 상기 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해 값이 근사치로 표현될 때, 그 특정한 값이 다른 측면을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과 독립적으로 모두 의미가 있다는 것이 더욱 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 많은 값들이 개시되어 있으며, 이러한 각각의 값은 그 값 자체 이외에 그 특정 값에 "약"을 붙인 값으로 본 명세서에 또한 개시되어 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10" 또한 개시된 것이다. 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위 또한 개시된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 10 및 15가 개시된 경우, 11, 12, 13, 및 14 또한 개시된 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는 이어서 기술된 사건 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생하지 않을 수 있음을 의미하고, 그 기술은 상기 사건 또는 상황이 발생하는 예 및 그렇지 않은 예를 포함한다. 예를 들어, 문구 "선택적으로 치환된 알킬"은 알킬기가 치환되거나 또는 비치환될 수 있음을 의미하고, 상기 기술은 치환된 알킬기 및 비치환된 알킬기 모두를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함하는 것이다. 화합물은 표준 명명법(standard nomenclature)을 사용하여 기술된다. 예를 들어, 임의의 표시된 기(indicated group)로 치환되지 않은 임의의 위치는 원자가(valency)가 표시된 바와 같이 결합 또는 수소원자로 채워진 것으로 이해된다. 두 문자 또는 기호 사이에 있지 않은 대쉬("-")는 치환기의 부착점을 나타내기 위하여 사용된다. 예를 들어, -CHO는 카보닐기의 탄소를 통하여 부착된다.
본 명세서에 개시된 방법에서 사용될 조성물 그 자체뿐만 아니라 본 개시의 조성물을 제조하기 위해 사용되는 성분들이 개시된다. 이러한 재료 및 다른 재료들이 본 명세서에 개시되며, 이러한 재료들의 조합, 하위 집합(subset), 상호작용, 그룹 등이 개시되는 경우에, 이 화합물들 각각의 다양한 개별적인 그리고 집합적인 조합 및 순열의 구체적인 언급은 명시적으로 개시될 수 없으나, 각각은 본 명세서에 구체적으로 고려되고 기술된 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정 화합물이 개시되고 논의되며, 상기 화합물을 포함하는 많은 분자들에 만들어질 수 있는 많은 변형물(modification)들이 논의되는 경우, 구체적으로 반대로 표시되지 않는 한, 상기 화합물 및 가능한 변형물의 각각의 그리고 모든 조합과 순열이 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자 A, B 및 C의 부류(class) 뿐만 아니라, 분자 D, E, 및 F의 집합이 개시되고, 조합 분자의 예로 A-D가 개시된 경우, 각각의 조합 분자가 독립적으로 나열되지 않았다 하더라도, 각각의 조합분자가 독립적으로 그리고 집합적으로 고려된 것이며, 이는 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F의 조합이 개시된 것으로 간주된다는 것을 의미한다. 마찬가지로, 이들의 임의의 하위 집합 또는 조합이 또한 개시된 것으로 간주될 것이다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 하위 그룹이 개시된 것으로 간주될 것이다. 이러한 개념은, 이에 제한되는 것은 아니나, 본 개시의 조성물의 제조 방법 및 사용 방법에서의 단계를 포함하는 본 출원의 모든 측면에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가적인 단계들이 존재하는 경우, 이들 추가적인 단계들의 각각은 본 개시의 방법의 임의의 특정 측면 또는 측면들의 조합과 함께 수행될 수 있음이 이해된다.
본 명세서 및 최종 특허청구범위에서, 조성물 또는 물품 중의 특정 요소 또는 성분의 중량부에 대한 언급은 중량부로 표현된 상기 조성물 또는 물품 중의 상기 요소 또는 성분과 임의의 다른 요소 또는 성분들사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2 중량부의 성분 X 및 5 중량부의 성분 Y를 함유하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 추가적인 성분이 상기 화합물에 함유되는지 여부와 관계없이 이러한 비율로 존재한다.
명시적으로 반대로 언급되지 않는 한, 성분의 중량 퍼센트는 그 성분이 포함된 배합물 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 명세서 및 최종 특허청구범위에서 사용된 바와 같이, 어느 화학 종의 잔기(residue)는 그 모이어티를 실제로 그 화학 종으로부터 얻었는지 여부와 관계 없이, 특정 반응 계획 또는 이후의 배합물 또는 화학 생성물 중에서의 그 화학 종의 결과 생성물의 모이어티를 의미한다. 그러므로, 폴리에스테르 내의 에틸렌 글리콜 잔기는, 에틸렌 글리콜이 폴리에스테르를 제조하는데 사용되었는지 여부와 관계없이, 폴리에스테르 내의 하나 이상의 -OCH2CH2O- 단위를 지칭한다. 유사하게는, 폴리에스테르 내의 세바스 산 잔기는 상기 잔기가 폴리에스테르를 얻기 위하여 세바스 산 또는 이의 에스테르가 반응하여 얻어지는지 여부와 관계 없이, 폴리에스테르 내의 하나 이상의 -CO(CH2)8CO- 부분을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알킬기"는 1 내지 24개의 탄소 원자의 분지형 또는 비분지형 포화 탄화수소기이며, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 데실, 테트라데실, 헥사데실, 에이코실, 테트라코실 등이 있다. "저급 알킬(lower alkyl)"기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알콕시"는 단일, 말단 에테르 결합을 통해 결합된 알킬기이다; 즉, "알콕시"기는 -OR로 정의될 수 있으며, R은 상기 정의된 알킬이다. "저급 알콕시(lower alkoxy)"기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알콕시기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알케닐기"는 2 내지 24개의 탄소 원자를 가지며, 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 구조식의 탄화수소기이다. (AB)C=C(CD)와 같은 비대칭 구조는 E 및 Z 이성질체를 모두 포함하는 것으로 의도된다. 이는 비대칭 알켄이 존재하는 본 명세서의 구조식에서 추정될 수 있으며, 또는 결합 기호 C로 명시적으로 표시될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알키닐기"는 2 내지 24개의 탄소 원자를 가지며 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 함유하는 구조식의 탄화수소기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "아릴기"는 임의의 탄소계 방향족기이며, 이에 제한되는 것은 아니나, 벤젠, 나프탈렌 등을 포함한다. 용어 "방향족"은 또한 "헤테로아릴기"를 포함하며, 이는 방향족기의 고리 내에 혼입된 하나 이상의 헤테로 원자를 갖는 방향족기로 정의된다. 헤테로원자의 예는, 이에 제한되는 것은 아니나, 질소, 산소, 황, 및 인을 포함한다. 아릴기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 아릴기는 이에 제한되는 것은 아니나, 알킬, 알키닐, 알케닐, 아릴, 할라이드, 니트로, 아미노, 에스테르, 케톤, 알데히드, 하이드록시, 카르복시산, 또는 알콕시를 포함하는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "사이클로알킬기"는 3개 이상의 탄소 원자로 구성된 비방향족 탄소계 고리이다. 사이클로알킬기의 예는, 이에 제한되는 것은 아니나, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등을 포함한다. 용어 "헤테로사이클로알킬기"는 고리의 하나 이상의 탄소 원자가, 이에 제한되는 것은 아니나, 질소, 산소, 황, 또는 인과 같은 헤테로원자로 치환된 상기 정의된 사이클로알킬기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "아랄킬"은 방향족기에 부착된 상기 정의한 알킬, 알키닐, 또는 알케닐기를 갖는 아릴기이다. 아랄킬기의 일 예는 벤질기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "하이드록시알킬기"는 하나 이상의 수소 원자가 하이드록실기로 치환된 전술한 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아랄킬, 사이클로알킬, 할로겐화 알킬, 또는 헤테로사이클로알킬기이다.
용어 "알콕시알킬기"는 하나 이상의 수소 원자가 전술한 알콕시기로 치환된 전술한 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아랄킬, 사이클로알킬, 할로겐화 알킬, 또는 헤테로사이클로알킬기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "에스테르"는 화학식 -C(O)OA로 표시되며, 여기서 A는 전술한 알킬, 할로겐화 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알킬, 또는 헤테로사이클로알케닐기일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "카보네이트기"는 화학식 -OC(O)OR로 표시되며, 여기서 R은 수소, 전술한 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아랄킬, 사이클로알킬, 할로겐화 알킬, 또는 헤테로사이클로알킬기일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "카르복시산"은 화학식 -C(O)OH로 표시된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알데히드"는 화학식 -C(O)H로 표시된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "케토기"는 화학식 -C(O)R로 표시되며, 여기서 R은 전술한 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아랄킬, 사이클로알킬, 할로겐화 알킬, 또는 헤테로사이클로알킬기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "카보닐기"는 화학식 C=O로 표시된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "에테르"는 화학식 AOA1로 표시되며, 여기서 A 및 A1은 독립적으로, 전술한 알킬, 할로겐화 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알킬, 또는 헤테로사이클로알케닐기일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "설포-옥소기"는 화학식 -S(O)2R, -OS(O)2R 또는 -OS(O)2OR로 표시되며, 여기서 R은 수소, 전술한 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아랄킬, 사이클로알킬, 할로겐화 알킬, 또는 헤테로사이클로알킬기일 수 있다.
특별히 달리 진술되지 않는 한, 본 명세서에 걸쳐 사용된 성분 및 재료에 대한 용어는 설명 및 공급원(source)과 함께 하기의 표 1에 나열되어 있다.
사용된 원료
성분 설명
PC-ST BPA 및 디메틸실록산으로부터 유도된 단위를 포함하는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머. 디메틸실록산 함량은 20 wt%이다.
Si-PC 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머
AEROSIL 200
(A200)		 약 12nm의 1차(first order) 입자 크기를 갖는 나노 크기의 실리카로서, 표면이 실란올기로 덮여있다.
RX200 약 12nm의 1차(first order) 입자 크기를 갖는 나노 크기의 실리카로서, 표면이 트리메틸기로 덮여있다.
