KR930004286B1 - 나일론계 다성분 고분자 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

나일론계 다성분 고분자 조성물

본 발명은 나일론계 다성분 고분자 조성물에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 내충격성, 인장강도 등의 기계적 물성이 뛰어나며 흡수율이 낮은 나일론, 폴리에틸렌 및 다음의 일반식(I)의 폴리에틸렌계 아이오노머로 구성된 다성분계 고분자 조성물에 관한 것이다.

여기서,

R₁=H 또는 CH₃

R₂=H 또는

CH₂

_nCH₃n=0∼7

R₃=H 또는

CH₂

_nCH₃n=0∼3

R₄=H 또는

CH₂

_nCH₃n=0∼3이고

M=Li, Na, K, Rb, Cs, Zn, Pb, Ca이다.

종래에 있어서 나일론 수지 소재는 강도, 내마모성, 가공성등이 우수하여 구조용 소재로 다량 사용되고 있으나 수분 흡수율이 높으며 저온에서의 충격 강도가 나쁘고 또한 비싼 결점이 있어서 폴리에틸렌, 폴리에틸렌계 공중합수지, 또는 이피디엠(Ethylene propylene diene monomer) 고무등의 폴리올레핀계 수지와 혼합하면 이러한 결점의 개량이 가능하다.

그러나 단순한 기계적 혼합만으로는 조성분 사이의 상용성이 나쁘기 때문에 상분리가 야기되고 상 계면간의 접착력이 약하여 물성이 나쁘다. 따라서 상분리를 억제시키고 접착력을 향상시켜 우수한 기계적 물성이 발현되도록 하기 위하여 상용성을 증가시킬 필요가 있으며 이를 위해 조성 고분자의 개질, 상용화제의 첨가, 또는 조성 고분자들이 가교구조를 갖는 상호침투 고분자 구조물(IPN)로 만드는 방법등이 이용되고 있다.

예로서 나일론과 이피디엠 고무의 다성분계 수지의 경우에 있어서는 상분리를 억제시키기 위해 이피디엠 고무에 안하이드라이드기를 도입하여 나일론과 블렌딩을 하는 방법이 주로 이용되고 있다. 이때 안하이드라이드기는 나일론의 말단기인 아민기와 반응하여 이피디엠-나일론 그라프트 공중합체가 형성되고 이 그라프트 공중합체는 나일론상과 이피디엠 고무상 사이의 계면에 위치하여 접착력을 향상시키고 상(相)의 안정도를 높여 결과적으로 나일론 수지가 충격에 잘 견디게하는 역할을 한다. 따라서 안하이드라이드로 개질된 이피디엠 고무와 나일론 수지 혼합물은 내충격성이 매우 큰 성질을 갖고 있다. 그러나 이피디엠 고무는 모듈러스가 매우 낮은 고무이므로 위 방법으로 제조된 나일론 수지 혼합물 구조용 소재는 모듈러스 및 열변형 온도가 낮은 단점이 있다. 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 이피디엠 고무보다 모듈러스가 큰 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)등을 사용하면 저온에서도 나일론의 내충격성을 높일 수 있으며, 또한 인장강도, 탄성율, 수분에 대한 저항성이 균형을 이룬 나일론 수지 혼합물의 구조용 소재 제조가 가능하다.

그러나 폴리에틸렌과 나일론과의 단순한 혼합물은 앞서의 설명과 같이 상분리가 크게 일어나 기계적 물성의 저하가 일어난다.

나일론과 폴리에틸렌으로 된 고분자 혼합물의 경우에는 상분리를 억제시키기 위해 상용화제의 첨가가 효과적일 수 있다. 왜냐하면 폴리에틸렌은 이피디엠 고무와는 달리 주쇄에 이중결합이 없기 때문에 나일론과 반응이 가능한 안하이드라이드기의 도입이 까다롭기 때문이다.

상용화제란 고분자 혼합물의 상분리를 억제시키기 위해 사용되는 물질로서 조성분과 친화력이 큰 물질로 구성되어 있으며 혼합시 첨가되면 계면에너지를 낮추어 상분리를 억제시키고 상기 사이의 접착력을 높이는 역할을 하게 된다.

본 발명에서는 나일론과 폴리에틸렌으로 구성된 다성분계 고분자 혼합물 제조에 있어서 상용화제를 함께 혼입하므로서 상분리를 억제시켜 결과적으로 내충격성 이 크게 증가된 나일론계 다성분 고분자 혼합물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용된 상용화제는 일반식(I)과 같은 구조로 되어 있으며 측기에 카르복실산염, 카르복실산, 아마이드 유도체가 있는 것이 특징이다. 특히 본 발명이 가장 큰 특징은 카르복실산 이외에도 나일론의 아마이드 또는 카르복실산과 반응 또는 수소 결합이 가능한 아마이드 유도체를 측기에 갖고 있으며 주쇄는 조성분인 폴리에틸렌과 친화력이 큰 폴리에틸렌 구조를 갖고 있는 것이다.

