CN108570193A - 聚丙烯树脂组合物及其成型产品 - Google Patents

Abstract

本公开内容提供一种聚丙烯树脂组合物，其包含：基础树脂；热塑性弹性体；和无机填料；无机填料的长轴直径/短轴直径的纵横比为2‑8。成型产品包含注射成型的聚丙烯树脂组合物。该聚丙烯树脂组合物即使应用于厚度小的成型产品，也可同时赋予优异的刚性、耐冲击性和优异的尺寸稳定性，同时保持低比重。

Description

聚丙烯树脂组合物及其成型产品

技术领域

本公开内容涉及聚丙烯树脂组合物及其成型产品。

背景技术

近来，由于环境规定、燃料效率的提高等原因，汽车重量的减轻已成为无法选择而基本上需要实现的问题。在汽车塑料部件中保险杠具有最高重量的情况下，通过减小注射成型品的厚度以减轻重量，可实现重量的减轻，并且可降低成本并提高生产率。但是，当注射成型品的厚度变薄，机械性能随之降低，因此存在汽车生产线上的组装可操作性和事故时的稳定性降低的问题。因此，为了确保事故时的稳定性，同时降低注射成型所需的能耗，需要开发本身具有高流动性、高刚性和优异的尺寸稳定性的用于部件的超薄膜的材料。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能包含不构成在本国对本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决与现有技术相关的上述问题而做出本公开内容。

本公开内容的一个方面提供一种聚丙烯树脂组合物，其可在保持低比重的同时赋予优异的刚性、耐冲击性和优异的尺寸稳定性。

在本公开内容的一个示例性实施方式中，提供一种聚丙烯树脂组合物，其包含基础树脂、热塑性弹性体和无机填料，其中无机填料的长轴直径/短轴直径的纵横比是2-8。

在本公开内容的另一个示例性实施方式中，提供一种包含注射成型的聚丙烯树脂组合物的成型产品。

聚丙烯树脂组合物即使应用于厚度小的成型产品时，也可同时赋予优异的刚性、耐冲击性和优异的尺寸稳定性，同时保持低比重。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车辆，例如，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

以下讨论本发明的以上和其它特征。

具体实施方式

在下文中，现在将详细参照本公开内容的各种实施方式，其实例在以下进行描述。尽管将结合示例性实施方式来描述本发明，但将理解的是，本说明书并非意在将本发明限制于那些实施方式。相反，本发明意在不仅涵盖示例性实施方式，还要涵盖各种替代方式、修改方式、等同方式和其它实施方式，其均包括在由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

参照下面描述的实施例，本公开内容的益处和特征以及实现益处和特征的方法将变得明显。然而，本公开内容不限于以下公开的实施例，而是可以以各种其它形式实施，并且本实施例的提供仅用于使本公开内容的公开完整，并且向本公开内容所属领域的技术人员完整地描述本发明的范围，并且本公开内容将仅由权利要求的范围来限定。

一方面，本公开内容提供一种聚丙烯树脂组合物，其包含基础树脂、热塑性弹性体和无机填料，其中无机填料的长轴直径/短轴直径的纵横比为约2至约8。聚丙烯树脂组合物包含基础树脂、热塑性弹性体和无机填料，无机填料的长轴直径/短轴直径的纵横比为2至8，因此即使在应用于厚度小的成型产品时，也可同时赋予优异的可加工性和高抗拉强度、挠曲模量、冲击强度和尺寸稳定性，同时保持低比重。

聚丙烯树脂组合物包含基础树脂，并且基础树脂可包含一种选自丙烯均聚物、丙烯与碳原子数为2和4-10的α-烯烃单体的共聚物、及其组合的聚丙烯树脂。

碳原子数为2和4-10的α-烯烃单体的实例包括乙烯、1-丁烯、1- 戊烯、1-己烯、4-甲基戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯等。具体而言，丙烯与碳原子数为2和4-10的α-烯烃单体的共聚物可为乙烯-丙烯共聚物。另外，丙烯与碳原子数为2和4-10的α-烯烃单体的共聚物可为嵌段共聚物或无规共聚物。另外，丙烯与碳原子数为2和4-10的α-烯烃单体的共聚物可以以约5wt％至约15wt％的量包含乙烯重复单元。该共聚物包含较低含量的乙烯，因此可提高聚丙烯树脂的结晶度，并且可提高包含聚丙烯树脂的树脂组合物的刚性和耐冲击性。

