CN101990559A - 低释放的聚合物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含聚烯烃基础树脂的聚合物组合物,所述聚烯烃基础树脂包括(A)MWD为1.5-5.0的丙烯均聚物,和(B)含有一种或多种选自具有4-12个碳原子的α-烯烃的共聚单体的、密度不大于920kg/m3的乙烯共聚物,其中所述聚烯烃基础树脂的丙烯均聚物(A)与乙烯共聚物(B)的重量比为95∶5-60∶40。本发明还涉及所述聚合物组合物用于制造注射成型的物品的用途;一种由所述聚合物组合物制得的物品;一种由这种聚合物组合物制得的具有颗粒状表面结构的物品,所述物品的耐刮擦性能用10N载荷下的亮度差ΔL表示为不大于1,并且60°角度下的光泽度不大于2.8%;以及聚合物组合物用于制造这种物品的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种可挥发物和雾化物(fogging)含量低并且具有良好的机械性能的聚合物组合物,所述聚合物组合物包括丙烯均聚物、含有一种或多种选自具有4-12个碳原子的α-烯烃的共聚单体的乙烯共聚物,以及任选的乙烯均聚物。本发明还涉及用于制备该聚合物组合物的方法以及该聚合物组合物用于制备例如汽车行业应用中的注射成型物品的用途。
背景技术
由于聚丙烯的耐化学和耐热性能以及机械强度,它们被用在不同的应用中,例如模塑应用、薄膜、电线和电缆或管件。但是,由于机械强度高,聚丙烯的刚度高,这对于材料在注射成型的汽车行业应用中的使用是不利的。
在本领域中,将乙烯-丙烯橡胶和乙烯丙烯二烯烃单体橡胶作为抗冲改性剂添加至聚丙烯组合物中是公知的。对于抗冲改性而言,也可以使用单一位点基乙烯共聚物。EP 1373403披露了一种含有60-90wt%的丙烯均聚物和10-25wt%的单一位点基乙烯共聚物的多相丙烯聚合物。另外,Huneault等在“复合条件和组成对滑石/乙烯-辛烯共聚物/聚丙烯混合物(TPO)的性能的影响(Effect of compounding conditions andcompositions on the performance of talc/ethylene-octenecopolymer/polypropylene blends(TPO))”(《塑料工程师协会ANTEC会议论文集》(Proc.SPE ANTEC),1998,卷1,7-11)中描述了茂金属基乙烯-辛烯共聚物作为抗冲改性剂用于由滑石填充的聚丙烯的用途。
由滑石填充的聚丙烯广泛应用于汽车和配件行业应用中。这些复合物具有良好的表面质量、低收缩率、高刚度、优秀的拉伸性能和耐蠕变性能。
汽车行业应用中另外的关键问题是低释放和低量的挥发性有机化合物(VOC)和雾化物。这些VOC被认为是在挤出或复合步骤的过程中产生的。减少来自汽车内饰所使用的聚合材料的释放是多年来的总体目标。已经通过在各种聚合材料的制造过程中使用纯化步骤(例如蒸汽蒸馏、真空脱气和低输入复合(low input compounding))或者通过使用特殊的添加剂(例如高性能稳定剂和吸收剂)来实现这一目标。这类方法的例子披露在EP 1364760A1和EP 1535718A1中。但是,这些方法关系到投资成本增加并且产出率减少,削弱了最终产品的经济效益。
另外,汽车内饰行业应用中所使用的材料的重要性能为耐刮擦性能和光泽度。为了改进耐刮擦性能,EP 1788022提出将具有极低的特性粘度且含有乙烯-丙烯共聚物的丙烯与密度在905和930kg/m3之间的聚丙烯混合。但是,这些材料具有汽车设计者们所不认可的有光泽的表面。
因此,本申请的目的是提供一种具有良好的机械性能、特别是在低温下的抗冲击强度和弯曲性能的聚合物组合物,并且同时具有大幅减少的可挥发物、雾化物和释放物而不需要在制备这些组合物的过程中使用特殊的复合设备和/或添加剂。另外,含有上述聚合物组合物的物品应当具有良好的耐刮擦性能以及低光泽度。
本发明是基于以下发现而得到的:通过使用MWD为1.5-5.0的丙烯均聚物能够大幅减少释放物和可挥发物。为了获得良好的机械性能,将所述丙烯均聚物与密度不大于920kg/m3的作为抗冲改性剂的乙烯共聚物混合。令人意外地发现这种组合物显示出良好的抗冲击性能和刚性,并且造粒的组合物和注射成型测试样品的可挥发物和释放物含量低。更进一步地,所述包含这类组合物的具有颗粒状(gra ined)表面结构的注射成型测试样品显示出改善的耐刮擦性能与光泽度之间的平衡。
发明内容
因此,本发明涉及一种包含聚烯烃基础树脂的聚合物组合物,所述聚烯烃基础树脂包括
(A)MWD为1.5-5.0的丙烯均聚物,和
(B)含有一种或多种选自具有4-12个碳原子的α-烯烃的共聚单体且密度不大于920kg/m3的乙烯共聚物,
其中所述聚烯烃基础树脂的丙烯均聚物(A)与乙烯共聚物(B)的重量比为95∶5-60∶40。
令人意外地发现这样一种聚合物组合物的释放物和可挥发物的含量低,这可以从造粒的化合物和由这些化合物制成的注射成型物品的低释放和低量的VOC和雾化物看出。同时获得特别是在低温下的良好的抗冲击性能,而弯曲性能不会受到负面影响。另外,通过保持优异的耐刮擦性能,令人意外地优化了包含本发明的聚合物组合物并具有颗粒状表面结构的物品以低光泽度表示的光学性能。
