CN118063922A - 聚丙烯复合树脂组合物及包含其的模制制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚丙烯复合树脂组合物及包含其的模制制品。具体地，公开了一种聚丙烯复合树脂组合物及由其制成的模制制品，其具有改进的抗冲击性。该组合物以适当的量包含如下组分：熔体指数为20至40g/10min(230℃，2.16kg)的第一丙烯‑乙烯嵌段共聚物树脂；熔体指数为5至15g/10min(230℃，2.16kg)的第二丙烯‑乙烯嵌段共聚物树脂；热塑性弹性体，其包含苯乙烯类热塑性弹性体或烯烃类热塑性弹性体中的至少一种；无机填料；以及成核剂。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯复合树脂组合物及包含其的模制制品。
背景技术
通常，聚丙烯树脂因重量轻并且相对于其价格具有优异的机械性能而被广泛地用作注射成型制品的材料。随着产品变得越来越大，人们努力减小产品的壁厚以减轻产品的重量。然而，聚丙烯树脂的缺点在于，较薄壁的产品可能容易受到外部冲击而破裂，因此不仅需要高刚度，而且需要高抗冲击性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种聚丙烯复合树脂组合物，其具有改进的抗冲击性，同时保持现有的机械性能(高刚度)。另一个目的是提供包含该组合物的模制制品。
本发明的目的不限于前述内容。本发明的目的通过以下描述应能更清楚地理解，并可通过本发明中描述的组合物和制品及其组合来实现。
本发明提供一种聚丙烯复合树脂组合物，其包含：40至60重量％(wt％)的熔体指数为20至40g/10min(230摄氏度(℃)，2.16千克(kg))的第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂；5至15重量％的熔体指数为5至15g/10min(230℃，2.16kg)的第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂；15至25重量％的热塑性弹性体，其包括苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体或它们的组合中的至少一种；15至25重量％的无机填料；以及0.2至2重量％的成核剂。
第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量可以为18,000千克力/平方厘米(kgf/cm2)或更大。
第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量可以为17,000kgf/cm2或更大。
第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂根据悬臂梁式冲击测试标准ISO 180测得的悬臂梁式室温冲击强度(25℃)可以为10kgf/cm2或更大。
基于组合物的总重量，热塑性弹性体可以包括：5至10重量％的熔体指数为0.5至2克/10分钟(g/10min)(230℃，2.16kg)的第一烯烃类热塑性弹性体；5至10重量％的熔体指数为20至40g/10min(230℃，2.16kg)的第二烯烃类热塑性弹性体；以及5至10重量％的熔体指数为10至20g/10min(230℃，2.16kg)的苯乙烯类热塑性弹性体。
无机填料可以包括滑石、纳米粘土、玻璃纤维、云母、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡或其任意组合中的至少一种。
无机填料的平均粒径可以为2微米(μm)或更小。
成核剂可以包括基于磷酸钠的成核剂。
此外，本发明提供包含上述聚丙烯复合树脂组合物的模制制品。
模制制品可以包括遮阳板。
模制制品根据ISO 180测得的悬臂梁式室温冲击强度(23℃)可以为57kgf/cm2或更高，悬臂梁式低温冲击强度(-10℃)可以为32kgf/cm2或更高。
具体实施方式
通过以下实施方案应能更清楚地理解本发明的上述及其它目的、特征和优点。然而，本发明并不限于在本文中公开的实施方案，而是可以改变成不同形式。提供这些实施方案以彻底地说明本发明并且向本领域技术人员充分传递本发明的精神。
应进一步理解的是，术语“包含”、“包括”、“具有”等，当在本说明书中使用时，指明存在所述的特征、数值、步骤、操作、元件、组分或它们的组合，但是不排除存在或加入一种或多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分或它们的组合。
除非另有说明，否则在本文中使用的表示组分、反应条件、聚合物组合物和混合物的量的所有数字、值和/或表述均应被视为包含各种不确定性(尤其在获得这些值时固有地存在，会影响测量值)的近似值，因此应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。此外，当在本说明书中公开数值范围时，所述范围是连续的，并且包括从所述范围的最小值到其最大值的所有值，除非另有说明。此外，当这样的范围涉及整数值时，包含最小值到最大值的所有整数均被包含在内，除非另有说明。
