KR960002983B1 - 내열성 공중합체 조성물 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
[발명의 명칭]
내열성 공중합체 조성물
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 내열성 공중합체 조성물에 관한 것이다. 더욱 특별하게는 양호한 가공성 및 내충격성을 갖는 내열성 공중합체 조성물에 관한 것이다.
아크릴니트릴-스티렌(AS)수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)수지는 양호한 성형 특성, 내화학성 및 내충격성을 가지며 예를들면 자동차부품, 전기부품, 사무기기 부품등의 재료로서 널리 사용된다. 그러나, 이들 수지는 내열성이 폴리카르보네이트 및 변성 폴리페닐렌에테르보다 열등하며 따라서 더 양호한 내열성을 가질 것이 요구된다.
최근에, 내열성을 개량하기 위하여 수지에 내열성을 부여하기 위한 성분으로서 말레이미드 단량체 단위를 더욱 함유하는 AS 또는 ABS수지가 개발되었다. 또한, 말레이미드 단량체 단위(예 : N-페닐말레이미드-스티렌 공중합체) 및 스티렌-아크릴로니트릴로 이루어진 수지의 배합물을 함유하는 내열성 수지 조성물이 예를들면 일본국 특허 공개공보 제98536/1982, 217535/1983 및 217537/1983호에 공지되어져 있다.
말레이미드 단량체 단위 및 스티렌-아크릴로니트릴로 이루어진 수지의 배합물은 2개 공중합체의 배합 비율을 변화시킴으로써 이 조성물의 내열성을 쉽사리 조절할 수 있으므로 기술적으로 유용하다.
그러나, 배합될 공중합체들은 종종 상호간에 불-상용성이다. 그러한 경우에는 내열성 개량에 대한 말레아미드 단량체의 공중합 효과는 저감되며 이로써 얻는 조성물에는 내열성, 성형 특성 및 내충격성과 같은 특성들의 균형이 불량하다.
본 발명의 목적은 내열성이 개량된 신규의 공중합체 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 양호한 특성 균형을 갖는 신규의 공중합체 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 한면에 따르면 : 말레이미드 단량체(A), 방향족 비닐 단량체(B), 불포화 니트릴 단량체(C) 및 이에 공중합성인 임의의 1종 이상의 기타 공단량체(D)를 탄성 중합체의 존재 또는 부재하에 공중합시켜서 수득되며, 탄성 중합체를 제외한 단량체 (A), (B), (C) 및 (D)의 조성은 하기식(1), (2), (3) 및 (4)를 만족시키며, 고유점도가 0.3~1.2dl/g인 공중합체(Ⅰ)5~95중량%, 그리고 방향족 비닐 단량체(B), 불포화니트리(C) 및 이에 공중합성인 임의의 1종 이상의 기타 공단량체(D)를 탄성 중합체의 존재 또는 부재하에 공중합시켜서 수득되며, 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 조성은 하기식(5) 및 (6)을 만족 시키며, 고유점도가 0.3~1.5dl/g인 공중합체(Ⅱ) 95~5중량%로 이루어지며, 공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와, 공중합체(Ⅱ) 중 탄성중합체를 제외한 단량체(B), (C), 및 (D)의 전체중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%는 하기식 :
[말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총중량%]-[불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%]=+40~-15중량%를 만족시키며, 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 고유 점도는 하기식:
[공중합체(Ⅰ)의 고유점도]-[공중합체(Ⅱ)의 고유점도]=+0.5~-1.2dl/g을 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물이 제공된다 :
본 발명의 또다른 면에 따르면, 공중합체(Ⅰ) 5~90중량%, 공중합체(Ⅱ) 5~90중량%, 그리고 열가소성수지 및 탄성 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 중합체 성분 0.5~90중량%로 이루어지며, 공중합체(Ⅰ) 및 (Ⅱ)의 단량체 조성은 식(1) ~ (6)을 만족시키며, 공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A), (B) (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와, 공중합체(Ⅱ) 중 탄성중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C) 의 중량% 간의 차이 및 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)간의 고유점도의 차이는 상기 규정된 범위이내임을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물이 제공된다.
[탄성중합체 :]
공중합체(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)를 구성할 수 있는 탄성 중합체는 실온에서 고무상인 중합체이다. 이러한 공중합체의 구체예로는 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 랜덤 또는 블록 공중합체, 수소화 스티렌-부타디엔 랜덤 또는 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 네오프렌 고무, 클로로프렌 고무, 이소부틸렌 고무, 천연고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-비공액 디엔고무, 염소화 폴리에틸렌, 염소화에틸렌-프로필렌-비공액 디엔고무 아크릴고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 및(메타)아크릴레이트(예 : 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 글리시딜 및 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트)로 이루어진 (메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트-글리시딜 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 부티랄, 탄성중합체성 폴리에스테르, 탄성중합체성 폴리아미드, 그리고 이들의 혼합물이 있다. 상기 탄성 공중합체는 교차 결합 또는 비교차결합 상태로 사용된다.