组分(A)可以由单一的丙烯均聚物组成,但也可以包含不同的丙烯均聚物的混合物。这也适用于组分(A)的所有优选实施例。
上述方案同样适用于组分(B),即,组分(B)可以由单一的乙烯共聚物组成,但也可以包含不同的乙烯共聚物的混合物。这也适用于组分(B)的所有优选实施例。
在一个优选实施例中,所述聚烯烃基础树脂由组分(A)和(B)组成。
丙烯均聚物(A)基于全部聚烯烃基础树脂的含量优选为60-95wt%,更优选为61-90wt%,最优选为62-85wt%。
优选地,按照ISO 16014-1和-4通过GPC确定,组分(A)具有100-500kg/mol、更优选150-350kg/mol的重均分子量Mw和20-200kg/mol、更优选50-150kg/mol的数均分子量Mn。
组分(A)具有1.5-5.0、优选2.0-4.0、最优选2.2-3.5的MWD。
进一步优选地,丙烯均聚物(A)具有2-200g/10min、更优选5-50g/10mi n的熔体流动速率MFR(2.16kg,230℃)。
按照ISO 1133确定聚丙烯的MFR(2.16kg,230℃)和聚乙烯的MFR(2.16kg,190℃)。熔体流动速率和平均分子量是互为相反的关系,即,较高的熔体流动速率意味着较低的平均分子量,反之亦然。进一步地,所述熔体流动速率越高,所述聚合材料的粘度越低。
特别优选地,所述丙烯均聚物(A)具有不大于2.0wt%、优选不大于1.0wt%的二甲苯冷溶物(XS)。
更进一步特别优选地,通过差示扫描量热仪(DSC)确定,所述丙烯均聚物(A)具有不高于160℃、优选不高于155℃的熔点。
可以通过丙烯的单步或多步聚合方法制备所述丙烯均聚物(A),例如本体聚合、气相聚合、淤浆聚合、溶液聚合或这些聚合方法的组合,优选使用单一位点催化剂。可以在环流反应器或者在环流和气相反应器的组合中制备均聚物。这些方法对于本领域技术人员而言是众所周知的。
用于丙烯均聚物的聚合的合适的催化剂为任何一种用于丙烯聚合的立体定向的单一位点催化剂,所述催化剂能够在40-110℃的温度下和10-100bar的压力下使丙烯聚合。合适的单一位点催化剂为例如EP1741725A1和EP 0943631A1中描述的茂金属催化剂。
所述乙烯共聚物(B)基于全部聚烯烃基础树脂的含量优选为5-40wt%,更优选为10-39wt%,最优选为15-38wt%。
进一步地,乙烯共聚物(B)具有不大于920kg/m3、优选不大于905kg/m3、最优选不大于895kg/m3的密度。
进一步优选地,组分(B)的密度至少为865kg/m3,更优选至少为870kg/m3,最优选至少为875kg/m3。
优选地,按照ISO 16014-1和-4通过GPC确定,组分(B)具有40-160kg/mol、更优选60-120kg/mol的重均分子量Mw和10-80kg/mol、更优选15-70kg/mol的数均分子量Mn。
所述乙烯共聚物(B)优选具有1.5-5.0、更优选2.0-4.0、最优选2.2-3.5的MWD。
进一步优选地,乙烯共聚物(B)具有至少5.0g/10mim、更优选至少10.0g/10mim的熔体流动速率MFR(2.16kg,190℃)。
进一步地,组分(B)的熔体流动速率MFR(2.16kg,190℃)优选不高于100g/10min,更优选不高于50g/10min。
在一个优选的实施例中,乙烯共聚物(B)的共聚单体的含量基于全部组分(B)为5-40wt%、更优选7.5-30wt%、最优选10-25wt%。
组分(B)的共聚单体选自具有4-12个碳原子的α-烯烃,优选选自由1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯组成的组。特别优选为1-己烯和1-辛烯。
可以通过乙烯和α-烯烃的单步或多步聚合方法制备所述乙烯共聚物(B),例如本体聚合、气相聚合、淤浆聚合、溶液聚合或这些聚合方法的组合,优选使用单一位点催化剂。可以在环流反应器或者在环流和气相反应器的组合中制备共聚物。这些方法对于本领域技术人员而言是众所周知的。
用于乙烯共聚物的聚合的合适的催化剂为任何一种用于乙烯聚合的单一位点催化剂,所述催化剂能够在40-110℃的温度下和10-100bar的压力下使乙烯和共聚单体共聚。合适的单一位点催化剂为例如EP1646668A1和EP 1292626A1中描述的茂金属催化剂。
根据本发明的聚烯烃基础树脂的丙烯均聚物(A)与乙烯共聚物(B)的重量比为95∶5-60∶40,优选为90∶10-61∶39,最优选为85∶15-62∶38。
优选在所述聚烯烃基础树脂中的丙烯均聚物(A)和乙烯共聚物(B)的总含量是全部聚烯烃基础树脂的至少80wt%,更优选至少82%,最优选至少84wt%。
本发明的聚合物组合物的聚烯烃基础树脂可以基于全部聚烯烃基础树脂进一步包含含量最多为15wt%的乙烯均聚物(C),该乙烯均聚物的密度至少为940kg/m3,优选至少为950kg/m3。
