BE1010100A3

BE1010100A3 - Polymeersamenstelling bevattende polypropeen, een rubberachtig materiaal en een vulstof.

Info

Publication number: BE1010100A3
Application number: BE9600215A
Authority: BE
Inventors: Peter Willem Mathias Colbers; Johannes Hermanus Grimberg
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-12-02

Abstract

De uitvinding betreft een polymeersamenstelling bevattende polypropeen, een rubberachtig materiaal en een vulstof, waarin het polypropeen een MFI heeft groter dan 30 g/10 min. en dat het rubberachting materiaal een etheen-alpha-olefine copolymeer is, dat 20-75 gew. % van een alpha-olefine met 4-12 koolstofatomen bevat. De polymeersamenstelling volgens de uitvinding bezit naast een goede stijfheid tevens een goede breukrek.

Description

POLYMEERSAMENSTELLING BEVATTENDE POLYPROPEEN, EEN

RUBBERACHTIG MATERIAAL EN EEN VULSTOF

De uitvinding betreft een

&#65533;olymeersamenstelling bevattende polypropeen, een rubberachtig materiaal en een vulstof.

Dergelijke polymeersamenstellingen zijn &#65533;ekend en worden al sinds jaren toegepast in de automobielindustrie voor bijvoorbeeld de produktie van &#65533;umpers en dahsboards.

De polymeersamenstellingen volgens de stand der techniek bevatten polypropeen, een etheen-propeen rubber (EPR) of een etheen-propeen-dieen rubber (EPDM), eventueel polyetheen en een vulstof. De toegepaste vulstof is veelal talk.

Een dergelijke polymeersamenstelling wordt beschreven in EP-A-0.132.968.

In deze publicatie wordt een samenstelling beschreven bevattende:

als polypropeen een propeen-etheen blokcopolymeer met een vloei (MFI) van 10-60 g/10 min.,

als rubberachtig materiaal een random copolymeer van etheen en 21-50 gew% van een a-olefine met ten minste 3 koolstofatomen en als vulstof talk.

Het rubberachtig materiaal dat volgens de voorbeelden in EP-A-0.132.968 wordt toegepast is een EPR met 26 gew% propeen.

De polymeersamenstellingen volgens de stand der techniek, bezitten goede mechanische eigenschappen zoals bijvoorbeeld een goede stijfheid. Een nadeel van deze polymeersamenstellingen is echter dat de breukrek laag is.

De uitvinding heeft tot doel een polymeersamenstelling te verschaffen die een betere balans van mechanische eigenschappen vertoont.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het polypropeen een vloei (MFI) heeft groter dan 30 g/10 min en het rubberachtig materiaal een etheen-a-olefine copolymeer is, dat 20-75 gew.% van een a-olefine met 4-12 koolstofatomen bevat.

Hierdoor wordt bereikt dat de polymeersamenstelling naast een goede stijfheid tevens een goede breukrek bezit.

De polymeersamenstelling bevat polypropeen met een vloei (MFI) groter dan 30 g/10 min. Onder polypropeen worden in het kader van de uitvinding verstaan polypropeen homopolymeren en random- en blokcopolymeren van propeen en een ander a-olefine met 2-10 koolstofatomen en mengsels van bovengenoemde polymeren.

Bij voorkeur is het andere a-olefine etheen.

Wanneer het polypropeen een random propeen-etheen copolymeer is, is het gewichtspercentage etheen in het copolymeer maximaal 10 gew.%, en bij voorkeur 0.5-7 gew.%. Wanneer het polypropeen een propeen-etheen blokcopolymeer is, is het gewichtspercentage etheen in het copolymeer 1-20 gew.%; bij voorkeur 3-15 gew.%.

Bij voorkeur is het polypropeen een propeen-etheen blokcopolymeer. Bij bijzondere voorkeur is het polypropeen een propeen-etheen blokcopolymeer bevattende een propeen homopolymeer blok en een etheenpropeen copolymeer blok bereid door homopolymerisatie van propeen gevolgd door copolymerisatie van een mengsel van propeen en etheen.

Bij toepassing van een propeen-etheen blokcopolymeer bezit de polymeersamenstelling een betere stijfheidsslagvastheids balans.

Wanneer in het blokcopolymeer het gewichtspercentage etheen afneemt, neemt de slagvastheid van de polymeersamenstelling af. Het gewichtspercentage etheen ligt daarom bij voorkeur boven 1 gew. %. Wanneer het gewichtspercentage etheen in het blokcopolymeer toeneemt, neemt de stijfheid van de polymeersamenstelling af. Het gewichtspercentage etheen ligt daarom bij voorkeur onder 20 gew. %.

De polymeersamenstelling bevat een etheen-aolefine copolymeer bevattende 20-75 gew.% van een aolefine met 4-12 koolstofatomen. Bij voorkeur bevat het etheen-a-olefine copolymeer 20-50 gew.% van een aolefine met 4-12 koolstofatomen.