当本发明的组件、设备、元件等被描述为具有用途或执行操作、功能等时，该组件、设备或元件在本文中应被视为“配置为”满足该用途或执行该操作或功能。
根据本发明一方面的聚丙烯复合树脂组合物包含：40至60重量％(wt％)的熔体指数为20至40克/10分钟(g/10min)(230摄氏度(℃)，2.16千克(kg))的第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂；5至15重量％的熔体指数为5至15g/10min(230℃，2.16kg)的第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂；15至25重量％的热塑性弹性体，包括苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体或它们的组合中的至少一种；15至25重量％的无机填料；以及0.2至2重量％的成核剂。
在描述本发明之前，术语“熔体指数”或MI是指表示塑料材料在一定温度下并在一定负载下的熔体流动性的指数。可以考虑所有机械性能来选择适当范围内的熔体指数。
在下文详细说明了构成根据本发明的聚丙烯复合树脂组合物的各个组分。
(A)第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂
所包含的第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的量可以为基于组合物总重量的40重量％至60重量％。如果第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的量小于40重量％，则冲击强度可能劣化。另一方面，如果第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的量超过60重量％，则刚度可能降低，使得无法将其用作车辆内饰的材料。
第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂可以是包括主要由丙烯单体组成的丙烯均聚物和乙烯的高结晶聚合物。
第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂在230℃下和2.16kg负载下测得的熔体指数(MI)可以为20至40g/10min。如果第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的熔体指数小于10g/10min(230℃，2.16kg)，则注射过程中的加工可能会由于流动性降低而变得困难。如果第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的熔体指数超过40g/10min(230℃，2.16kg)，则注射成型制品的刚度与抗冲击性之间的平衡可能会降低，这是不希望的。
第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量可以为18,000kgf/cm2或更大。特别地，第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量可以为18,000-22,000kgf/cm2。
如果第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量落在上述范围之外，则最终产品的性能可能劣化。
(B)第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂
所包含的第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的量可以为基于组合物总重量的5重量％至15重量％。如果第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的量小于5重量％，则冲击强度可能劣化。另一方面，如果第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的量超过15重量％，则刚度可能降低，使得无法将其用作车辆内饰的材料。
第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂可以是包括主要由丙烯单体组成的丙烯均聚物和乙烯的高结晶聚合物。
第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂在230℃下和2.16kg负载下测得的熔体指数(MI)可以为5至15g/10min。如果第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的熔体指数小于5g/10min(230℃，2.16kg)，则注射过程中的加工可能会由于流动性降低而变得困难。如果第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的熔体指数超过15g/10min(230℃，2.16kg)，则注射成型制品的刚度与抗冲击性之间的平衡可能会降低，这是不希望的。