组分(C)可以由单一的乙烯均聚物组成,但也可以包含不同乙烯均聚物的混合物。这也适用于组分(C)的所有优选实施例。
优选地,所述乙烯均聚物(C)具有0.2-200g/10min、优选1-100g/10min、更优选2-50g/10min的熔体流动速率MFR(2.16kg,190℃)。
可以通过乙烯的单步或多步聚合方法制备所述乙烯均聚物(C),例如本体聚合、气相聚合、淤浆聚合、溶液聚合或这些聚合方法的组合,优选使用常规的催化剂。可以在环流反应器或者在环流和气相反应器的组合中制备均聚物。这些方法对于本领域技术人员而言是众所周知的。
用于乙烯均聚物的聚合的合适的催化剂为任何一种用于乙烯聚合的催化剂,所述催化剂能够在40-110℃的温度下和10-100ba r的压力下使乙烯聚合。合适的催化剂为齐格勒-纳塔催化剂以及茂金属催化剂。
乙烯均聚物(C)在所述聚烯烃基础树脂中的含量优选为最多15wt%。
本发明的聚合物组合物的聚烯烃基础树脂优选具有至少4.5g/10min、更优选至少6.0g/10min、再更优选至少8.0g/10min、最优选至少9.0g/10min的熔体流动速率MFR(2.16kg,230℃)。
本发明的聚合物组合物的聚烯烃基础树脂的熔体流动速率MFR(2.16kg,230℃)的上限优选为50g/10min、更优选25g/10min、再更优选20g/10min、最优选18g/10min。
在一个优选的实施例中,本发明的聚合物组合物的聚烯烃基础树脂不包含乙烯均聚物(C)。在该实施例中,所述聚合物组合物优选具有至少13g/10min、更优选至少15g/10min的熔体流动速率MFR(2.16kg,230℃)。
在另一个优选的实施例中,本发明的聚合物组合物的聚烯烃基础树脂基于全部聚烯烃基础树脂包含含量最多为15wt%、优选1.0-15wt%、更优选5.0-14wt%、最优选7.5-13wt%的乙烯均聚物(C),在该实施例中,所述聚合物组合物优选具有小于13g/10mim、优选不大于12g/10mim的熔体流动速率MFR(2.16kg,230℃)。
优选地,所述聚烯烃基础树脂在所述聚合物组合物中的含量至少为75wt%,最优选至少为77wt%。
在所有优选的实施例中,本发明的聚合物组合物基于全部聚合物组合物包含含量最多为20wt%的至少一种填料物质(D)。
在一个优选的实施例中,本发明的聚合物组合物不包含填料物质(D)。
在另一个优选的实施例中,本发明的聚合物组合物基于全部聚合物组合物包含含量为1-18wt%、更优选为5-17wt%、最优选为10-16wt%的至少一种填料物质(D)。
组分(D)优选为无机填料物质。合适的填料物质为滑石、硅灰石、CaCO3、BaSO4和云母。
优选地,按照ISO 13320-1:1999通过激光衍射法测定,所述组分(D)的颗粒尺寸d97(最大粒度级(top cut))为50微米或更小、优选为25微米或更小。进一步优选地,按照ISO 787-11确定,组分D具有至少为5m2/g、优选至少为9m2/g的比表面(BET)。
另外,本发明的聚合物组合物可以进一步包含各种添加剂,例如易混合的热塑性塑料、抗氧化剂、UV稳定剂、润滑剂、脱模剂、成核剂、填充剂、着色剂和发泡剂,可以在所述混合之前、之中或之后添加到所述组合物中,加入的量基于全部聚合物组合物为最多5.0wt%、优选最多3.0wt%。
将本发明所述的几个实施例的化合物混合在一起。可以采用本领域公知的合适的方法进行所述混合步骤,但优选使用具有高强度混合部件(segment)的双螺杆挤出机并且优选在170-270℃、更优选180-250℃的温度以及10-500kg/h的产量和50-200rpm的螺杆转速下进行。
在以下的实施例部分将示出根据本发明的聚合物组合物具有极少量的可挥发物、雾化物和释放物。同时获得了尤其是在低温下的良好的抗冲击性能例如卡毕(Charpy)缺口冲击强度,而不影响以弯曲模量、弯曲强度、弯曲应变和弯曲应力表示的弯曲性能。
因此,按照VDA 277确定,优选本发明的聚合物组合物的可挥发物的含量小于45微克碳当量/g,更优选小于40微克碳当量/g,最优选小于38微克碳当量/g。
另外,按照VDA 278确定,优选本发明的聚合物组合物的可挥发性有机化合物(VOC)的含量小于100微克甲苯当量/g,更优选小于70微克甲苯当量/g,最优选小于50微克甲苯当量/g。
另外,按照VDA 278确定,本发明的聚合物组合物的雾化物的含量小于100微克十六烷当量/g,更优选小于80微克十六烷当量/g,最优选小于60微克十六烷当量/g。
优选地,在将经混合并造粒后的本发明的组合物注射成型之后,VOC和雾化物水平不会明显增加。
进一步地,按照ISO 179-1eA:2000确定,本发明的聚合物组合物优选在+23℃下具有至少为4.0kJ/m2的卡毕缺口冲击强度,更优选为至少5.0kJ/m2,最优选为至少5.5kJ/m2。
另外,按照ISO 179-1eA:2000确定,本发明的聚合物组合物优选在-20℃下的卡毕缺口冲击强度至少为1.0kJ/m2,更优选至少为1.2kJ/m2,最优选为1.5kJ/m2。