Voorbeelden van a-olefinen die naast polyetheen in het copolymeer kunnen worden toegepast, zijn: 1-buteen, 1penteen, 1-hexeen, 1-octeen, 1-hepteen, 4-methyl-lpenteen, 4-methyl-1-hexeen, 4,4-dimethyl-l-penteen en 1-octadeceen. In het etheen-a-olefine copolymeer kunnen naast etheen ook mengsels van bovengenoemde a-olefines worden toegepast.

Bij voorkeur is het a-olefine 1-hexeen of 1-octeen.

Bij voorkeur heeft het etheen-a-olefine copolymeer een dichtheid kleiner dan 900 kg/m<2>.

Wanneer het etheen-a-olefine copolymeer minder dan 20 gew.% van een a-olefine met 4-12 koolstofatomen bevat, neemt de slagvastheid van de polymeersamenstelling af. Het etheen-a-olefine copolymeer dat wordt toegepast in de polymeersamenstelling volgens de uitvinding wordt bij voorkeur verkregen door polymerisatie van etheen en een of meer a-olefine(s) in aanwezigheid van een zogenaamde metalloceenkatalysator. Dit zijn katalysatoren die worden gekarakteriseerd door een structuur bevattende een overgangsmetaal uit Groep 4-6 van het Periodiek Systeem der Elementen (Handbook of Chemistry and Physics, CRC-Press, 1989-1990) en één of meerdere liganden met een cyclopentadiëen structuur. Als cokatalysator worden diverse verbindingen toegepast.

Metalloceenkatalysatoren worden bijvoorbeeld beschreven in de volgende artikelen:
- "Metallocene Catalysis: Polymers by Design?, A.D. Horton, Trends in Polymer Science (TRIP), vol.2, no. 5, p. 158-166" en "Metallocene Catalysts: A Revolution in Olefin Polymerisation, K.B. Sinclair and R.B. Wilson, Chemistry & Industry, 7 November 1994, p. 857-
862".

De polymeersamenstelling volgens de uitvinding bevat verder een vulstof. Voorbeelden van vulstoffen zijn talk, krijt, klei, mica, roetdeeltjes, silica, dolomiet, magnesiumhydroxide, glasvezel, koolstofvezel, wollastoniet en kaolien. Combinaties van deze vulstoffen kunnen ook worden toegepast.

De polymeersamenstelling volgens de uitvinding kan naast het polypropeen, het etheen-aolefine copolymeer en de vulstof nog tot maximaal 35 gew.% van een ander rubberachtig materiaal en/of een polyetheen bevatten. Voorbeelden van deze andere rubberachtige materialen zijn etheen-propeen rubbers
(EPR) en etheen-propeen-dieen rubbers (EPDM). Voorbeelden van polyetheen zijn lage-dichtheid polyetheen (LDPE) en hoge-dichtheid polyetheen (HDPE).

Door de aanwezigheid van dit andere rubberachtige materiaal en/of het polyetheen worden de goede mechanische eigenschappen die de polymeersamenstelling volgens de uitvinding bezit niet nadelig beïnvloed.

De polymeersamenstelling bevat bij voorkeur
30-90 gew.% polypropeen, 5-40 gew.% etheen-a-olefine copolymeer en 5-30 gew.% talk.

Wanneer in de polymeersamenstelling de hoeveelheid etheen-a-olefine copolymeer toeneemt, dan neemt de stijfheid van de polymeersamenstelling af. De hoeveelheid etheen-a-olefine copolymeer in de polymeersamenstelling is daarom bij voorkeur niet meer dan 40 gew. %. Wanneer in de polymeersamenstelling de hoeveelheid etheen-a-olefine copolymeer toeneemt, dan nemen de breukrek en de slagvastheid af. De hoeveelheid etheen-a-olefine copolymeer is daarom bij voorkeur niet minder dan 5 gew. %. Als het gew.% talk in de polymeersamenstelling toeneemt dan neemt de slagvastheid van de polymeersamenstelling af bij een afname van het gew.% talk neemt de stijfheid van de polymeersamenstelling af. De hoeveelheid talk in de polymeersamenstelling is daarom bij voorkeur 5-30 gew.%.

De polymeersamenstelling kan worden verkregen door het polypropeen, het etheen-a-olefine copolymeer en de vulstof te mengen en te kneden op de gebruikelijke apparatuuur, zoals mixers, kneders en enkel- en dubbelschroefsextruders. De temperatuur gedurende het smelten en kneden is bij voorkeur 165 tot
270 [deg.]C. De polymeersamenstelling volgens de uitvinding kan verder de gebruikelijke toevoegingen bevatten, zoals kiemvormers, weekmakers, vlamvertragers, vloeiverbeteraars, glijmiddelen en stabilisatoren.

Door zijn goede balans van mechanische eigenschappen is de polymeersamenstelling bijzonder geschikt voor toepassing in de automobielindustrie. De polymeersamenstelling kan bijvoorbeeld worden toegepast in bumpers, dashboards, deurbekleding, console en drempelbekleding. Ook is de polymeersamenstelling volgens de uitvinding geschikt voor toepassing in andere vormdelen zoals skischoenen,

stofzuigerbehuizingen, grasmaaimachines.

De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van voorbeelden zonder zich tot deze voorbeelden te beperken.