基础树脂的结晶度可为约60％至约80％。通过差示扫描量热仪 (DSC)分析测量结晶度，并且基础树脂可通过特定的催化剂和方法具有在该范围内的结晶度。具体而言，基础树脂的结晶度可为约70％或更大。通过包含如上所述结晶度高的基础树脂，聚丙烯树脂组合物可同时赋予优异的机械强度和耐冲击性。例如，高度结晶的基础树脂可同时具有约1700MPa至约2000MPa的挠曲模量、同时具有约70J/m 至约150J/m的冲击强度。

根据ASTM D1238在230℃的温度和2.16kg的负载下测量基础树脂的熔体指数可为约50g/10min至约150g/10min。聚丙烯树脂组合物包含熔体指数在该范围内的基础树脂，因此可赋予提高的成型性和外观特性，并可同时赋予优异的机械性能。具体而言，当基础树脂的熔体指数小于该范围时，注射成型期间的流动性变差，因此成型加工性可能变差，并且当基础树脂的熔体指数大于该范围时，注射成型品的刚性和耐冲击性之间的平衡可能变差。

聚丙烯树脂组合物可以以约55wt％至约65wt％的量包含基础树脂。当基础树脂的含量小于该范围时，机械性能比如挠曲模量和抗拉强度可能变差，并且当含量大于该范围时，冲击强度等可能变差。

聚丙烯树脂组合物包含热塑性弹性体，因此可赋予优异的冲击强度、耐热性和尺寸稳定性，并且可表现出优异的注射成型性。

热塑性弹性体可包括选自乙烯与碳原子数为3-12的α-烯烃单体的共聚物、苯乙烯基共聚物、及其组合的一种。

热塑性弹性体中α-烯烃单体的含量可为约10wt％至约20wt％。当α-烯烃单体的含量小于该范围时，可能存在低温冲击强度和耐冲击性变差的问题，并且当含量大于该范围时，可能存在硬度变差的问题。

碳原子数为3-12的α-烯烃单体可为一种选自1-丙烯、1-丁烯、1- 戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十一碳烯、 1-十二碳烯、及其组合的α-烯烃化合物。

苯乙烯基共聚物可为一种选自苯乙烯-乙烯共聚物、苯乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯- 乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、及其组合的共聚物。例如，苯乙烯基共聚物可为嵌段共聚物。

根据ASTM D1238在230℃的温度和2.16kg的负载下测量热塑性弹性体的熔体指数可为约1g/10min至约100g/10min。聚丙烯树脂组合物包含熔体指数在该范围内的热塑性弹性体以及熔体指数为约50 g/10min至约150g/10min的基础树脂，因此即使应用于厚度小的成型产品时，也可同时赋予优异的刚性、耐冲击性和优异的尺寸稳定性。

基于100重量份的基础树脂，热塑性弹性体的含量可为约22重量份至约42重量份。具体而言，当热塑性弹性体的含量小于该范围时，冲击强度可能变差，并且当含量大于该范围时，延展性得到增强，结果，机械性能比如挠曲模量可能变差，因此，热塑性弹性体可能难以用作汽车部件。

聚丙烯树脂组合物包含长轴直径/短轴直径的纵横比为约2至约8 的无机填料，因此可实现轻量化，并且可同时赋予优异的机械刚性、耐冲击性和尺寸稳定性。

无机填料具有板状结构，即具有比由X轴和Y轴长度表示的截面更小的Z轴长度(厚度)的薄膜形式，X轴和Y轴中更长的长轴直径可为约1μm至约10μm，并且长轴直径/短轴直径的纵横比可为约2至约8。通过在此范围内的纵横比，无机填料提高了包含无机填料的组合物的流动性、连同优异的刚性效果，使得成型容易进行，并且在注射成型期间可赋予成型产品优异的尺寸稳定性。具体而言，当无机填料的纵横比小于该范围时，增强刚性和耐冲击性的效果显著降低，并且当大于该范围时，在注射成型材料时难以使无机填料分散，结果，可能存在局部发生物理性能差异的问题。

基于100重量份的基础树脂，无机填料的含量可为约20重量份至约35重量份。无机填料的含量在该范围内，因此可赋予聚丙烯树脂组合物优异的刚性，并且同时可赋予耐冲击性和尺寸稳定性。更具体而言，当无机填料的含量小于该范围时，机械刚性无法充分提高，结果，当操作成型产品时，由无机填料形成的成型产品的形状可能容易变形，并且当无机填料的含量大于该范围时，存在重量减轻微小的问题，无机填料在组合物中的分散性可能变差，并且耐冲击性可能降低。

无机填料可为选自滑石、硅石、硅灰石、云母、碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、硅酸钙、及其组合的一种。