[말레이드 단량체(A) :]
말레이미드 단량체(A)의 구체예는 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, N-이소프로필말레이미드, N-부틸말레이미드, N-헥실말레이미드, N-옥틸말레이미드, N-라우릴말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-2-, 3- 또는 4-메틸페닐말레이미드, N-2-,3- 또는 4-에틸페닐말레이미드, N-2-,3- 또는 4-부틸페닐말레이미드, N-2,6-디메틸페닐말레이미드, N-2,3- 또는 4-클로로페닐말레이미드, N-2-,3- 또는 4-브로모페닐말레이미드, N-2,5-디클로로페닐말레이미드, N-3,4-디클로로페닐말레이미드, N-2,5-디브로모페닐말레이미드, N-3,4-디브로모페닐말레이미드, N-2,4,6-트리클로로페닐말레이미드, N-2,4,6-트리브로모페닐말레이미드, N-2-,3- 또는 4-히드록시페닐말레이미드, N-2-,3- 또는 4-메콕시페닐말레이미드, N-2-,3- 또는 4-카르복시페닐말레이미드, N-4-니트로페닐말레이미드, N-4-디페닐말레이미드, N-1-나프틸페닐말레이미드, N-4-시아노페닐말레이미드, N-4-페톡시페닐말레이미드, N-4-벤질페닐말레이미드, N-2-메틸-5-클로로페닐말레이미드, N-2-메릭시-5-클로로페닐말레이미드, 및 이들의 혼합물이다.
이들중, N-아릴-치환된 말레이미드가 바람직하다.
[방향족 비닐 단량체(B) :]
종중합체(Ｉ) 또는 (Ⅱ)를 구성하는 방향족 비닐 단량체의 예는 스티렌, α-메틸스티렌, α-클로로스티렌, p-t-부틸스티렌, p-메틸스티렌, o-클로로스티렌, p-클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, 3,4-디클로로스티렌, p-브로모스티렌, o-브로모스티렌, 2,5-디브로모스티렌, 3,4-디브로모스티렌, 2-이소프로페닐나프탈렌, 및 이들의 혼합물이다.
이들중, 스티렌 및 α-메틸스티렌이 바람직하다.
[불포화 니트릴 단량체(C) :]
공중합체(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)를 구성하는 불포화 니트릴 단량체의 구체예는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레오니트릴, 푸마로니트릴 및 이들의 혼합물이다. 이들중, 아크릴로니트릴이 바람직하다.
[기타 공단량체(D) :]
임의로 공중합체(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)를 구성하는 기타 공단량체의 구체예는 (메타)아크릴산, (메타)아크릴레이트(예 : 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 라우릴, 시클로헥실, 2-히드록시에틸, 글리시딜 및 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트), 불포화 카르복실산의 무수물 및 에스테르(예 : 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 및 대응하는 에스테르), 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1,4-메틸펜텐-1, 비닐클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 모노클로로트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 부타디엔, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐아세테이트, 비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐카르바졸, 비닐에테르, 비닐케톤, 쿠마론, 인덴, 아세나프틸렌 및 이들의 혼합물이다.
[공중합체(Ⅰ) :]
본 발명에 따라 사용될 공중합체(Ⅰ)은 말레이미드 단량체(A), 방향족 비닐단량체(B), 불포화 니트릴단량체(C) 및 임의로 기타 공단량체(D)를 탄성 중합체의 존재 또는 부재하에 공중합시켜서 수득되며, 탄성중합체를 제외한 단량체(A), (B), (C) 및 ( D)의 단량체 조성은 하기식(1), (2), (3) 및 (4)를 만족시킨다 :
상기식(1)~(3)에 보인 바와 같이 탄성 중합체를 제외한 공중합체는 말레이미드 단량체(A) 1~60중량%, 방향족 비닐 단량체(B) 및 불포화 니트릴 단량체(C)를 합하여 99~40중량%, 그리고 기타 공단량체 0~50중량%를 함유한다. 또한, 식(4)로부터 알 수 있듯이, 불포화 니트릴 단량체(C)는 방향족 비닐 단량체(B) 및 불포화 니트릴 단량체(C)의 종 중량에 대하여 5~45중량% 이다.
공중합체(Ⅰ)은 그 고유점도가 0.3~1.2dl/ｇ이다. 본 명세서에서 종합체의 고유점도는 디메틸포름아미드를 용매로 사용하여 30℃에서 측정한다.
탄성중합체 존재하에 단량체를 중합시킬때에는 단량체의 일부는 비-그라프트된 공중합체를 형성하고 단량체의 나머지는 탄성 중합체에 그라파트된 공중합체를 형성한다. 이 경우에는 고유 점도란 비-그라프트된 중합체의 그것을 의미한다.
그라프트 중합체는 어느 구조도 가질 수 있다. 바람직하게는 평균입자 크기가 0.05~3㎛이고 그라프트비율은 10~150중량%이다.