BPADP 비스페놀 A 디페닐 포스페이트
MBS 상표명 EXL-2691-A로 입수가능한, 명목상(nominal) 75-82 wt%의 부타디엔 코어 및 나머지 스티렌-메틸 메타크릴레이트 쉘.
METABLEN*
(SX005)		 상표명 SX-005으로서 입수가능한, 코어-쉘 충격 개질제 (코어: 실리콘 엘라스토머) & (쉘: MMA 코폴리머)
ABS 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌
AES 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌
PMMA 폴리(메틸 메타크릴레이트)
SAN 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머
BPA 비스페놀 A
TSAN 스티렌-아크릴로 코폴리머 (SAN) (적하 방지제(anti-drip agent))에 의해 캡슐화된 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)
본 명세서에 개시된 각각의 재료들은 상업적으로 입수가능하거나 및/또는 그 제조 방법이 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있다. 예를 들어, PC-ST 및 TSAN은 SABIC Innovative Plastics로부터 입수가능하고, BPADP는 Supresta로부터 입수가능하며, MBS는 Rohm & Haas로부터 입수가능하고, METABLEN* SX005는 Mitsubishi Rayon Co., Ltd로부터 입수가능하다.
본 명세서에 개시된 조성물은 특정 기능을 가진다는 것이 이해된다. 개시된 기능을 수행하기 위한 특정 구조적 요건이 본 명세서에 개시되며, 개시된 구조와 관련된 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조들이 존재하고, 이러한 구조들이 전형적으로 동일한 결과를 달성할 것임이 이해된다.
간략하게 전술한 바와 같이, 본 개시는 높은 연필 경도를 갖는 난연성 폴리카보네이트 재료를 제공한다. 종래의 폴리카보네이트 재료들은 좋은 난연성, 내열성, 및 내충격성을 제공하도록 제조될 수 있으나, 이러한 재료들은 일반적으로 낮은(즉, 약한) 연필 경도를 보여준다. 폴리(메틸메타크릴레이트) (PMMA)는 폴리카보네이트 조성물에 첨가되어 연필 경도를 향상시킬 수 있지만, 난연성에서 상당한 손실이 발생할 것이다. 다양한 측면에 있어서, 본 개시는 제 1 폴리머 성분, 미세 입자 실리카, 제 2 폴리머 성분, 및 난연제 첨가제를 포함하는 난연성 폴리머 조성물을 제공한다.
본 개시의 제 1 폴리머 성분은 폴리카보네이트 성분, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머 성분, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 측면에 있어서, 제 1 폴리머 성분은 상기 조성물의 약 0.5 중량% (wt%) 내지 약 99.5 wt%, 예를 들어, 상기 조성물의 약 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99, 또는 99.5 wt%를 차지할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 제 1 폴리머 성분은 상기 조성물의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%, 예를 들어, 약 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 또는 75 wt%를 차지할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 만약 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머가 사용된다면, 제 1 폴리머 성분의 임의의 부분 또는 전부를 차지할 수 있다. 다른 측면에서, 만약 사용된다면, 실리콘-폴리카보네이트 성분이 상기 조성물의 약 15 wt% 이하, 예를 들어, 상기 조성물의 약 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 또는 15 wt%를 차지할 수 있다.
일 측면에 있어서, 제 1 폴리머 성분은 폴리카보네이트를 포함한다. 다양한 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 충격 강도(impact strength) 및 투명도(transparency)와 같은 기계적 특성을 가질 수 있다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 선택적으로 낮은 바탕색(background color), 우수한 UV 안정성, 및 우수한 분자량(MV) 안정성을 가질 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 전부 또는 일부의 폴리카보네이트는 천연 및/또는 재생 가능한 재료로부터 유도되거나 제조될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "폴리카보네이트"는 카보네이트 반복 구조 단위를 갖는 호모폴리카보네이트 및 코폴리카보네이트를 포함한다. 일 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 미국 특허 번호 제7,786,246에서 언급된 임의의 폴리카보네이트 재료 또는 재료들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 이는 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 방법을 개시하기 위한 특정 목적을 위해 그 전문이 본 명세서에 통합된다.
일 측면에 있어서, 본 명세서에 개시된 폴리카보네이트는 지방족 디올계 폴리카보네이트일 수 있다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 디하이드록시 화합물, 예를 들어, 상기 지방족 디올과는 상이한 비스페놀로부터 유도된 카보네이트 단위를 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 적합한 비스페놀 화합물의 비제한적인 예는 다음을 포함한다: 4,4'-디하이드록시비페닐, 1,6-디하이드록시나프탈렌, 2,6-디하이드록시나프탈렌, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시페닐)디페닐메탄, 비스(4-하이드록시페닐)-1-나프틸메탄, 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(3-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)페닐메탄, 2,2-비스(4-하이드록시-3-브로모페닐)프로판, 1,1-비스(하이드록시페닐)사이클로펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시-3 메틸페닐)사이클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)이소부텐, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로도데칸, 트랜스-2,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부텐, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)아다만틴, 알파, 알파'-비스(4-하이드록시페닐)톨루엔, 비스(4-하이드록시페닐)아세토니트릴, 2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-에틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-n-프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-이소프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-sec-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-사이클로헥실-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-알릴-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메톡시-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)헥사플루오로프로판, 1,1-디클로로-2,2-비스(4-하이드록시페닐)에틸렌, 1,1-디브로모-2,2-비스(4-하이드록시페닐)에틸렌, 1,1-디클로로-2,2-비스(5-페녹시-4-하이드록시페닐)에틸렌, 4,4'-디하이드록시벤조페논, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부탄온, 1,6-비스(4-하이드록시페닐)-1,6-헥산디온, 에틸렌 글리콜 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)술파이드, 비스(4-하이드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-하이드록시페닐)술폰, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 2,7-디하이드록시피렌, 6,6'-디하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스피로(비스)인단 ("스피로비인단 비스페놀"), 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈라이드, 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디하이드록시티안트렌, 2,7-디하이드록시페녹사틴, 2,7-디하이드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디하이드록시디벤조푸란, 3,6-디하이드록시디벤조티오펜, 및 2,7-디하이드록시카바졸 등 뿐만 아니라 상기한 디하이드록시 방향족 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 조합.
다른 측면에 있어서, 예시적인 비스페놀 화합물은 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(이하, "비스페놀 A" 또는 "BPA"), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)n-부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)프로판, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘, 2-페닐-3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘("PPPBP"), 및 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌을 포함할 수 있다. 1종 이상의 디하이드록시 방향족 화합물을 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 다른 종류의 디올이 폴리카보네이트 중에 존재할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 분지기(branching group)를 갖는 폴리카보네이트가 유용할 수 있는데, 단 이러한 분지는 폴리카보네이트의 바람직한 특성에 크게 악영향을 주지 않아야 한다. 분지형 폴리카보네이트 블록은 중합 동안 분지제를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 이러한 분지제는 하이드록실, 카르복실, 카르복시산 무수물, 할로포르밀, 및 상기한 관능기의 혼합물로부터 선택된 3개 이상의 관능기를 함유하는 다관능성 유기 화합물을 포함한다. 구체적인 예는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 트리클로라이드, 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄, 이사틴-비스-페놀, 트리스-페놀 TC(1,3,5-트리스((p-하이드록시페닐)이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA(4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸)알파, 알파-디메틸벤질)페놀), 4-클로로포르밀 프탈산 무수물, 트리메스산, 및 벤조페논 테트라카르복실산을 포함한다. 일 측면에 있어서, 분지제는 약 0.05 내지 약 2.0 중량% 수준으로 첨가될 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 선형 폴리카보네이트 및 분지형 폴리카보네이트를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.
폴리카보네이트는 카보네이트 단위 및, 에스테르 단위를 포함하는, 다른 유형의 폴리머 단위, 및 호모폴리카보네이트 및 코폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 코폴리머를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 폴리카보네이트 코폴리머는 폴리에스테르 카보네이트이며, 이는 폴리에스테르-폴리카보네이트로도 알려져 있다. 이러한 코폴리머는 올리고머성 에스테르 함유 디하이드록시 화합물(본 명세서에서 하이드록시 말단 캡핑된 올리고머성 아크릴레이트 에스테르로도 지칭됨)로부터 유도된 카보네이트 단위를 더 함유한다. 다른 측면에 있어서, 상기 폴리카보네이트 성분은 폴리에스테르와 같은 분리 폴리머(separate polymer)를 포함하지 않는다.
일 측면에 있어서, 지방족계 폴리카보네이트는 지방족 단위를 포함하고, 이 지방족 단위는 지방족 디올로부터 유도된 지방족 카보네이트 단위, 또는 13개 초과의 탄소를 갖는 지방족 이산(diacid)으로부터 유도된 지방족 에스테르 단위의 조합 중 하나이다.
일 측면에 있어서, 임의의 특정 폴리카보네이트의 분자량은, 예를 들어, 폴리스티렌 (PS) 표준에 기초하는 범용 캘리브레이션 방법(universal calibration method)을 이용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로 폴리카보네이트는 PS 표준을 기준으로 약 5,000 그램/몰(g/mol) 초과의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 일 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 PS 표준을 기준으로 약 39,000 g/mol 이상의 Mw를 가질 수 있다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 PS 표준을 기준으로 39,000 내지 100,000 g/mol, 구체적으로는 40,000 내지 90,000 g/mol, 더 구체적으로는 40,000 내지 80,000 g/mol, 및 더욱 더 구체적으로는 40,000 내지 70,000 g/mol의 Mw를 가질 수 있다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 폴리카보네이트(PC) 표준을 기준으로 20,000 내지 70,000 g/mol, 구체적으로는 21,000 내지 65,000 g/mol, 더 구체적으로는 22,000 내지 60,000 g/mol, 및 더욱 더 구체적으로는 25,000 내지 60,000 g/mol의 Mw를 가질 수 있다.
