CN103687913B - 树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种树脂组合物，所述树脂组合物克服针状碱式硫酸镁的缺点、于机械强度、成型生产性、成型品外观均能获取良好的均衡。本发明的树脂组合物含有：(i)100重量份的树脂(A成分)、(ii)结晶厚度(y)为0.2μm以下且纵横比为20～100的板状氢氧化镁(B成分)、及(iii)针状碱式硫酸镁(C成分)；B成分与C成分的合计含有量相对于100重量份的树脂为1～100重量份，且B成分与C成分的重量比为B成分：C成分=0.1～0.9：0.9～0.1。

Description

树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种机械强度优异、制品外观良好的树脂组合物。更详细地说，涉及含有2种镁化合物，且机械强度优异、成型品外观良好的树脂组合物。
背景技术
近年来，能源价格有越来越高的倾向。因此，节能便成为广范领域的共通课题。例如汽车领域中，改善燃油效率的手段之一为车体重量的轻量化。这是通过将比重较大的金属替代为比重较小的塑料而达轻量化。但是，为实现这一点，必需利用优异的增强剂克服属于树脂弱点的弹性模量(刚性)、热变形温度、热收缩率等。
针对此项要求，针状碱式硫酸镁便成为受期待的材料。针状碱式硫酸镁为具有细针状的结晶外形、化学组成为MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O、且其粗细度(w)为0.2～1μm、长度(L)为10～150μm范围内的增强剂。针状碱式硫酸镁虽于弯曲弹性模量(刚性)等的强化优异，但于冲击强度、成型品表面的平滑性等却有问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂组合物，所述树脂组合物克服针状碱式硫酸镁的缺点、于机械强度、成型生产性、成型品外观均能获取良好的均衡。
本发明者发现若在树脂(A成分)中，并用板状氢氧化镁(B成分)与针状碱式硫酸镁(C成分)，机械强度便获协同性强化，且提升成型品外观，而完成本发明。
即，本发明为树脂组合物，其含有：
(i)100重量份的树脂(A成分)；
(ii)结晶厚度(y)为0.2μm以下、纵横比为20～100的板状氢氧化镁(B成分)；以及
(iii)针状碱式硫酸镁(C成分)；
B成分与C成分的合计含有量为相对于100重量份的树脂为1～100重量份，且B成分与C成分的重量比为B成分：C成分=0.1～0.9：0.9～0.1。
附图说明
图1为合成例1所获得的板状氢氧化镁的SEM照片。
图2为表示板状氢氧化镁的概略形状的图。
图3为表示针状碱式硫酸镁的概略形状的图。
具体实施方式
＜板状氢氧化镁(B成分)＞
板状氢氧化镁(B成分)的结晶厚度(y)为0.2μm以下，优选为0.01～0.2μm，更优选为0.1μm以下，进而更优选为0.06μm以下。结晶的宽度(x)优选为0.5μm～10μm，更优选为2～10μm，进而更优选为3～10μm。再者，结晶厚度(y)与宽度(x)利用AFM测定，并由10个结晶的平均值决定。
纵横比(HB)以宽度(x)对结晶厚度(y)的比表示。板状氢氧化镁(B成分)的纵横比越高，则弯曲弹性模量等越有提升的倾向。因此，板状氢氧化镁(B成分)的纵横比为20～100。纵横比的下限优选为30以上、更优选为40以上。板状氢氧化镁(B成分)为接近六角形的板状结晶。板状氢氧化镁(B成分)的概略形状示于2。
板状氢氧化镁(B成分)以以下的组成式表示：
Mg(OH)2
板状氢氧化镁(B成分)优选结晶厚度(y)在0.2μm以下、且纵横比达30以上。此外，板状氢氧化镁(B成分)优选结晶厚度(y)在0.1μm以下、且纵横比达40以上。
板状氢氧化镁(B成分)可依照国际公开第2012/050222号公报中所记载的方法进行制造。即，通过在一元酸与镁的盐水溶液中，在一元有机酸或其碱金属盐共存下添加当量以下的碱而使其共沉淀后，再在100～250℃进行水热处理便可制造。
作为一元酸与镁的盐可列举：氯化镁、硝酸镁等。
作为碱可列举：氢氧化碱金属、氢氧化钙、氨等。碱的量相对于氯化镁1当量，优选0.5～1.0、更优选0.6～0.8当量。
