CN106795299A - 聚合物树脂组合物 - Google Patents

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CN106795299A CN201580055382.0A CN201580055382A CN106795299A CN 106795299 A CN106795299 A CN 106795299A CN 201580055382 A CN201580055382 A CN 201580055382A CN 106795299 A CN106795299 A CN 106795299A
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李启允
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Abstract

本发明涉及聚合物树脂组合物，其包含：聚对苯二甲酸丙二醇酯；不饱和的腈‑二烯橡胶‑芳香族乙烯基接枝共聚物；和玻璃纤维，其中所述聚合物树脂组合物可以表现出低光泽度和优异的抗划伤性。

Description

聚合物树脂组合物
发明背景
(a)发明领域
本公开内容涉及聚合物树脂组合物，该聚合物树脂组合物表现出改善的机械性质并且在低光泽度和抗划伤性方面是优异的。
(b)相关领域的描述
聚酯树脂在增强塑料、涂料、膜和用于模制的树脂中被广泛地使用，并且由于优越的耐热性、机械强度和弹性强度的性质也被用作用于生产衣服的织物材料。此外，由于其特有的性质，近来聚酯树脂在用于机动车的内部/外部零件、电气/电子产品和建筑材料的领域中使用。
特别地，用于机动车的内部/外部零件、电气/电子产品、建筑材料和外部材料的领域受到环境诸如温度和湿度的极大影响，并且在其表面上容易产生划痕。因此，对表现出优异的耐久性和抗划伤性的聚合物树脂组合物存在日益增加的需求。
因此，已经提出了使具有优异的耐久性或抗划伤性的树脂与聚酯树脂共混、或对聚酯树脂的模制产品进行后加工诸如涂覆(painting)或镀覆(plating)的技术。然而，迄今为止提出的聚合物树脂组合物不具有足以用于机动车的内部/外部材料的耐久性和抗划伤性，并且诸如涂覆之类的技术的缺点在于该工艺变得复杂，并且次品率和制造成本变高。
因此，仍然需要开发表现出优异的耐久性和机械性质并且在低光泽度和抗划伤性方面也是优异的聚合物树脂。
发明概述
本公开内容涉及聚合物树脂组合物，该聚合物树脂组合物表现出改善的机械性质并且在低光泽度和抗划伤性方面是优异的。
本公开内容提供了聚合物树脂组合物，其包含聚对苯二甲酸丙二醇酯；不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物；和玻璃纤维。
在下文中，将描述根据本公开内容的具体实施方案的聚合物树脂组合物。
根据本公开内容的一种实施方案，可以提供聚合物树脂组合物，其包含聚对苯二甲酸丙二醇酯；不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物；以及玻璃纤维。
虽然已经提出了使特定的聚合物树脂与聚酯树脂混合以补充或增强聚酯树脂的物理性质的方法，但是由于此类组分的混合而引起的改善或补充的协同效应具有一定的限制。并且，即使在未涂覆的条件下也不容易提供具有优异的低光泽度和抗划伤性同时表现出足够的机械性质的聚合物树脂组合物。
因此，本公开内容的发明人对于聚合物树脂组合物进行不断地研究，该聚合物树脂组合物表现出改善的机械性质、并且在低光泽度和抗划伤性方面是优异的，即使在即将应用于机动车的内部/外部材料而不经后加工诸如在相关领域中常规的涂覆的未涂覆的条件下。并且他们发现，当将聚对苯二甲酸丙二醇酯、不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物和玻璃纤维混合时，包含上述混合物的聚合物树脂组合物表现出优异的低光泽度和抗划伤性以及优异的机械性质，从而完成本公开内容。
特别地，聚合物树脂组合物由于包含作为生物材料的聚对苯二甲酸乙二醇酯而是环境友好的，并且它由于包含具有优异的低光泽度的无定形的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物以及具有优异的抗划伤性和机械性质的玻璃纤维而在低光泽度和抗划伤性以及机械性质诸如耐热性方面是优异的。因此，聚合物树脂组合物可以应用于机动车的内部/外部材料，而不需要后加工诸如涂覆。
此外，一种实施方案的聚合物树脂组合物可以包含按重量计5％至95％的聚丙二醇酯(polytrimethalate)；按重量计1％至50％的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物；和按重量计1％至70％的玻璃纤维。
聚合物树脂组合物可以通过使用用于制备聚合物树脂的共混物或混合物的常规方法和装置来制备，而没有任何限制。例如，聚对苯二甲酸丙二醇酯；不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物；以及玻璃纤维可以被注射到通用的共混器、混合器或滚筒(tumbler)中，并且然后通过双螺杆捏合挤出机彼此共混以制备聚合物树脂组合物。在聚合物树脂组合物的制备过程中，使用被充分干燥的树脂是优选的。
一种实施方案的聚合物树脂组合物中的聚对苯二甲酸丙二醇酯作为生物材料是环境友好的，并且具有高的拉伸强度和滑移性质，这归因于根据聚合物主链的锯齿形结构的优异的分子间堆叠性质。因此，与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及类似物相比，聚合物树脂组合物可以表现出优异的抗划伤性。