본 명세서에서 기술한 바와 같이 분자량 (Mw 및 Mn), 및 그로부터 계산된 다분산도(polydispersity)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여, 가교된(crosslinked) 스티렌-디비닐벤젠 컬럼, 및 규정된(specified) PS 또는 PC 표준 중 하나를 사용하여 결정될 수 있다. GPC 샘플을 염화 메틸렌 또는 클로로포름과 같은 용매에서 약 1 밀리그램/밀리리터 (mg/ml) 농도로 준비할 수 있고, 약 0.2 내지 1.0 밀리리터/분 (ml/min)의 유속으로 용출시킬 수 있다.
일 측면에 있어서, 폴리카보네이트의 유리 전이 온도(Tg)는 130℃ 이하일 수 있다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트의 유리 전이 온도는 약 85℃ 내지 약 130℃, 약 90℃ 내지 약 130℃, 약 90℃ 내지 약 125℃, 또는 약 90℃ 내지 약 120℃일 수 있다.
일 측면에 있어서, 폴리카보네이트는 계면 상전이(interfacial phase transfer) 공정 또는 용융 중합을 사용하여 제조될 수 있다. 계면 중합의 반응 조건은 달라질 수 있으나, 예시적인 공정은 일반적으로 수성 가성 소다(caustic soda) 또는 포타쉬(potash) 중에서 2가의(dihydric) 페놀 반응물을 용해시키거나 분산시키는 단계, 생성된 혼합물을 예를 들어, 염화 메틸렌과 같은 수불화성 용매 매질(water-immiscible solvent medium)에 첨가하는 단계, 및 예를 들어 트리에틸아민과 같은 촉매 또는 상전이 촉매염의 존재 하에서, 조절된 pH 조건, 예를 들어 약 8 내지 약 10의 조건 하에서 상기 반응물과 카보네이트 전구체(예를 들어, 포스겐)와 접촉시키는 단계를 포함한다.
다양한 측면들에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 용융 중합 공정에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로, 용융 중합 공정에서, 폴리카보네이트는, 용융 상태에서, 디하이드록시 반응물(들) 및 디페닐 카보네이트와 같은 디아릴 카보네이트 에스테르, 또는 더욱 구체적으로, 일 측면에 있어서, 비스(메틸 살리실)카보네이트와 같은 활성화된 카보네이트를 에스테르 교환 촉매 존재하에서 공반응시킴으로써 제조될 수 있다. 반응은 전형적인 중합 장치, 예를 들어, 한 개 이상의 연속 교반 반응기(CSTR), 플러그 흐름 반응기(plug flow reactor), 와이어 류하식 중합기(wire wetting fall polymerizer), 자유 낙하식 중합기(free fall polymerizer), 박막 중합기(wiped film polymerizer), BANBURY* 혼합기, 일축 또는 이축 압출기, 또는 상기한 것들의 조합에서 수행될 수 있다. 일 측면에 있어서, 휘발성 1가(monohydric) 페놀은 증류에 의해 용융된 반응물로부터 제거되고, 상기 중합체는 용융 잔류물로서 분리된다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트를 제조하기 위한 유용한 용융 공정은 아릴상에 전자 끄는 치환기(electron-withdrawing substituent)를 갖는 디아릴 카보네이트 에스테르를 이용한다. 전자 끄는 치환기를 갖는 유용한 디아릴 카보네이트 에스테르의 구체적인 예는 비스(4-니트로페닐)카보네이트, 비스(2-클로로페닐)카보네이트, 비스(4-클로로페닐)카보네이트, 비스(메틸 살리실)카보네이트, 비스(4-메틸카르복실페닐)카보네이트, 비스(2-아세틸페닐)카르복실레이트, 비스(4-아세틸페닐)카르복실레이트, 또는 상기한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
용융 중합은 제1 촉매를 포함하는 에스테르교환 촉매를 포함할 수 있는데, 또한 본 명세서에서 알파 촉매로도 지칭되는 상기 제1 촉매는 금속 양이온 및 음이온을 포함한다. 일 측면에 있어서, 양이온은 Li, Na, K, Cs, Rb, Mg, Ca, Ba, Sr 또는 상기한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함하는 알칼리 또는 알칼리 토금속이다. 음이온은 하이드록사이드(-OH-), 슈퍼옥사이드(O2 -), 티올레이트(HS-), 설파이드(S2 -), C1 -20 알콕사이드, C6 -20 아릴옥사이드, C1 -20 카르복실레이트, 비포스페이트(biphosphate)를 포함하는 포스페이트, C1 -20 포스페이트, 비설페이트(bisulfate)를 포함하는 설페이트, 비설파이트(bisulfite) 및 메타비설파이트(metabisulfite)를 포함하는 설파이트, C1 -20 설포네이트, 비카보네이트를 포함하는 카보네이트, 또는 상기한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합이다. 다른 측면에 있어서, 알칼리 토금속 이온 및 알칼리 이온을 모두 포함하는 유기산의 염이 또한 사용될 수 있다. 촉매로서 유용한 유기산의 염은 포름산, 아세트산, 스테아르산 및 에틸렌디아민 테트라아세트산의 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속염으로 예시된다. 또한, 촉매는 비휘발성 무기산의 염을 포함할 수 있다. "비휘발성"이란, 언급된 화합물이 주위 온도 및 압력에서 상당한(appreciable) 증기압을 갖지 않음을 의미한다. 특히, 이러한 화합물들은 폴리카보네이트의 용융 공정이 통상적으로 수행되는 온도에서 비휘발성이다. 비휘발성 산의 염은 포스파이트의 알칼리 금속염; 포스파이트의 알칼리 토금속염; 포스페이트의 알칼리 금속염; 및 포스페이트의 알칼리 토금속염이다. 예시적인 에스테르교환 촉매는 수산화리튬, 수산화소듐, 수산화포타슘, 수산화세슘, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화바륨, 포름산리튬, 포름산소듐, 포름산포타슘, 포름산세슘, 아세트산리튬, 아세트산소듐, 아세트산포타슘, 탄산리튬, 탄산소듐, 탄산포타슘, 리튬 메톡사이드, 소듐 메톡사이드, 포타슘 메톡사이드, 리튬 에톡사이드, 소듐 에톡사이드, 포타슘 에톡사이드, 리튬 페녹사이드, 소듐 페녹사이드, 포타슘 페녹사이드, 황산소듐, 황산포타슘, NaH2PO3, NaH2PO4, Na2H2PO3, KH2PO4, CsH2PO4, Cs2H2PO4, Na2SO3, Na2S2O5, 소듐 메실레이트, 포타슘 메실레이트, 소듐 토실레이트, 포타슘 토실레이트, 마그네슘 디소듐 에틸렌디아민테트라아세테이트(EDTA 마그네슘 디소듐염), 또는 상기한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함한다. 상기한 리스트는 예시적이며, 이들에 제한되는 것으로 간주되지 않음이 이해될 것이다. 일 측면에 있어서, 상기 에스테르교환 촉매는 알칼리염 또는 알칼리 토금속염을 포함하는 알파 촉매이다. 일 예시적인 측면에 있어서, 상기 에스테르교환 촉매는 수산화소듐, 수산화포타슘, 탄산소듐, 탄산포타슘, 소듐 메톡사이드, 포타슘 메톡사이드, NaH2PO4, 또는 상기한 것 중 1종 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
알파 촉매의 양은 용융 중합의 조건에 따라 광범위하게 달라질 수 있으며, 약 0.001 내지 약 500 마이크로몰(μmol)일 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 알파 촉매의 양은 용융 중합 중에 존재하는 지방족 디올 및 임의의 디하이드록시 화합물의 몰당 약 0.01 내지 약 20 μmol, 구체적으로 약 0.1 내지 약 10 μmol, 더욱 구체적으로 약 0.5 내지 약 9 μmol, 더더욱 구체적으로 약 1 내지 약 7 μmol일 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 본 명세서에서 베타 촉매로도 지칭되는 제2 에스테르교환 촉매가 용융 중합 공정 중에 선택적으로 포함될 수 있는데, 단, 이러한 제2 에스테르교환 촉매의 포함이 상기 폴리카보네이트의 바람직한 특성에 상당한 악영향을 주지 않아야 한다. 예시적인 에스테르 교환 촉매는 식 (R3)4Q+X의 상전이 촉매의 조합을 더 포함할 수 있고, 여기서 각각의 R3은 동일하거나 또는 상이하며, C1-10 알킬기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; X는 할로겐 원자 또는 C1 -8 알콕시기 또는 C6 -18 아릴옥시기이다. 예시적인 상전이 촉매염은, 예를 들어, [CH3(CH2)3]4NX, [CH3(CH2)3]4PX, [CH3(CH2)5]4NX, [CH3(CH2)6]4NX, [CH3(CH2)4]4NX, CH3[CH3(CH2)3]3NX, 및 CH3[CH3(CH2)2]3NX를 포함하며, 여기서 X는 Cl-, Br-, C1 -8 알콕시기 또는 C6 -18 아릴옥시기이다. 이러한 에스테르교환 촉매의 예들은 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 메틸트리부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드, 테트라부틸포스포늄 아세테이트, 테트라부틸포스포늄 페놀레이트, 또는 상기한 것 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함한다. 다른 용융 에스테르교환 촉매는 알칼리 토금속염 또는 알칼리 금속염을 포함한다. 다양한 측면들에 있어서, 베타 촉매가 요구되는 경우, 상기 베타 촉매는 상기 알파 촉매 대비 10 이하, 구체적으로 5 이하, 더욱 구체적으로 1 이하, 더더욱 구체적으로 0.5 이하의 몰 비율로 존재할 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 본 명세서에 개시된 상기 용융 중합 반응은 오직 전술한 바와 같은 알파 촉매만을 사용하며, 베타 촉매는 실질적으로 없다. 본 명세서에서 정의된 바와 같이, "실질적으로 없는"이란 용융 공정 반응으로부터 상기 베타 촉매가 배제되었음을 의미할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 베타 촉매는 용융 중합 반응에 사용된 모든 성분의 총중량을 기준으로 약 10 ppm(parts per million) 미만, 구체적으로 1 ppm 미만, 더욱 구체적으로 약 0.1 ppm 미만, 더욱 구체적으로 약 0.01 ppm 이하, 더욱 구체적으로 약 0.001 ppm 이하의 양으로 존재한다.
