CN1325421A - 树脂组合物、其制备方法及用于树脂组合物的填料共混物 - Google Patents

树脂组合物、其制备方法及用于树脂组合物的填料共混物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热塑性树脂组合物,尤其涉及聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物。基于树脂重量计,该热塑性树脂组合物包含3－400重量%的填料,所述填料包括滑石和微细二氧化硅,其中滑石与微细二氧化硅的重量比在15∶1和1∶15之间。本发明进一步涉及一种制备热塑性树脂组合物的方法,并且涉及一种用于热塑性树脂的填料共混物,所述共混物含有其重量比在15∶1和1∶15之间的滑石和微细二氧化硅。

Description

树脂组合物、其制备方法及用于树脂组合物的填料共混物
技术领域
本发明涉及新的和改进的树脂组合物，尤其涉及热塑性树脂组合物诸如聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物，并且涉及一种制备树脂组合物的方法。本发明进一步涉及用于制备树脂组合物的填料共混物。
背景技术
生产诸如含有功能性填料如精细颗粒状滑石以增加最终聚丙烯产品的刚度的聚丙烯复合物之类的聚烯烃是众所周知的。
滑石是水合硅酸镁，其理论通式为3MgO·4SiO4·H2O，由氢氧化镁夹在两层二氧化硅之间而构成。
为了改进其他性能如冲击强度，可加入除滑石外的其他添加剂，然而已发现当加入第二种填料以增加冲击强度时，单独使用滑石作为填料时所达到的刚度基本上会下降。因此不可能制得既具有高的刚度又具有高冲击强度的聚丙烯产品。对于某些聚丙烯制品如汽车保险杠，高的刚度和高冲击强度特别重要。对于其他热塑性树脂制品亦然。
在说明书和权利要求书中所用术语热塑性树脂不仅包括热塑性树脂本身，而且包括其混合物，也包括热塑性树脂与其他材料如丁腈橡胶之类弹性体的共混物。热塑性树脂的定义中还包括所谓的热塑性橡胶、热塑性弹性体。热塑性树脂本身包括聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、ABS共聚物、聚氯乙烯(PVC)、未增塑的聚氯乙烯(UPVC)、聚酰胺、丙烯酸聚合物、聚碳酸酯聚合物、聚砜聚合物以及其他聚合物。
从US 4,722,952中可知，向聚氯乙烯中加入微细二氧化硅，可提高电缆管生产所用聚氯乙烯的冲击强度。对于这类制品刚度并不重要。相反地，高刚度对于电缆管是不希望的。
在说明书和权利要求书中所用术语微细二氧化硅是颗粒状无定形SiO2，由以下方法得到：使二氧化硅还原并且使该还原产物在蒸气相中氧化从而形成无定形二氧化硅。微细二氧化硅可以含有至少70wt％二氧化硅(SiO2)且具有2.1-2.3g/cm2的比重和15-30m2/g的表面积。该初级粒子基本上是球形的。该初级粒子具有大约0.15m的平均粒度。优选作为电热还原炉生产硅或硅合金的副产物而获得微细二氧化硅。在这些工艺中形成大量二氧化硅作为SiO2。以常规方式采用过滤器或其他收集装置回收SiO2。为达到本发明目的，术语微细二氧化硅也应当理解为包括飞尘，尤其具有10微米以下粒径的基本球形的飞尘粒子。
发明内容
本发明的一个目的是提供既具有高刚度又具有高冲击强度的热塑性树脂。
按照第一方面，本发明因而涉及热塑性树脂组合物，特别是聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物，其特征在于，基于树脂总重计，该热塑性树脂组合物包含3-400wt％的填料，所述填料包括滑石和微细二氧化硅，其中滑石对微细二氧化硅的重量比在15∶1-1∶15之间。
按照优选的实施方案滑石和微细二氧化硅的重量比在6∶1-1∶5之间。
按照第二方面，本发明涉及一种制备热塑性树脂组合物，特别是聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物的方法，该方法的特征在于，基于热塑性树脂的重量计，向热塑性树脂中加入总量3-400wt％的滑石和微细二氧化硅，并且其中滑石和微细二氧化硅的重量比保持在15∶1-1∶15之间，之后将混合物制成热塑性树脂产品或复合物。
按照本发明方法的优选实施方案，滑石和微细二氧化硅是以滑石和微细二氧化硅混合物的形式加入热塑性树脂中的。
可以采用如挤出、压延、注模等等常规加工方法进行热塑性树脂的复合。
按照第三方面，本发明涉及一种用于热塑性树脂，特别是用于聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺的填料共混物，其中该填料共混物包含滑石和微细二氧化硅，其重量比在15∶1-1∶15之间，特别是在6∶1-1∶5之间。
已经出人意料地发现，将滑石和微细二氧化硅结合用作热塑性树脂的填料，特别是作为聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺的填料，能使最终产品既具有高刚度又具有高冲击强度。
实施例1
在复合挤出机中挤出由Borealis提供的未填充的聚丙烯共聚物“BA 202E”，并且加入由滑石(Mondo Minerals OY提供)和微细二氧化硅(Elkem ASA提供)构成的填料共混物。填料共混物中滑石和微细二氧化硅的重量比为2∶1，基于聚丙烯共聚物重量计，外加5wt％、10wt％和19wt％的填料共混物进行试验。按照ISO 527测量拉伸模量来衡量挤出的聚丙烯的刚度，按照ISO 179/1A测量缺口沙尔皮冲击强度来衡量挤出的聚丙烯的冲击强度。