并且,按照ISO 178确定,本发明的聚合物组合物优选具有至少为20MPa、更优选至少为25MPa的弯曲强度。
再进一步地,按照ISO 178确定,根据本发明的聚合物组合物优选具有至少为900MPa、更优选为至少950MPa的弯曲模量。
在本发明的另一个方面中,本发明的聚合物组合物可以用于优选在汽车行业应用中的注射成型物品的制造。这些聚合物组合物尤其适合于汽车内饰的应用。
本发明进一步涉及包含这样一种聚合物组合物的物品。该物品优选用于汽车行业应用中。
另外,令人意外地发现包含本发明的聚合物组合物且具有颗粒状表面结构的物品具有高耐刮擦性能以及低光泽度。
所述具有颗粒状表面结构的物件优选通过模塑、更优选通过注射成型制得,并且具有优选为0.01-5mm、更优选为0.05-2.5mm的平均颗粒尺寸,优选为0.01-0.5mm、更优选为0.05-0.25mm的颗粒深度以及优选为1°-10°、更优选为3°-8°的锥度。进一步优选地,这些具有颗粒状表面结构的物品含有最多为5wt%、更优选0.1-3wt%的碳黑。
优选地,如上所述的具有颗粒状表面结构的含有根据本发明的聚合物组合物的物品具有的耐刮擦性能用10N载荷下的亮度差ΔL表示为不大于1、优选不大于0.7、又更优选不大于0.5、最优选不大于0.3。所述耐刮擦性能的下限通常为-0.5。
同时,具有颗粒状表面结构的包含根据本发明的聚合物组合物的物品在60°角度下的光泽度不大于2.8%、优选不大于2.7%并且最优选不大于2.6%。所述光泽度的下限通常为0%。
在一个优选的实施例中,具有颗粒状表面结构的物品由本发明的聚合物组合物组成。
因此,本发明进一步涉及聚合物组合物用于制造物品的用途,所述物品具有颗粒状表面,优选地如上所述,并具有用10N载荷下的亮度差ΔL表示为不大于1、优选不大于0.7、又更优选不大于0.5、最优选不大于0.3的耐刮擦性能以及不大于2.8%、优选不大于2.7%并且最优选不大于2.6%的在60°角度下的光泽度。在一个优选的实施例中,制造出具有颗粒状表面的、特别用于汽车行业应用中的、具有这种优异的耐刮擦性能和光泽度的注射成型物品。在这方面,优选的聚合物组合物是本发明的这些聚合物组合物。
具体实施方式
以下进一步通过实施例说明本发明。
实施例:
1.定义:
a)熔体流动速率
按照ISO 1133确定熔体流动速率(MFR)并以g/10min表示。所述MFR是聚合物的流动性并因此是加工性的指示。熔体流动速率越高,聚合物的粘度越低。在230℃的温度和2.16kg的载荷下测定聚丙烯的MFR2,在190℃的温度和5kg的载荷下测定聚乙烯的MFR5并且在190℃的温度和2.16kg的载荷下测定聚乙烯的MFR2。
b)密度
按照ISO 1183测定压模样品的密度。
c)重均分子量和MWD
按照基于ISO 16014-1:2003和ISO 16014-4:2003的方法测量重均分子量Mw和分子量分布(MWD=Mw/Mn,其中Mn为数均分子量,Mw为重均分子量)。装有折射率检测器和在线粘度计的Waters Alliance GPCV 2000仪与购自东曹哈斯公司(Tosohass)的3×TSK-凝胶柱(GMHXL-HT)以及145℃且恒定流速为1ml/min的作为溶剂的1,2,4-三氯苯(TCB,用200mg/L的2,6-二叔丁基-4-甲基酚稳定)一起使用。每次分析时注入216.5μl样品溶液。采用相对定标法(relative calibration)通过19个窄MWD的、在0.5kg/mol-11500kg/mol范围内的聚苯乙烯(PS)标样和一组表征清楚的宽聚丙烯标样校正柱列(column set)。通过在10mL(160℃)稳定的TCB(与流动相相同)中溶解5-10mg聚合物并在将样品送入GPC仪中之前连续振动并维持3小时来制备所有样品。
如果是PP,常数为:K=19×10-3ml/g并且a:0.725
如果是PE,常数为:K=39×10-2ml/g并且a:0.725
d)差示扫描量热仪(DSC)
按照ISO 3146/第3部分/方法C2,以加热/冷却/加热的循环以及10℃/min的扫描速率在+23℃至+210℃的温度范围内运行DSC。从所述冷却步骤中确定结晶温度和焓,并从第二加热步骤中确定熔融温度和焓。
e)二甲苯可溶组分(XS)的确定
2.0克聚合物在搅拌的同时溶解于135℃的250ml对-二甲苯中。30分钟之后,将溶液在室温下冷却15分钟,然后在25℃下静置30分钟。使用滤纸将溶液过滤至两个100ml的烧瓶中。
将来自第一个100ml容器中的溶液在氮气流中蒸发,并且将残余物在90℃下真空干燥直至达到恒重。
XS%=(100×m×Vo)/(mo×v);mo=初始的聚合物量(g);m=残余物的重量(g);Vo=初始体积(ml);v=待分析的试样的体积(ml)。
f)颗粒尺寸(d97)和比表面(BET)
由按照ISO 13320-1:1999通过激光衍射法测定的颗粒尺寸分布计算所述颗粒尺寸d97(最大粒度级)。按照ISO 787-11测定所述比表面(BET)。
g)卡毕缺口冲击强度