일 측면에 있어서, 활성화된 카보네이트를 이용한 용융 공정이 사용된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 "활성화된 카보네이트"는 에스테르 교환 반응에서 디페닐카보네이트보다 더 반응성인 디아릴카보네이트로 정의된다. 활성화된 카보네이트의 구체적인 비제한적인 예는 비스(o-메톡시카보닐페닐)카보네이트, 비스(o-클로로페닐)카보네이트, 비스(o-니트로페닐)카보네이트, 비스(o-아세틸페닐)카보네이트, 비스(o-페닐케톤페닐)카보네이트, 비스(o-포르밀페닐)카보네이트를 포함한다.
구체적인 에스테르 치환된 디아릴카보네이트의 예는, 이에 한정되지는 않지만, 비스(메틸살리실)카보네이트 (CAS Registry No. 82091-12-1) (BMSC 또는 비스(o-메톡시카보닐페닐)카보네이트로 알려져 있음), 비스(에틸살리실)카보네이트, 비스(프로필살리실)카보네이트, 비스(부틸살리실)카보네이트, 비스(벤질살리실)카보네이트, 비스(메틸-4-클로로살리실)카보네이트 등을 포함한다. 일 측면에 있어서, 비스(메틸살리실)카보네이트는 이의 낮은 분자량 및 높은 증기 압력 때문에 용융 폴리카보네이트 합성에서 활성화된 카보네이트로서 사용된다.
오쏘 위치에 존재하는 경우, 활성화된 카보네이트를 낳을 것으로 기대되지 않는 비활성화기의 일부 비제한적인 예는 활성화된 카보네이트가 알킬, 사이클로알킬, 또는 시아노기이다. 비활성화된 카보네이트의 일부 구체적이고 비제한적인 예는 비스(o-메틸페닐)카보네이트, 비스(p-쿠밀페닐)카보네이트, 비스(p-(1,1,3,3-테트라메틸)부틸페닐)카보네이트 및 비스(o-시아노페닐)카보네이트이다. 이러한 구조의 비대칭 조합은 활성화되지 않은 카보네이트로서도 사용될 수 있다.
일 측면에 있어서, 말단 캡핑제(사슬 정지제로도 지칭됨)가 선택적으로 사용되어 분자량 성장 속도를 제한함으로써 폴리카보네이트 중의 분자량을 제어할 수 있다. 예시적인 사슬 정지제는 특정 1가 페놀성 화합물(즉, 하나의 자유 하이드록실기를 갖는 페닐 화합물), 모노 카르복시산 클로라이드, 및/또는 모노클로로포르메이트를 포함한다. 페놀성 사슬 정지제는 페놀; 및 p-쿠밀-페놀, 레조르시놀 모노벤조에이트, 및 p- 및 t-부틸 페놀, 크레졸과 같은 C1-C22 알킬 치환된 페놀; 및 p-메톡시페놀과 같은 2가 페놀의 모노에테르로 예시화된다. 8 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 분지형 사슬 알킬 치환기가 있는 알킬 치환된 페놀이 구체적으로 언급될 수 있다. 특정 1가 페놀성 UV 흡수제가 캡핑제로서 사용될 수도 있는데, 예를 들어, 4-치환된-2-하이드록시벤조페논 및 이들의 유도체, 아릴 살리실레이트, 레조르시놀 모노벤조에이트와 같은 2가 페놀의 모노에스테르, 2-(2-하이드록시아릴)-벤조트리아졸 및 이들의 유도체, 2-(2-하이드록시아릴)-1,3,5-트리아진 및 이들의 유도체 등이다.
다른 측면에 있어서, 말단기는 첨가된 임의의 말단 캡핑기로부터 유도될 수 있을 뿐만 아니라, 카보닐 공급원(즉, 디아릴 카보네이트), 모노머 비율의 선택, 불완전 중합, 사슬 절단(scission) 등으로부터 유도될 수 있고, 이는 하이드록시기, 카르복시산기 등과 같은 유도체화 가능한(derivatizable) 관능기를 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 폴리카보네이트의 말단기는 디아릴 카보네이트로부터 유도된 구조 단위를 포함할 수 있으며, 상기 구조 단위는 말단기일 수 있다. 추가적인 일 측면에 있어서, 상기 말단기는 활성화된 카보네이트로부터 유도된다. 이러한 말단기는 적절하게 치환되고 활성화된 카보네이트의 알킬 에스테르와 폴리카보네이트 폴리머 사슬 말단의 하이드록시기와의 에스테르교환 반응으로부터 유도될 수 있는데, 이는 상기 하이드록시기가 상기 활성화된 카보네이트의 카보네이트 카보닐과 반응하는 대신, 상기 활성화된 카보네이트로의 에스테르 카보닐과 반응하는 조건 하에서 이루어진다. 이러한 방식으로, 에스테르 함유 화합물로부터 유도된 구조 단위 또는 활성화된 카보네이트로부터 유도되며 용융 중합 공정 중에 존재하는 하위 구조는 에스테르 말단기를 형성할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 살리실릭 에스테르로부터 유도된 에스테르 말단기는 BMSC의 잔기 또는 비스(에틸 살리실)카보네이트, 비스(프로필 살리실)카보네이트, 비스(페닐 살리실)카보네이트, 비스(벤질 살리실)카보네이트 등과 같은 다른 치환된 또는 비치환된 비스(알킬 살리실)카보네이트가 될 수 있다.
일 측면에 있어서, 알파 및 베타 촉매의 조합이 용융 중합에서 사용되는 경우, 활성화된 카보네이트로부터 제조된 폴리카보네이트 폴리머가 폴리카보네이트의 중량을 기준으로, 2,000 ppm 미만, 1,500 ppm 미만, 또는 1,000 ppm 미만의 양의 말단기를 포함할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 알파 촉매만이 용융 중합에서 사용되는 경우, 활성화된 카보네이트로부터 제조된 폴리카보네이트 폴리머가 폴리카보네이트의 중량을 기준으로, 500 ppm 이하, 400 ppm 이하, 300 ppm 이하, 또는 200 ppm 이하의 양의 말단기를 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 활성화된 방향족 카보네이트를 사용한 중합 반응을 위한 반응물들이 고체 형태 또는 용융 형태 중 어느 하나로 반응기에 충전될 수 있다. 반응물들의 초기 충전 및 중합을 위한 반응 조건 하에서 이후 이러한 재료들의 혼합은 질소 분위기와 같은 비활성 기체 분위기에서 수행될 수 있다. 1종 이상의 반응물들의 충전은 중합 반응의 후반 단계에서도 행해질 수 있다. 반응 혼합물의 혼합은 교반에 의한 것과 같이 본 기술 분야에서 알려진 임의의 방법에 의해 달성된다. 반응 조건은 시간, 온도, 압력 및 상기 반응물의 중합에 영향을 미치는 다른 요소들을 포함한다. 전형적으로 활성화된 방향족 카보네이트는 모노머 단위 화합물(즉, 방향족 디하이드록시 화합물, 및 지방족 이산 또는 디올)의 총 몰에 대하여 몰 비율 0.8 내지 1.3, 및 더 바람직하게는 0.9 내지 1.3, 및 그 사이의 모든 부분 범위(subrange)로 첨가된다. 구체적인 일 측면에 있어서, 활성화된 방향족 카보네이트 대 모노머 단위 화합물의 몰 비율은 1.013 내지 1.29, 구체적으로 1.015 내지 1.028이다. 다른 구체적인 측면에 있어서, 활성화된 방향족 카보네이트는 BMSC이다.
일 측면에 있어서, 용융 중합 반응은 반응 혼합물을 일련의 온도-압력-시간 프로토콜에 가함으로써 수행될 수 있다. 몇몇 측면들에 있어서, 이는 단계적으로 압력을 점차적으로 낮추면서 단계적으로 반응 온도를 점차적으로 증가시키는 것을 포함한다. 일 측면에 있어서, 압력은 반응 출발시 대략 대기압에서부터 약 1 밀리바(100 파스칼(Pa)) 이하까지, 또는 다른 측면에 있어서, 반응이 완료에 가까워짐에 따라 몇몇 단계로 0.1 밀리바(10 Pa) 이하까지 감소된다. 온도는 반응 혼합물의 대략 용융 온도의 온도에서 시작하여 단계적으로 달라질 수 있고, 이후 최종 온도까지 증가될 수 있다. 일 측면에 있어서, 반응 혼합물은 실온에서부터 약 150℃까지 가열된다. 이러한 일 측면에 있어서, 중합 반응은 약 150℃ 내지 약 220℃의 온도에서 시작한다. 다른 측면에 있어서, 중합 온도는 약 220℃ 이하 일 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 중합 반응은 약 250℃까지 증가될 수 있고, 선택적으로 약 320℃의 온도까지 증가될 수 있으며, 이들 사이의 모든 부분 범위(subrange)까지 증가될 수 있다. 일 측면에 있어서, 전체 반응 시간은 약 30분 내지 약 200분일 수 있으며, 이들 사이의 모든 부분범위일 수 있다. 이 절차는 일반적으로 반응물이 반응하여 바람직한 분자량, 유리전이온도 및 물리적 특성을 갖는 폴리카보네이트를 제공하는 것을 보장할 것이다. 상기 반응은 메틸 살리실레이트와 같은 에스테르 치환된 알코올 부산물의 생성과 함께 폴리카보네이트 사슬의 형성을 진행시킨다. 일 측면에 있어서, 부산물의 효과적인 제거는 압력을 감소시키는 것과 같은 다양한 기술들에 의해 달성될 수 있다. 일반적으로, 압력은 반응 초기에 비교적 높게 시작하고, 반응 내내 계속해서 낮아지며, 온도는 반응 내내 증가한다.