Voorbeelden

In de voorbeelden worden de volgende materialen toegepast:
- Polypropeen (PP):

Een propeen-etheen blokcopolymeer met een MFI van 50 dg/min en 5-6 gew.% etheen (PP1)
- Een propeen-etheen blokcopolymeer met een MFI van 15 dg/min en 6,6 gew.% etheen (PP2) Etheen-a-olefine copolymeer (MPE):

Engage 8150 van Dow met 25 gew.% octeen en een dichtheid van 868 kg/m<2>.

- Rubberachtig materiaal:

Een etheen-propeen rubber met 50 gew.% propeen (Rl).

Een etheen-propeen-dieen rubber met 37,5 gew.% propeen en 1,2 gew.% dicyclopentadieen (R2).

Polyetheen (PE):

Een etheen-propeen copolymeer met 1,7 gew.% propeen en een dichtheid van 944 kg/m<2>.

- Talk:

De metingen aan de toegepaste materialen en polymeersamenstellingen werden uitgevoerd volgens de volgende meetmethoden:
- De 'Melt Flow Index' (MFI) werd bepaald volgens ISO
1133 (2,16 kg, 230 [deg.]C).
- De 'flexural modulus' werd bepaald volgens ASTM D-
790 (23 [deg.]C, parallel). Deze werd gebruikt als maat voor de stijfheid.
- De breukrek werd bepaald volgens ISO R 37-2 (100 mm/min, 23 [deg.]C).
- De dichtheid werd bepaald volgens ASTM D-792.

Voorbeelden 1-7 en Vergelijkende Experimenten A-D

De polymeersamenstellingen zoals weergegeven in Tabel I zijn geproduceerd op een ZSK 30 dubbelschroefsextruder bij 200 RPM en met een doorzet van 10 kg/h. De polymeersamenstellingen werden vervolgens gespuitgiet tot voor de verschillende meetmethoden voorgeschreven testplaatjes op een Arburg Allrounder spuitgietmachine. In Tabel I zijn ook de meetresultaten weergegeven.

Bij vergelijking van Voorbeeld 5 met Vergelijkend Experiment A is te zien dat wanneer in plaats van een EPDM een etheen-a-olefine copolymeer volgens de uitvinding in de polymeersamenstelling aanwezig is breukrek van de polymeersamenstelling toeneemt.

Bij vergelijking van Voorbeeld 6 met Vergelijkend Experiment B is te zien dat wanneer het EPR en het polyetheen in de polymeersamenstelling worden vervangen door een etheen-a-olefine volgens de uitvinding de flexural modulus en de breukrek toenemen.

Uit voorbeeld 7 blijkt dat ook bij aanwezigheid van EPR de polymeersamenstelling goede mechanische eigenschappen behoudt.

Bij vergelijking van voorbeeld 2 met vergelijkend experiment C en voorbeeld 5 met vergelijkend experiment D is te zien dat wanneer in plaats van een polypropeen met een MFI van 15 wordt toegepast de breukrek van de polmeersamenstelling afneemt.

Figuur 1 laat de waarden voor breukrek en "flexural modulus" zien voor polymeersamenstellingen waarin 10 gew.% of 20 gew.% talk aanwezig is en de, in de grafieken aangegeven, gewichtspercentages MPE of R2. Figuur 1 laat zien dat een polymeersamenstelling bevattende een etheen-a-olefine copolymeer volgens de uitvinding een hogere breukrek heeft bij een bepaalde flexural modulus dan een polymeersamenstelling met gelijke gewichtspercentages, polypropeen en talk die geen etheen-a-olefine copolymeer bevat.

Claims

CONCLUSIES

1-4, met het kenmerk, dat de polymeersamenstelling 30-90 gew.% polypropeen, 5-40 gew.% etheen-aolefine copolymeer en 5-30 gew.% talk bevat.

1-3, met het kenmerk, dat het etheen-a-olefine copolymeer wordt verkregen door polymerisatie van etheen en een of meer a-olefine(s) in aanwezigheid van een metalloceenkatalysator.

1-2, met het kenmerk, dat de vulstof talk is.

1. Polymeersamenstelling bevattende polypropeen, een

rubberachtig materiaal en een vulstof, met het kenmerk, dat het polypropeen een MFI heeft groter dan 30 g/10 min. en dat het rubberachtig materiaal een etheen-a-olefine copolymeer is, dat 20-75 gew.% van een a-olefine met 4-12 koolstofatomen bevat.

2. Polymeersamenstelling volgens conclusie 1, met het

kenmerk, dat het etheen-a-olefine copolymeer een dichtheid heeft die kleiner is dan 900 kg/m<2>.

3. Polymeersamenstelling volgens een der conclusies

4. Polymeersamenstelling volgens een der conclusies

5. Polymeersamenstelling volgens een der conclusies

6. Vormdeel bevattende een polymeersamenstelling

volgens een der conclusies 1-5.

7. Bumper bevattende een polymeersamenstelling

volgens een der conclusies 1-5.

8. Dashboard bevattende een polymeersamenstelling

volgens een der conclusies 1-5.