第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量可以为17,000kgf/cm2或更大。特别地，第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量可以为17,000-21,000kgf/cm2。
第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂根据悬臂梁式冲击测试标准ISO 180测得的悬臂梁式室温冲击强度(25℃)可以为10kgf/cm2或更大。特别地，第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的悬臂梁式室温冲击强度(25℃)可以为10至50kgf/cm2。
如果第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量和冲击强度落在上述范围之外，则最终产品的性能可能劣化。
(C)热塑性弹性体
可包含热塑性弹性体以获得抗冲击性，同时保持根据本发明的聚丙烯复合树脂组合物现有的刚度和强度性能。
所包含的热塑性弹性体的量可以为基于组合物总重量的15重量％至25重量％。如果热塑性弹性体的量小于15wt％，则单独的树脂的抗冲击性可能劣化，这是不希望的。另一方面，如果热塑性弹性体的量超过25重量％，则机械刚度可能变差。
热塑性弹性体可以包括苯乙烯类热塑性弹性体、或烯烃类热塑性弹性体、或它们的组合中的至少一种。
与苯乙烯类热塑性弹性体类似，烯烃类热塑性弹性体用作补充聚丙烯树脂的冲击强度的基于橡胶的冲击增强材料。
烯烃类热塑性弹性体可以是乙烯-α-烯烃共聚物。在乙烯-α-烯烃共聚物中，α-烯烃可以是具有4个或更多个碳原子的α-烯烃。特别地，乙烯-1-丁烯共聚物(EBM)或乙烯-1-辛烯共聚物(EOM)可以用作乙烯和具有4个或更多个碳原子的α-烯烃的共聚物。
烯烃类热塑性弹性体可以包括第一烯烃类热塑性弹性体和第二烯烃类热塑性弹性体。
第一烯烃类热塑性弹性体的熔体指数可以为0.5至2g/10min(230℃，2.16kg)。所包含的第一烯烃类热塑性弹性体的量可以为基于组合物总重量的5重量％至10重量％。
第二烯烃类热塑性弹性体的熔体指数可以为20至40g/10min(230℃，2.16kg)。所包含的第二烯烃类热塑性弹性体的量可以为基于组合物总重量的5重量％至10重量％。
苯乙烯类热塑性弹性体用作基于橡胶的冲击增强材料，从而补充聚丙烯树脂的冲击强度。所包含的苯乙烯类热塑性弹性体的量可以为基于组合物总重量的5重量％至10重量％。如果苯乙烯类热塑性弹性体的量落在上述范围之外，则最终产品的性能可能会劣化。
苯乙烯类热塑性弹性体可以是苯乙烯-二烯共聚物。例如，苯乙烯-二烯共聚物可以是这样的共聚物，其可包括苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物或其任何组合中的至少一种。
苯乙烯类热塑性弹性体的熔体指数可以为10至20g/10min(230℃，2.16kg)。苯乙烯类热塑性弹性体通过选择10g/10min或更大的熔体指数能够防止由于流动性差而导致的分散性劣化，通过选择20g/10min或更小的熔体指数能够防止抗冲击性降低。
(D)无机填料
可以包含无机填料以改进根据本发明的聚丙烯复合树脂组合物的分散性。
所包含的无机填料的量可以为基于组合物总重量的15重量％至25重量％。如果无机填料的量小于15重量％，则无机填料对改进物理性能的效果可能微不足道，这是不希望的。另一方面，如果无机填料的量超过25重量％，则刚度可能增加，但抗冲击性可能快速降低，这是不希望的。
无机填料可以包括滑石、纳米粘土、玻璃纤维、云母、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡或其任意组合中的至少一种。本发明中使用的无机填料可以是滑石。
无机填料的平均粒径可以为2微米(μm)或更小。
特别地，无机填料的厚度可以为0.1μm至2μm。
如果无机填料的平均粒径小于0.1μm，则粒径可能过小，并且其添加效果可能变得微不足道。另一方面，如果无机填料的平均粒径超过2μm，则刚度、抗冲击性和机械性能可能劣化。
(E)成核剂
可包含成核剂以通过促进根据本发明的聚丙烯复合树脂组合物的结晶来获得刚度和尺寸稳定性。
所包含的成核剂的量可以为基于组合物总重量的0.1重量％至2重量％。如果成核剂的量小于0.1重量％，则由于其添加量低，其效果可能微不足道。因此，只有当成核剂的量为0.1重量％或更多时才可以获得刚度和尺寸稳定性。另一方面，如果成核剂的量超过2重量％，则可能不再表现出改进物理性能的效果并且生产成本可能增加，这是不希望的。
本发明中使用的成核剂可以是基于磷酸钠的成核剂。
特别地，基于磷酸钠的成核剂可以由以下化学式1表示。
[化学式1]
