CN110862619A - 聚丙烯树脂组合物及其模制产品 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及聚丙烯树脂组合物及其模制产品。具体地，聚丙烯树脂组合物包含：聚丙烯树脂，其具有在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的80g/10min至95g/10min的熔融指数；热塑性弹性体；以及针状无机填料，其具有5至10的纵横比。

Description

聚丙烯树脂组合物及其模制产品
技术领域
本公开涉及聚丙烯树脂组合物及其模制产品。
背景技术
在汽车和电子领域，近来对具有低比重的树脂组合物的需求增加。例如，在汽车领域，当使用具有低比重的树脂组合物制造汽车时，可以实现汽车的轻量化。随着汽车的轻量化，可以通过增加作为基本性能的加速力和制动力来使发动机效率最大化，并且可以获得减轻施加在轮胎、制动器和悬架上的负担以及驾驶员的疲劳的效果。此外，因为即使输出相对较小，每马力承受的重量比也会减小，所以与重型车辆相比，可以确保优良的加速性能和运动性能。
然而，为了使具有低比重的树脂作为实际产品商业化，需要将机械强度和加工性保持在一定的水平或更高的水平。为此，已经研究了通过将无机填料(例如滑石)或抗冲改性剂(例如橡胶)与以下聚烯烃树脂混合并搅拌来增强聚烯烃树脂的机械性能的方法，所述聚烯烃树脂为具有优良的耐化学性和易成型性的通用塑料。
近来已经尝试通过大幅减小产品厚度来实现轻量化，而当制造具有如此小的厚度的产品时，产品中的添加剂受损，导致产品的强度改进受限，并且基于所引入的添加剂出现了诸如产品的外观变形的问题。
因此，需要开发一种树脂组合物，该树脂组合物具有适当水平或更高水平的加工性和优良的机械性能、同时即使用在厚度小的模制产品中时仍保持低比重，而能够用作汽车内部材料或外部材料。
发明内容
本公开旨在提供一种聚丙烯树脂组合物，其即使用在厚度小的模制产品中时也能够在保持低比重的同时提供优良的加工性、高冲击强度和挠曲模量。
根据本公开的示例性实施方案，聚丙烯树脂组合物包含：聚丙烯树脂，其在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为80g/10min至95g/10min；热塑性弹性体；以及纵横比为5至10的针状无机填料。
根据本公开的另一示例性实施方案，模制产品包括聚丙烯树脂组合物的注塑产品。
聚丙烯树脂组合物即使用在厚度小的模制产品中时也能够在保持低比重的同时提供优良的加工性、高冲击强度和挠曲模量。
详细说明
参考下面描述的实施方案，可以更容易地理解本公开的优点、特征和实现其的方法。然而，本公开不应被解释为限于下面公开的实施方案，而可以以许多不同的形式实施。提供实施方案以使得本公开的公开内容完整并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围，本公开仅由所附权利要求的范围限定。
本公开的一个实施方案提供一种聚丙烯树脂组合物，其包含：聚丙烯树脂，其在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为80g/10min至95g/10min；热塑性弹性体；以及由以下等式1表示的纵横比为5至10的针状无机填料。
[等式1]
纵横比＝平均长度/平均直径
聚丙烯树脂组合物适当地包含聚丙烯树脂、热塑性弹性体和无机填料，能够增加聚丙烯树脂的结晶度并提供优良的机械强度和抗冲击性以及高流动性。因此，即使在制造厚度小的模制产品时，也可以使用该组合物提供优良的机械性能。
聚丙烯树脂组合物包含聚丙烯树脂。聚丙烯树脂可以包含丙烯均聚物，丙烯和乙烯或具有4至10个碳原子的烯烃类单体的共聚物，聚丙烯和乙烯-丙烯橡胶的嵌段共聚物，或它们的混合物。
具体地，聚丙烯树脂可以包含乙烯-丙烯共聚物。包含在乙烯-丙烯共聚物中的乙烯重复单元的含量可以为约3重量％至约10重量％。乙烯-丙烯共聚物包含相对少量的乙烯，以增加聚丙烯树脂的结晶度并改进包含聚丙烯树脂的树脂组合物的强度和抗冲击性。
聚丙烯树脂具有的在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为约80g/10min至约95g/10min。通过包含熔融指数在上述范围内的聚丙烯树脂，聚丙烯树脂组合物可以提供改进的成型性和外观特性，同时可以提供优良的机械性能。具体地，当聚丙烯树脂的熔融指数小于上述范围时，由于树脂在注塑成型时的流动性减小，加工性会下降，而当聚丙烯树脂的熔融指数大于上述范围时，包含聚丙烯树脂的聚丙烯树脂组合物的强度和抗冲击性会随着注塑产品的强度和抗冲击性平衡的降低而降低。
聚丙烯树脂组合物可以包含约40重量％至约90重量％的聚丙烯树脂。当聚丙烯树脂含量小于上述范围时，所使用的无机填料的量相对增加，导致在成型时产品外观变形，而当聚丙烯树脂含量大于上述范围时，通过添加无机填料而获得的改进强度和抗冲击性的效果会变得微不足道。