作为一元有机酸可列举：乙酸、丙酸、丁酸等。相对于氯化镁，一元有机酸的量优选为10～200摩尔%、更优选为50～100摩尔%。
作为一元有机酸的碱金属可列举：乙酸钠、丙酸钠、丁酸钠等。相对于氯化镁，一元有机酸的碱金属的量优选为10～200摩尔%、更优选为30～100摩尔%。
水热处理的温度为100～250℃，优选为120～200℃，且实施20分钟～48小时，优选2～12小时适当。
此处一元有机酸或其碱金属盐的添加亦可在共沉淀反应后且进行水热处理前实施。经水热处理后，可再适当取舍选择实施过滤、水洗、表面处理、脱水、造粒、干燥、粉碎、分级等惯用步骤。
＜针状碱式硫酸镁(C成分)＞
针状碱式硫酸镁(C成分)的化学组成以下式表示：
MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O
针状碱式硫酸镁(C成分)为针状结晶。
其粗细度(w)优选为0.2～1μm，更优选为0.5～1μm。
长度(L)优选为10～100μm，更优选为20～50μm，进而更优选为10～50μm。
纵横比(Hc)[长度(L)/粗细度(w)]优选为20以上，更优选为30～100。进而，优选接近各结晶未凝聚的单分散。
针状碱式硫酸镁(C成分)的概略形状示于图3。
针状碱式硫酸镁(C成分)优选粗细度(w)为0.5～1μm，长度(L)为20～50μm，且纵横比达20以上。
针状碱式硫酸镁(C成分)通过在硫酸镁水溶液中，添加比硫酸镁5倍摩尔更少量的氢氧化镁、氧化镁、氢氧化碱金属等碱，再在120～250℃进行1～10小时的水热处理便可制造。碱的量为，相对于硫酸镁1摩尔，优选为0.1～5摩尔，更优选为1～3摩尔。
水热处理的温度优选为120～250℃，更优选为150～190℃。水热处理的时间优选为1～10小时，更优选为4～8小时。
相对于100重量份的树脂，B成分与C成分的合计含有量为1～100重量份，优选为1～70重量份，更优选为1～50重量份。
本发明所使用板状氢氧化镁(B成分)与针状碱式硫酸镁(C成分)的重量比为，B成分：C成分=0.1～0.9：0.9～0.1，优选为0.2～0.6：0.8～0.4。
本发明所使用的板状氢氧化镁(B成分)与针状碱式硫酸镁(C成分)，虽可直接使用，但亦可经利用诸如：阴离子表面活性剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝类偶联剂、磷酸酯、金属脂肪酸盐等进行表面处理后才使用。分别相对于B成分与C成分，表面处理剂的量为0.1～10重量%，优选为0.5～5重量%。表面处理方法可依惯用的湿式或干式而实施。
进而，上述增强剂亦可以惯用方法进行造粒后才使用。依此便可接近树脂的容积，与捏合（混練）作业性、以及与树脂间的捏合性的改善相连。
＜树脂(A成分)＞
本发明所使用的树脂(A成分)为从热塑性树脂、热固性树脂及橡胶所构成的组中选择的至少一种。可列举例如：聚乙烯、乙烯与α-烯烃的共聚物、乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物、乙烯与丙烯酸乙酯的共聚物、乙烯与丙烯酸甲酯的共聚物、聚丙烯或丙烯与其他α-烯烃的共聚物、聚丁烯-1、聚-4-甲基戊烯-1、聚苯乙烯、苯乙烯与丙烯腈的共聚物、乙烯与丙烯-二烯橡胶或丁二烯的共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯硫醚等热塑性树脂。
此外，可列举：酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等热固性树脂。
此外，可列举：EPDM、SBR、NBR、乙烯与其他α-烯烃，例如丙烯、辛烯等的共聚合橡胶。此外，例示了：丁基橡胶、氯丁橡胶、异戊二烯橡胶、氯磺化橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、表氯醇橡胶、氯化聚乙烯橡胶等。
＜其他成分＞
本发明的树脂组合物除A～C成分以外，亦可含有滑石、云母等增强剂。这类增强剂的含有量为，相对于树脂(A成分)100重量份为1～50重量份。