일 측면에 있어서, 반응의 진행은 반응 혼합물의 용융 점도 또는 겔투과 크로마토그래피와 같은 당해 기술에 알려진 기술들을 사용하여 중량 평균 분자량을 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 이들 특성은 개별 샘플을 취함으로써 측정될 수 있거나 또는 온라인으로 측정될 수 있다. 바람직한 용융 점도 및/또는 분자량에 이른 이후에, 최종 폴리카보네이트 생성물은 고체 또는 용융 형태로 반응기로부터 분리될 수 있다. 앞의 부분에서 설명된 바와 같은 지방족 호모폴리카보네이트 및 지방족-방향족 코폴리카보네이트를 제조하는 방법은 배치 또는 연속 공정으로 이루어질 수 있으며, 본 명세서에서 개시된 공정은 바람직하게는 무용매 모드에서 수행되는 것이 당해 기술의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 선택된 반응기는 이상적으로는 자동 세척(self-cleaning) 되어야 하고, "핫 스팟(hot spot)"을 최소화해야 한다. 그러나, 상업적으로 입수할 수 있는 것과 유사한 배기 압출기(vented extruder)가 사용될 수 있다.
일 측면에 있어서, 지방족 호모폴리카보네이트 및 지방족-방향족 코폴리카보네이트가 1종 이상의 촉매의 존재하에서 압출기 내에서 제조될 수 있고, 카보네이트화제(carbonating agent)는 활성화된 방향족 카보네이트이다. 일 측면에 있어서, 중합 반응을 위한 반응물들은 분말 또는 용융 형태로 압출기에 공급될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 반응물들은 건조 블렌딩된 후에 압출기에 첨가된다. 압출기는 압력 감소 장치(즉, 통풍구(vent))를 장착할 수 있으며, 이는 활성화된 페놀 부산물을 제거하는 역할을 하고, 따라서 완성을 향해 중합 반응을 이끈다. 다양한 측면에 있어서, 폴리카보네이트의 생성물의 분자량은, 다른 요소들 중에서도, 반응물의 공급 속도, 압출기의 유형, 압출기 스크류 디자인, 및 구조(configuration), 압출기에서의 체류 시간, 반응 온도 및 압출기에 존재하는 압력 감소 기술을 제어함으로써 조작될 수 있다. 폴리카보네이트 생성물의 분자량은 반응물의 구조, 예를 들어, 활성화된 방향족 카보네이트, 지방족 디올, 디하이드록시 방향족 화합물, 및 사용된 촉매에 의존할 수 있다. 일축, 이축, 통풍구, 백 플라이트 및 포워드 플라이트 존, 시일(seal), 및 사이드스트림을 사용하는 많은 다른 축(screw) 디자인 및 압출기 구조가 상업적으로 입수 가능하다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 상업적인 압출기 디자인의 일반적으로 알려진 것을 이용하여 최고의 디자인을 찾을 수 있다. 디아릴카보네이트/디올, 구체적으로 BMSC/디올의 비율을 제어하는 것은 활성화된 카보네이트를 사용할 때 Mw에 영향을 미칠 수 있다. 낮은 비율은 일반적으로 높은 분자량을 제공할 수 있다.
일 측면에 있어서, 낮은 분자량을 갖는 반응의 분해 부산물은, 예를 들어, 반응 및/또는 압출 동안 액화(devolatilization)에 의해 제거되어 이러한 휘발성 화합물의 양을 줄일 수 있다. 전형적으로 제거된 휘발물은 반응하지 않은 디올 출발 재료, 카보네이트 전구체 재료들을 포함할 수 있지만, 더 구체적으로 이는 용융 중합 반응의 분해 생성물이다.
다른 측면들에 있어서, 폴리카보네이트 조성물은 산화 방지제, 열 안정화제, 광 안정화제, UV 흡수 첨가제, 가소제, 윤활제, 주형 이형제, 대전 방지제, 착색제 (예를 들면, 안료 및/또는 염료), 또는 이들의 조합의 1종 이상을 포함할 수 있다.
폴리카보네이트를 포함하는 열가소성 조성물은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트 및 다른 폴리머(존재하는 경우), 및/또는 다른 선택적인 성분들은 선택적으로 충전제와 함께 HENSCHEL-Mixer* 고속 믹서에서 먼저 블렌딩된다. 또한, 핸드 믹싱을 포함하나 이에 제한되지 않는 다른 저전단 공정으로도 이러한 블렌딩을 수행할 수 있다. 그 다음, 상기 블렌드는 호퍼를 통하여 이축 압출기의 입구(throat)로 공급된다. 대안적으로, 입구에서 압출기로 직접 공급하거나 및/또는 측면 스터퍼(sidestuffer)를 통해 하류에서 공급함으로써 1종 이상의 성분들이 상기 조성물로 혼입될 수 있다. 또한 첨가제는 원하는 중합체 수지와 함께 마스터배치로 컴파운딩되어 압출기 내로 공급될 수 있다. 압출기는 일반적으로 조성물을 흐르게 하는데 필요한 온도보다 높은 온도에서 작동된다. 압출물은 수조에서 급냉되어 펠렛화된다. 압출물을 절단하여 제조되는 펠렛은 원하는 대로 1/4 인치의 길이 또는 그 미만일 수 있다. 이러한 펠렛은 이후 몰딩(molding), 또는 형상화(shaping), 또는 성형(forming)에 사용될 수 있다.
다양한 측면에 있어서, 호모 및 코폴리카보네이트는 이에 제한되는 것은 아니나, 필름, 시트, 광도파로, 디스플레이 장치 및 광 방출 다이오드 프리즘을 포함하는 다양한 물품들을 만드는데 사용될 수 있다. 게다가, 폴리카보네이트는 자동차를 포함하는 야외 차량 및 장치용 외부 몸체 패널 및 부품, 표지와 같은 보호 그래픽(protected graphic), 통신 및 전기 연결 박스와 같은 옥외 인클로져, 및 지붕 섹션, 벽 패널 및 창 유리(glazing)과 같은 건축 응용품과 같은 물품들을 만드는데 사용될 수 있다. 개시된 폴리카보네이트로 제조된 다층 물품은 특히 이들의 사용 수명동안 자연적이든 또는 인공적이든 UV 광에 노출될 물품, 및 특히 옥외용 물품; 즉, 옥외용으로 의도된 물품을 포함한다. 적합한 물품은 자동차, 트럭, 군용 차량, 및 오토바이 외부 및 내부 부품, 및 패널, 쿼터 패널, 로커 패널, 트림, 펜더, 문, 갑판 뚜껑(deck lid), 트렁크 뚜껑, 후드, 본네트, 지붕, 계기판(fascia), 그릴, 작은 하우징, 기둥 아플리케(pillar applique), 클래딩, 바디 사이드 몰딩, 휠 커버, 휠 캡, 문 손잡이, 스포일러, 창문 프레임, 전조등 베젤, 전조등, 미등, 미등 하우징, 미등 베젤, 번호판 인클로져, 지붕 랙, 및 발판; 인클로저, 하우징, 패널, 및 야외용 차량 및 장치용 부품; 전기 및 통신 장치용 인클로져; 옥외 가구; 항공기 부품; 트림, 인클로져 및 하우징을 포함하는 보트 및 해양 장비; 선외 발동기(outboard motor) 하우징; 수심측정기 하우징, 수상 오토바이(personal water- craft); 제트 스키; 수영장(pools); 스파; 온수 욕조; 계단; 계단 커버; 창유리(glazing), 지붕, 창문, 바닥, 장식용 창문 설비 또는 처리품과 같은 빌딩 및 건설 응용품; 사진, 그림, 포스터 및 유사한 디스플레이 물품용의 처리된 유리 커버; 벽 패널 및 문; 보호 그래픽; 옥외 및 옥내 표지; 현금자동입출기(ATM)용 인클로저, 하우징, 패널 및 부품; 잔디 및 정원 트랙터, 잔디깍기용 인클로저, 하우징, 패널 및 부품, 잔디 및 정원 도구를 포함하는 도구; 창문 및 도어 트림; 스포츠 장비 및 완구; 설상차(snowmobile)용 인클로저, 하우징, 패널 및 부품; 레저용 차량의 패널 및 부품; 놀이터 장비; 플라스틱-목재 조합으로부터 만들어진 물품; 골프 코스 마커; 공익설비물 구멍 덮개(utility pit cover); 컴퓨터 하우징; 데스크탑 컴퓨터 하우징; 휴대용 컴퓨터 하우징; 랩탑 컴퓨터 하우징; 손에 쥘 수 있는 컴퓨터 하우징; 모니터 하우징; 프린터 하우징; 키보드; 팩시밀리 하우징; 복사기 하우징; 전화 하우징; 휴대전화 하우징; 라디오 발신기 하우징; 라디오 수신기 하우징; 전등 설비; 조명 제품; 네트워크 인터페이스 장치 하우징; 변압기 하우징; 에어컨 하우징; 대중교통수단용 클래딩(cladding) 또는 좌석재(seating) 제품; 기차, 지하철 또는 버스용의 클래딩 또는 좌석재; 계량기 하우징; 안테나 하우징; 위성 접시용 클래딩; 코팅된 헬멧 및 개인보호 장비; 코팅된 합성 또는 천연 직물; 코팅된 사진 필름 및 사진 프린트; 코팅된 도색 물품; 코팅된 염색 물품; 코팅된 형광 물품; 코팅된 발포(foam) 물품; 및 유사한 응용분야에 의해 예시된다.