在化学式1中，R和R’可以是氢原子或者取代或未取代的烷基，R和R’可以彼此相同或不同。取代基(Y)可以是诸如乙烯基、氨基、甲基丙烯酸基、环氧基、巯基、酚基或苯基的官能团。在此，R和R’可以是双(2,4-二叔丁基酚)或双(4-叔丁基苯基)。
基于磷酸钠的成核剂可以是亚甲基双(2,4-二叔丁基酚)磷酸钠等。
本发明的另一方面涉及包含聚丙烯复合树脂组合物的模制制品。模制制品根据ISO 180测得的悬臂梁式室温冲击强度(23℃)可以为57kgf/cm2或更高，悬臂梁式低温冲击强度(-10℃)可以为32kgf/cm2或更高。特别地，模制制品根据ISO 180测得的悬臂梁式室温冲击强度(23℃)可以为57kgf/cm2至70kgf/cm2，悬臂梁式低温冲击强度(-10℃)可以为32至50kgf/cm2。
根据本发明的模制制品可以表现出优异的性能，例如高刚度和高抗冲击性，因此可以应用于家用电器、车辆外部和内部部件、薄膜模制品等。
特别地，根据本发明的模制制品在其使用领域上不受限制，而是可以应用于车辆遮阳板的材料。当聚丙烯复合树脂组合物应用于车辆遮阳板材料时，由于其高刚度和高抗冲击性，可以省去表层、下垫和上垫。因此，通过简化车辆遮阳板材料的制备工艺并减轻重量，可以确保成本降低和经济可行性。
通过以下实施例可以获得对本发明的更好理解。陈述这些实施例仅用于说明本发明，这些实施例不应被解释为限制本发明的范围。
通过混合下表1中所示量的组分的常规方法来制备聚丙烯复合树脂组合物。
[用于组合物的各个组分]
(A)：共聚物树脂1，高结晶PP1，丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂，MI为20至30g/10min，挠曲模量为18,000kgf/cm2或更大。
(B)：共聚物树脂1，高结晶PP2，丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂，MI为5至15g/10min，挠曲模量为17,000kgf/cm2或更大，悬臂梁式室温冲击强度(25℃)为10kgf/cm2或更大。
(C)：弹性体1，烯烃类热塑性弹性体1，MI为0.5至2g/10min。
(D)：弹性体2，烯烃类热塑性弹性体2，MI为20至40g/10min。
(E)：弹性体3，苯乙烯类热塑性弹性体，MI为10至20g/10min。
(F)：无机填料1，滑石1，平均粒径为2μm或更小。
(G)：无机填料2，滑石2，平均粒径为10μm。
(H)：成核剂，基于磷酸钠的成核剂。
[表1]
[测试实施例]
如下测量了通过常规注射方法使用根据实施例和比较实施例的聚丙烯复合树脂组合物制备的试样的性能。其结果示于下表2中。
[评价方法]
(1)熔体流动速率(MFR)：根据ISO 1133，在230℃和3.8kg负载下进行测量。
(2)拉伸强度：根据ISO 527，以50mm/min进行测量。
(3)挠曲模量、挠曲强度：根据ISO 178，以2mm/min进行测量。
(4)悬臂梁式冲击强度：根据ISO 180，在室温(23℃)下和低温(-10℃)下进行测量。
(5)热变形温度(HDT)：根据ISO 75，在0.45兆帕(MPa)的负载下和120℃的加热速率下进行测量。
[表2]
参照表2，在其中无机填料的平均粒径超过2μm的比较实施例1中，拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、悬臂梁式冲击强度和热变形温度均低于根据本发明的实施例1。
在未使用熔体指数为10至20g/10min(230℃，2.16kg)的苯乙烯类热塑性弹性体和基于磷酸钠的成核剂的比较实施例2和3中，室温和低温下的悬臂梁式冲击强度性能与根据本发明的实施例1相比都是非常低的。
此外，在其中熔体指数为0.5至2g/10min(230℃，2.16kg)的第一烯烃类热塑性弹性体和熔体指数为20至40g/10min(230℃，2.16kg)的第二烯烃类热塑性弹性体各自的量都大于10重量％的比较实施例3中，挠曲模量和热变形温度均低于根据本发明的实施例1。
与实施例1相比，根据比较实施例1-3的样品的拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、悬臂梁式冲击强度和热变形温度不平衡，而这种不平衡显著劣化了最终产品的各种特性。
相反，实施例1中包括将熔体指数在特定范围内的第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂、熔体指数在特定范围内的第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂、苯乙烯类热塑性弹性体、第一烯烃类热塑性弹性体、第二烯烃类热塑性弹性体、无机填料和基于磷酸钠的成核剂以适当的量混合。
实施例1表现出改进的抗冲击性，同时保持现有的机械性能(高刚度)。
因此，根据本发明的聚丙烯复合树脂组合物(其中各组分以适当的量使用)能够表现出优异的性能，包括高刚度和高抗冲击性两者。