聚丙烯树脂可以具有约50000g/mol至约500000g/mol的重均分子量。当聚丙烯树脂的重均分子量小于上述范围时，流动性可变得良好，然而，机械性能即冲击强度和挠曲模量会下降。当重均分子量大于上述范围时，机械性能可改进，然而，流动性会下降，从而降低加工性，因此制造厚度小的模制产品会变得困难。
聚丙烯树脂组合物包含热塑性弹性体，可以提供优良的冲击强度和耐热性，并且可以表现出优良的注塑成型性。
热塑性弹性体可以包含乙烯和具有4至30个碳原子的α-烯烃的嵌段共聚物。具有4至30个碳原子的α-烯烃可以为α-烯烃化合物，例如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、1-十四碳烯、1-十六碳烯或1-二十碳烯。
嵌段共聚物可以包含摩尔比为6:4至7:3的乙烯和具有4至30个碳原子的α-烯烃。
嵌段共聚物可以包含选自乙烯-1-辛烯嵌段共聚物、乙烯-1-丁烯嵌段共聚物及其组合中的一种。乙烯-1-辛烯嵌段共聚物可以具有在190℃的温度和2.16kg的负荷下测得的约5g/10min至约10g/10min的熔融指数，乙烯-1-丁烯嵌段共聚物可以具有在190℃的温度和2.16kg的负荷下测得的约0.5g/10min至约3g/10min的熔融指数。
热塑性弹性体可以具有约50000g/mol至约180000g/mol的重均分子量。通过具有在上述范围内的重均分子量，热塑性弹性体具有优良的尺寸稳定性，并且可以弥补具有高冲击强度性能的聚丙烯树脂的缺点。因此，由包含热塑性弹性体的聚丙烯树脂组合物制造的厚度小的模制产品可以具有高冲击强度和尺寸稳定性。
热塑性弹性体可以具有在190℃的温度和2.16kg的负荷下测得的约0.5g/10min至约10g/10min的熔融指数。热塑性弹性体可以提供优良的耐热性、冲击强度和挠曲模量，并且可以表现出优良的注塑成型性。
此外，热塑性弹性体可以具有约0.86g/cm3至约0.87g/cm3的比重，因此热塑性弹性体可以提供用于汽车内部材料和外部材料的具有低比重的树脂组合物。
以100重量份的聚丙烯树脂计，所包含的热塑性弹性体的含量可以为约17重量份至约50重量份。具体地，当热塑性弹性体含量小于上述范围时，冲击强度会降低，而当含量大于上述范围时，流动性降低，分散性降低，挠曲性能也会下降。
通过包含由以下等式1表示的纵横比为约5至约10的针状无机填料，聚丙烯树脂组合物可以提供改进的机械强度。因此，由包含无机填料的聚丙烯树脂组合物制造的模制产品即使厚度小也表现出优良的机械性能，并且不会出现外观变形。
[等式1]
纵横比＝平均长度/平均直径
无机填料具有针状结构，并且可以具有约3μm至约20μm的平均直径，以及约5至约10的纵横比。通过纵横比在上述范围内的具有针状结构的无机填料，提供了显著改进的强度，并且可以避免包含其的聚丙烯树脂组合物的熔融指数的减小。具体地，当无机填料的纵横比小于上述范围时，在相同重量下强度和冲击增强效果显著减小，而当无机填料的纵横比大于上述范围时，无机填料会因无机填料的分散性差以及由包含其的组合物的挤出或注入引起的压力而受损，因此，考虑到由于性能可下降而造成成本增加，所以预期的效果会变低。
针状无机填料可以包含硅灰石或晶须。例如，无机填料可以是比重为2.7的硅灰石。
聚丙烯树脂组合物可以进一步包含平均直径为约1μm至约8μm的板状无机填料、以及针状无机填料，并且可以提供尺寸稳定性以及优良的机械性能。
聚丙烯树脂组合物可以进一步包含平均直径为约1μm至约8μm的板状无机填料。具体地，当板状无机填料的平均直径小于上述范围时，强度降低，而当平均直径大于上述范围时，冲击强度显著降低，并且性能由于破裂而会下降或者在用于厚度小的模制产品中时外观会变形。板状无机填料可以是比重为2.7的滑石。
以100重量份的聚丙烯树脂计，所包含的无机填料的含量可以为约18重量份至约75重量份。具体地，当无机填料含量小于上述范围时，无法获得改进的机械性能，而当含量大于上述范围时，聚丙烯树脂组合物的加工性和外观特性会下降。
聚丙烯树脂组合物可以进一步包含选自抗氧化剂、UV稳定剂、增滑剂、增容剂、偶联剂及其组合中的一种添加剂。
抗氧化剂可以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中的一种。
UV稳定剂具有的性能是通过包含在聚丙烯树脂组合物中而防止由紫外线引起的老化，并且UV稳定剂可以为选自胺类、苯并三唑类及其组合中的一种。
增滑剂通过在模制产品(亦即聚丙烯树脂组合物的注塑产品)的表面上提供滑移性来改进耐刮擦性，并且可以为选自硅氧烷类增滑剂、酰胺类增滑剂及其组合中的一种。
增容剂为聚烯烃类增容剂，可以增加包含在聚丙烯树脂组合物中的树脂(例如丙烯均聚物)之间的相容性。
增容剂改进包含在聚丙烯树脂组合物中的树脂之间的界面粘合强度和分散效率，从而可以改进模制产品(亦即组合物的注塑产品)的优良机械性能、尺寸稳定性和表面质量。
具体地，包含苯乙烯基的饱和嵌段共聚物可用作聚烯烃类增容剂。
偶联剂改进包含在聚丙烯树脂组合物中的无机填料与树脂之间的相容性，因此偶联剂可以通过增加相容性来改进分散度，从而提供优良的机械强度和抗冲击性，并且同时可以提供尺寸稳定性。