다른 측면에 있어서, 본 개시의 폴리카보네이트 재료는 폴리카보네이트 및 1종 이상의 다른 폴리머 재료의 블렌드를 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 폴리카보네이트 그 자체는 폴리카보네이트 재료의 혼합물 또는 블렌드를 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 폴리카보네이트는, 예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌과 같은 1종 이상의 다른 폴리머들을 포함할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 폴리카보네이트와 혼합된 및/또는 블렌딩된 1종 이상의 다른 폴리머 재료는 생성된 재료의 열 변형 온도를 유지 및/또는 향상시킬 수 있는 폴리머 시스템을 포함할 수 있다. 본 개시를 소유하는 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 적절한 폴리카보네이트 및/또는 폴리카보네이트 블렌드 재료를 쉽게 선택할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 제 1 폴리머 성분은 폴리카보네이트에 더하여 또는 이 대신에 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머가 될 수 있다. 존재한다면, 실리콘-폴리카보네이트는 실록산 화합물 및 폴리카보네이트의 임의의 코폴리머를 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서 실리콘-폴리카보네이트는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머(PC-ST)를 포함할 수 있고, 코폴리머 내의 실록산 함량은 약 10 wt% 내지 약 30 wt%, 약 15 wt% 내지 약 25 wt%, 및 약 20 wt%이다. 구체적인 일 구현예에서, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머는 비스페놀 A 카보네이드 단위 및 디메틸실록산 단위를 포함하고, 코폴리머 내의 디메틸실록산 함량은 약 10 wt% 내지 약 30 wt%, 약 15 wt% 내지 약 25 wt%, 및 약 20 wt%이다. 다른 측면에 있어서, 코폴리머 내의 실록산 및 폴리카보네이트의 상대적인 양은, 존재한다면, 달라질 수 있으며, 본 발명은 실록산 및 폴리카보네이트의 임의의 특정한 비율을 제한하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 폴리카보네이트 재료 및 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머 재료는 상업적으로 입수 가능하고, 본 개시를 소유하는, 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 적절한 제 1 폴리머 성분을 쉽게 선택할 수 있다.
본 조성물의 미세 실리카는 조성물에서 사용하기에 또는 의도된 응용분야를 위해 적합한 임의의 미립자 실리카를 포함할 수 있다. 다양한 측면에 있어서, 미세 실리카는 발연 실리카, 침강 실리카(precipitated silica), 및/또는 다른 미립자 실리카 재료를 포함할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 발연 실리카(fumed silica)를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 실리카 재료의 제조 방법은 임의의 특정 방법에 한정되지 않는다.
미세 실리카는 조성물에 사용되기에 적합한 임의의 입자 크기 또는 입자 크기의 분포를 가질 수 있다. 일 측면에 있어서, 미세 실리카는 약 100 나노미터(nm) 미만, 예를 들어 100nm 미만, 80nm 미만, 60nm 미만, 40nm 미만, 또는 20nm 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다른 측면에 있어서, 미세 실리카는 약 5nm 내지 약 25nm, 예를 들어, 약 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 또는 25 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 또 다른 측면에서, 미세 실리카는 약 10nm 내지 약 14nm, 예를 들어 약 10, 11, 12, 13, 또는 14 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 구체적인 일 측면에 있어서, 미세 실리카는 약 12nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 미세 실리카 재료는 미립자이고 분포 특성을 갖는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 주어진 샘플 내의 평균 입자 크기 및 입자 크기의 분포는 다양할 수 있으며, 본 개시는 임의의 특정 크기 또는 입자 크기의 분포에 한정되는 것은 아니다.
미세 실리카의 표면 화학은 본 개시의 난연성 조성물을 사용하기 위한 임의의 적합한 표면 화학을 마찬가지로 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 적어도 일부분의 미세 실리카의 표면이 개질되지 않을 수 있다. 다른 측면에 있어서, 적어도 일부분의 미세 실리카의 표면이 트리메틸 관능기를 포함할 수 있다. 예시적인 일 측면에서, 본 조성물은 EVONIK으로부터 입수 가능한 AEROSIL RX200 소수성 실리카를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 적어도 일부분의 미세 실리카의 표면이 실라놀 관능기를 포함할 수 있다. 예시적인 일 측면에서, 본 조성물은 EVONIK으로부터 입수 가능한 AEROSIL 200 친수성 발연 실리카를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 미세 실리카의 전부 또는 일부의 표면이 다른 관능기 및/또는 다양한 관능기의 혼합물을 포함할 수 있다. 미세 실리카의 표면이, 개질된다면, 예를 들어, 약 0 wt% 내지 약 100 wt%, 예를 들어, 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100 wt%와 같은 임의의 농도의 관능기를 포함할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 미세 실리카의 표면이, 개질된다면, 예를 들어, 트리메틸 관능기와 같은, 원하는 관능기의 적어도 약 80%를 포함할 수 있다.
다양한 측면에 있어서, 본 조성물은 의도된 응용분야의 사용에 적합한 미세 실리카의 임의의 양을 포함할 수 있다. 다양한 측면에 있어서, 본 조성물은 약 0.1 wt% 내지 약 15 wt%, 예를 들어, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15 wt%의 미세 실리카를 포함할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 0.3 wt% 내지 약 2 wt%, 예를 들어, 약 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 또는 2 wt.%의 미세 실리카를 포함할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 0.3 wt% 미만 또는 약 2 wt% 초과의 미세 실리카를 포함할 수 있고, 본 개시는 임의의 특정한 미세 실리카 농도로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 미세 실리카 재료는 상업적으로 입수 가능하고, 본 개시를 소유하는 본 기술 분야의 통상의 기술자는 적절한 미세 실리카를 쉽게 선택할 수 있다.
본 조성물은 또한 제 2 폴리머 성분을 포함한다. 다양한 측면에 있어서, 제 2 폴리머 성분은 단일 폴리머, 코폴리머, 또는 폴리머들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 제 2 폴리머 성분은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 폴리머를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 제 2 폴리머 성분은 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌 (AES) 폴리머를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 제 2 폴리머 성분은 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 폴리머를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 제 2 폴리머 성분은 임의의 2종 이상의 개별적인 폴리머들의 혼합물을 포함할 수 있다.
제 2 폴리머 성분은 조성물 또는 의도된 응용 분야에 대하여 적합한 임의의 양으로 존재할 수 있다. 일 측면에 있어서, 본 조성물은 약 10 wt% 내지 약 25 wt%의 제 2 폴리머 성분, 예를 들어, 약 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 또는 25 wt%의 제 2 폴리머 성분을 포함한다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 15 wt% 내지 약 18.5 wt%, 예를 들어, 약 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 또는 18.5 wt%의 제 2 폴리머 성분을 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 약 15 wt%의 AES를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 15 wt%의 ABS를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 15 wt%의 PMMA를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 5 wt%의 ABS 및 약 13.5 wt%의 PMMA를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 5 wt%의 AES 및 약 13.5 wt%의 PMMA를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 10 wt% 미만 또는 약 25 wt% 초과의 제 2 폴리머 성분을 포함할 수 있고, 본 개시는 제 2 폴리머 성분의 임의의 특정 농도로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, ABS, AES, 및 PMAA와 같은 제 2 폴리머 성분은 상업적으로 입수 가능하여, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 적절한 제 2 폴리머 성분을 쉽게 선택할 수 있다.
본 조성물은 난연제 첨가제를 포함한다. 다양한 측면에 있어서, 난연제 첨가제는 본 조성물에서 사용하기 적합한 임의의 난연제 재료 또는 난연제 재료들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 난연제 첨가제는 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(BPADP)를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 난연제 첨가제는 포스페이트 함유 재료를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 난연제 첨가제는 할로겐 함유 재료를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 난연제 첨가제는 1종 이상의 포스페이트 및/또는 할로겐이 없거나 실질적으로 없다.
난연제 첨가제의 농도가 달라질 수 있고, 본 개시는 임의의 특정한 난연제 농도로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 일 측면에 있어서, 본 조성물은 약 5 wt% 내지 약 30 wt%, 예를 들어, 약 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 24, 26, 28, 또는 30 wt%의 난연제 첨가제를 포함한다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 10 wt% 내지 약 15 wt%, 예를 들어, 약 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 또는 15 wt%의 난연제 첨가제를 포함한다. 구체적인 일 측면에 있어서, 본 조성물은 약 13.5 wt%의 BPADP와 같은, 난연제 첨가제를 포함한다. 난연제 첨가제는 상업적으로 입수 가능하고, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 적절한 난연제 첨가제를 쉽게 선택할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 조성물은 생성된 재료의 다양한 특성을 유지하고 및/또는 향상시킬 수 있는 1종 이상의 다른 재료들을 포함할 수 있다. 다양한 측면에 있어서, 본 폴리카보네이트 조성물은 충격 개질제, 에폭시, 적하 방지제, 충전제, 다른 첨가제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 조성물은 투명하거나 의도된 응용 분야에 필요한 정도의 색상 및/또는 불투명도를 가질 수 있다. 조성물의 잠재적인 성분들로서 본 명세서에 인용된 각각의 재료들은 상업적으로 입수 가능하고 및/또는 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 제조될 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은, 예를 들어, 폴리카보네이트 및/또는 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머와 같은 제 1 폴리머 성분 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%, 약 100 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 미세 실리카, 예를 들어, ABS, AES, PMMA, 또는 이들의 조합과 같은 제 2 폴리머 성분 약 0 wt% 내지 약 30 wt%, 및 난연제 첨가제 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%를 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본 조성물은, 예를 들어, 폴리카보네이트 및/또는 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머와 같은 제 1 폴리머 성분 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%, 약 12 nm의 평균 입자 크기 및 트리메틸 관능기의 약 80% 표면 피복도를 갖는 미세 실리카, 예를 들어, ABS, AES, PMMA, 또는 이들의 조합과 같은 제 2 폴리머 성분 약 0 wt% 내지 약 30 wt%, 및 난연제 첨가제 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%를 포함한다. 일 측면에 있어서, 본 조성물은 유리 섬유 또는 탄소 섬유, 알칼리 토금속 염, 설폰산 알칼리 금속 염, 또는 황산 알칼리 금속 염을 포함하지 않고 및/또는 이들의 부존재 하에서 본 명세서에서 인용된 특성을 달성할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 아릴 에틸렌 스티렌을 포함하지 않는다.
본 조성물은 난연성 특성과 내충격성, 내열성, 및 연필 경도의 균형을 가진다. 일 측면에 있어서, 본 조성물은 UL94 표준에 따라, 적어도 약 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급을 갖는다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 약 1.7 밀리미터 (mm) 이하의 두께에서 V0의 난연성 등급을 갖는다.