按照ISO 179-1eA:2000,在23℃和-20℃下测定80×10×4mm3的V型缺口试样的卡毕冲击强度(卡毕缺口冲击强度(23℃)和卡毕缺口冲击强度(-20℃))。按照ISO 1872-2采用IM V 60TECH仪通过注塑法制备所述测试样品。熔融温度为200℃并且模具温度为40℃。
h)弯曲模量和弯曲强度
按照ISO 178确定所述弯曲模量和弯曲强度、应变和应力。按照ENISO 1873-2通过注塑法制备尺寸为80×10×4.0mm3(长度×宽度×厚度)的测试样品。两个支架之间的跨度为64mm,测试速度为2mm/min并且力为100N。
i)可挥发物的释放
按照VDA 277:1995采用具有内径为0.25mm且长30m的WCOT-毛细管柱(膜厚0.25μ的蜡型)的气相色谱(GC)仪确定可挥发物的含量。所述GC设置如下:50℃下等温3分钟,以12K/min加热至200℃,200℃下等温4分钟,注射温度:200℃,检测温度:250℃,载体氦,流动模式分流比(flow-mode split)1∶20以及平均载体速度为22-27cm/s。
j)VOC/雾的释放
按照VDA 278:2002对注射成型的测试样品和造粒的复合物确定所述VOC/雾的释放。以甲苯当量每克测定所述挥发性有机化合物。以十六烷当量每克测定所述雾化物。
采用由Gerstel提供的TDSA,用氦5.0作为载体气体以及长度为50m、直径为0.32mm并含有0.52μm的5%苯基-甲基-硅氧烷涂层的HP-Ultra 2柱进行所述测量。
按照标准中列出的仪器设置1采用如下的主要参数进行VOC分析:流动模式为不分流,最终温度90℃;最终时间30min,速率60K/min。在-150℃至+280℃的温度范围下采用12K/sec的加热速率和5min的最终时间以流动模式分流比1∶30吹扫寒流捕获器。采用如下的GC设置进行分析:40℃下等温2分钟,以3K/min加热至92℃,然后以5K/min加热至160℃,并且然后以10K/min加热至280℃,等温10分钟;流速1.3ml/min。
按照列于标准中的仪器设置1采用如下的主要参数进行雾分析:流动模式为不分流,速率60K/min;最终温度120℃;最终时间60min。在-150℃至+280℃的温度范围下采用12K/sec的加热速率以流动模式分流比1∶30吹扫寒流捕获器。采用如下的GC设置进行分析:50℃下等温2分钟,以25K/min加热至160℃,然后以10K/min加热至280℃,等温30分钟;流速1.3ml/min。
k)耐刮擦性能
为了确定所述耐刮擦性能,采用由仪力信公司(Erichsen)制造的420p型十字划格仪。
为了试验,从尺寸为140×200×4mm的模塑的颗粒状板块(颗粒参数平均颗粒尺寸=1mm,颗粒深度=0.12mm,锥度=6°)划出70×70×4mm的板块。在样品的注塑和刮擦试验之间的最小时间间隔为7天。
如上所述,为了试验必须将所述样品夹在合适的设备中。采用具有球形末端(半径=0.5mm±0.01)的圆柱形金属笔用10N的力进行刮擦。采用1000mm/min的割划速度。
在10N的载荷下产生最少20条距离为2mm的互相平行的刮痕。互相垂直地重复所述刮擦,结果是产生刮痕网。所述刮痕的方向应当是不定向的。
用未刮擦的区域与刮擦区域之间的亮度差ΔL定义耐刮擦性能。可以采用符合DIN 5033的要求的分光光度计测定ΔL。
测得的ΔL值必须低于最大值1.5。
可以在出版于《聚合物测试(POLYMER TESTING)》26(2007)第927-936页的Thomas Koch和Doris Machl的论文“多相PP混合物的耐刮擦性能的评估(Evaluation of scratch resistance in multiphase PPblends)”中找到该试验方法的详细试验描述。
l)光泽度
按照DIN 67530以60°的角度对在以上的(k)项中制备的试验样品测定光泽度。
2.材料
a)聚丙烯均聚物(PP-A-1)
催化剂
将EP 1741725A1的实施例1中所描述的茂金属用于所述PP均聚物PP-A-1的制备。
聚合
按照如下方法在北星(Borstar)PP中试装置中制造所述PP均聚物PP-A-1:将所述催化剂和作为助催化剂的三乙基铝一起引入,Al/Zr[mol/mol]比为911。在环流反应器中,在35℃的温度和5470kPa的压力下进行所述第一聚合步骤,引入丙烯和200ppm氢气。不经过与过程气体的特别分离,将得到的聚合物移入后续的反应器中。在气相反应器中,在65℃的温度和5290kPa的压力下进行所述第二聚合步骤,分别引入另外的丙烯和200ppm氢气。在所述催化剂遇蒸汽失活并将得到的聚合物粉末用温氮气干燥之后,将得到的聚丙烯均聚物与0.07wt%的硬脂酸钙和0.60%的Irganox B225(由汽巴精细化学品公司(Ciba SpecialtyChemicals)提供的抗氧化剂组合物)在230-250℃下在双螺杆挤出机中复合。