만일 어느 단량체의 사용량이 상기식(Ⅰ)~(3)에 정의된 범위밖이거나, 방향족 비닐 단량체(B)와 불포화 단량체(C)의 총량에 대한 불포화 단량체(C)의 비율이 식(4)에 정의된 범위밖이거나, 고유점도가 상기 범위밖일때에는,공중합체(Ⅰ)은 공중합체(Ⅱ)와의 상용성(compatibility)이 불량하고, 최종 공중합체 조성물에는 내열성, 성형 특성 및 기계적 강도의 균형이 개량되지 않는다. 공중합체(Ⅰ)과 공중합체(Ⅱ)의 상용성에서 볼때 불포화 니트릴 단량체(C)는 필수적이며 중요한 성분이다.
상용성과 특성 균형에서 볼때 단량체 조성은 바람직하게는 하기식(1'), (2'), (3') 및 (4')로 정의되는 범위내이다.
상용성에서 볼때, 말레아미드 단량체(A)와 불포화 니트릴단량체(C)의 비율을 더욱 제한하는 것이 바람직하다. 즉, 말레이미드 단량체(A)의 양을 증가시키고, 불포화 니트릴 단량체(C)의 양을 감소시킨다. 이러한 관계를 하기식으로 표시할 수 있다 :
말레이미드 단량체(A) + 불포화 단량체(B) = 30~55중량%
공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체 및 단량체들의 중량비에는 제한이 없다. 바람직하게는, 공중합체(Ⅰ)은 탄성중합체 0~80중량%와 전체 단량체 100~20중량%로 이루어진다. 특성균형에서 볼때, 공중합체(Ⅰ)은 탄성중합체 5~80중량%와 단량체 95~20중량%로 이루어진다.
공중합체(Ⅰ)은 탄성 중합체 존재하에 제조되는 공중합체(Ⅰ-i ) 및 탄성 중합체 부재하에 제조되는 공중합체(I-ii), 그리고 상기 공중합체(I-i) 및 (I-ii)의 혼합물일 수 있다.
공중합체 혼합물의 경우에는 공중합체(I)의 단량체 조성 및 고유 점도는 공중합체(I-i) 및 (I-ii)의 그것들로부터 계산한다.
공중합체(Ⅰ)은 그 자체 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 예를들면, 말레이미드 단량체(A) 및 단량체(B)~(D)를 직접 공중합시키거나 말레산 무수물을 함유하는 공중합체를 암모니아, 1차 아민, 이소시아네이트 등으로써 이미드로 전환시킨다. 공중합 반응은 괴상 중합, 현탁 중합, 괴상-현탁 중합, 유화 중합, 용액 중합 및 이들의 조합과 같은 어느 방법으로도 가능하다.
[공중합체(Ⅱ) :]
공중합체(Ⅱ)는 방향족 비닐단량체(B), 불포화 니트릴(C) 및 이에 공중합성인 임의의 1종 이상의 기타 공단량체(D)를 탄성 중합체의 존재 또는 부재하에 공중합체 시켜서 수득되며, 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 단량체 조성은 하기식(5) 및 (6)을 만족시키며 고유 점도는 0.3~1.5dl/g이다 :
식(5)에서 보이듯이, 탄성 중합체를 제외한 공중합체는 방향족 비닐 단량체(B) 및 불포화 니트릴 단량체(C)의 합계 100~50중량%와 기타 공단량체 0~50중량%로 이루어진다. 또한, 식(6)으로부터 알 수 있듯이, 불포화 니트릴 단량체 (C)의 양은 방향족 비닐 단량체(B)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량에 대하여 20~45중량%이다.
공중합체(Ⅱ)는 그 고유점도가 0.3~1.5dl/g이다.
탄성 중합체 존재하에 단량체를 중합시킬때는, 단량체의 일부는 비-그라프트된 공중합체를 형성하고 단량체의 나머지는 탄성 중합체에 그라프트된 공중합체를 형성한다. 이 경우에는 고유 점도란 비-그라프트된 중합체의 그것을 의미한다.
그라프트 중합체는 어느 구조도 가질 수 있다. 바람직하게는 평균입자 크기가 0.05~3㎛이고, 그라프트 비율은 10~150중량%이다.
만일 어느 단량체의 사용량이 상기식(5) 및 (6)에 정의된 범위밖이거나, 고유 점도가 상기 범위밖일때에는, 공중합체(Ⅱ)는 공중합체(Ⅰ)과의 상응성이 불량하고, 최종 공중합체 조성물에는 내열성, 성형특성, 및 기계적 강도의 균형이 개량되지 않는다. 상기식(6)에 정의한 불포화니트릴 단량체의 양이 45중량%를 넘을때에는 최종 공중합체 조성물이 황화(yellow)된다. 따라서, 공중합체(Ⅱ)의 상용성 및 최종 조성물의 색상에서 볼때 불포화 니트릴 단량체(C)의 양은 매우 중요하다.
