KR20220110800A - 폴리프로필렌 조성물 및 그 제조 방법과 응용 - Google Patents

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Abstract

중량부를 기준으로, 폴리프로필렌 수지 40~99 부; 에틸렌-α 올레핀 공중합체 15~30 부; 항균제 0.2~1 부; 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산 1~3 부의 성분을 포함하는 폴리프로필렌 조성물을 개시한다. 탄성체의 용융지수를 제어함으로써, 변성 폴리디메틸실록산과 항균제의 분포를 촉진하고, 폴리프로필렌 조성물의 항균 효과 및 방오 효과를 개선할 수 있다.

Description

폴리프로필렌 조성물 및 그 제조 방법과 응용
본 발명은 고분자 재료 기술분야에 관한 것이고, 특히 폴리프로필렌 조성물 및 그 제조 방법과 응용에 관한 것이다.
폴리프로필렌은 다른 범용 플라스틱에 비해 우수한 역학적 성능, 저밀도, 우수한 강성, 고강도, 우수한 전기절연성 등의 장점이 있어 가전 및 자동차 제품에 널리 사용된다. 변성 폴리프로필렌을 세탁기 및 소형 가전제품에 사용하는 경우 장기간 사용 후 폴리프로필렌 소재가 쉽게 오염되는 동시에 박테리아와 곰팡이가 번식하여 폴리프로필렌 소재의 적용 범위가 제한된다. 자동차 응용 분야에서는 차량이 사용 중일 때 운전자와 승객의 화장품 및 식품 등이 내장재를 오염시키기 쉽고 일부 먼지는 청소하기가 어렵다. 새로운 여행 모드(카 셰어링/온라인 카 헤일링)의 활성화로 자동차 소재의 항균 및 방오 특성에 대한 요구가 높아지고 있다.
중국 특허 출원 CN 106117802 B는 광물성 분말 강화 폴리프로필렌 조성물 및 그 제조 방법을 개시하며, 광물성 분말 강화 폴리프로필렌 조성물의 조성에 특정 함량의 계면 개질제(에폭시 실록산 커플링제), 고소수성 보조제 및 항균제를 첨가하여, 광물성 분말 강화 폴리프로필렌 조성물의 표면 극성을 변화시키고, 광물성 분말 강화 폴리프로필렌 조성물의 소수성을 개선하며, 상기 광물성 분말 강화 폴리프로필렌 조성물의 항균 및 방오성을 향상시킨다. 중국 특허 출원 CN109294149A는 오래 지속되는 항균성 폴리프로필렌 플라스틱 컵 및 상기 플라스틱 컵의 제조 방법을 개시하며, 이는 주로 방오제로 폴리디메틸실록산을 첨가하는 것이지만, 폴리프로필렌 수지 매트릭스에서의 분산성이 불충분하기 때문에 에틸렌 비스-스테아르아미드를 첨가하는 것이 필요하여 보조할 필요가 있다.
중국 특허 출원 CN101591443A는 폴리프로필렌 그래프트된 친수성 생체친화체의 개질된 첨가제를 개시하며, 여기서 친수성 생체친화체의 세그먼트는 폴리디메틸실록산일 수 있다. 개질된 첨가제는 폴리프로필렌과의 접착력이 우수하며 폴리프로필렌 표면의 항응고성 등 생체적합성을 향상시킬 수 있다. 그러나 폴리프로필렌 그래프트된 폴리디메틸실록산과 폴리프로필렌의 상용성은 논의되지 않았다.
본 발명의 목적은 우수한 항균 효과 및 방오 효과를 구비하는 폴리프로필렌 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 폴리프로필렌 조성물의 제조 방법과 응용을 제공하는 것이다.
본 발명은 아래 과제 해결 수단을 통해 달성된다.
폴리프로필렌 조성물은, 중량부를 기준으로,
폴리프로필렌 수지 40~99 부;
에틸렌-α 올레핀 공중합체 15~30 부;
항균제 0.2~1 부;
폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산 1~3 부의 성분을 포함한다.
바람직하게, 중량부를 기준으로, 항균제의 용량은 0.2~0.4 부이다. 본 발명의 수지 매트릭스에서 항균제의 용량을 크게 줄일 수 있다.
상기 에틸렌-α 올레핀 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체 중 적어도 하나로부터 선택된다.
일반적으로, 폴리프로필렌에 사용되는 열가소성 탄성체는 스티렌계(SBS, SIS, SEBS, SEPS 포함), 폴리올레핀계(주로 에틸렌-α 올레핀 공중합체), PP/EPDM 블렌드, OBC 등을 포함한다. 스티렌계, PP/EPDM 블렌드, OBC는 모두 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
바람직하게, 상기 에틸렌-α 올레핀 공중합체의 용융지수는 5~30g/10min(190℃, 2.16kg)이다.
상기 항균제는 산화아연, 제올라이트 담지 은 이온 또는 유리계 담지 은 이온 중 적어도 하나로부터 선택된다.