所得到的PP均聚物的MFR(2.16kg,230℃)为7.1g/10min,密度为902kg/m3,熔点150℃并且XS含量为0.7wt%。通过GPC确定的重均分子量(Mw)为260kg/mol,数均分子量(Mn)为105kg/mol并且MWD为2.5。
b)丙烯均聚物HD905CF(PP-A-2)
HD905CF是基于齐格勒-纳塔的丙烯均聚物,密度为905kg/m3,MFR(2.16kg,230℃)为8g/10min,熔点为166℃并且XS含量为1.2wt%。由波利亚里斯(Borealis)公司销售。
d)乙烯均聚物MG9641B(PE-C)
MG9641B是密度为964kg/m3、MFR(2.16kg,190℃)为8g/10min的乙烯均聚物。由波利亚里斯公司销售。
e)丙烯均聚物HC001A(PP-D)
HC001A是密度为905kg/m3、MFR(2.16kg,230℃)为3.2g/10min的丙烯均聚物。由波利亚里斯公司销售。
f)矿物质填料(15)
g)抗氧化剂(Irganox 1010,Irgafos 168)
Irganox 1010(Cas No.6683-19-8)和Irgafos 168(CasNo.31570-04-4)都是由汽巴精细化学品公司销售。
h)UV稳定剂(Tinuvin 770,Chimassorb 119)
Tinuvin 770(Cas No.52829-07-9)和Chimas sorb 119(CasNo.106990-43-6)都是由汽巴精细化学品公司销售。
i)碳黑(CB)
PLASBLAK PE4103是用于注塑应用的含有碳黑的聚乙烯基母料。由凯博(Cabot)公司销售。
j)芥酸酰胺(ESA)
Incroslip C被用作芥酸酰胺(Cas No.112-84-5),由禾大化学公司(Croda Chemical)销售。
3.组合物
所述组分按照表1和表2在具有两个高强度混合部件的双螺杆挤出机(PRISM TSE24L/D比为40)中在190℃和240℃之间的温度混合,产量为10kg/h,螺杆转速为50r pm。将材料经两个直径为3mm的圆形模具挤至水浴中以进行股式固化(strand solidification),然后造粒并干燥。
表1:含有PP-A-1的聚合物组合物
比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
PP-A-1[wt%] | 98.8 | 82.8 | 67.8 | 57.8 | 52.8 |
PE-B[wt%] | --- | 15.0 | 15.0 | 15.0 | 30.0 |
PE-C[wt%] | --- | --- | --- | 10.0 | --- |
PP-D[wt%] | 0.74 | 0.74 | 0.74 | 0.74 | 0.74 |
Tital 15[wt%] | --- | --- | 15.0 | 15.0 | 15.0 |
CB[wt%] | --- | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
Irgafos 168[wt%] | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
Irganox 1010[wt%] | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
Tinuvin 770[wt%] | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
Chimassorb 119[wt%] | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
ESA[wt%] | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
表2:含有PP-A-2的聚合物组合物
比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | |
PP-A-2[wt%] | 98.8 | 82.8 | 67.8 | 57.8 | 52.8 |
PE-B[wt%] | --- | 15.0 | 15.0 | 15.0 | 30.0 |
PE-C[wt%] | --- | --- | --- | 10.0 | --- |
PP-D[wt%] | 0.74 | 0.74 | 0.74 | 0.74 | 0.74 |
Tital 15[wt%] | --- | --- | 15.0 | 15.0 | 15.0 |
PE4103[wt%] | --- | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
Irgafos 168[wt%] | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
Irganox 1010[wt%] | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