상용성 및 특성 균형에서 볼때, 단량체 조성은 하기식(5') 및 (6')로 정의된 범위이내이다 :
공중합체(Ⅱ)중 탄성 중합체와 단량체들의 중량비에는 제한이 없다. 바람직하게는, 공중합체(Ⅱ)는 탄성중합체 0~80중량%와 전체 단량체 100~20중량%로 이루어진다. 특성 균형에서 볼때 공중합체(Ⅱ)는 탄성중합체 5~80중량%와 단량체 95~20중량%로 이루어진다.
공중합체(Ⅱ)는 탄성 중합체 존재하에 제조되는 공중합체(Ⅱ-i), 탄성 중합체 부재하에 제조되는 공중합체(Ⅱ-ii), 또는 상기 공중합체(Ⅱ-i) 및 (Ⅱ-ⅱ)의 혼합물일 수 있다. 공중합체 혼합물의 경우에는 공중합체(Ⅱ)의 단량체 조성과 고유점도는 공중합체(Ⅱ-i) 및 (Ⅱ-ii)의 그것들로부터 계산한다.
공중합체(Ⅱ)는 괴상 중합, 현탁 중합, 괴상-현탁 중합, 유화 중합, 용액 중합 및 이들의 조합과 같은 어느 중합방법으로도 제조할 수 있다.
본 발명의 제1면에 따르면 내열성 공중합체 조성물은 공중합체(Ⅰ) 5~95중량%와 공중합체(Ⅱ) 95~5중량%로 이루어지며, 공중합체(Ⅰ) 중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와, 공중합체(Ⅱ) 중 탄성 중합체를 제외한 단량체(B),(C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%는 하기식을 만족시키며 :
[말레이미드 단량체(A)와 불포화 단량체(C)의 총 중량%]-[불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%]=+40~-15중량%, 공중합체(Ⅰ) 및 (Ⅱ)의 고유 점도는 하기식을 만족시킨다 :
[공중합체(Ⅰ)의 고유점도]-[공중합체(Ⅱ)의 고유점도]=+0.5~-1.2dl/g.
공중합체(Ⅰ)의 양이 5중량% 보다 작을 때에는 이 조성물은 내열성이 높지 못하다. 상기 량이 95중량%보다 더 클때에는 조성물의 성형 특성 및 충격 강도가 약화된다.
만일, 공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A),(B),(C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A) 및 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와 공중합체(Ⅱ) 중 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량% 간의 차이가 +40~-15중량% 범위밖이거나, 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)간의 고유 점도의 차이가 +0.5∼-1.2dl/g의 범위밖일때에는, 차이의 절대치가 증가함에 따라 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 상응성이 악화되며 최종 생성물에는 내열성이 불량하고 내열성, 내충격성 및 성형 특성의 균형이 불량하다.
상용성과 특성 균형에서 볼때, 공중합체(Ⅰ) 중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A) 및 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와 공중합체(Ⅱ) 중 탄성중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량% 간의 차이는 +35~-10중량%의 범위이내이고, 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)간의 고유 점도의 차이는 +0.4~-0.8dl/g의 범위이내이다.
본 발명의 제2면에 따르면, 공중합체 조성물은 공중합체(Ⅰ) 5~90중량%, 공중합체(Ⅱ) 5~90중량%, 그리고 열가소성 수지 및 탄성 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 공중합체 성분 0.5~90중량%로 이루어지며, 공중합체 (Ⅰ) 및 (Ⅱ)의 단량체 조성은 식(1)~(6)을 만족시키며, 공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A) 및 불포화 니트릴 단량체(C)의 총중량%와 공중합체(Ⅱ) 중 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량% 간의 차이 및 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)간의 고유 점도의 차이는 상기 규정한 범위이내이다.
기타 열가소성 수지 및/ 또는 탄성 중합체를 첨가함으로써 조성물의 특성 균형을 보다 개량한다.
열가소성 수지 또는 탄성 중합체의 양이 90중량%보다 클때에는 조성물의 특성 균형이 약화된다.
열가소성 수지 및 탄성 중합체의 구체예는 폴리스티렌, 말레산 무수물-스티렌 공중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크리레이트-스티렌공중합체, 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-말레산 무수물 공중합체, 메틸메타크릴레이트-글루타르산 무수물, 메틸 메타크릴레이트-스티렌-글루타르산 무수물 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1, 에틸렌-부텐-1 공중합체, 프로필렌-부텐-1 공중합체, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌 고무, 말레산 무수물 그라프트된 폴리올레핀, 염소화폴리올레핀, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 에틸렌-(메타)아크릴산 또는 그의 금속염 공중합체, 에틸렌과 (메타)아크릴레이트(예 : 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 글리시딜 및 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트)의의 공중합체, 폴리테트라플루오로-에틸렌, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체, 테트라플루오로에티렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐클로라이드 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 랜덤 또는 블록 공중합체, 수소화 스티렌-부타디엔 랜덤 또는 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔고무, 이소부티렌고무, 아크릴고무, 실리콘수지, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 케톤 폴리페닐렌 술파이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리옥시메틸렌, 및 이들의 혼합물이다.