此外，聚对苯二甲酸丙二醇酯的结晶速度比聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的结晶速度稍慢，但比聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的结晶速度快得多。因此，聚对苯二甲酸丙二醇酯作为注射材料也是实际的。
并且，聚对苯二甲酸丙二醇酯可以具有约10,000g/mol至150,000g/mol、并且优选地约50,000g/mol至120,000g/mol的重均分子量。
此外，一种实施方案的聚合物树脂组合物包含表现出低光泽度的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物。因此，不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物不仅为聚合物树脂组合物赋予稳定性和高品质的质地，而且还在其用作具有高外部暴露的材料诸如机动车的内部/外部零件、电气/电子产品、建筑材料等时，使得组合物省略涂覆并且从而降低成本。
同时，不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以通过本体聚合工艺来制备。通常，不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以通过乳液聚合工艺或本体聚合工艺来制备。但是，通过乳液聚合工艺制备的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物由于约0.3μm的小的平均粒度和圆形的孔形状而具有优异的光泽度。因此，由于共聚物的优异的光泽度，一直难以使用包含通过乳液聚合工艺制备的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物的聚合物树脂组合物作为机动车的内部/外部零件、电气/电子产品、建筑材料等。
然而，与通过乳液聚合工艺制备的共聚物不同，一种实施方案的聚合物树脂组合物包含通过本体聚合工艺制备的、是无定形的并且漫散反射的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物。因此，当聚合物树脂组合物应用于零件时，可以获得高品质的质地，这归因于改善的低光泽度特性。
不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以呈具有约1μm至4μm的平均颗粒直径的芯-壳橡胶的形式。如果共聚物的平均颗粒直径小于1μm，那么共聚物可能不适用于未涂覆的应用，因为它具有光泽度增加的特性。此外，如果共聚物的平均颗粒直径大于4μm，那么即使它具有低光泽度的特性，其分散性和机械强度也可能降低。
在不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物中，芯的玻璃化转变温度可以为-20℃或更低，并且壳的玻璃化转变温度可以为20℃或更高。
同时，不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以通过包含不饱和的腈来改善刚性和耐化学性，并且不饱和的腈可以是丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、苯基丙烯腈、α-氯丙烯腈或其混合物。特别地，上述不饱和的腈中的丙烯腈的使用是优选的，因为共聚物可以表现出优越的高刚性。
并且，不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以通过包含基于二烯的橡胶来改善耐冲击性，并且基于二烯的橡胶可以是丁二烯型橡胶或异戊二烯型橡胶。
此外，不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以通过包含芳香族乙烯基来改善加工性，并且芳香族乙烯基可以是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯、被卤素取代的苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯或其混合物。
并且，一种实施方案的聚合物树脂组合物的不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物可以是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS树脂)。由于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物表现出优异的拉伸强度和耐热性，同时在低光泽度方面是优异的，因此其适用于要求抗划伤性的机动车的内部/外部零件、电气/电子产品、建筑材料等。
此外，一种实施方案的聚合物树脂组合物包含具有优异的耐热性和高拉伸强度的玻璃纤维。因此，聚合物树脂组合物可以通过包含玻璃纤维以及聚对苯二甲酸丙二醇酯、不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物和类似物而具有改善的机械性质诸如耐热性和拉伸强度以及抗划伤性。
玻璃纤维可以具有约0.1μm至30μm、优选地约5μm至15μm的直径和约0.1mm至10mm、优选地约1mm至7mm的长度。具有满足上述范围的直径和长度的玻璃纤维可以在挤出过程中提供平滑的捏合和改善的机械性质，因为它具有良好的操作性质和进料特性。
玻璃纤维可以具有任何形状诸如圆形形状、矩形形状、椭圆形形状、哑铃形形状、菱形形状等，但不限于此。
同时，一种实施方案的聚合物树脂组合物还可以包含选自由PAN(聚丙烯腈)树脂、二氧化硅和有机硅珠组成的组的一种或更多种猝灭剂(quencher)。
猝灭剂是这样的添加剂，该添加剂具有降低聚酯产品的分散性和光泽度的特性并且可以为包含猝灭剂的聚合物树脂组合物赋予低光泽度。猝灭剂可以是诸如PAN(聚丙烯腈)树脂、二氧化硅、有机硅珠等的化合物，并且可以以0.01重量％至10重量％、优选地0.1重量％至5重量％的量使用。