바람직하게, 상기 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산은 그래프트율이 60%~80%이고, 분자량이 60만~80만이다. 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산의 첨가는 소재 표면에 풍부히 함유되어 방오 효과를 일으키고, 수분의 잔류를 감소하여 박테리아의 성장 환경을 파괴함으로써 항균 효과를 향상시킬 수 있다.
폴리프로필렌은 결정성 수지로, 항균제는 폴리프로필렌의 결정화 과정에서 결정성 영역 외부로 배출되고 주로 비정질 영역에 분포된다. 본 발명은 폴리프로필렌 수지에 소정량의 고융점 에틸렌-α 올레핀 공중합체를 첨가하면 전단 작용 하에서 더 잘 변형, 파단되고 균일하게 분산될 수 있음을 발견하였다. 특히 표층의 경우 사출 성형 과정에서 높은 전단력으로 인해 고도로 배향되고 현저한 필라멘트 네트워크 구조가 형성되어 표층 항균제의 노출을 증가하여 항균 효과를 향상시킬 수 있다.
폴리실록산은 표면 장력이 낮고 소수성이 우수하다. 소재의 표면에 풍부하면 본 실험에 관련된 구두약을 닦는 성능과 같이 표면의 방오 성능을 향상시킬 수 있다. 아울러, 소수성 특성으로 인해 소재 표층은 공기 중 물 분자를 흡수하여 수막을 형성하기가 더 어려워 플로라(flora)의 성장을 억제하는 데 일정한 효과가 있다. 그러나 표면에 폴리실록산이 풍부하면 필라멘트 네트워크 구조가 파괴되어 항균 성능이 저하된다. 따라서 본 발명은 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산을 채태하여 표면에 풍부히 함유되는 동시에 필라멘트 네트워크 구조도 파괴하지 않도록 하여 우수한 방오 효과 및 살균 효과를 보장하고, 시너지 작용에 의해 우수한 항균 특성을 달성한다.
본 발명의 조성물은 기타 성능을 개선하기 위해 소정량의 충전제를 더 첨가할 수도 있으며, 중량부를 기준으로, 0~30 부의 충전제를 더 포함하고; 상기 충전제는 활석 분말, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨, 운모, 마이크로 실리콘 분말, 실리카, 수산화마그네슘, 몬모릴로나이트 중 적어도 하나로부터 선택된다.
본 발명은 충전제의 입경은 특별히 제한하지 않는다.
가공성을 향상시키거나 기타 성능을 얻기 위해, 중량부를 기준으로, 0~10 부의 보조제를 더 포함하고; 상기 보조제는 윤활제, 토너 분말 중 적어도 하나로부터 선택된다.
상기 윤활제는 아연 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 에틸렌 비스-스테아르아미드 등과 같은 스테아르산염계 및 아미드계일 수 있다.
상기 토너 분말은 티타늄 화이트, 카본 블랙, 프탈로시아닌 블루, 아이언 레드, 티타늄 옐로우 등일 수 있다.
상술한 폴리프로필렌 조성물의 제조 방법은, 중량비에 따라 각 성분을 칭량하고, 고속혼합기에 첨가하여 1000~2000회/분의 회전 속도로 1~3분 동안 혼합하여 예비혼합물을 얻는 단계; 및 예비혼합물을 스크류 각 영역의 온도가 190~230℃인 이축압출기로 용융 압출하고, 진공 과립화를 거쳐 제품을 얻는 단계를 포함한다.
상술한 폴리프로필렌 조성물의 응용은, 계기판, 보조 계기판, 필러, 글러브 박스, 도어 패널, 로커 패널, 에어컨 하우징 등 차량용 내장재에 사용된다.
본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 달성한다.
본 발명은 에틸렌-α 올레핀 공중합체, 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산의 항균 시스템을 채택하여, 사출 과정에서 높은 전단력으로 인해 고도로 배향되고 현저한 필라멘트 네트워크 구조를 형성함으로써, 표층의 항균제의 노출을 증가하여 항균 효과를 향상시키고, 표면에 풍부한 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산의 방오 성능과 시너지 효과를 낼 수 있으며, 낮은 항균제 첨가량으로 항균 효과가 우수한 폴리프로필렌 조성물을 얻을 수 있다.
도 1은 필라멘트 네트워조를 가지지 않은 소재 크 구조를 가진 소재 표면의 전자현미경 사진이다.
도 2는 필라멘트 네트워크 구표면의 전자현미경 사진이다.
아래 구체적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명하고, 아래 실시예는 본 발명의 바람직한 실시형태일 뿐이며, 본 발명의 실시형태는 하기 실시예에 의해 제한되지 않는다.
본 발명에 사용된 원료는 아래와 같다.