본 발명에서는 일반식(I)과 같은 상용화제를 소량 첨가함으로서 나일론-폴리에틸렌 고분자 혼합물의 물성, 즉 내충격성, 인장강도 등의 물성이 우수하며 가공성이 우수한 나일론계 다성분 고분자 혼합물의 제조가 가능하였다.

본 발명에서 사용한 아이오노머는 에틸렌-알킬메타크릴레이트 또는 에틸렌-알킬아크릴레이트를 금속 수산화물 및 아민유도체와 반응시키면 반응물 조성 및 반응온도, 반응시간에 따라 a, b, c의 값이 다르게 제조가 가능하였다.

그리고 나일론 95∼40중량부, 폴리에틸렌 5∼60중량부, 일반식(I)의 아이오노머 0.1∼20중량부를 혼합할 수 있다. 나일론 95중량부 이상이고 폴리에틸렌 5중량부 이하이면 저온 충격강도, 수분흡수성이 나쁘고 나일론 40중량부 이하이고 폴리에틸렌 60중량부 이상이면, 물성이 저하되고 일반식(I)의 폴리에틸렌계 아이오노머 0.1중량부 이하에서는 상용화제로서 효과를 발휘하지 못하며, 또한 20중량부 이상에서도 상용화제로서의 역할이 증진되지 못한다.

본 발명에서는 위의 방법으로 제조한 일반식(I)의 아이오노머를 사용하여 나일론과 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌의 혼합물로 제조하였다.

각각의 조성물은 완전히 건조시킨 후 사용하였으며 충격강도, 인장강도 등은 ASTM D-256, ASTM D-638-84 방법으로 측정하였다. 폴리올레핀 도메인의 크기는 시편을 액체 질소내에서 절단하여 절단면의 표면을 주사 전자현미경(SEM)으로 관찰하여 구하였다.

[실시예 1]

나일론-6 760중량부, 용융지수(MI)가 24인 LDPE 190중량부, 구조식(I)에서 R₁=H R₂=H, R₃=R₄=H, M=K인 아이오노모 50중량부(E=0.925, X=0.1 Y=0.43, Z=0.47)를 드라이 블렌딩한 후 투인스크류 압출기로 용융 혼합하였다. 압출기 배럴의 온도는 230∼260℃로 조절하였고 압출된 후 펠렛타이징하여 다시 건조하고 사출 성형하여 물성을 측정하였다.

충격강도는 V-notch type로 만들어진 시편으로 실험한 결과는 표 1과 같다.

[비교예 1]

일반식(I)의 아이오노머를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[실시예 2]

LDPE대신에 MI가 20인 LLDPE를 사용한 것을 제외한 외에는 실시예 1과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[비교예 2]

일반식(I)의 아이오노머를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[실시예 3]

LDPE 대신에 MI가 12인 HDPE를 사용한 것을 제외한 외에는 실시예 1과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[비교예 3]

일반식(I)의 아이오노머를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[실시예 4]

나일론 475중량부, MI가 12인 HDPE 475중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[비교예 4]

일반식(I)의 아이오노머를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[실시예 5]

일반식(I)의 아이오노머에서 M이 K대신에 Na인 아이오노머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[비교예 5]

비교예 3과 동일하게 실험한 결과는 표 1과 같다.

[실시예 6]

실시예 3과 같은 방법으로 실험하였으며 일반식(I)에 있어서 X값이 0.4, Y값이 0.13, Z값이 0.47인 아이오노머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실험하였다. 그 물성은 표 1과 같다.

[비교예 6]

비교예 3과 동일하게 실험한 결과는 표 1과 같다.

[실시예 7]

나일론-6 792중량부, MI가 12인 HDPE 198중량부, 아이오노머 10중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실험하였으며, 그 물성은 표 1과 같다.

[비교예 7]

일반식(I)의 아이오노머를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 실험하였으며, 그 물성은 표 1과 같다.

[표 1]

일반식(I)의 아이오노머가 첨가되면 충격강도가 나일론과 LDPE, LLDPE 혼합물의 경우에 약 2배 향상되는 우수한 효과가 있고, 인장강도는 거의 변하지 않았다. HDPE의 경우에는 에틸렌계 아이오노머를 첨가하지 않으면 혼합이 불량하고 멜트프랙쳐 현상이 일어났지만 아이오노머가 첨가되면 혼합이 잘되고 멜트프랙쳐 현상이 없어져 가공성이 향상된 효과를 나타내었다. 또한 아이오노머가 첨가되므로써 분산상의 도메인(Domain) 크기는 약정도로 감소되었고 계면 접착력이 증가되는 아주 우수한 효과가 있었다.

Claims (1)

1. 나일론 95∼40중량부, 폴리에틸렌 5∼60중량부 및 다음 일반식(I)의 폴리에틸렌계 아이오노머 0.1∼20중량부로 이루어진 나일론계 다성분 고분자 조성물.

   

   여기서,

   

   R₁=H 또는 CH₃

   R₂=H 또는

   

   CH₂

   

   _nCH₃n=0∼7

   R₃=H 또는

   

   CH₂

   

   _nCH₃n=0∼3

   R₄=H 또는

   

   CH₂

   

   _nCH₃n=0∼3이고

   M=Li, Na, K, Rb, Cs, Zn, Pb, Ca이다.