본 발명의 제1 및 제2 면에 따른 내열성 공중합체 조성물은 공중합체(Ⅰ) 및 (Ⅱ)의 중합 방법에 대응하는 어느 방법으로도 제조할 수 있다. 예를들면, 라텍스, 현탁액, 용액, 분말, 비이드(bead), 펠렛 및 블록 형태의 공중합체(Ⅰ) 및 (Ⅱ)를 밴버리믹서 또는 압출기로써 배합 및 용융 혼련시킨다.
본 발명의 내열성 공중합체 조성물은 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 윤활제, 가소제, 대전방지제, 발포제, 무기 또는 유기 충전제, 난연제, 표면광택 개량제, 광택제거제 등과 같은 종래 사용돤 첨가제를 함유할 수 있다. 이 첨가제는 본 발명의 공중합체 조성물의 제조도중에 또는 제조후에 첨가할 수 있다.
본 발명의 공중합체 조성물은 그 자체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 이는 각종 유기 또는 무기 재료와의 상용성이 양호하므로 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유 또는 이들의 분말, 탄산 칼슘, 탈크, 석고, 알루미나, 실리카, 미카, 질화붕소, 지르코니아, 탄화규소, 티탄산칼륨, 저융점의 금속 등과의 복합재료의 한 성분으로 사용할 수 있다.
본 발명의 내열성 공중합체 조성물은 자동차 부품, 선박용 부품, 항공기 부품, 건축재료, 전기부품, 가구, 사무기기 등의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명을 하기 실시예에 의하여 설명하지만, 이는 본 발명을 이에 제한하는 것이 아님을 밝혀둔다. 실시예에서 “부” 및 “%”는 달리 지시하지 않는 한 중량치를 말한다.
[제조예]
[공중합체 Ⅰ-1]
교반기와 배플을 갖춘 100리터들이 반응기에 탈이온수(80부), 과황산칼슘(0.01부) 및 소듐도데실벤젤술페이트(0.1부)를 넣었다. 분위기를 질소로 대체한 후에 반응기를 교반하면서 가열하였다. 온도가 65℃에서 도달하였을때, N-페닐말레이미드(0.5부), 아크릴로니트릴(3부), α-메틸스티렌(7부) 및 n-도데실메르캅판(0.04부)로 이루어진 용액을 가하였다. 온도를 30분간에 75℃로 상승시킨 후에, N-페닐말레이미드(4.5부), 아크릴로니트릴(29부), α-메틸스티렌(56부) 및 t-도데실메르캅탄(0.5부)로 이루어진 용액 및 과황산칼륨(0.2부), 소듐도데실벤젠술페이트(1.3부) 및 탈이이온수(30부)로 이루어진 수용액을 각각 20부/시간 및 8부/시간의 속도를 가하였다. 용액의 연속 첨가 완료후에 반응기를 75℃로 2시간 유지하여 중합체 라텍스를 얻다. 중합수율 : 98.7%
라텍스의 고체함량을 20%로 조절한 후에, 상기 사용된 것과 동일한 반응기에 라텍스를 넣고 125℃로 가열하였다. 그리고 라텍스에 함유된 고체 100부당 40부량의 15% 황산마그네슘 수용액을 10분간에 가하고 125℃로 10분간 정치시켜서 라텍스를 응고시켰다. 냉각후에 슬러리로부터 중합체를 회수하여 수세 및 건조하였다.
[공중합체 Ⅰ-2]
공중합체 Ⅰ-1의 중합에 사용된 것과 동일한 반응기에 탈이온수(70부), 과황산칼륨(0.02부) 및 소듐라우릴술페이트(0.1부)를 넣었다. 분위기를 질소로 대체시킨 후에 반응기를 교반하면서 70℃로 가열하였다. 그리고, N-페닐말레이미드(10부), 아크릴로니트릴(24부), 스티렌(66부) 및 t-도데실메르캅탄(0.2부)로 이루어진 용액 및 과황산칼륨(0.1부), 소듐라우릴술페이트(1.0부) 및 순수(50부)로 이루어진 수용액을 각각 20부/시간 및 10부/시간의 속도로 가하면서 그 동안에 온도를 30분에 걸쳐서 70℃로 상승시켰다. 용액의 연속 첨가 완료후에, 반응기를 75℃로 2시간 정착시켜서 라텍스를 얻다.
[중합수율 : 98.8%]
라텍스의 고체 함량을 15%로, 조절한 후에, 상기 사용된 것과 동일한 반응기에 라텍스를 넣고 135℃로 가열하였다. 그리고, 라텍스에 함유된 고체 100부당 30부량의 20% 염화칼슘 황산염 수용액을 10분간에 가하고 135℃로 10분간 정치시켜서 라텍스를 응고시켰다. 냉각후에, 슬러리로부터 중합체를 회수하여 수세 및 건조하였다.
[공중합체 Ⅰ-3 내지 Ⅰ-8]
공중합체 Ⅰ-2의 제조에서와 같은 방법으로 표 1에 보인 공중합체 Ⅰ-3 내지 Ⅰ-8을 제조하였다.