为了进行对比，在复合挤出机上不加入填料、加入5wt％、10wt％和18wt％的滑石以及加入5wt％和10wt％的微细二氧化硅挤出聚丙烯共聚物。同样，如上所述测量这些对比试验的刚度和冲击强度。所得刚度和冲击强度分别示于图1和图2中。
从图1和2可见，既含有滑石又含有微细二氧化硅的聚丙烯其冲击强度比仅含滑石的聚丙烯要高得多，只比仅含微细二氧化硅作为填料的聚丙烯稍低。既含有滑石又含有微细二氧化硅的聚丙烯的刚度比仅含微细二氧化硅作为填料的聚丙烯要高得多，只比仅含滑石作为填料的聚丙烯稍低。因而应用滑石和微细二氧化硅共混物出人意料地能使聚丙烯既具有高的刚度又具有高冲击强度。
实施例2
在复合挤出机中挤出由Borealis提供的未填充的高密度聚乙烯(HDPE)共聚物“HDPE HE 2467-BL”，并且加入由滑石(Mondo MineralsOY提供)和微细二氧化硅(Elkem ASA提供)构成的填料共混物。填料共混物中滑石和微细二氧化硅的重量比为2∶1，基于HDPE共聚物重量计，外加10wt％的填料共混物进行试验。按照ISO 527测量拉伸模量来衡量挤出的HDPE的刚度，按照ISO 179/1A测量缺口沙尔皮冲击强度来衡量挤出的HDPE的冲击强度。
为了进行对比，在复合挤出机上不加入填料、加入10wt％的滑石以及加入10wt％的微细二氧化硅挤出HDPE共聚物。同样，如上所述测量这些对比试验的刚度和冲击强度。所得刚度和冲击强度列于表1中。
表1
    材料 拉伸模量(MPa) 冲击强度(KJ/m2)
    未填充的HDPE     850     13.6
    HDPE+10％滑石     1160     18.0
 HDPE+10％微细二氧化硅     880     27.6
    HDPE+10％填料共混物     1070     22.3
由表1可见，既含有滑石又含有微细二氧化硅的HDPE其冲击强度比仅含滑石的HDPE要高，但是比仅含微细二氧化硅作为填料的HDPE要低。既含有滑石又含有微细二氧化硅的HDPE的刚度比仅含微细二氧化硅作为填料的HDPE要高得多，只比仅含滑石作为填料的HDPE稍低。因而应用滑石和微细二氧化硅共混物出人意料地得到既具有高刚度又具有高冲击强度的HDPE。
实施例3
未填充的聚氯乙烯(PVC)聚合物与由滑石(Mondo Minerals OY提供)和微细二氧化硅(Elkem ASA提供)构成的填料共混物一起进行压延。在一次运行中填料共混物中滑石和微细二氧化硅的重量比为2∶1,在另一次运行中则为1∶2，基于PVC聚合物的重量计，外加5wt％的填料共混物进行试验。按照ISO 527测量拉伸模量来衡量压延的PVC的刚度，按照ISO 179/1A测量缺口沙尔皮冲击强度来衡量压延的PVC的冲击强度。
为了进行对比，不加入填料、外加5wt％的滑石以及外加5wt％的微细二氧化硅而压延PVC聚合物。同样，如上所述测量这些对比试验的刚度和冲击强度。所得刚度和冲击强度列于表2中。
表2
    材料 拉伸模量(MPa) 冲击强度(KJ/m2)
    未填充的PVC     2916     6.5
    PVC+5％滑石     3484     5.4
    PVC+5％微细二氧化硅     3010     8.5
    PVC+5％填料共混物滑石/微细二氧化硅2∶1     3360     5.1
    PVC+5％填料共混物滑石/微细二氧化硅1∶2 3167 7.9
由表2可见，含有滑石和微细二氧化硅(比率为2∶1)的PVC的冲击强度与仅含滑石的PVC大致相同，但是比仅含微细二氧化硅作为填料的PVC要低。对于含有滑石和微细二氧化硅(比率为1∶2)的PVC，可以看出其冲击强度比含有滑石和微细二氧化硅(比率为2∶1)的PVC要高，并且几乎与仅含有微细二氧化硅的PVC一样高。含有滑石和微细二氧化硅(比率为2∶1)的PVC的刚度比仅含微细二氧化硅作为填料的PVC要高得多，只比仅含滑石作为填料的PVC稍低。对于含有滑石和微细二氧化硅(比率为1∶2)的PVC，可以看出其拉伸模量仍比仅含有微细二氧化硅的PVC要高。因而应用滑石和微细二氧化硅的共混物出人意料地得到既具有高刚度又具有高冲击强度的PVC。
实施例4
在复合挤出机中挤出由BASF提供的未填充的聚酰胺(PA)聚合物，“PA6 Ultramid B35”，并且加入由滑石(Mondo Minerals OY提供)和微细二氧化硅(E1kem ASA提供)构成的填料共混物。填料共混物的加入量是聚合物的10wt％。第一次试验，填料共混物中滑石和微细二氧化硅的重量比为1∶1，第二次试验则为1∶2。按照ISO 527测量拉伸模量来衡量挤出的PA的刚度，按照ISA 179/1A测量缺口沙尔皮冲击强度来衡量挤出的PA的冲击强度。
为了进行对比，在复合挤出机中不加入填料、外加10wt％的滑石以及外加10wt％的微细二氧化硅挤出PA共聚物。同样，如上所述测量这些对比试验的刚度和冲击强度。所得刚度和冲击强度列于表3中。
表3
    材料 拉伸模量(MPa)     冲击强度(KJ/m2)
    未填充的PA     700     未断裂
    PA+10％滑石     1430     10.6
 PA+10％微细二氧化硅     890     33.2
    PA+10％填料共混物滑石/微细二氧化硅1∶1     1210     16.3
    PA+10％填料共混物滑石/微细二氧化硅1∶2     1120     19.7
由表3可见，既含有滑石又含有微细二氧化硅的PA的冲击强度比仅含滑石的PA要高得多，但是比仅含微细二氧化硅作为填料的PA要低。还可看出，冲击强度随着填料共混物中微细二氧化硅量的增加而增加。既含有滑石又含有微细二氧化硅的PA的刚度比仅含微细二氧化硅的PA要高得多，但是当填料共混物中微细二氧化硅含量增加时，其刚度会稍微下降。