此外，一种实施方案的聚合物树脂组合物还可以包含选自由以下组成的组的一种或更多种：冲击改性剂、填充剂、稳定剂、UV添加剂、润滑剂、抗氧化剂、抗微生物剂、脱模剂、染料和颜料。
一种实施方案的聚合物树脂组合物表现出优异的机械性质，并且是耐外部环境例如热、UV和湿度的变化的，从而表现出优异的耐候性、低光泽度和耐热性。因此，其可以用于一般目的诸如机动车的内部/外部零件、家用电器、建筑材料等。此外，该组合物适用于机动车材料，诸如通气口翼形叶片、内部门把手外壳、杯架、控制台等。
根据本公开内容，可以提供聚合物树脂组合物，该聚合物树脂组合物在未涂覆的条件下表现出改善的机械性质并且在低光泽度和抗划伤性方面是优异的。
聚合物树脂组合物不仅表现出优异的机械性质而且具有优异的低光泽度和抗划伤性，使得当用作机动车材料、家用电器等时可以省略涂覆过程，从而显著降低成本。
具体实施方式
在下文中，本公开内容的优选的实施例将被更详细地解释。然而，这些实施例为了说明性的目的被提供并且不意图限制本公开内容的范围。
<实施例和比较实施例>聚合物树脂组合物的制备
<实施例1>
(1)聚合物树脂组合物的制备
基于由按重量计70％的聚对苯二甲酸丙二醇酯、按重量计10％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、按重量计20％的玻璃纤维组成的100重量份的树脂，一起加入1重量份的二氧化硅、0.2重量份的基于苯酚的主抗氧化剂和0.2重量份的基于亚磷酸酯的次抗氧化剂，并且使用双螺杆捏合挤出机均匀地进行捏合挤出(Φ：40mm，L/D＝40)，以制备小球。
在此方面，聚对苯二甲酸丙二醇酯是可获自SK Chemicals(大韩民国)的PTT，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物是可获自Nippon A&L(日本)的ET-70，玻璃纤维是可获自Owens Corning(大韩民国)的952(直径：10μm，长度：4mm)，二氧化硅是可获自Tosoh Silica(日本)的E-220A、基于苯酚的主抗氧化剂是可获自ADEKA(日本)的AO-60，并且基于亚磷酸酯的次抗氧化剂是可获自Clariant(瑞士)的Igarfos 168。
<实施例2>
基于由按重量计60％的聚对苯二甲酸丙二醇酯、按重量计20％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、按重量计20％的玻璃纤维组成的100重量份的树脂，一起加入1重量份的二氧化硅、0.2重量份基于苯酚的主抗氧化剂和0.2重量份的基于亚磷酸酯的次抗氧化剂，并且使用双螺杆捏合挤出机均匀地进行捏合挤出(Φ：40mm，L/D＝40)，以制备小球。
在此方面，聚对苯二甲酸丙二醇酯是可获自SK Chemicals(大韩民国)的PTT，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物是可获自Nippon A&L(日本)的ET-70，玻璃纤维是可获自Owens Corning(大韩民国)的952，二氧化硅是可获自Tosoh Silica(日本)的E-220A，基于苯酚的主抗氧化剂是可获自ADEKA(日本)的AO-60，并且基于亚磷酸酯的次抗氧化剂是可获自Clariant(瑞士)的Igarfos 168。
<实施例3>
基于由按重量计75％的聚对苯二甲酸丙二醇酯、按重量计10％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、按重量计15％的玻璃纤维组成的100重量份的树脂，一起加入2重量份的PAN(聚丙烯腈)树脂、0.2重量份的基于苯酚的主抗氧化剂和0.2重量份的基于亚磷酸酯的次抗氧化剂，并且使用双螺杆捏合挤出机均匀地进行捏合挤出(Φ：40mm，L/D＝40)，以制备小球。
在此方面，聚对苯二甲酸丙二醇酯是可获自SK Chemicals(大韩民国)的PTT，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物是可获自Nippon A&L(日本)的ET-70，玻璃纤维是可获自Owens Corning(大韩民国)的952，PAN(聚丙烯腈)树脂是可获自Han Nanotech(大韩民国)的AM-10，基于苯酚的主抗氧化剂是可获自ADEKA(日本)的AO-60，并且基于亚磷酸酯的次抗氧化剂是可获自Clariant(瑞士)的Igarfos 168。
<比较实施例1>
以与实施例2中相同的方式制备聚合物树脂组合物，除了使用60重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET；BB-8050，可获自SK Chemicals，大韩民国)代替60重量％的聚对苯二甲酸丙二醇酯。
<比较实施例2>
以与实施例2中相同的方式制备聚合物树脂组合物，除了使用60重量％的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT；1200-211M，可获自ChangChun Chem.，台湾)代替60重量％的聚对苯二甲酸丙二醇酯。
<参考实施例1>
以与实施例2中相同的方式制备聚合物树脂组合物，除了使用20重量％的通过乳液聚合工艺制备的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(HR-181；可获自KumhoPetrochemical，大韩民国)代替20重量％的通过本体聚合工艺制备的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物。
<实验实施例>聚合物树脂组合物的物理性质的测试
