JP2018521146A - ポリプロピレン炭素繊維複合材 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP:polypropylene)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF:carbon fiber)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP:polar modified polypropylene)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と
を含み、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が75g/10分以下であり、および/または
(b)融解温度Tmが160〜170℃の範囲内である。
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が5〜75g/10分であり、および/または
(b)密度が1.200g/cm3以下であり、および/または
(c)+23℃のシャルピーノッチ付き衝撃強度が5.5kJ/m2以上であり、および/または
(d)ISO527‐2にしたがった引張強度が少なくとも100MPaである。
本発明の繊維強化ポリマー組成物は、ポリプロピレン(PP)、炭素繊維(CF)、およびカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)を含む。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と
を含み、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と、
(d)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて最大20重量%の少なくとも一つの添加剤と
を含むのが好ましく、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と、
(d)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて2〜15重量%の、エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む弾性コポリマー(ECP)と
を含むのが好ましく、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と、
(d)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて最大20重量%の少なくとも一つの添加剤、および/または
(e)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて2〜15重量%の、エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む弾性コポリマー(ECP)と
を含み、これらからなるのが特に好ましく、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と、
(d)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて最大20重量%の少なくとも一つの添加剤、または
(e)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて2〜15重量%の、エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む弾性コポリマー(ECP)と
を含み、好ましくはこれらからなり、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と、
(d)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて最大20重量%の少なくとも一つの添加剤と、
(e)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて2〜15重量%の、エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む弾性コポリマー(ECP)と
を含み、好ましくはこれらからなり、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%、より好ましくは45〜90重量%、最も好ましくは60〜70重量%など、55〜80重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%、より好ましくは10〜50重量%、最も好ましくは15〜25重量%など、12.5〜40重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%、より好ましくは2〜8重量%、最も好ましくは4〜6重量%など、3〜7重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)と
を含み、好ましくはこれらからなる繊維強化ポリマー組成物であって、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい、
繊維強化ポリマー組成物を特に目的とする。
(a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%、より好ましくは45〜90重量%、最も好ましくは60〜70重量%など、55〜80重量%のポリプロピレン(PP)、
(b)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%、より好ましくは10〜50重量%、最も好ましくは15〜25重量%など、12.5〜40重量%の炭素繊維(CF)、
(c)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%、より好ましくは2〜8重量%、最も好ましくは4〜6重量%など、3〜7重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて、1.0〜5.0重量%など、1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、
極性変性ポリプロピレン(PMP)、
(d)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて最大20重量%の、より好ましくは0.1〜10重量%、最も好ましくは0.1〜2重量%など、0.1〜5重量%の少なくとも一つの添加剤、および/または