从上述描述中显而易见的是，根据本发明的聚丙烯复合树脂组合物通过以特定量混合高强度丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂、热塑性弹性体(其中混合了苯乙烯类热塑性弹性体和烯烃类热塑性弹性体)、无机填料和成核剂，能够改进抗冲击性同时保持现有的机械性能(高刚度)。
此外，根据本发明的模制制品能够表现出高刚度和高抗冲击性，因此可应用于家用电器、车辆外部和内部部件、薄膜模制品等。
本发明的效果不限于上述效果。应理解的是，本发明的效果包括可从本发明的描述中推断出的所有效果。
尽管在本文中已经描述了本发明的特定实施方案，但是本领域技术人员应理解的是，在不改变本发明的技术精神或必要特征的情况下，可以以其它特定形式来实施本发明。因此，上述实施方案应该理解为在各个方面都是非限制性的和说明性的。
Claims (11)
1.一种聚丙烯复合树脂组合物，其包含：
40重量％至60重量％的熔体指数为20g/10min至40g/10min的第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得；
5重量％至15重量％的熔体指数为5g/10min至15g/10min的第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得；
15重量％至25重量％的热塑性弹性体，其包括选自苯乙烯类热塑性弹性体和烯烃类热塑性弹性体中的至少一种；
15重量％至25重量％的无机填料；以及
0.2重量％至2重量％的成核剂。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，所述第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量为18,000kgf/cm2或更大。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，所述第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂的挠曲模量为17,000kgf/cm2或更大。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，所述第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂根据悬臂梁式冲击测试标准ISO 180在25℃下测得的悬臂梁式室温冲击强度为10kgf/cm2或更大。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，基于组合物的总重量，所述热塑性弹性体包含：
5重量％至10重量％的熔体指数为0.5g/10min至2g/10min的第一烯烃类热塑性弹性体，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得；
5重量％至10重量％的熔体指数为20g/10min至40g/10min的第二烯烃类热塑性弹性体，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得；以及
5重量％至10重量％的熔体指数为10g/10min至20g/10min的苯乙烯类热塑性弹性体，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，所述无机填料包括滑石、纳米粘土、玻璃纤维、云母、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡或其任意组合中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，所述无机填料的平均粒径为2微米或更小。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯复合树脂组合物，其中，所述成核剂包括基于磷酸钠的成核剂。
9.一种由聚丙烯复合树脂组合物组成的模制制品，所述聚丙烯复合树脂组合物包含：
40重量％至60重量％的熔体指数为20g/10min至40g/10min的第一丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得；
5重量％至15重量％的熔体指数为5g/10min至15g/10min的第二丙烯-乙烯嵌段共聚物树脂，所述熔体指数在230摄氏度、2.16千克下测得；
15重量％至25重量％的热塑性弹性体，其包括苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体或其组合中的至少一种；
15重量％至25重量％的无机填料；以及
0.2重量％至2重量％的成核剂。
10.根据权利要求9所述的模制制品，其中，所述模制制品包括遮阳板。
11.根据权利要求9所述的模制制品，其中，所述模制制品根据悬臂梁式冲击测试标准ISO 180在23℃测得的悬臂梁式室温冲击强度为57kgf/cm2或更高，在-10℃测得的悬臂梁式低温冲击强度为32kgf/cm2或更高。
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