일 측면에 있어서, 재료의 난연성 등급은, 예를 들어, UL 94 시험과 같은 표준화된 시험 기준을 사용하여 결정될 수 있다. 얇은 물품은 UL 94 시험에서 특정한 도전(challenge)을 제기하는데, 이는 얇은 물품의 제조에 적합한 조성물이 더 높은 흐름을 갖는 경향이 있기 때문이다.
본 열가소성 조성물을 포함하는 형상화된, 성형된, 또는 몰딩된 물품이 또한 제공된다. 본 열가소성 조성물은 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 열 성형과 같은 다양한 방법에 의하여 유용한 형상의 물품으로 성형되어, 예를 들어, 컴퓨터 및 모니터 하우징과 같은 사무 기기 하우징; 휴대폰 하우징과 같은 휴대용 전자 장치 하우징, 전기 커넥터, 및 조명 기구의 부품; 장식품; 가전 제품; 지붕; 온실; 일광욕실; 수영장 인클로져; 등과 같은 물품들을 형성한다. 상술한 조성물은 약 0.1 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, 또는 2.0 mm (약 ±10%를 나타냄) 만큼 낮은 최소 벽 두께를 포함하는 물품의 제조에 대하여 특히 유용하다. 상술한 조성물은 또한 약 3 mm 이하, 예를 들어, 약 0.1 mm 내지 약 2 mm, 예를 들어, 약 1.2 mm 내지 약 2 mm, 또는 약 0.2 mm 내지 약 1.8 mm, 또는, 더 구체적으로는, 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.8 mm 내지 약 1.2 mm의 최소 벽 두께를 포함하는 물품의 제조에 대하여 특히 유용하다.
난연성 시험은 다음의 "Tests for Flammability of Plastic Materials, UL94." 라는 제목의 Underwriter's Laboratory Bulletin 94의 절차에 따라 수행된다. 이 절차에 따르면, 재료는 5개의 샘플에 대해 얻어진 테스트 결과에 기초하여 HB, V0, UL94 V1, V2, 5VA, 및/또는 5VB 로 분류될 수 있다. 이들 가연성 분류 각각에 대한 기준은 이하 및 본 명세서의 다른 곳에서 기술된다.
V0: 샘플 장축이 불꽃에 180 도가 되도록 위치시킨 상태에서, 발화 불꽃(igniting flame)을 제거 후 불꽃 연소 (flaming) 및/또는 훈소 (smoldering)의 기간이 10 초를 초과하지 않으며 수직으로 위치한 샘플은 흡수성 솜(absorbent cotton)을 발화시키는 연소 입자의 적하를 생성시키지 않는다.
V1: 샘플 장축이 불꽃에 180 도가 되도록 위치시킨 상태에서, 발화 불꽃을 제거 후 불꽃 연소 및/또는 훈소의 기간이 30 초를 초과하지 않으며 수직으로 위치한 샘플은 흡수성 솜을 발화시키는 연소 입자의 적하를 생성시키지 않는다.
V2: 샘플 장축이 불꽃에 180 도가 되도록 위치시킨 상태에서, 발화 불꽃을 제거 후 불꽃 연소 및/또는 훈소의 기간이 25 초를 초과하지 않으나, 수직으로 위치한 샘플은 솜을 발화시키는 연소 입자의 적하를 생성시킨다. 5개 바 불꽃 정지 (flame out) 시간은 5개의 바에 대한 불꽃 정지 시간의 합계이며, 각각은 250 초의 최대 불꽃 정지 시간 동안 각각 두 번 점화한다.
5VB: 12 인치 (305 mm) 아래에 위치한 건조, 흡수성 솜 패드 위의, 수직으로 고정된 주어진 두께의 5 인치 (127 mm) × 0.5 인치 (12.7 mm) 테스트 바에 대해 불꽃을 인가한다. 테스트 바의 두께는 0.1 mm 정확도를 가진 캘리퍼스에 의해 측정된다. 불꽃은 1.58 인치 (40 mm)의 내부 청색 콘(blue cone)을 가진 5 인치 (127 mm) 불꽃이다. 청색 콘의 선단이 시편의 하부 코너에 닿도록 불꽃을 5초 동안 테스트 바에 인가한다. 그 후 불꽃을 5초 동안 제거한다. 불꽃의 인가 및 제거는 시편에 같은 불꽃이 5회 인가될 때까지 반복한다. 불꽃의 다섯번째 인가가 제거된 후에, 타이머 (T-0)가 시작되고, 시편이 계속 불꽃 연소(flame)하는 시간(후불꽃 시간(after-flame time))은 후불꽃 정지시 T-0를 정지시켜 측정한다. 또한 후불꽃이 꺼진 이후에 계속 작열(glow)하는 시간(후작열 시간(after-glow time))은 후작열하지 않는 한, 후작열 정지시 T-0을 정지시켜 측정한다. 후불꽃 및 후작열 시간을 합친 시간은 테스트 바에 5번의 불꽃 인가 후에 60초 이하이어야 하고, 솜 패드를 발화시키는 적하는 있을 수 없다. 테스트는 5개의 동일한 바 시편에서 반복된다. 5개 중에서 시간 및/또는 무적하(no-drip) 필요조건(requirement)에 부합하지 않는 하나의 시편이 있다면, 5개 시편의 두번째 세트가 동일한 방식으로 테스트된다. 5개 시편의 두번째 세트 내의 모든 시편은 주어진 두께의 재료가 5VB 표준을 달성하기 위한 필요조건을 준수해야 한다.
적하 시간: 적하 시간은 연속적인 5초 간격으로 5VB 테스트를 위해 기술된 바와 같이, 재료의 첫번째 적하가 바(bar)로부터 떨어질 때까지, 교대로 불꽃을 인가하고 제거하는 것에 의해 측정된다. 55 초(들) 이상의 적하 시간 특성이 5VB 등급과 같은 다른 원하는 특성과 좋은 상관관계가 밝혀졌다.
난연성은 평균 불꽃 정지 시간, 불꽃 정지 시간의 표준 편차, 전체 적하수의 계산, 및 통계학적인 방법을 사용하여 상기 데이터를 특정 샘플 배합물이 5개의 바의 기존의 UL94 시험에서 V0 "통과" 등급을 달성할 확률인 "pFTP(probability of first time pass)", 즉, 제 1 회 통과의 확률 예측으로 변환시키는 것에 의해 또한 분석될 수 있다. 바람직하게 pFTP는 UL 시험에서 최대 난연 성능을 위하여 가능한 한 1에 가까울 것이며, 예를 들어 0.9보다 크고 더 바람직하게는 0.95보다 크다. 0.85 이상의 pFTP는 성공적인 것으로 간주된다.
다른 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 약 30, 적어도 약 40, 적어도 약 60, 적어도 약 80, 적어도 약 100, 또는 적어도 약 110 미터 당 줄 (J/m)의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급을 갖는다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 약 80 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급을 갖는다.
다른 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 약 80℃, 적어도 약 84℃, 적어도 약 85℃, 또는 적어도 약 86℃의 열 변형 온도를 갖는다.
본 조성물은 또한 기존의 난연성 폴리카보네이트 조성물과 비교하여 향상된 연필 경도를 나타낸다. 연필 경도는 9H (가장 단단함) 내지 9B (가장 부드러움(softest)) 의 범위의 등급으로 재료의 단단함의 척도(measure)이다. 일반적으로, 연필 경도 등급은, 예를 들어, 700 그램 (g)에서, 9H (가장 단단함), 8H, 7H, 6H, 5H, 4H, 3H, 2H, H, F, HB (중간), B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 및 9B (가장 부드러움) 이다. 일 측면에 있어서, 본 조성물은 B와 같거나 보다 큰 (즉, 보다 단단한), 예를 들어, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H. 7H, 8H, 또는 9H의 연필 경도를 갖는다. 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 HB와 같거나 보다 큰 연필 경도를 갖는다. 또 다른 측면에 있어서, 본 조성물은 F와 같거나 보다 큰 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 110 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 86℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 B의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 80 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 F의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 80 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 HB의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 30 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 86℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 H의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 40 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 H의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 60 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 84℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 H의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 30 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 H의 연필 경도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 본 조성물은 적어도 1.5 mm의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 약 60 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 84℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 적어도 약 F의 연필 경도를 갖는다.
그러므로, 본 명세서에서 기술된 바에 따라, 조성물은 a) 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%, 바람직하게는 약 50 wt% 내지 약 75 wt%의 제 1 폴리머 성분으로서, 폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 폴리머 성분; b) 미세 실리카, 바람직하게는 약 0.3 wt% 내지 약 2 wt%의 미세 실리카, 바람직하게는, 예를 들어 약 100 nm 미만, 특히 5 내지 20 nmm 또는 약 12 nm의 평균 입자 크기를 갖는 발연 실리카, 바람직하게는 미세 실리카의 적어도 일부분이 이들의 표면 상에 배치된 트리메틸 관능기를 포함하는 미세 실리카; c) 약 0 wt% 내지 약 30 wt%, 바람직하게는 약 15 wt% 내지 약 18.5 wt% 의 제 2 폴리머 성분으로서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌 및 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합, 바람직하게는 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함하는 제 2 폴리머 성분; 및 d) 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%의 난연제 첨가제, 바람직하게는 비스페놀 A 디포스페이트;를 포함한다. 상기 모든 조성물은 1.7 mm 이하의 두께에서 V0의 난연성 등급 및 500g에서 B 또는 그보다 더 단단한 연필 강도; 1.7 mm 이하의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 80 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 HB 또는 그보다 더 단단한 연필 경도(선택적으로 충격 강도 등급이 적어도 100 J/m이다) 중의 하나 이상을 가질 수 있다.