聚丙烯树脂组合物可包含母料型(master batch-type)界面粘合剂。即，聚丙烯树脂组合物还包含用界面粘合剂进行表面改性的聚丙烯树脂，从而即使以小的含量，也改善组合物中包含的树脂、无机填料等的相容性和粘合性，从而改善了机械性能和尺寸稳定性。

具体而言，表面改性的聚丙烯树脂可为用不饱和羧酸或其酸酐接枝的聚丙烯树脂。例如，表面改性聚丙烯树脂可为用马来酸酐接枝的聚丙烯树脂。此时，表面改性的聚丙烯树脂可通过将马来酸酐以约1 mol％至约3mol％的含量接枝而形成。

基于100重量份的基础树脂，聚丙烯树脂组合物可以以约0.7重量份至约4重量份的含量包含表面改性的聚丙烯树脂。当表面改性的聚丙烯树脂的含量小于该范围时，机械性能增强效果和尺寸稳定性可能变差，并且当含量大于该范围时，耐冲击性和树脂流动性可能变差，并且尺寸稳定性可能会变差。

聚丙烯树脂组合物还可包含一种选自抗氧化剂、光稳定剂、抗静电剂、助滑剂、成核剂、UV吸收剂、分散剂、偶联剂、颜料、着色剂、及其组合的添加剂。

抗氧化剂可为选自酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂、硫代二丙酸酯、及其组合的一种。

作为光稳定剂，可使用受阻胺类光稳定剂等。

抗静电剂包含在聚丙烯树脂组合物中，因此降低由于摩擦的静态弹性，并且均匀地引入添加剂比如着色剂，结果，生产过程的缺陷率可能降低，并且生产效率可能提高。抗静电剂可为选自低分子量型抗静电剂、高分子量型抗静电剂、导电聚合物、及其组合的一种。

助滑剂通过向注射成型的聚丙烯树脂组合物的成型产品的表面赋予滑动性而改善耐划伤性，并且其可为选自硅氧烷类助滑剂、酰胺类助滑剂、及其组合的一种。

另一方面，本公开内容提供一种包含注射成型的聚丙烯树脂组合物的成型产品。该成型产品包含上述聚丙烯树脂组合物的注射成型品，并且即使应用于厚度小的成型产品，也可具有优异的加工性和优异的机械性能，即高的冲击强度和挠曲模量以及优异的尺寸稳定性，同时保持低比重。关于聚丙烯树脂组合物的物质与上述相同。

该成型产品可用于汽车外部材料比如保险杠、侧梁成型件、车门装饰扰流板、侧窗遮阳板、整流罩通风格栅、散热器格栅、侧面成型件和端面板装饰的用途。

具体而言，成型产品厚度小，因此可进一步减轻重量，并且同时具有优异的机械刚度、耐冲击性和优异的尺寸稳定性。例如，即使在小于约2.5mm的厚度下，成型产品也可显示出优异的机械强度和耐冲击性。成型产品的厚度可为约2.0mm至约2.2mm。因此，成型产品可适合用作汽车的外部材料，比如保险杠。

在下文中，将提出本公开内容的具体实施例。然而，提供下述实施例仅用于具体示例或解释本公开内容，并且本公开内容不限于此。

实施例

以下实施例阐释了本发明而不意在对其加以限制。

实施例1

制备一种聚丙烯树脂组合物，其包含：作为基础树脂的乙烯-丙烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，长轴直径为2μm且长轴直径/短轴直径的纵横比为2的滑石，以及用马来酸酐接枝的聚丙烯。

此时，将基础树脂、乙烯-辛烯共聚物、滑石和用马来酸酐接枝的聚丙烯以63:18:16:1的重量比混合。

使用超级混合机或带式混合机对聚丙烯树脂组合物进行捏合，使用温度设定在180℃至220℃的双螺杆挤出机(制造商：UNI，直径：Φ45)通过水冷式冷却来制备颗粒，挤出机螺杆转速为240rpm，料斗的引入速度为700rpm。使用设定在220℃的注射成型装置(制造商： Niigata Machine Techno Co.,Ltd.，夹紧力180吨)由颗粒型组合物制备样品。

实施例2

以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，包含长轴直径/短轴直径的纵横比为5的滑石。

实施例3

以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，包含长轴直径/短轴直径的纵横比为8的滑石。

比较例1

以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，包含长轴直径/短轴直径的纵横比为1的滑石。

比较例2

以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，包含长轴直径/短轴直径的纵横比为9的滑石。

测试例

<评估>

测试例1：比重(g/μl)

根据ASTM D792测量实施例和比较例中制备的样品的比重，结果示于[表2]。

测试例2：熔体指数(g/10min)

根据ASTM D1238方法在230℃和2.16kg的负载下测量实施例和比较例中制备的聚丙烯树脂组合物的熔体指数，结果示于[表2]。

测试例3：抗拉强度(MPa)