[공중합체 X-1 및 X-3]
공중합체 Ⅰ-2의 제조에서와 같은 방법으로 표 1에 보인 공중합체 X-1 및 X-3을 제조하였다.
[공중합체 X-2]
측방 공급기 및 벤트(vent)를 갖춘 직경 40㎜의 2축 스크루우 압출기의 호퍼에 말레산 무수물-스티렌 공중합체(상품명 Dylark 332 ; Arco사제, 말레산 무수물 14% 함유)를 넣고 질소분위기하에 10㎏/시간의 속도로 압출기에 공급하면서 수지온도를 압출기 출구에서 230℃로, 그리고 평균 체류시간을 2분으로 조절하였다. 아닐린(98부) 및 트리메틸아민(2부)으로 이루어진 용액을 1.4㎏/시간의 속도로 측방 공급기로부터 압출기에 공급하였다. 트리메틸아민, 미반응 아닐린, 물 등을 진공펌프에 의하여 벤트로부터 배출하였다. 압출기에서 압출된 스트랜드(strand)를 절단하여 펠렛을 수득하였다.
[공중합체 X-4]
5리터들이 반응기에 디메틸포름아미드(700부), 아크릴로니트릴(6부), 스티렌(23부) 및 t-도데실메르캅탄(0.2부)를 넣었다. 분위기를 질소로 대체시킨 후에 반응기를 교반하면서 70℃로 가열하였다. 그리고, 라우로일 퍼옥사이드(0.2부) 및 벤조일 퍼옥사이드(0.05부)의 디메틸포름아미드(5부)내의 용액을 가한 후에 N-페닐말레이미드(64부), 아크릴로니트릴(7부) 및 디메틸포름아미드(200부)의 혼합물을 2시간 동안에 연속 첨가하였다. 그 후에, 반응기를 90℃로 가열하고 그 온도를 1시간 동안 유지하였다. 냉각후에, 반응기의 내용물을 메탄올에 쏟아서 공중합체를 석출시키고, 이를 분리, 메탄올 세척 및 건조하였다.
[공중합체 Ⅰ-9]
공중합체 Ⅰ-1의 제조시에 사용한 것과 동일한 반응기에 탈이온수(30부), 항산제1철 7수화물(0.003부), 이황산수소나트륨(0.2부) 및 덱스트로스(0.2부)를 넣고나서 다시 폴리부틸아크릴레이트 라텍스(고무의 평균입자 크기 0.27㎛ ; 겔함량 7.3% ; 고체함량 40% ; 유화제 소듐도데실벤젠 술페이트 ; pH 5.7) (40부)를 가하였다. 분위기를 질소로 대체시킨 후에 반응기를 교반하면서 75℃로 가열하였다.
그 후에, N-페닐말레이미드(18부), 아크릴로니트릴(14부), 스티렌(30부) 및 t-도데실메르캅탄(0.2부)의 용액 및 쿠멘 히드로퍼옥사이드(0.2부) 및 소듐도데실 술페이트(0.4부)의 순수(20부)중 수용액을 3시간 동안에 연속 첨가하였다. 반응기를 80℃로 가열하고 이 온도를 2시간 유지하여 라텍스를 수득하였다. 중합체 수율 : 98.6%.
공중합체 Ⅰ-1의 제조에서와 같은 방법으로 상기 중합체를 회수하였다.
[공중합체 Ⅱ-1 내지 Ⅱ-5 및 Y-2]
미국특허 제3,738,972호 및 영국특허 제1,328,625호에 설명된 현탁 중합법에 따라 표1에 보인 공중합체들을 제조하였다.
[공중합체 Y-1]
교반기 및 배플을 갖춘 5리터들이 반응기에 히드록시 에틸셀룰로오스(0.2부)의 탈이온수(150부)용액을 넣었다. 분위기를 질소로 대체시킨후에 스티렌(80부), 아크릴로니트릴(10부), 벤조일 퍼옥사이드(0.3부) 및 t-도데실메르캅탄(0.2부)로 이루어진 용액을 가하였다.
온도를 85℃로 상승시킨 후에 아크릴로니트릴(10부)을 4시간 동안에 연속 첨가하고 95℃로 2시간 동안 반응을 진행시켰다. 중합반응 완료후에 생성물을 탈수, 수세 및 건조시켜서 비이드 공중합체를 수득하였다.
[공중합체 Y-3]
공중합체 Y-2의 제조에 사용된 것과 동일한 반응기에 스티렌(11부), 아크릴로니트릴(89부), 라우로일퍼옥사이드(0.05부), 및 t-도데실메르캅탄(0.6부)를 넣었다. 분위기를 질소로 대체시킨 후에 반응기를 70℃로 가열하여 중합반응을 개시하였다. 중합 수율이 약 5%에 도달하였을 때에 히드로퀴논(0.2부)을 가하여 반응을 종결시켰다. 냉각후에 반응기의 내용물을 다량의 메탄올에 쏟아 공중합체를 회수하였다.