具体地，偶联剂为改性聚丙烯树脂，其在聚丙烯的主链或端部包含与无机填料具有反应性的反应性基团，反应性基团的示例可以包括马来酸、马来酸酐、羧酸、羟基、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基恶唑啉、丙烯酸等。
本公开的另一实施方案提供包括聚丙烯树脂组合物的注塑产品的模制产品。模制产品包括上述聚丙烯树脂组合物的注塑产品，并且即使用在厚度小的模制产品中时也可具有优良的加工性和优良的机械性能(亦即高冲击强度和挠曲模量)并同时保持低比重。与聚丙烯树脂组合物有关的事项如上所述。
模制产品可以用于汽车外部材料例如保险杠、扰流板、侧面遮阳板、通风口格栅、散热器格栅、侧面模制件和端板装饰件，或用于汽车内部材料例如仪表板、车顶、门、座椅和行李箱。
具体地，由于具有小的厚度，模制产品可以具有优良的机械强度和抗冲击性以及重量更轻。例如，即使在小于约2.5mm的厚度下，模制产品也可以表现出优良的机械强度和抗冲击性。模制产品可以具有约2.0mm至约2.2mm的厚度。因此，模制产品可以适合用作汽车内部材料或外部材料，例如保险杠。
根据ASTM D790，模制产品可以具有约2500MPa或更高，或约2500MPa至约3000MPa的挠曲模量。挠曲模量意指当向聚合物施加挠曲负荷时弹性极限中的应力与变形的比值。模制产品由上述聚丙烯树脂组合物制造，当具有小于上述范围的挠曲模量时，厚度小于约2.5mm的模制产品在用于保险杠等时无法耐受外部冲击，因而不能用作汽车内部材料或外部材料。
此外，根据ASTM D256，模制产品可以具有290J/m或更高，或290J/m至350J/m的IZOD冲击强度。冲击强度表示当物体受到冲击时出现的抗阻的强度，并且表示为当使样品破裂时消耗的总能量或者每单位长度样品吸收的断裂能量。模制产品由上述聚丙烯树脂组合物制造，当具有小于上述范围的挠曲模量时，厚度小于约2.5mm的模制产品在用于保险杠等时无法耐受外部冲击，因而不能用作汽车内部材料或外部材料。
在下文中，将描述本公开的具体实施例。然而，下面描述的实施例仅用于具体地说明或描述本公开，而本公开并不限于此。
具体实施方式
<实施例和比较例>
实施例1
将约59.9重量％的乙烯-丙烯共聚物树脂、乙烯-1-辛烯共聚物和针状硅灰石混合，所述乙烯-丙烯共聚物树脂具有的乙烯含量为约5重量％至约9重量％以及在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为90g/10min，所述乙烯-1-辛烯共聚物具有的在190℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为7.5g/10min并且比重为0.865g/cm3，所述针状硅灰石具有的平均直径为8μm、纵横比为5以及比重为2.7g/cm3。
在这里，以100重量份的乙烯-丙烯共聚物树脂计，以约33.7重量份的含量包含乙烯-1-辛烯共聚物，并且以100重量份的乙烯-丙烯共聚物树脂计，将硅灰石以约33.7重量份的含量混合以制备聚丙烯树脂组合物。
使用双轴挤出机在200℃至240℃的加工条件下挤出聚丙烯树脂组合物，以制备厚度为2.0mm至2.2mm的超薄样品。
实施例2
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合纵横比为7的针状硅灰石。
实施例3
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合纵横比为10的针状硅灰石。
实施例4
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，将约62.3重量％的乙烯-丙烯共聚物树脂和以100重量份的乙烯-丙烯共聚物树脂计的含量为约27重量份的针状硅灰石混合。
实施例5
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合在190℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为1.5g/10min的乙烯-1-丁烯共聚物。
比较例1
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合纵横比为4的针状硅灰石。
比较例2
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合纵横比为15的针状硅灰石以及板状滑石。
比较例3
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合乙烯含量为约6重量％至约10重量％且在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为100g/10min的乙烯-丙烯共聚物树脂，而不是实施例1中的乙烯-丙烯共聚物树脂。
比较例4
