KR20170084466A - 저온 내충격성이 우수한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내충격성이 우수한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체의 혼합물로 이루어지며, 0℃에서 측정 한 Izod 내충격강도가 60kgfcm/cm 이상의 non-break(NB)이고 -20℃에서 측정 한 Izod 내충격강도가 8kgfcm/cm 이상의 특성을 가지면서 굴곡탄성율이 7,000kgf/cm2 이상인 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 내충격성이 우수한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체의 혼합물로 이루어지며, 특히 0℃에서 측정 한 Izod 내충격 강도에서 60kgfcm/cm 이상의 NB(Non-Break) 특성을 갖고, -20℃에서 측정 한 Izod 내충격 강도가 8kgfcm/cm 이상이며, 굴곡탄성율이 7,000kgf/cm2 이상인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 관한 것이다.
프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 우수한 강성, 내약품성, 성형 가공성 등이 우수하고 저가라는 장점을 지니고 있어 사출/압출 등의 다양한 용도로 적용되고 있다. 하지만, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 강성과 내충격 특성은 상층되는 면이 있고, 일반적으로 강성이 좋으면 내충격 특성이 나쁘고 내충격 특성이 좋으면 강성이 나쁜 경향이 있어 강성과 내충격 특성이 동시에 요구되는 분야에 적용하는데 어려움이 있다. 이에 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 강성 및 내충격성을 개선하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.
또한, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 프로필렌 단독중합체와 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체의 혼합물로서 프로필렌 단독중합체의 내충격성을 보강할 수 있다. 특히, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 함량이 20중량% 이상인 경우 23℃에서 측정 한 Izod 내충격 강도는 60kgfcm/cm 이상으로서 Izod 시편이 충격 test 후에도 완전히 파괴되지 않는 NB(Non-Break) 특성을 가질 정도로 매우 우수한 내충격성을 가짐이 알려져 있으며, 이와 같이 폴리프로필렌 중합 반응기 내에서 제조된 고충격 폴리프로필렌 수지를 R-TPO(reactor made-thermoplastic olefin)이라 한다. 그러나 통상적인 R-TPO의 경우 상온(23℃)에서는 내충격성이 NB(Non-Break)로 우수하지만 0℃ 및 -20℃의 저온에서는 높지 않아서 사용 온도가 저온인 경우 고충격 용도로의 적용에 한계가 있다.
종래기술로 대한민국 등록특허 제10-1107825호에서는 프로필렌계 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체로 이루어지는 포장 재료용 프로필렌계 수지 조성물이 개시되어 있으나, 수지 조성물의 밀도가 높으면 0℃ 및 -10℃에서 내충격성이 저하되는 단점을 보이고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로,
본 발명의 목적은 0℃에서 측정한 Izod 내충격성이 60kgfcm/cm 이상의 NB(Non Break)이고 -20℃에서 측정한 Izod 내충격성이 8kgfcm/cm 이상의 특성을 가지면서 굴곡탄성율이 7,000kgf/cm2 이상인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 대한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물로 제조된 성형품을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
에틸렌 함량이 15 내지 20중량%인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 있어서,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 프로필렌 단독 중합체 70 내지 80중량%; 및 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 20 내지 30중량%; 를 포함하고,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수는 ASTM D1238의 230℃, 2.16kg에서 5 내지 20g/10분이며,
상기 프로필렌 단독 중합체의 용융지수와 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수 비율은 1 내지 4이고,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 Izod 내충격강도는 ASTM D256의 0℃에서 60kgfcm/cm 이상이며, -20℃에서 8kgfcm/cm 이상인 것을 특징으로 하는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 사출 시 0℃에서 측정 한 Izod 충격강도에서 내충격성이 60kgfcm/cm 이상이고, -20℃에서 측정 한 Izod 충격강도에서 내충격성이 8kgfcm/cm 이상으로 우수한 내충격성을 가질 수 있으며, 특히 저온 내충격성이 필요한 용도에 매우 적합하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
에틸렌 함량이 15 내지 20중량%인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 있어서,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 프로필렌 단독 중합체 70 내지 80중량%; 및 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 20 내지 30중량%; 를 포함하고,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수는 ASTM D1238의 230℃, 2.16kg에서 5 내지 20g/10분이며,
상기 프로필렌 단독 중합체의 용융지수와 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수 비율은 1 내지 4이고,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 Izod 내충격강도는 ASTM D256의 0℃에서 60kgfcm/cm 이상이며, -20℃에서 8kgfcm/cm 이상인 것을 특징으로 하는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 높은 강성 및 우수한 내충격 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 내에 포함된 에틸렌 함량은 15 내지 20중량%가 바람직하다.