Tinuvin 770[wt%] | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
Chimassorb 119[wt%] | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
ESA[wt%] | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
测试所述聚合物组合物的可挥发物和释放物的含量以及机械性能,结果列于表3中。
通过在抗冲击强度和弯曲性能方面保持良好的机械性能,本发明的实施例显示出优异的低释放物和低可挥发物。还可以进一步发现本发明的聚合物组合物的注射成型不会增加挥发性有机化合物的量和雾化物的量。
更进一步地,按照方法部分中的(k)项由本发明的聚合物组合物制备的具有颗粒状表面结构的注射成型的测试样品显示出低光泽度,意味着其具有无光泽表面同时也保持了如表3所示的高耐刮擦性能。
本发明进一步以如下项为特征:
1.一种包含聚烯烃基础树脂的聚合物组合物,所述聚烯烃基础树脂包括
(A)MWD为1.5-5.0的丙烯均聚物,和
(B)含有一种或多种选自具有4-12个碳原子的α-烯烃的共聚单体
的乙烯共聚物,密度不大于920kg/m3
其中所述聚烯烃基础树脂的丙烯均聚物(A)与乙烯共聚物(B)的重量比为95∶5-60∶40。
2.根据项1所述的聚合物组合物,其中组分(A)和组分(B)的含量共占全部聚烯烃基础树脂的至少80wt%。
3.根据项1或2所述的聚合物组合物,其中按照ISO 16014-1和-4通过GPC测定组分(A)的重均分子量Mw为100-500kg/mol。
4.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照ISO 1133测定组分(A)的MFR(2.16kg,230℃)为2-200g/10min。
5.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中通过差示扫描量热仪(DSC)测定组分(A)的熔点为不高于160℃。
6.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中组分(A)含有的二甲苯冷溶物(XS)的量不大于2.0wt%。
7.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中在单一位点催化剂的存在下聚合组分(A)。
8.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照ISO16014-1和-4通过GPC测定组分(B)的重均分子量Mw为40-160kg/mol。
9.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中组分(B)的MWD为1.5-5.0。
10.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照ISO 1133测定组分(B)的MFR(2.16kg,190℃)至少为5.0g/10min。
11.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中组分(B)的共聚单体含量基于全部组分(B)为5-40wt%。
12.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中组分(B)的共聚单体选自由1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯组成的组。
13.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中在单一位点催化剂的存在下聚合组分(B)。
14.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚烯烃基础树脂基于全部聚烯烃基础树脂还包括含量最多为15wt%的、密度至少为940kg/m3的乙烯均聚物(C)。
15.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照ISO 1133测定组分(C)的MFR(2.16kg,190℃)为0.2-200g/10min。
16.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚烯烃基础树脂在所述聚合物组合物中的含量至少为75wt%。
17.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中所述组合物还包括含量最多为20wt%的至少一种填料物质(D)。
18.根据项17所述的聚合物组合物,其中组分(D)为无机填料物质。
19.根据项17或18所述的聚合物组合物,其中组分(D)选自滑石、硅灰石、CaCO3、BaSO4和云母。
