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KR0145732B1 - 중합체 조절제 조성물 - Google Patents

중합체 조절제 조성물

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KR0145732B1
KR0145732B1 KR1019900011910A KR900011910A KR0145732B1 KR 0145732 B1 KR0145732 B1 KR 0145732B1 KR 1019900011910 A KR1019900011910 A KR 1019900011910A KR 900011910 A KR900011910 A KR 900011910A KR 0145732 B1 KR0145732 B1 KR 0145732B1
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칼 잠보르스키 유진
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윌리암 이. 람베르트3세
롬 앤드 하스 캄파니
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Abstract

내용없음.

Description

중합체 조절제 조성물
본 발명은 중합체에 사용되는 조절제 조성물(modifier compositions), 좀 더 상세히는, 폴리비닐클로라이드용 충격 조절제 조성물에 관한 것이다.
조절제는 충격강도 같은 물성 향상을 위하여 매트릭스 중합체에 포함되는 조성물이다. 조절제는 압출 및 사출 성형 적용에서 폴리비닐 클로라이드(PVC)에 인성(toughness) 및 연성(ductility)을 부여하는데 사용되어 왔다.
여러가지 형태의 PVC용 조절제가 공지되어 있다. 예를들면, 메틸메타크릴레이트와 부타디엔 및 스티렌(MBS)의 코어/셸 중합체(core/shell polymers)가 PVC의 인성을 향상시키는 조절제로서 사용되어 왔다. 그러나, MBS 중합체는 옥외적용에서 PVC에 요구되는 충분한 내구성(weatherability)또는 자외선 내성을 부여하지 않는다. 폴리(부틸 아크릴레이트) 코어 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)셸로된 것과같은 아크릴 코어/셸 조절제가 pvc에 자외선 내성을 부여하기 위하여 사용되었다. 그러나, 아크릴 코어/셸 조절제는 일반적으로 MBS조절제보다 더 낮은 충격강도를 제공한다. 더구나, 아크릴 코어/셸 중합체 조절제는 착색 PVC 조성물내 색심도(color depth)의 손실뿐 아니라 불균일한 흡광(light absorption)을 초래한다.
불균일한 흡광(퍼얼레슨스(peralescence)로 알려짐)및 색심도 손실 같은 결점을 피하면서 PVC조성물에 향상된 연성 및 인성을 부여하는, 내구성 및 자외선 내성을 가진 조절제에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은 그러한 새로운 중합체용 조절제 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의하여, 폴리비닐 할라이드에 첨가 사용될 수 있는, 아크릴 코어/셸 중합체와 MBS 코어/셸 중합체의 혼합물로 구성되는 중합체 조절제가 제공된다. 아크릴 코어/셸 중합체는 C2-C8아크릴레이트의 코어 및 알킬 아크릴레이트와 알킬 메타크릴레이트의 단중합체 또는 공중합체 셸을 포함한다. MBS 코어/셸 중합체는 부타디엔 함유 중합체로 된 코어;스티렌 중합체, 스티렌/메타클릴레이트 중합체 및 알킬 메타크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 중합체로 된 제1외단(first outer stage);및 스티렌 중합체, 스티렌/메타크릴레이트 중합체 및 알킬메타크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택되되 제1외단과는 상이한 중합체로 된 제2외단(secon outer stage)을 갖는다. 본 조절제는 향상된 색심도, 충격강도 및 감소된 퍼얼레슨스를 나타내는 산출물을 제공하도록 PVC같은 폴리비닐 할라이드에 사용될 수 있다. 본 조절제는 폴리비닐 할라이드 조성물에 향상된 물성을 부여하기에 충분한 어떠한 양으로도 사용 가능하다.
본 발명의 조절제는 광범위한 퍼센트비의 아크릴 코어/셸 중합체 및 MBS 성분으로 구성된다. 본 조절제는 PVC와 염화 PVC뿐만 아니라 비닐 크로라이드 또는 기타 비닐 할라이드가 수지(중합체)의 주성분(50% 이상) 단량체인 기타 조성물에도 사용될 수 있다. 그러한 조성물들의 예로는, 비닐 아세테이트등의 비닐알카노에이트, 비닐리덴 클로라이드등의 비닐리덴 할라이드, 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트등의 불포화카르복시산의 알킬에스테르, 에틸렌, 프로필렌, 이소 부타디엔 등의 불포화 탄화수소, 알릴 아세테이트등의 알릴 하합물등으로부터 선택된 단량체와 비닐 클로라이드의 공중합체들이 포함된다.
본 기술분야에서 알려진 바와같이, 열안정화제, 윤활제 및 안료 역시 폴리비닐 할라이드에 포함될 수 있다. 전형적으로, 그러한 안정화제는 주석 도는 바륨에 기초한 것들이다. 그밖에, 가공조제, 충진제등도 폴리비닐할라이드에 첨가될 수 있다. 가소제 또한 PVC 조성물에 가요성을 부여하기 위하여 포함될 수 있다. PVC에 사용될 수 있는 가소제의 예로는 디옥틸프탈레이트, 폴리(프로필렌 아디페이트)등을 들 수 있다.