此外，除增强剂以外，亦可适当选择含有惯用的其他添加剂，例如：抗氧化剂、紫外线吸收剂、润滑剂、结晶成核剂、颜料、阻燃剂、填充剂等树脂添加剂。抗氧化剂、紫外线吸收剂、结晶成核剂及颜料的含有量，分别相对树脂(A成分)100重量份，优选为0.01～5重量份。润滑剂含有量为相对于树脂(A成分)100重量份，优选为0.1～5重量份。阻燃剂及填充剂的含有量为分别相对于树脂(A成分)100重量份，优选为1～50重量份。
实施例
以下，利用实施例针对本发明进行更详细地说明，但本发明并不仅限定于这些实施例。
合成例1＜板状氢氧化镁(B成分)的制造＞
在一级试剂氯化镁与乙酸钠的混合水溶液(Mg=2摩尔/L、乙酸钠=2摩尔/L、30℃)20L中，在搅拌下，添加4摩尔/L的一级试剂氢氧化钠水溶液(30℃)16L而使其反应。将该反应物装入容量50L高压釜中，在160℃进行5小时的水热处理。取出水热处理物，经减压过滤、水洗后，利用搅拌机使滤饼分散于水中。经加热至80℃后，利用氢氧化钠中和40g硬脂酸(纯度90%)，在搅拌下添加经加热溶解的水溶液1L，而进行表面处理。其后，进行减压过滤、水洗、挤出造粒、干燥。采取一部分表面处理前的试料，进行X射线衍射、以及利用AFM及液态氮吸附法进行BET的测定。
X射线衍射的结果鉴定为氢氧化镁。AFM测定的结果，各个结晶为接近六角形的板状外形，且厚度(y)为0.07μm、宽度(x)为3.5μm。因此，纵横比为50。BET比表面积为12m2/g。将其作为B-1。
合成例2＜板状氢氧化镁(B成分)的制造＞
在氯化镁与乙酸钠的混合水溶液(Mg=4摩尔/L、乙酸钠=2摩尔/L、30℃)400mL中，在搅拌下，添加4摩尔/L的氢氧化钠水溶液(30℃)120mL而使其反应。将该反应物装入容量1L高压釜中，在170℃进行4小时的水热处理。取出水热处理物，经减压过滤、水洗后，利用搅拌机使滤饼分散于水中。经加热至80℃后，利用氢氧化钠中和1g硬脂酸(纯度90%)，在搅拌下添加经加热溶解的水溶液50mL，而进行表面处理。其后，进行减压过滤、水洗、挤出造粒、干燥。采取一部分表面处理前的试料，进行X射线衍射、以及利用AFM及液态氮吸附法进行BET的测定。
X射线衍射的结果鉴定为氢氧化镁。AFM测定的结果，各个结晶为接近六角形的板状外形，且厚度(y)为0.055μm、宽度(L)为3.85μm。因此，纵横比为70。BET比表面积为7.8m2/g。将其作为B-2。
合成例3＜针状碱式硫酸镁(C成分)的制造＞
在一级试剂硫酸镁水溶液(1摩尔/L、30℃)30L中，添加氢氧化镁(协和化学工业制、キスマ5)2摩尔，经利用搅拌机进行混合后，装入容量50L高压釜中，在180℃进行10小时的水热处理。处理物经减压过滤、水洗后，使其分散于水中。加热至80℃，利用氢氧化钠中和4g硬脂酸(纯度90%)，在搅拌下添加经加热溶解的溶液而进行表面处理。其后，进行减压过滤、挤出造粒、干燥。采取一部分表面处理前的试料，进行X射线衍射、及AFM测定。
X射线衍射的结果，鉴定为具有下式所示组成的结晶。从AFM的测定结果，结晶外形呈针状，且直径（直系）为0.8μm、长径为40μm。因此，纵横比为50。
MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O
[实施例1]
使用合成例1所获得的板状氢氧化镁B-1(B成分)、及合成例3所获得的针状碱式硫酸镁(C成分)，依照以下的配方进行混合后，使用双轴挤出机，在230℃进行熔融捏合而制成丸粒。使用所获得的丸粒，利用注塑成型机，在230℃下制成试验片并测定物理性质。其结果示于表1。
相对于聚丙烯(熔体流动指数=110g/10分)：64.9重量%与EO橡胶(乙烯-辛烯共聚合橡胶)：20重量%的合计100重量份，
板状氢氧化镁(B成分)：3.5重量份
针状碱式硫酸镁(C成分)：14.1重量份
B成分与C成分的合计：17.7重量份
抗氧化剂：0.12重量份
[实施例2]
除将B成分与C成分的重量比设为B成分：C成分=0.4：0.6之外，其余均与实施例1同样地制造树脂组合物，并进行评价。其结果示于表1。
[实施例3]
除将B成分与C成分的重量比设为B成分：C成分=0.6：0.4之外，其余均与实施例1同样地制造树脂组合物，并进行评价。其结果示于表1。