使用ASTM D638在23℃下通过将十字头速度设定在50mm/min 来测量实施例和比较例中制备的厚度为3mm的样品的抗拉强度，结果示于[表2]。

测试例4：挠曲强度(MPa)

使用ASTM D790在23℃的温度下测量实施例和比较例中制备的厚度为6mm的样品的挠曲模量，结果示于[表2]。

测试例5：挠曲模量(MPa)

使用ASTM D790在23℃的温度下通过将十字头速度设定在10 mm/min来测量实施例和比较例中制备的厚度为6mm的样品的挠曲模量，结果示于[表2]。

测试例6：IZOD冲击强度(J/m)

根据ASTM D256在室温(23℃)下测量实施例和比较例中制备的厚度为6mm的样品的IZOD冲击强度，结果示于[表2]。

测试例7：热变形温度(℃)

使用ASTM D648通过施加0.45MPa的表面压力来测量实施例和比较例中制备的厚度为6mm的样品的热变形温度，结果示于[表2]。

测试例8：成型性

通过使用注射器进行基于螺旋的评估来测量成型性。结果示于[表 2]。

测试例9：线性膨胀系数(×10^-5m/m/℃)

使用ASTM E831在-30℃至30℃的测量间隔下测量实施例和比较例中制备的样品的线性膨胀系数，结果示于[表2]。

测试例10：合格判定

基于以下[表1]，通过评估实施例和比较例的物理性能判断实施例和比较例是否合格。以下标准对应于汽车用超薄膜外部材料所需的物理性能标准。

[表1]

[表2]

	实施例1	实施例2	实施例3	比较例1	比较例2
						比重	1.0	1.0	1.0	1.02	0.95
熔体指数	44	44	44	38	30
						抗拉强度	24	24	24	19	18
挠曲强度	35	35	35	28	27
						挠曲模量	2350	2420	2570	1870	1770
IZOD冲击强度	390	392	395	455	395
						热变形温度	123	123	123	122	121
成型性	良好	良好	良好	良好	差
						线性膨胀指数	5.5	5.4	5.2	6.8	6.1
合格判断	合格	合格	合格	不合格	不合格

如表2所示，能够确认实施例即使应用于厚度小的成型产品时，也同时具有优异的刚性、耐冲击性和优异的尺寸稳定性，同时保持低比重。此外，实施例符合合格判定标准，因此可以用作汽车用超薄膜外部材料。

已经参照其实施方式详细描述了本发明。然而，本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施方式进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同方式限定。

Claims (15)

1.一种聚丙烯树脂组合物，所述组合物包含：

基础树脂；

热塑性弹性体；和

无机填料，

其中所述无机填料的长轴直径/短轴直径的纵横比为2-8。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述基础树脂包含一种选自丙烯均聚物、丙烯与碳原子数为2和4-10的α-烯烃单体的共聚物、及其组合的聚丙烯树脂。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中通过差示扫描量热仪(DSC)测量的所述基础树脂的结晶度为60％至80％。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中根据ASTMD1238在230℃的温度和2.16kg的负载下测量所述基础树脂的熔体指数为50g/10min至150g/10min。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯树脂组合物以55wt％至65wt％的量包含所述基础树脂。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述热塑性弹性体包含选自乙烯与碳原子数为3-12的α-烯烃单体的共聚物、苯乙烯基共聚物、及其组合的一种。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中基于100重量份的所述基础树脂，所述热塑性弹性体的含量为22重量份至42重量份。

8.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料包括选自滑石、硅石、硅灰石、云母、碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、硅酸钙、及其组合的一种。

9.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料的长轴直径为1μm至10μm。

10.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中基于100重量份的所述基础树脂，所述无机填料的含量为20重量份至35重量份。

11.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述组合物还包含：

表面改性的聚丙烯树脂。

12.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述组合物还包含：

基于100重量份的所述基础树脂为0.7重量份至4重量份的表面改性的聚丙烯树脂。

13.根据权利要求11所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述表面改性的聚丙烯树脂为接枝有不饱和羧酸或其酸酐的聚丙烯树脂。

14.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯树脂组合物还包含一种选自抗氧化剂、光稳定剂、抗静电剂、助滑剂、成核剂、UV吸收剂、分散剂、偶联剂、颜料、着色剂、及其组合的添加剂。

15.一种包含注射成型的聚丙烯树脂组合物的成型产品，所述聚丙烯树脂组合物包含：

基础树脂；

热塑性弹性体；和

无机填料，

其中所述无机填料的长轴直径/短轴直径的纵横比为2-8。