(e)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて2〜15重量%、より好ましくは4〜15重量%、最も好ましくは8〜12重量%など、6〜13重量%の、エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む弾性コポリマー(ECP)
を含み、好ましくはこれらからなる繊維強化ポリマー組成物であって、
炭素繊維(CF)は、不織布の形態であるのが好ましい、
繊維強化ポリマー組成物を目的とする。
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が5〜75g/10分であり、および/または
(b)密度が1200g/cm3以下であり、および/または
(c)+23℃のシャルピーノッチ付き衝撃強度が5.5kJ/m2以上であり、および/または
(d)ISO527‐2にしたがった引張強度が少なくとも100MPaである
のが好ましい。
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が5〜75g/10分であり、より好ましくは5〜50g/10分であり、最も好ましくは10〜15g/10分など、7.5〜30g/10分であり、または
(b)密度が1.200g/cm3以下であり、より好ましくは0.800〜1.200g/cm3の範囲内であり、最も好ましくは0.900〜1.100g/cm3の範囲内など、0.850〜1.150g/cm3の範囲内であり、または
(c)+23℃のシャルピーノッチ付き衝撃強度が5.5kJ/m2以上であり、より好ましくは5.5〜18kJ/m2の範囲内であり、最も好ましくは6〜10kJ/m2の範囲内など、6〜15kJ/m2の範囲内であり、または
(d)ISO527‐2にしたがった引張強度が少なくとも100MPaであり、より好ましくは100〜140MPaの範囲内であり、最も好ましくは106〜120MPaの範囲内など、100〜130MPaの範囲内である。
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が5〜75g/10分であり、より好ましくは5〜50g/10分であり、最も好ましくは10〜15g/10分など、7.5〜30g/10分であり、
(b)密度が1.200g/cm3以下であり、より好ましくは0.800〜1.200g/cm3の範囲内であり、最も好ましくは0.900〜1.100g/cm3の範囲内など、0.850〜1.150g/cm3の範囲内であり、
(c)+23℃のシャルピーノッチ付き衝撃強度が5.5kJ/m2以上であり、より好ましくは5.5〜18kJ/m2の範囲内であり、最も好ましくは6〜10kJ/m2の範囲内など、6〜15kJ/m2の範囲内であり、
(d)ISO527‐2にしたがった引張強度が少なくとも100MPaであり、より好ましくは100〜140MPaの範囲内であり、最も好ましくは106〜120MPaの範囲内など、100〜130MPaの範囲内である。
(a)ポリプロピレン(PP)と、
(b)炭素繊維(CF)と、
(c)極性変性ポリプロピレン(PMP)と、
(d)任意の少なくとも一つの添加剤と、
(e)エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む任意の弾性コポリマー(ECP)と
を押出機に加え、それらを押出して前記繊維強化ポリマー組成物を得るステップを含む。
繊維強化ポリマー組成物は、ポリマー成分を含まなければならない。低密度での高い剛性および耐衝撃性等のバランスの良い機械的性質を達成するために、ポリマーは特定のポリプロピレンを含まなければならない。ポリプロピレン(PP)の存在により、とりわけ良好な濃度値を達成することができる。高分子量のポリプロピレン(PP)であるのが好ましい。
(i)プロピレンと、
(ii)エチレンおよび/または少なくとも一つのC4〜C20α‐オレフィンであって、エチレン、1‐ブテン、1‐ペンテン、1‐ヘキセンおよび1‐オクテンからなる群より選択されるのが好ましく、エチレンおよび/または1‐ブテンであるのがより好ましく、エチレンであるのがなお好ましい、少なくとも一つのα‐オレフィンと
から誘導される単位を含むのが好ましく、これらから誘導される単位からなるのが好ましい。
a)ポリプロピレンマトリックス(M‐HECO)と、
b)弾性プロピレンコポリマー(E)と
を含むのが好ましい。
(i)プロピレンと、
(ii)エチレンおよび/または少なくとも一つのC4〜C8α‐オレフィンであって、エチレン、1‐ブテン、1‐ペンテン、1‐ヘキセンおよび1‐オクテンからなる群より選択されるのが好ましく、エチレンおよび/または1‐ブテンであるのがより好ましく、エチレンであるのがなお好ましい、少なくとも一つのα‐オレフィンと
から誘導される単位を含むのが好ましく、これらから誘導される単位からなるのが好ましい。
CH2=CH‐CHR3R4
であり、式中、R3およびR4は一緒になって5員または6員の飽和、不飽和または芳香環を形成するか、または独立して1〜4個の炭素原子を含むアルキル基を表し、変性された触媒が本発明によるポリプロピレン(PP)の調製のために使用される。重合されたビニル化合物は、α核形成剤として作用する。触媒の変性ステップにおける固体触媒成分に対するビニル化合物の重量比は、最大5(5:1)であるのが好ましく、最大3(3:1)であるのが好ましく、0.5(1:2)〜2(2:1)であるのが最も好ましい。最も好ましいビニル化合物は、ビニルシクロヘキサン(VCH)である。
繊維強化ポリマー組成物は、高い剛性および高い耐衝撃性等のバランスの良い機械的性質を有すべきものと認められる。良好な剛性を確保するために、繊維強化ポリマー組成物は炭素繊維(CF)を含む。したがって、繊維強化ポリマー組成物の一つの必須成分は炭素繊維(CF)である。
繊維強化ポリマー組成物においてマトリックスとして働くポリマー成分中の炭素繊維(CF)のより容易かつ均一な分散を達成するために、繊維強化ポリマー組成物は特定のカップリング剤を含む。
「添加剤」という用語は、上述のポリマー担体材料を含むマスターバッチとして提供される添加剤も包含する。しかし、「添加剤」という用語は、核形成剤、例えばα核形成剤は包含しない。典型的な添加剤は、掃酸剤、フェノール系抗酸化剤(AO)等の抗酸化剤およびヒンダードアミン光安定剤(HALS:hindered amine light stabilizer)、着色剤、タルク等の色素、抗スクラッチ剤、分散剤ならびに担体である。
(i)モノカルボン酸およびポリカルボン酸の塩、例えば安息香酸ナトリウムまたはtert‐ブチル安息香酸アルミニウム、および
(ii)ジベンジリデンソルビトール(例えば1,3:2,4ジベンジリデンソルビトール)、およびメチルジベンジリデンソルビトール、エチルジベンジリデンソルビトールまたはジメチルジベンジリデンソルビトール等のC1〜C8‐アルキル置換ジベンジリデンソルビトール誘導体(例えば1,3:2,4ジ(メチルベンジリデン)ソルビトール)、または1,2,3‐トリデオキシ‐4,6:5,7‐ビス‐O‐[(4‐プロピルフェニル)メチレン]‐ノニトール等の置換ノニトール誘導体、および