전술한 난연성 폴리카보네이트 조성물의 임의의 제조 방법은 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%, 바람직하게는 약 50 wt% 내지 약 75 wt%의 제 1 폴리머 성분으로서, 폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 폴리머 성분을 미세 실리카, 바람직하게는 약 0.3 wt% 내지 약 2 wt%의 미세 실리카, 바람직하게는, 예를 들어 약 100 nm 미만, 특히 5 내지 20 nmm 또는 약 12 nm의 평균 입자 크기를 갖는 발연 실리카, 바람직하게는 미세 실리카의 적어도 일부분이 이들의 표면 상에 배치된 트리메틸 관능기를 포함하는 미세 실리카; 약 0 wt% 내지 약 30 wt%, 바람직하게는 약 15 wt% 내지 약 18.5 wt%의 제 2 폴리머 성분으로서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합, 바람직하게는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 및 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 및 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함하는 제 2 폴리머 성분; 및 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%의 난연제 첨가제, 바람직하게는 비스페놀 A 디포스페이트와 접촉하는 단계를 포함한다.
전형적인 측면이 예시의 목적으로 제시되었지만, 상기 설명은 본 개시의 범위에 대한 제한으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 다양한 변형, 개조, 및 대안은 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 일어날 수 있다.
실시예
하기 실시예들은 본 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 명세서에서 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 어떻게 제조되고 평가되는지에 대한 완전한 개시 및 설명을 제공하기 위해 제시되며, 이는 단지 본 개시의 예시적인 것으로 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 수(예를 들면, 양, 온도 등)에 대한 정확성을 보장하기 위해 노력하였으나, 약간의 오류 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 표시되지 않는 한, 부는 중량부이며 온도는 ℃ 단위이거나 또는 주위 온도(ambient temperature)이고, 압력은 대기압이거나 또는 그 근처이다.
노치 아이조드 충격 (NII) 강도는 ASTM D256-05 절차에 따라 수행하였다. 분석은 2.75J 망치를 갖는 Ceast 장비를 이용하여, 각각의 배합물에 대해 적어도 5개의 바에서 수행하였다.
각각의 테스트 바의 인화성을 밀폐 챔버 (Atlas HVUL cabinet) 에서 메탄 기체 공급과 함께 UL94 불꽃 테스트 절차를 이용하여 결정하였다. 샘플을 테스트하기 전에 48 시간 동안 23℃ 및 50% 상대 습도로 상태 조절하였다.
1. 비교 샘플
첫번째 실시예에서, 여러 비교 샘플(C1-C8)을 하기의 표 2에 나타낸 바와 같이 제조하였다. 난연성 등급, 연필 경도, 열 변형 온도, 및 내충격성을 포함하는 결과적인 특성이 또한 표 2에 자세히 설명하였다.
비교 실시예
성분, wt% C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8
PC-ST 70.45 70.45 70.45 70.45 68.45 64.95 56.95 68.45
A200 0 0 0 0 2 2 2
RX200 2
AES 15
ABS 15 15
PMMA 15 13.5 13.5
MBS 15 15 5 5
Si-PC 코폴리머 8
BPADP 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5
첨가제 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05
특성
UL 94 등급
(1.5 mm)		 V0 V0 V2 V2 V1 No V No V V0
700g에서 연필 경도
(3B, 2B, B, HB, F, H)		 2B 3B HB 3B 2B F F 3B
HDT (oC) 86 86 86 85 85 85 84 85
IZOD 충격 강도 (MPa) 90 100 30 300 200 30 100 200
표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예는, 본 조성물에 대해 기술한 바와 같은, 내충격성, 내열성, 난연성 등급, 및 연필 경도의 바람직한 균형을 나타내지 않는다.
2. 발명 샘플
두번째 실시예에서, 여러 발명 샘플을 하기의 명세서 및 표 3에 기술된 바와 같이 제조하였다. 각각의 발명 샘플의 결과적인 특성이 또한 표 3에 자세히 설명되어 있다.
발명 샘플
성분, wt% 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PC-ST 70.15 70.15 68.45 68.45 65.45 64.95 56.95 64.95 56.95
A200 0.3 0.3 2 2 2 2 2 2 2
RX200
AES 15 15 5 5
ABS 15 15 5 5
PMMA 15 13.5 13.5 13.5 13.5
MBS
Si-PC 코폴리머 8 8
BPADP 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5
첨가제 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05
특성
UL 94 등급
(1.5 mm)		 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0
700g에서 연필 경도
(3B, 2B, B, HB, F, H)		 HB B F HB H H H H F
HDT (oC) 85 86 85 85 86 85 84 85 84
IZOD 충격 강도 (MPa) 100 110 80 80 30 40 60 30 60
표 3에 나타낸 바와 같이, 명세서에 기술한 바와 같이, 실시예는 내충격성, 내열성, 난연성 등급, 및 연필 경도의 바람직한 균형을 나타낸다.
일 구현예에 있어서, 조성물은: a) 폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%의 제 1 폴리머 성분; b) 미세 실리카; c) 약 0 wt% 내지 약 30 wt%의 제 2 폴리머 성분으로서, 아크로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크로니트릴-에틸렌-스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합을 포함하는 제 2 폴리머 성분; 및 d) 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%의 난연제 첨가제를 포함한다.
일 구현예에 있어서, 난연성 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법은: 폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%의 제 1 폴리머 성분을; 미세 실리카; 약 0 wt% 내지 약 30 wt%의 제 2 폴리머 성분으로서, 아크로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크로니트릴-에틸렌-스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합을 포함하는 제 2 폴리머 성분; 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%의 난연제 첨가제와 접촉하는 단계를 포함한다.
다양한 구현예에서, (ⅰ) 제 1 폴리머 성분은 폴리카보네이트를 포함한다; 및/또는 (ⅱ) 제 1 폴리머 성분은 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머를 포함한다; 및/또는 (ⅲ) 상기 조성물은 약 50 wt% 내지 약 75 wt%의 제 1 폴리머 성분을 포함한다; 및/또는 (ⅳ) 미세 실리카는 발연 실리카를 포함한다; 및/또는 (ⅴ) 미세 실리카는 약 100 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는다; 및/또는 (ⅵ) 미세 실리카는 약 12 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는다; 및/또는 (ⅶ) 미세 실리카의 적어도 일부분이 이들의 표면 상에 배치된 트리메틸 관능기를 포함한다; 및/또는 (ⅷ) 상기 조성물은 약 0.3 wt% 내지 약 2 wt%의 미세 실리카를 포함한다; 및/또는 (ⅸ) 제 2 폴리머 성분은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌을 포함한다; 및/또는 (ⅹ) 제 2 폴리머 성분은 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 더 포함한다; 및/또는 (ⅹⅰ) 제 2 폴리머 성분은 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌을 포함한다; 및/또는 (ⅹⅱ) 제 2 폴리머 성분은 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 더 포함한다; 및/또는 (ⅹⅲ) 상기 조성물은 약 15 wt% 내지 약 18.5 wt%의 제 2 폴리머 성분을 포함한다; 및/또는 (ⅹⅳ) 난연제 첨가제는 비스페놀 A 디포스페이트를 포함한다; 및/또는 (ⅹⅴ) 조성물은 1.7 mm 이하의 두께에서 V0의 난연성 등급을 갖고, 500g에서 연필 경도 B 또는 더 큰 경도를 갖는다; 및/또는 (ⅹⅵ) 조성물은 1.7 mm 이하의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 80 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도, 및 700g에서 연필 경도 HB 또는 더 큰 경도를 갖는다; 및/또는 (ⅹⅶ) 충격 강도 등급은 적어도 100 J/m이다.
본 개시의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 본 개시의 다양한 변경 및 변형이 가능한 것은 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시의 다른 측면들은 본 개시의 상세한 설명의 숙고 및 실시로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 개시의 진정한 범위 및 사상은 다음의 특허청구범위에 의하여 나타나는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. a) 폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 폴리머 성분 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%;
    b) 미세(fine) 실리카;
    c) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합을 포함하는 제 2 폴리머 성분 약 0 wt% 내지 약 30 wt%; 및
    d) 난연제 첨가제 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%를 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 폴리머 성분이 폴리카보네이트를 포함하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 폴리머 성분이 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머를 포함하는 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 폴리머 성분 약 50 wt% 내지 약 75 wt%를 포함하는 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 실리카가 발연 실리카(fumed silica)를 포함하는 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 실리카가 약 100 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 실리카가 약 12 nm의 평균 입자 크기를 갖는 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 실리카의 적어도 일부분이 이들의 표면 상에 배치된 트리메틸 관능기를 포함하는 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 미세 실리카 약 0.3 wt% 내지 약 2 wt%를 포함하는 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 폴리머 성분이 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌을 포함하는 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 2 폴리머 성분이 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 더 포함하는 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 폴리머 성분이 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌을 포함하는 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제 2 폴리머 성분이 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 더 포함하는 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 폴리머 성분 약 15 wt% 내지 약 18.5 wt%를 포함하는 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 난연제 첨가제가 비스페놀 A 디포스페이트를 포함하는 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 1.7 mm이하의 두께에서 V0의 난연성 등급을 갖고, 500 g에서 연필 경도 B 또는 더 큰 경도를 갖는 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 1.7 mm이하의 두께에서 V0의 난연성 등급, 적어도 80 J/m의 노치 아이조드(IZOD) 충격 강도 등급, 적어도 약 85℃의 열 변형 온도(heat deflection temperature), 및 700g에서 연필 경도 HB 또는 더 큰 경도를 갖는 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 충격 강도 등급이 적어도 100 J/m인 조성물.
  19. 난연성 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법으로서,
    폴리카보네이트, 실리콘-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 폴리머 성분 약 0.5 wt% 내지 약 99.5 wt%를 미세 실리카; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 또는 이들의 조합을 포함하는 제 2 폴리머 성분 약 0 wt% 내지 약 30 wt%; 및 난연제 첨가제 약 0.5 wt% 내지 약 25 wt%와 접촉시키는 단계를 포함하는 난연성 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 미세 실리카의 적어도 일부분이 이들의 표면 상에 배치된 트리메틸 관능기를 포함하는 난연성 폴리카보네이트 조성물의 제조 방법.

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