20.根据项17-19所述的聚合物组合物,其中按照ISO 13320-1:1999通过激光衍射法测定组分(D)的颗粒尺寸d97(最大粒度级)为50微米或更小。
21.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照VDA 277测定所述聚烯烃组合物的可挥发物含量小于45微克碳当量/g。
22.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照VDA 278测定所述聚烯烃组合物的可挥发性有机化合物含量小于100微克甲苯当量/g。
23.根据前述项中的任一项所述的聚合物组合物,其中按照278测定所述聚烯烃组合物的雾化物含量小于100微克十六烷当量/g。
24.根据项1-23所述的聚合物组合物用于制造注射成型的物品的用途。
25.根据项24所述的用途,用于制造汽车行业应用中的注射成型的物品。
26.由根据项1-23所述的聚合物组合物制成的物品。
27.根据项26所述的物品,其中所述物品用于汽车行业应用中。
Claims (17)
1.一种包含聚烯烃基础树脂的聚合物组合物,所述聚烯烃基础树脂包括
(A)MWD为1.5-5.0的丙烯均聚物,和
(B)含有一种或多种选自具有4-12个碳原子的α-烯烃的共聚单
体且密度不大于920kg/m3的乙烯共聚物,
其中所述聚烯烃基础树脂的丙烯均聚物(A)与乙烯共聚物(B)的重量比为95∶5-60∶40。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其特征在于,按照ISO 1133测定组分(A)的MFR(2.16kg,230℃)为2-200g/10min。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物,其特征在于,通过差示扫描量热仪(DSC)测定组分(A)的熔点不高于160℃。
4.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,在单一位点催化剂的存在下聚合组分(A)并且组分(A)中的二甲苯冷溶物(XS)的含量不大于2.0wt%。
5.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,按照ISO 16014-1和-4通过GPC测定组分(B)的MWD为1.5-5.0,重均分子量Mw为40-160kg/mol。
6.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,按照ISO 1133测定组分(B)的MFR(2.16kg,190℃)至少为5.0g/10min。
7.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,组分(B)的共聚单体含量基于全部组分(B)为5-40wt%并且所述组分(B)的共聚单体选自由1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯组成的组。
8.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,在单一位点催化剂的存在下聚合组分(B)。
9.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚烯烃基础树脂基于全部聚烯烃基础树脂还包括含量最多为15wt%的、密度至少为940kg/m3的乙烯均聚物(C)。
10.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,所述组合物还包括含量最多为20wt%的至少一种填料物质(D)。
11.根据权利要求10所述的聚合物组合物,其特征在于,组分(D)为无机填料物质并且选自滑石、硅灰石、CaCO3、BaSO4和云母。
12.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,按照VDA 277测定所述聚烯烃组合物的可挥发物含量小于45微克碳当量/g。
13.根据前述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,按照VDA 278测定所述聚烯烃组合物的可挥发性有机化合物含量小于100微克甲苯当量/g,雾化物含量小于100微克十六烷当量/g。
14.根据权利要求1-13所述的聚合物组合物用于制造注射成型的物品的用途。
15.由根据权利要求1-13所述的聚合物组合物制得的物品。
16.包含根据权利要求1-13所述的聚合物组合物的物品,所述物品具有颗粒状表面结构,所述物品的耐刮擦性能用10N载荷下的亮度差ΔL表示为不大于1,并且60°角度下的光泽度不大于2.8%。
17.聚合物组合物用于制造具有颗粒状表面结构的物品的用途,所述物品的耐刮擦性能用10N载荷下的亮度差ΔL表示为不大于1,并且60°角度下的光泽度不大于2.8%。
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