[공중합체 Ⅱ-6]
공중합체 Ⅰ-1의 제조에 사용된 것과 동일한 반응기에 탈이온수(30부)를 넣고 다시 폴리부타디엔 라텍스(중량평균입자 크기 0.46㎛, 겔함량 72%, 고체함량 1%, 유화제 소듐 히드로아비에테이트, pH 10.5)(60부, 고체함량으로 계산하여)를 넣었다. 황산 제 1 철 7수화물(0.002부), 소듐피로포스페이트(0.1부) 및 덱스트로스(0.2부)를 가한 후에 반응 분위기를 질소로 대체시키고 70℃로 가열하였다. t-부틸 히드로퍼옥사이드(0.01부)의 순수(2부) 수용액을 가하였다. 그 후에, 아크릴로니트릴(17부), 스티렌(25부) 및 t-도데실메르캅탄(0.2부)으로 이루어진 용액 및 t-부틸 히드로퍼옥사이드(0.2부), 소듐 데히드로아비에테이트(0.6부), 수산화나트륨(0.2부) 및 순수(20부)로 이루어진 수용액을 2시간 동안에 연속 첨가하였다.
반응기를 75℃로 가열하고 그 온도에서 2시간 유지하여 라텍스를 수득하였다. 중합 수율 98.7%, pH11.2
라텍스의 고체 함량을 25%로 조절한 후에, 상기에 사용된 것과 동일한 라텍스를 넣고 90℃로 가열하였다. 그리고나서, 라텍스에 함유된 고체 100부당 20부량의 15% 황산마그네슘 수용액을 10분간에 가하였다. 냉각 후에 슬러리로부터 중합체를 회수하여 수세 및 건조하였다.
[공중합체 Ⅱ-7]
공중합체 Ⅰ-1의 제조에 사용된 것과 동일한 반응기에 히드록시에텔 셀룰로오스(0.3부)의 탈이온수(200부) 수용액 및 칩 형태의 에틸렌-프로필렌-시클로펜타디엔(45:52:3)고무 (50부)를 넣었다. 그리고 나서, 아크릴로니트릴(18부), 스티렌(35부), t-부틸퍼옥사이드(0.2부) 및 t-도데실메르캅탄(0.3부)로 이루어진 용액을 가하였다.
분위기를 질소로 대체시킨 후에 반응기를 교반하면서 130℃로 가열하고 그 온도에서, 4시간 동안 중합 반응을 진행시켰다. 냉각 후에 중합체를 분리, 수세 및 건조하였다.
[공중합체Ⅱ-8]
공중합체 Ⅰ-Ⅰ의 제조에 사용된 것과 동일한 반응기에 탈이온수(30부), 황산 제 1철 7수화물(0.002부), 소듐 피로포스페이트(0.1부) 및 덱스트로스(0.2부)를 넣고 다시 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 라텍스(중량 평균입자 크기 0.17㎛, 겔 함량 77%, 고체 함량 43%, 아크릴로니트릴 함량 20%, 유화제 소듐 라우릴술페이트, pH 5.2) 50부, 고체 함량으로 계산하여)을 넣었다. 분위기를 질소로 대체시킨 후에, 반응기를 70℃로 가열하였다. 그 후에, 아크릴로니트릴(12부), 스티렌(30부), 글리시딜 메타크릴레이트(10부) 및 t-도데실메르캅탄(0.3부)로 이루어진 용액 및 쿠멘 히드로퍼옥사이드(0.2부), 소듐라우릴술페이트(0.5부)및 순수(20부)로 이루어진 수용액을 3시간 동안에 연속 첨가하였다. 반응기를 80℃로 가열하고 그 온도를 2시간 유지하여 라텍스를 수득하였다. 중합 수율 98.7%, 공중합체 Ⅰ-1의 제조에서와 같은 방법으로 라텍스로부터 공중합체를 회수하였다.
제조예에서 제조한 공중합체의 분석 결과를 표 1및 2에 보였다.
탄소, 수소, 질소 및 산소의 원소분석으로부터 공중합체의 단량체 조성을 계산하고 시차주사 열량계에 의하여 Tg를 계산하였다.
표에 사용한 약어는 다음과 같다 :
NPMI : N-페닐말레이미드
S : 스티렌
AMS : α-메틸스티렌
AN : 아크릴로니트릴
MAN : 메타크릴로니트릴
MMA : 메틸 메타크릴레이트
GMA : 글리시딜 메타크릴레이트
[실시예 및 비교예]
제조예에서 제조한 공중합체를 표3~6에 보인 비율대로 배합하였다. 공중합체 배합물 100부에 대하여 안정제로써 트리에틸렌글리콜 비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트](0.1부) 및 디(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트(0.1부), 그리고 윤활제로서 에틸렌비스스테아로아미드(0.1부) 및 칼슘 스테아레이트(0.1부)를 가하고 벤트된 2축 스크루우 압출기(40mmθ) 내에서 혼련한 후에 압출시켜서 펠렛을 형성하였다.