以与实施例1相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于，混合乙烯含量为约3重量％至约7重量％且在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的熔融指数为110g/10min的乙烯-丙烯共聚物树脂，而不是实施例1中的乙烯-丙烯共聚物树脂。
<评价>
实验例1：比重
根据ASTM D792测量实施例和比较例中获得的每种样品的比重，结果示于[表1]中。
实验例2：熔融指数(g/10min)
根据ASTM D1238方法，在230℃和2.16kg的负荷下测量实施例和比较例中获得的每种聚丙烯树脂组合物的熔融指数，结果示于[表1]中。
实验例3：挠曲模量(MPa)
使用ASTM D790在10mm/min速率的条件下测量实施例和比较例中制备的每种样品的挠曲模量，结果示于[表1]中。
实验例4：IZOD冲击强度(J/m)
根据ASTM D256在室温(23℃)和低温(-30℃)下测量实施例和比较例中制备的每种样品的IZOD冲击强度，结果示于[表1]中。
[表1]
Figure BDA0001778303020000081
Figure BDA0001778303020000091
如表1所示，可以看出由以下聚丙烯树脂组合物制备的实施例即使用在厚度小的模制产品中时也可同时提供优良的加工性、高冲击强度和挠曲模量，所述聚丙烯树脂组合物包含：熔融指数为80g/10min至95g/10min的聚丙烯树脂；热塑性弹性体；以及纵横比为5至10的针状无机填料。具体地，可确定与比较例不同，实施例同时具有2500MPa或更高的挠曲模量和290J/m或更高的IZOD冲击强度。

Claims (17)

1.一种聚丙烯树脂组合物，其包含：
聚丙烯树脂，其具有在230℃的温度和2.16kg的负荷下测得的80g/10min至95g/10min的熔融指数；
热塑性弹性体；以及
针状无机填料，其具有5至10的由以下等式1表示的纵横比：
[等式1]
纵横比＝平均长度/平均直径。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中，聚丙烯树脂包含乙烯-丙烯共聚物。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯树脂组合物，其中，以乙烯-丙烯共聚物的总重量计，乙烯-丙烯共聚物包含3重量％至10重量％的乙烯。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述聚丙烯树脂组合物包含以聚丙烯树脂组合物的总重量计的40重量％至90重量％的聚丙烯树脂。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中，热塑性弹性体具有在190℃的温度和2.16kg的负荷下测得的0.5g/10min至10g/10min的熔融指数。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中，热塑性弹性体包含乙烯和具有4至30个碳原子的α-烯烃的嵌段共聚物。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯树脂组合物，其中，乙烯与具有4至30个碳原子的α-烯烃的摩尔比为6:4至7:3。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述聚丙烯树脂组合物包含以100重量份的聚丙烯树脂计的17重量份至50重量份的热塑性弹性体。
9.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，其中，无机填料包含选自硅灰石、晶须及其组合中的一种。
10.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述聚丙烯树脂组合物进一步包含平均直径为1μm至8μm的板状无机填料。
11.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述聚丙烯树脂组合物包含以100重量份的聚丙烯树脂计的18重量份至75重量份的无机填料。
12.根据权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物，所述聚丙烯树脂组合物进一步包含选自抗氧化剂、UV稳定剂、增滑剂、增容剂、偶联剂及其组合中的一种添加剂。
13.一种模制产品，其包含权利要求1所述的聚丙烯树脂组合物。
14.根据权利要求13所述的模制产品，其中，汽车内部材料或外部材料包括所述模制产品。
15.根据权利要求13所述的模制产品，所述模制产品具有小于2.5mm的厚度。
16.根据权利要求13所述的模制产品，根据ASTM D790，所述模制产品具有2500MPa或更高的挠曲模量。
17.根据权利要求13所述的模制产品，根据ASTM D256，所述模制产品具有290J/m或更高的IZOD冲击强度。
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