MBS 중합체와 연합되는 아크릴 코어/셸 중합체의 코어는 50% 이상의 C2-C8알킬 아크릴레이트를 함유한다. 바람직하게는 코어의 50%이상이 부틸 아크릴레이트이다. 바람직하게, MBS 중합체의 코어는 75%이상의 부타디엔을 함유한다. MBS 중합체는 스티렌 및 임의적인 교차 결합제(예:디비닐 벤젠)와 공중합된 부타디엔 코어;폴리스티렌 같은 스티렌계 중합체, 스티렌/메타크릴레이트 공중합체, 및 알킬 아크릴레이트와 알킬 메타크릴레이트의 단중합체 또는 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 중합체의 중간 셸(제1외단);및 폴리스티렌 같은 스티렌계 중합체, 스티렌/메타크릴레이트 공중합체, 및 알킬 아크릴레이트와 알킬 메타크릴레이트의 단중합체 또는 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 중합체의 외부셸(제2외단)로 구성된다.
아크릴 코어/셸 중합체와 MBS 공중합체로 되는 본 발명의 조절제는 선행기술의 방법들에 의하여 제조될 수 있다.
예를들면, 중합체들의 혼합물은 롤 밀링에 의하여 중합체들을 물리적으로 섞고 기계믹서에 의하여 건조혼합시킴으로써 형성될 수 있다. 그와는 달리, 스프레이 건조 또는 응결등에 의하여 중합체들의 에멀션이 공동분리될 수도 있다.
조절제는 개선된 퍼얼레슨스 및 충격강도 같은 바람직한 물성을 부여하기에 충분한 양으로 아크릴 코어/셸 중합체 및 MBS 중합체 성분들을 포함한다. 바람직하게, 85-90%의 아크릴 코어/셸 중합체를 함유하는 조절제가 사용된다. 더욱 바람직하게, 약 87.5%의 아크릴 코어/셸 중합체를 함유하는 조절제가 사용된다.
이하 실시예들을 통하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.
[실시예 1]
A. 조절제 조성물의 제조
80%의 부틸아크릴레이트 코어 및 20%의 메틸 메타크릴레이트 셸을 갖는 아크릴 코어/셸 중합체(87.5%)를, 75%의 부타디엔(90%) 코어와 12%의 스티렌 중합체(제1외단) 및 13%의 메틸 메타크릴레이트 중합체(제2외단)를 갖는 MBS 코어/셸 중합체(12.5%)와 혼합하여 조절제 조성물을 제조하였다. 상기 아크릴 코어/셸 중합체 및 MBS 코어/셸 중합체는 롬 앤드 하스 캄파니에서 제조판매하고 있다.
B. 착색 PVC의 제조
약 8wt%의 조절제 조성물을 50-58의 K 값을 갖는 PVC 100부에 첨가하였다. PVC수지에는 2부의 주석 안정화제, 2.7부의 글리세롤 모노스테아레이트, 0.3부의 폴리에틸렌 윤활제, 및 2부의 카본 블랙 또한 포함 되었다. 결과의 혼합물은 약 88℃에서 고강도 믹서내에서 혼합되었다. 교반날(mixing blades)은 2500-3000 rpm으로 회전되었다. 혼합물 온도가 100℃에 도달하였을 때, 교반날 속도를 1200 rpm으로 감소시켜 분말 혼합물을 60℃로 냉각시켰다. 결과의 착색 PVC 분말은 비교적 비치밀하였으며 유동가능하였다.
C. 개질된 착색 PVC의 압출 및 성형
조절제 8%를 함유한 착색 PVC 조성물을 1단 2/1 압축비 스크류 및 2-스트랜드 펠릿화다이를 포함한 1-인치 킬론(Killion) 압출기 상에서 펠릿으로 압출하였다. 압출온도조건은 공급존:138℃, 벤트및 미터링 존:150℃, 및 다이존:160℃이었다.
펠릿화 PVC를 30톤 아버그(Arburg) 프레스로 사출성형하여 0.318㎝ 두께의 아이조드 충격 시험용 바아(bars)를 산출하였다. 프레스의 배럴내 온도는 공급존:170℃, 중심 존:185℃, 및 미터링존:186℃ 이었다. 사출 성형 온도는 120℃ 이었다.
[실시예 2]
약 83.5%의 부틸아크릴레이트 코어 및 약 16.5%의 메틸 메타크릴레이트 셸을 갖는 아크릴 코어/셸 중합체를 사용하고, 약 80%의 부타디엔/스티렌(75/25) 공중합체 코어와 10%의 메틸 메타크릴레이트 중간 셸(제1외단) 및 10%의 외부셸(제2외단)을 MBS 코어/셸 중합체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일하게 실험을 행하였다. 상기 아크릴 코어/셸 중합체 및 MBS 코어/셸 중합체는 롬 앤드 하스 캄파니에서 제조 판매되고 있다.
[실시예 3]
MBS 중합체가 제외된 아크릴 코어/셸 중합체만으로 된 조절제를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일하게 실험을 행하였다.
[실시예 4]
본 실시예는 아크릴 코어/셸 중합체의 MBS 코어/셸 중합체로 된 조절제를 포함하지 않는 PVC 조성물의 성능을 설명하는 것이다. 따라서, PVC에 조절제가 포함되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일하게 실험을 행하였다.
상기 실시예들의 결과를 다음 도표에 요약 표기하였다.
Figure kpo00001
(비고)
(1) 성형물 외관의 퍼얼레슨스 등급은 시료 풍화의 상대적양을 시각적으로 비교하여 평가한 것으로서, 1=없음, 2=약간, 5=상당함을 나타낸다.
(2) 헌터 L값은 ASTM방법 №1925에 따라 측정되었다.
(3) 충격강도 23℃에서의 1/8인치 노치아이조드값으로서, ASTM D-256에 따라 측정되었다.
상기 도표로부터 알 수 있듯이, 아크릴 코어/셸 중합체와 MBS 중합체로 된 조절제가 아크릴 코어/셸 중합체 단독으 조절제에 비하여 더 우수한 색심도를 갖는 PVC 제품을 제공한다. 또한 아크릴 코어/셸 중합체와 MBS 중합체로 된 조절제를 포함한 PVC 제품이 비교 PVC제품에 비하여 상당히 향상된 충격강도 및 감소된 퍼얼레슨스를 갖는다.