펠렛중 전류 단량체의 총 함량은 어느 경우에나 0.2% 이하이었다.
펠렛을 사출성형기에 넣어서 시편을 제조하여 물성을 검사하였다. 결과를 표3~6에 보였다.
배합하지 않은 전형적인 공중합체(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)를 상기와 같은 방법으로 혼련 및 사출성형하고 시편의 물성을 측정하였다. 결과를 표4에 보였다.
[표 1]
[표 2]
주 :*1) 아세톤을 추출용매로 사용하여 측정함.
*2) 비-그라프트 된 공중합체의 고유점도.
[표 3]
주 : *1) 열변형 온도 : 1/4인치 시편, 264psi하중, 어니일링 없음.
*2) 아이조드 충격 강도 : 1/4인치 시편, 23℃.
[표 4]
[표 5]
주 : *1) 노치된 아이조드 충격 강도 1/4인치 시편, 23℃
[표 6]
주 : *1)공중합체 (Ⅰ)/공중합체 (Ⅱ)/열가소성수지/탄성중합체.
PC : 폴리카보네이트 (Panlite L-1250(상품명) Teijin 화학제)
폴리아미드 : Novamid 1015G 30(상품명), 미쓰비시화학제
EGM : 에틸렌/글리시딜 메타크릴레이트 공중합체
(Bondfast 2B(상품명), 스미또모 화학제)
NBR : 아크릴로니트릴-부타디엔(25/75)공중합체
상기 표 3 및 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 내열성 공중합체 조성물은 단일 유리전이온도와 양호한 상용성을 갖는다. 반면에, 비교 조성물 각각은 배합되는 공중합체들의 유리 전이 온도에 대응하는 2개의 유리전이 온도를 갖는다.
Claims (8)
- 말레이미드 단량체(A), 방향족 비닐 단량체(B). 불포화 니트릴 단량체(C) 및 이와 공중합성인 임의의 1종 이상의 기타 공단량체(D)를 탄성 공중합체의 존재 또는 부재하에 공중합시켜서 수득되며, 탄성 중합체를 제외한 단량체 (A), (B), (C) 및 (D)의 조성은 하기 식 (1), (2), (3) 및 (4)를 만족시키며, 고유 점도가 0.3~1.2dl/g인 공중합체 (1) 5~95중량%, 그리고 방향족 비닐 단량체 (B), 불포화 니트릴 (C) 및 이와 공중합성인 임의의 1종 이상의 기타 공단량체(D)를 탄성중합체의 존재 또는 부재하에 공중합시켜서 수득되며, 탄성 중합체를 제외한 단량체 (B), (C) 및 (D)의 조성은 하기식(5) 및 (6)을 만족시키며, 고유점도가 0.3~1.5dl/g인 공중합체(Ⅱ) 95~5중량%로 이루어지며, 공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체 (A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와, 공중합체(Ⅱ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%는 하기식 :[말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%] - [불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%]=+40~-15중량%를 만족시키며, 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 고유 점도는 하기식 :[공중합체(Ⅰ)의 고유점도] - [공중합체(Ⅱ)의 고유점도]= +0.5~-1.2dl/g을 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 공중합체(Ⅰ) 5~90중량%, 공중합체(Ⅱ) 5~90중량%, 그리고 또한 열가소성 수지 및 탄성 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 중합체 성분 0.5~90중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 공중합체(Ⅰ)은 단량체 조성이 하기식(1'), (2'), (3') 및 (4')를 만족시킴을 특징으로하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제2항에 있어서, 공중합체(Ⅰ)은 단량체 조성이 하기식(1'), (2'), (3') 및 (4')를 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 공중합체(Ⅱ)는 단량체 조성이 하기 식 (5') 및 (6')를 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제2항에 있어서, 공중합체(Ⅱ)는 단량체 조성이 하기 식 (5') 및 (6')를 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 공중합체(Ⅰ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와, 공중합체(Ⅱ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%는 하기 식 :[말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%]-[불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%]=+30~-10 중량%를 만족시키며, 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 점도는 하기 식 :[공중합체(Ⅰ)의 고유점도]-[공중합체(Ⅱ)의 고유점도]=+0.4~-0.8dl/g을 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
- 제2항에 있어서, 공중합체(Ⅰ) 중 탄성 중합체를 제외한 단량체 (A), (B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 말레아미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%와, 공중합체(Ⅱ)중 탄성 중합체를 제외한 단량체(B), (C) 및 (D)의 전체 중량에 대한 불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%는 하기식:[말레이미드 단량체(A)와 불포화 니트릴 단량체(C)의 총 중량%]-[불포화 니트릴 단량체(C)의 중량%]= +35~-10중량%를 만족시키며, 공중합체(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 점도는 하기식 :[공중합체(Ⅰ)의 고유점도]-[공중합체(Ⅱ)의 고유점도]=+0.4~-0.8dl/g을 만족시킴을 특징으로 하는 내열성 공중합체 조성물.
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