[比较例1、2及3]
合成例1所获得的板状氢氧化镁B-1(B成分)、针状碱式硫酸镁(C成分)及滑石(平均2次粒径=6.9μm、BET=8m2/g)，分别单独使用时(分别为比较例1、2及3)的物理性质，示于表1。
此处，MFR意指熔体流动指数，该数值为成型性(成型速度)的指标，该数值越高，则有成型速度越高的倾向。
由表1的结果得知，通过并用板状氢氧化镁(B成分)与针状碱式硫酸镁(C成分)，便可消除属于后者缺点的悬臂梁式冲击强度与成型品表面粗糙(外观不良)，且具有属于针状碱式硫酸镁(C成分)特征的弯曲弹性模量能达单独使用针状碱式硫酸镁(C成分)以上的良好的配混区域，而得知通过并用便具有协同效果。
表1
[实施例4]
将合成例2所获得的板状氢氧化镁B-2(B成分)、及合成例3所获得的针状碱式硫酸镁(C成分)，与作为树脂补强剂被广泛使用的滑石一起进行捏合。试验片的制成与实施例1、2及3同样。其结果示于表2。
相对于聚丙烯(熔体流动指数=110g/10分)：64.9重量%与EO橡胶(乙烯-辛烯共聚合橡胶)：20重量%的合计100重量份，
滑石：11.8重量份
板状氢氧化镁B-2(B成分)：1.2重量份
针状碱式硫酸镁(C成分)：4.7重量份
B成分与C成分的合计：5.9重量份
抗氧化剂：0.12重量份
[实施例5]
除将B成分与C成分的重量比设为B成分：C成分=0.4：0.6之外，其余均与实施例4同样地制造树脂组合物，并进行评价。其结果示于表2。
[比较例4、5]
合成例2所获得的板状氢氧化镁B-2(B成分)、针状碱式硫酸镁(C成分)分别单独与滑石并用时(分别为比较例4、5)的物理性质，示于表2。
由表2的结果，即便存在填充滑石的树脂成型物，通过并用板状氢氧化镁(B成分)与针状碱式硫酸镁(C成分)，在机械强度上可确认协同效果。
表2
发明效果
本发明的树脂组合物弯曲弹性模量、冲击强度等机械强度优异。此外，本发明的树脂组合物成型生产性、成型品外观优异。根据本发明，通过并用板状氢氧化镁(B成分)，可消除属于针状碱式硫酸镁(C成分)缺点的冲击强度低下、成型体表面不均匀性(粗涩)。此外，根据本发明，通过并用板状氢氧化镁(B成分)，属于针状碱式硫酸镁(C成分)特征的优异弯曲弹性模量，相比于单独使用C成分的情况下，协同性提升。因此，亦产生可减少增强剂配混量的新选择项目。换言之，与针状碱式硫酸镁(C成分)的单独使用相比，可提供轻量化的树脂组合物。

Claims (6)

1.一种树脂组合物，其含有：
(i)100重量份的树脂(A成分)；
(ii)结晶厚度(y)为0.2μm以下、纵横比为20～100的板状氢氧化镁(B成分)；
(iii)针状碱式硫酸镁(C成分)；以及
(iv)选自滑石、云母的至少一种增强剂(D成分)；
B成分与C成分的合计含有量为相对于100重量份的树脂(A成分)为1～100重量份，且B成分与C成分的重量比为B成分：C成分＝0.1～0.9：0.9～0.1；
D成分的含有量为相对于100重量份的树脂(A成分)为1～50重量份。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，B成分与C成分的重量比为B成分：C成分＝0.2～0.6：0.8～0.4。
3.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，B成分的结晶厚度(y)为0.2μm以下、且纵横比为30以上。
4.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，B成分的结晶厚度(y)为0.1μm以下、且纵横比为40以上。
5.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，C成分的粗细度(w)为0.5～1μm、长度(L)为20～50μm、且纵横比为20以上。
6.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，用阴离子表面活性剂对B成分与C成分进行表面处理。
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