根据实施例1至3、比较实施例1至2和参考实施例1制备的小球使用注塑机在230℃的注射温度下被注射，并且然后被注射的测试样品在23±2℃和50±5％的相对湿度的条件下被调整。它们的机械性质被如下测量。测试结果在下表2中给出。
实验实施例1：冲击强度的测试
根据ASTM D 256，准备测试样品，并且使用悬臂梁式冲击测试仪(Toyoseiki)测量它们的冲击强度。
实验实施例2：拉伸性质的测试
根据ASTM D 638，准备测试样品，并且使用万能试验机(Zwick Roell Z010)测量它们的拉伸强度和伸长率。
实验实施例3：耐热性的测试
根据ASTM D 648，准备测试样品，并且使用耐热性测试仪(HDT Tester，Toyoseiki)测量它们的耐热性。
实验实施例4：光泽度的测试
根据ASTM D 523，准备测试样品，并且使用光泽度计测量它们的光泽度。
实验实施例5：抗划伤性的测试
根据JIS K6718，准备测试样品，并且使用划痕测试仪(Scratch Tester)测量它们的抗划伤性。
在此方面，抗划伤性的标准如下表1中所示。为了参考，在Hyundai Motor Company(大韩民国)的情况下，3级或更高的抗划伤性达到及格等级，并且可以评价为在抗划伤性方面是优异的。
【表1】
【表2】
如测试结果中示出的，与包含通常用于机动车的内部/外部零件的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的比较实施例相比，实施例的聚合物树脂组合物特别示出了低光泽度和优异的抗划伤性，具有等同或更好的机械性质。
因此，实施例的聚合物树脂组合物由于包含作为生物材料的聚对苯二甲酸丙二醇酯而是环境友好的，并且具有优异的低光泽度和抗划伤性。因此，该组合物适用于机动车的内部/外部零件、电气/电子产品、建筑材料等，因为它们不仅具有稳定性和高品质的质地，而且还具有当被用作具有高外部暴露的材料时可以以未涂覆的状态使用的特征。
虽然本公开内容的特定的部分已经被详细地描述，但对本领域的技术人员将明显的是，这些特定的描述被提供用于优选的实施方案并且本公开内容的范围不由此被限制。因此，本公开内容的范围应当仅被所附权利要求及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种聚合物树脂组合物，包含：
聚对苯二甲酸丙二醇酯；
不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物；和
玻璃纤维。
2.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，包含：
按重量计5％至95％的所述聚丙二醇酯；
按重量计1％至50％的所述不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物；和
按重量计1％至70％的所述玻璃纤维。
3.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述聚对苯二甲酸丙二醇酯具有10,000g/mol至150,000g/mol的重均分子量。
4.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物通过本体聚合工艺来制备。
5.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物呈具有1μm至4μm的平均颗粒直径的芯-壳橡胶的形式。
6.如权利要求5所述的聚合物树脂组合物，其中在所述不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物中，所述芯具有-20℃或更低的玻璃化转变温度，并且所述壳具有20℃或更高的玻璃化转变温度。
7.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述不饱和的腈是选自由以下组成的组的一种或更多种：丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、苯基丙烯腈和α-氯丙烯腈。
8.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述基于二烯的橡胶是丁二烯型橡胶或异戊二烯型橡胶。
9.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述芳香族乙烯基是选自由以下组成的组的一种或更多种：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯、被卤素取代的苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯和乙基苯乙烯。
10.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述不饱和的腈-基于二烯的橡胶-芳香族乙烯基接枝共聚物是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物。
11.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，其中所述玻璃纤维具有0.1μm至30μm的直径和0.1mm至10mm的长度。
12.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，还包含选自由PAN(聚丙烯腈)树脂、二氧化硅和有机硅珠组成的组的一种或更多种猝灭剂。
13.如权利要求1所述的聚合物树脂组合物，还包含选自由以下组成的组的一种或更多种添加剂：冲击改性剂、填充剂、稳定剂、UV添加剂、润滑剂、抗氧化剂、抗微生物剂、脱模剂、染料和颜料。
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