폴리프로필렌: N-Z30S;
항균제: 은 이온항균제 BM-502FA, 유리 캐리어;
에틸렌-옥텐 공중합체, 용융지수 8g/10min(190℃, 2.16kg), POE 8137;
에틸렌-부텐 공중합체, 용융지수 5g/10min(190℃, 2.16kg), 브랜드 POE LC565;
SEBS, 용융지수 10g/10min(230℃, 2.16kg), G1657 MS;
OBC, 용융지수 5g/10min(190℃, 2.16kg), Infuse 9507;
폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산 A: 그래프트율 63%, 분자량 약 68만;
폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산 B: 그래프트율 78%, 분자량 약 76만;
폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산 C: 그래프트율 43%, 분자량 약 57만;
폴리디메틸실록산: TP-200, 분자량이 약 60만;
활석 분말: TYT-777A;
윤활제: 아연 스테아레이트; BS-2818;
토너 분말: 카본 블랙; M717;
실시예 및 대조예의 폴리프로필렌 조성물의 제조 방법: 중량비에 따라 각 성분을 칭량하고, 고속혼합기에 첨가하여 1000~2000회/분의 회전 속도로 1~3분 동안 혼합하여 예비혼합물을 얻고; 예비혼합물을 스크류 각 영역의 온도가 190~230℃인 이축압출기로 용융 압출하고, 진공 과립화를 거쳐 폴리프로필렌 조성물을 얻는다.
각 성능의 테스트 방법:
폴리프로필렌 조성물을 사출기에서 100cm*100cm*3mm의 사각 판으로 사출하고, 시료 표면의 방오 성능 및 항균 성능을 테스트하였다.
(1) 방오 성능 테스트: 시료의 표면에 LAORENTOU 액상 구두약 2방울을 떨어뜨리고 상온에서 24시간 건조 후 거즈로 닦고 아래 방법으로 평가하였다. 완전히 닦여 흔적이 남지 않음은 3등급, 일부만 닦임은 2등급, 전혀 닦이지 않음은 1등급으로 표시하였다.
(2) 항균 성능 테스트: JIS Z 2801: 2012에 따라 아래 방법으로 평가하였다. 현저한 항균은 A, 일반적인 항균은 B, 항균 효과가 없음은 C로 표시하였다.
[표 1]
Figure pct00001
실시예 1~3으로부터, 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산의 그래프트율도 소재 표면의 필라멘트 네트워크 구조의 형성에 영향을 미치고, 바람직한 그래프트율 범위 내에서 항균 효과가 더 좋다는 것을 확인할 수 있다.
[표 2a]
Figure pct00002
[표 2b]
Figure pct00003
대조예 1/2/5로부터, 다른 종류의 탄성체는 소재 표면에 현저한 필라멘트 네트워크 구조가 형성되도록 할 수 없기에 항균 효과가 좋지 못함을 확인할 수 있다.
대조예 3/4로부터, 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산을 사용하지 않고 용량을 증가하면, 방오 성능은 향상시킬 수 있으나 항균 성능이 매우 열악함을 확인할 수 있다.
대조예 6으로부터, 에틸렌-α 올레핀 공중합체의 용량도 소재 표면의 필라멘트 네트워크 구조의 형성 및 항균제의 살균 효과에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있다.
대조예 7/8로부터, 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산의 용량이 너무 작으면 소재 표면의 방오 성능이 열악하고 박테리아가 번식하기 쉬우며 종합적으로 항균 성능이 저하되지만, 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산의 용량이 너무 크면, 소재 표면의 필라멘트 네트워크 구조가 파괴되기 쉬워 오히려 항균 성능이 저하됨을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 폴리프로필렌 조성물에 있어서,
    중량부를 기준으로,
    폴리프로필렌 수지 40~99 부;
    에틸렌-α 올레핀 공중합체 15~30 부;
    항균제 0.2~1 부;
    폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산 1~3 부의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    중량부를 기준으로, 항균제의 용량은 0.2~0.4 부인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에틸렌-α 올레핀 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에틸렌-α 올레핀 공중합체의 용융지수는 5~30g/10min(190℃, 2.16kg)인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 항균제는 산화아연, 제올라이트 담지 은 이온 또는 유리계 담지 은 이온 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 그래프트 폴리디메틸실록산은 그래프트율이 60%~80%이고, 분자량이 60만~80만인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    중량부를 기준으로, 0~30 부의 충전제를 더 포함하고; 상기 충전제는 활석 분말, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨, 운모, 마이크로 실리콘 분말, 실리카, 수산화마그네슘, 몬모릴로나이트 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    중량부를 기준으로, 0~10 부의 보조제를 더 포함하고; 상기 보조제는 윤활제, 토너 분말 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌 조성물의 제조 방법에 있어서,
    중량비에 따라 각 성분을 칭량하고, 고속혼합기에 첨가하여 1000~2000회/분의 회전 속도로 1~3분 동안 혼합하여 예비혼합물을 얻는 단계; 및
    예비혼합물을 스크류 각 영역의 온도가 190~230℃인 이축압출기로 용융 압출하고, 진공 과립화를 거쳐 폴리프로필렌 조성물을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 조성물의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌 조성물의 응용에 있어서,
    계기판, 보조 계기판, 필러, 글러브 박스, 도어 패널, 로커 패널, 에어컨 하우징 등 차량용 내장재에 사용되는 폴리프로필렌 조성물의 응용.
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