(iii)リン酸のジエステルの塩類、例えばナトリウム2,2’‐メチレンビス(4,6‐ジ‐tert‐ブチルフェニル)ホスフェートまたはアルミニウム‐ヒドロキシ‐ビス[2,2’‐メチレン‐ビス(4,6‐ジ‐t‐ブチルフェニル)ホスフェート]、および
(iv)ビニルシクロアルカンポリマーおよびビニルアルカンポリマー、ならびに
(v)これらの混合物
からなる群より選択されるのが好ましい。
本発明は、本発明による繊維強化ポリマー組成物を含む物品も目的とする。物品は、本発明による繊維強化ポリマー組成物を80〜99.9重量%など、少なくとも80重量%含むのが好ましく、90〜99.9重量%など、少なくとも90重量%含むのがより好ましく、95〜99.9重量%など、少なくとも95重量%含むのがなお好ましい。一実施形態では、物品は、本発明による繊維強化ポリマー組成物からなる。
別段の定めがない限り、本発明の上述の一般的説明にも以下の実施例にも以下の用語の定義および決定方法が当てはまる。
定量的核磁気共鳴(NMR:nuclear‐magnetic resonance)分光法を用いて、ポリプロピレンホモポリマーのアイソタクティシティおよびレギオ規則性を定量する。
[mmmm]%=100*(mmmm/すべてのペンタッドの合計)
P21e=(Ie6+Ie8)/2
P12=ICH3+P12e
Ptotal=P12+P21e
[21e]mol.%=100*(P21e/Ptotal)
以下の本発明の実施例IE1ならびに比較例CE1およびCE2は、同方向回転二軸スクリュ押出機(CoperionのZSK40)でのコンパウンディングにより調製した。以下のプロセスパラメータを用いた:
‐スループット100kg/時
‐スクリュ速度100〜150rpm
‐バレル温度250℃フラット
‐3つの穴を開けた5mm穴のダイプレート
Claims (15)
- (a)繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて39〜94重量%のポリプロピレン(PP)と、
(b)前記繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて5〜60重量%の炭素繊維(CF)と、
(c)前記繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて1〜10重量%のカップリング剤としての極性変性ポリプロピレン(PMP)であって、
前記極性変性ポリプロピレン(PMP)の全重量に基づいて1〜5重量%の量の、極性基から誘導される基を含む、極性変性ポリプロピレン(PMP)と
を含む、前記繊維強化ポリマー組成物であって、
前記炭素繊維(CF)は、不織布の形態である、
繊維強化ポリマー組成物。 - 前記ポリプロピレン(PP)は、
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が100g/10分以下であり、および/または
(b)融解温度Tmが160〜170℃の範囲内であり、および/または
(c)数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比[Mw/Mn]が1〜10である、
請求項1に記載の繊維強化ポリマー組成物。 - 前記ポリプロピレン(PP)は、プロピレンホモポリマー(H‐PP1)および/またはプロピレンコポリマー(C‐PP1)であり、プロピレンホモポリマー(H‐PP1)であるのが好ましい、請求項1または2に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記不織布は、前記不織布の全重量に基づいて少なくとも50重量%の炭素繊維(CF)を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記炭素繊維(CF)はサイジング剤を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記繊維強化ポリマー組成物は、ガラス繊維、金属繊維、鉱物繊維、セラミック繊維およびこれらの混合物を含む群より選択される繊維(F)を含まない、請求項1〜5のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記極性変性ポリプロピレン(PMP)は、酸無水物、カルボン酸、カルボン酸誘導体、一級および二級アミン、ヒドロキシル化合物、オキサゾリンならびにエポキシドからなる群より選択される極性基、さらにイオン性化合物から誘導される基を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記極性変性ポリプロピレン(PMP)は、無水マレイン酸によりグラフトされたプロピレンポリマーである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記極性変性ポリプロピレン(PMP)は、無水マレイン酸によりグラフトされたプロピレンコポリマーであり、前記無水マレイン酸によりグラフトされたプロピレンコポリマーは、コモノマー単位としてエチレンを含むのが好ましい、請求項8に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記繊維強化ポリマー組成物は、前記繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて最大20重量%の量の少なくとも一つの添加剤をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記繊維強化ポリマー組成物は、前記繊維強化ポリマー組成物の全重量に基づいて2.0〜15.0重量%の、エチレンとC4〜C8α‐オレフィンとから誘導される単位を含む弾性コポリマー(ECP)をさらに含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。
- 前記繊維強化ポリマー組成物は、
(a)ISO1133にしたがって測定したメルトフローレートMFR2(230℃、2.16kg)が5〜75g/10分であり、および/または
(b)密度が1.200g/cm3以下であり、および/または
(c)+23℃のシャルピーノッチ付き衝撃強度が5.5kJ/m2以上であり、および/または
(d)ISO527‐2にしたがった引張強度が少なくとも100MPaである、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の繊維強化ポリマー組成物を含む物品。
- 前記物品は成形物品であり、射出成形物品または発泡物品であるのが好ましい、請求項13に記載の物品。
- 前記物品は、洗濯機もしくは食洗機の一部であるか、または器械キャリア、シュラウド、構造キャリア、バンパ、サイドトリム、ステップ補助、ボティパネル、スポイラ、ダッシュボード、内装トリムなど、特に車の内装品および外装品の自動車用物品である、請求項13または14に記載の物品。
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