Claims (7)

1．热塑性树脂组合物，特别是聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物，其特征在于，基于该树脂的重量计，该热塑性树脂组合物包含3-400wt％的填料，所述填料包括滑石和微细二氧化硅，其中滑石和微细二氧化硅的重量比在15∶1-1∶15之间。
2．权利要求1的热塑性树脂，其特征在于，滑石和微细二氧化硅的重量比在6∶1-1∶5之间。
3．一种制备热塑性树脂组合物，特别是聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物的方法，其特征在于，基于热塑性树脂的重量计，向热塑性树脂中加入总量3-400wt％的滑石和微细二氧化硅，并且其中滑石和微细二氧化硅的重量比保持在15∶1-1∶15之间，之后将该混合物制成热塑性树脂产品或复合物。
4．权利要求3的方法，其特征在于，滑石和微细二氧化硅是以滑石和微细二氧化硅混合物的形式加入热塑性树脂中的。
5．权利要求2的方法，其特征在于，滑石和微细二氧化硅是分别加入热塑性树脂组合物中的。
6．一种用于热塑性树脂组合物，特别是聚烯烃、聚氯乙烯和聚酰胺组合物的填料共混物，其特征在于，该填料共混物含有重量比在15∶1-1∶15之间的滑石和微细二氧化硅。
7．权利要求6的填料共混物，其特征在于，该填料共混物含有重量比在6∶1-1∶5之间的滑石和微细二氧化硅。
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