Claims (18)

  1. 알킬 아크릴레이트 코어와 알킬 메타크릴레이트 셀을 갖는 아크릴 코어/셸 중합체;및 부타디엔 함유 중합체 코어, 스티렌 중합체, 스티렌/메타크릴레이트 중합체와 알킬메타크릴레이트중합체로 구성된 군으로 부터 선택된 중합체로된 제1외단, 및 스티렌 중합체, 스티렌/메타크릴레이트 중합체 및 알킬 메타크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 중합체로 된 제2외단을 갖는 MBS 코어/셸 중합체로 구성된 중합체 조절제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 알킬 아크릴레이트 코어가 C2-C8알킬레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 부타디엔 함유 중합체가 부타디엔 중합체및 부타디엔/스티렌 중합체로부터 선택된 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 스티렌 중합체가 스티렌 단중합체 및 스티렌 공중합체로부터 선택된 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 아크릴 코어/셸 중합체가 조성물의 85-0%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 아크릴 코어/셸 중합체가 조성물의 87.5%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 메틸메타크릴레이트 중합체가 MBS 코어/셸 중합체의 12%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 부타디엔 함유 중합체가 75%이상의 부타디엔을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 알킬 아크릴레이트가 부틸 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. (a) 알킬 아크릴 레이트 코어와 알킬 메타크릴레이트 셸을 갖는 아크릴 코어/셸 중합체;및 부타디엔 함유 중합체 코어, 스티렌 중합체, 스티렌/메타크릴레이트 중합체와 알킬 메타크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 중합체로 된 제1외단, 및 스티렌 중합체, 스티렌/메타크릴 레이트 중합체와 알킬메타크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 중합체로 된 제2외단을 갖는 MBS 코어/셸 중합체로 구성된 중합체 조절제;및 (b) 폴리비닐 할라이드로 구성되는 중합체 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 알킬 아크릴레이트 코어가 C2-C8알킬레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제10항에 있어서, 부타디엔 함유 중합체가 부타디엔 중합체 및 부타디엔/스티렌 중합체로부터 선택된 것을 특징으로 하는 조성물.
  13. 제10항에 있어서, 스티렌 중합체가 스티렌 단중합체 및 공중합체로부터 선택된 것을 특징으로 하는 조성물.
  14. 제10항에 있어서, 아크릴 코어/셸 중합체가 상기 중합체 조절제의 85-90%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제10항에 있어서, 메틸 메타크릴레이트가 MBS 코어/셸 중합체의 12%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  16. 제10항에 있어서,아크릴 코어/셸 중합체가 상기 중합체 조절제의 85.7%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  17. 제10항 또는 11항에 있어서, 스티렌 중합체가 상기 MBS 코어/셸 중합체의 12%를 구성함을 특징으로 하는 조성물.
  18. 제10항에 있어서, 상기 조성물이 8% 이상의 폴리비닐 할라이드를 함유하며, 그 폴리비닐 할라이드는 폴리비닐 클로라이드인 것을 특징으로 하는 조성물.
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