상기 에틸렌 함량이 15중량% 미만이면 0℃에서 측정한 Izod 내충격성이 본 발명의 목적인 60kgfcm/cm 이상이 달성되지 않을 우려가 있고, 에틸렌 함량이 20중량%를 초과하면 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체의 상용성이 낮아서 프로필렌 단독중합체 내에 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체의 분산이 원활히 이뤄지지 않아서 강성 및 내충격성 밸런스가 낮을 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 프로필렌 단독 중합체는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 총 중량에 대하여 70 내지 80중량%로 포함될 수 있다.
상기 프로필렌 단독 중합체가 70중량% 미만이면 원하는 강성을 얻기 어려울 수 있고, 80중량%를 초과하면 내충격 특성이 낮아질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 30중량%로 포함될 수 있다.
상기 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 함량이 20중량% 미만이면 0℃에서 측정한 Izod 내충격성이 본 발명의 목적인 60kgfcm/cm 이상이 달성되지 않을 우려가 있으며, 30중량% 초과인 경우 굴곡탄성율이 7,000kgf/cm2 이하로 낮은 데 반해 Izod 내충격성이 더 개선되지 않을 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌블록공중합체 수지 조성물은 용융지수(MI)가 ASTM D1238의 230℃, 2.16kg에서 5 내지 20g/10분인 것이 바람직하다.
상기 용융지수가 5g/10분 미만이면 사출 시 수지의 흐름성이 저하되어 가공성이 저하될 수 있고, 용융지수가 20g/10분을 초과하면 내충격성이 충분히 향상되지 않을 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 프로필렌 단독중합체의 용융지수(MIhomo)와 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수(MIblock) 비율(MIhomo/MIblock)은 1 내지 4인 것이 바람직하다.
상기 용융지수의 비율이 1 미만일 경우, 충격 보강제 역할을 하는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체의 점도가 낮아 Izod 내충격성이 낮을 우려가 있으며, 4를 초과한 경우, 메트릭스(matrix)를 형성하는 프로필렌 단독중합체 부분의 분자량이 낮은 경우로서 프로필렌 단독중합체 부분의 판상형 결정구조의 tie molecule의 밀도가 낮아서 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물의 Izod 내충격성이 낮을 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 블록공중합체 수지 조성물을 중합할 때 사용되는 촉매로는, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 또는 메탈로센(metallocene) 촉매를 사용할 수 있으며, 강성-내충격성 균형의 극대화를 위하여 입체규칙도 지수를 높일 수 있는 촉매가 바람직하다.
중합에서는 연쇄이동제(chain transfer agent), 스캐빈저(scavenger), 또는 여러 가지 첨가제들이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 프로필렌-에틸렌 블록공중합체는 디알콕시마그네슘을 유기용매의 존재 하에서 티타늄 화합물 및 내부 전자공여체와 반응시킴으로써 프로필렌 중합용 촉매를 제조하고, 상기 촉매와 함께 알킬알루미늄, 외부 전자 공여체와 함께 모노머(monomer)와 반응시킴으로써 중합할 수 있다.
상기 프로필렌-에틸렌 블록공중합체 수지 조성물의 중합법에 대해 구체적인 제한이 있지는 않으며, 벌크 중합법, 용액 중합법, 슬러리(slurry) 중합법, 기상 중합법 등을 통해 중합할 수 있고, 배치(batch)식, 연속식 어느 쪽도 가능하다. 또한, 이러한 중합 방법을 조합시켜도 좋으며, 경제적 측면에서 바람직한 것은 연속식의 기상 중합법이다.
보다 구체적으로는, 전술의 촉매 성분, 유기 알루미늄 화합물 및 외부 전자 공여체의 적절한 선택을 통한 촉매계의 존재하에 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 제조하는 방법 등을 들 수 있다. 여기에서, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 부분을 중합함에 있어서 분자량 분포도를 크게 하기 위한 목적으로 프로필렌계 중합체의 중합을 위한 여러 개의 중합조를 직렬배치하고, 각 중합조마다 중합도(degree of polymerization)를 서로 다르게 하여 순차적으로 중합할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 상기한 성분들 이외에도, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 보강재, 충전재, 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 안료 등과 같은 각종 첨가제가 더 포함될 수 있다. 이러한 첨가제 중에 내열 및 내후안정성을 부여하기 위해 산화방지제와 자외선 흡수제 등을 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고, 통상적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조방법 그대로 또는 적절히 변형하여 이용할 수 있으며, 상기의 각 성분들을 특별한 순서 제한이 없이 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여 혼합할 수 있다. 즉, 본 발명의 수지 조성물은, 구체적으로 예를 들면, 상기한 바와 같은 각 성분들과 기타 첨가제를 필요한 양 만큼 니더(kneader), 롤(roll), 밴배리 믹서(Banbury mixer) 등의 혼련기 또는 1축/2축 압출기 등에 투입한 후 이들 기기들을 사용하여 투입된 원료들을 혼련하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
각 실시예 및 비교예에 있어서의 제반 물성의 측정법은 다음과 같다.
물성 측정/평가 항목 및 그 시험방법
1) 용융지수
ASTM D1238에 의거하여 2.16kg 하중으로 230℃에서 측정하였다.
2) 에틸렌 함량
ASTM D3900에 의거하여 FT-IR로 측정하였다.
3) 굴곡 탄성율
ASTM D770에 의거하여 23℃에서 굴곡 탄성율을 측정하였다.
4) 내충격 강도
ASTM D256에 의거하여 0℃ 및 -20℃에서 두께 3.2mm의 눈금(notched) 시편으로 Izod 내충격강도를 측정하였다.
실시예
1, 2 및
비교예
1 내지 5
실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 5에서 이용된 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지조성물 외에 첨가제로 산화방지제와 acid scavenger(Irganox 1010/Irganox 168/Calcium stearate 각각 500ppm)들을 혼합하고 2축 혼련압출기(SM Platek TEK-30, L/D 36,30mm twin screw extruder)를 이용하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하고, 우진사출기(SELEX-TE 150, 150ton, screw diameter 36mm)를 이용하여 ASTM 4호 사출 시편을 제조 후 물성을 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.
실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | ||
수지특성 | 프로필렌-에틸렌랜덤공중합체 함량 (중량%) |
21 | 22 | 23 | 16 | 23 | 20 | 38 |
프로필렌-에틸렌 블록공중합체 내 에틸렌 함량 (중량%) |
15.2 | 16.5 | 12.7 | 8.4 | 16.2 | 15.1 | 23.1 | |
용융지수(g/10min) | 10 | 11 | 9 | 12 | 45 | 13 | 12 | |
용융지수 비율 (MIhomo/MIblock ) |
3.25 | 2.74 | 3.53 | 3.87 | 2.71 | 4.72 | 3.64 | |
물성 | 굴곡탄성율 (kgf/cm2) |
7,790 | 7,650 | 8,250 | 11,500 | 11,000 | 11,400 | 6,130 |
0℃ Izod 내충격강도 (kgfcm/cm) |
61 | 63 | 10 | 7 | 8 | 6 | 65 | |
-20°C Izod 내충격강도 (kgfcm/cm) |
8.4 | 8.7 | 7.2 | 5.4 | 5.3 | 4.5 | 9.2 |
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 2에 의한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 0℃ 및 -20℃에서 측정한 Izod 내충격성이 우수한 것을 알 수 있다.
하지만, 비교예 1은 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 내의 에틸렌 함량이 낮기 때문에 0℃ 및 -20℃에서 측정한 Izod 내충격성이 낮고, 비교예 2는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 내의 에틸렌 함량 및 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 함량이 낮기 때문에 0℃ 및 -20℃에서 측정한 Izod 내충격성이 낮게 나타났다.
다만, 비교예 3은 에틸렌 함량과 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 함량이 모두 본 발명의 범위 내에 있으나 용융지수가 20g/10분을 초과하기 때문에 0℃ 및 -20℃에서 측정한 Izod 내충격성이 낮게 나타났고, 비교예 4는 프로필렌 단독 중합체의 용융지수와 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수(MIhomo/MIblock) 비율이 4 이상이기 때문에 0℃ 및 -20℃에서 측정한 Izod 내충격성이 낮음을 알 수 있다.
또한, 비교예 5는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 함량이 30중량%를 초과하여 굴곡탄성율이 저하됨을 알 수 있다.
Claims (5)
- 에틸렌 함량이 15 내지 20중량%인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물에 있어서,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 프로필렌 단독 중합체 70 내지 80중량%; 및 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 20 내지 30중량%; 를 포함하고,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수는 ASTM D1238의 230℃, 2.16kg에서 5 내지 20g/10분이며,
상기 프로필렌 단독 중합체의 용융지수와 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수 비율은 1 내지 4이고,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 Izod 내충격강도는 ASTM D256의 0℃에서 60kgfcm/cm 이상이며, -20℃에서 8kgfcm/cm 이상인 것을 특징으로 하는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물의 굴곡 탄성율은 7,000kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 또는 메탈로센(Metallocene) 촉매 시스템하에서 중합되는 것을 특징으로 하는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물은 보강재, 충전재, 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제 및 안료 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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KR1020160003546A KR20170084466A (ko) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | 저온 내충격성이 우수한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지 조성물 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20200059451A (ko) | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 롯데케미칼 주식회사 | 충격강도가 개선된 폴리프로필렌계 수지 조성물 |
KR20220142745A (ko) * | 2021-04-15 | 2022-10-24 | 에쓰대시오일 주식회사 | 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조된 성형품 |
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KR20220142745A (ko) * | 2021-04-15 | 2022-10-24 | 에쓰대시오일 주식회사 | 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조된 성형품 |
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