KR20240071543A - 저온 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내충격성 및 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 제조되는 폴리프로필렌 수지 성형품은 내충격성 및 강성이 우수하여, 자동차 내외장 부품, 유아용 장난감, 또는 식품 보관 용기로서 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

저온 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품 {Polypropylene Resin Composition with Excellent Low-temperature Impact Resistance and Article Molded Therefrom}
본 발명은 내충격성 및 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 수지를 주성분으로 포함하며, 상온 및 저온 내충격성과 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
범용 수지의 일종인 폴리프로필렌 수지는 경제성은 물론이고 기계적 특성, 성형성 및 내화학성 등이 뛰어나 자동차 내·외장 부품, 전기 및 가전 제품의 부품, 건축 및 산업용 자재, 필름, 파이프 및 전선 등의 소재로서 널리 사용되고 있다.
폴리프로필렌의 일종인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 프로필렌 단일 중합체에 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체가 분산된 중합체로서, 프로필렌 단일 중합체의 내충격성을 보강하는 수지이다.
특히, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 중의 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 25 중량% 이상인 경우, 23℃에서 측정 시 Izod 충격강도가 60 kgf·cm/cm 이상으로, Izod 시편이 충격 시험 후에도 완전히 파괴되지 않을 정도로 매우 우수한 내충격성을 가지는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 반응기 내에서 제조되는 고 내충격 폴리프로필렌 수지를 R-TPO(reactor made-thermoplastic olefin)이라고 하는데, R-TPO는 상온(23℃)에서의 내충격성이 우수한 반면, 저온(예컨대, 0℃)에서의 내충격성이 낮아서 저온의 고 내충격용에 적용하는 데에는 한계가 있다.
한국 특허출원공개 제10-2022-0048936호 한국 특허출원공개 제10-2020-0062559호
본 발명의 목적은 상온 및 저온 내충격과 및 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 제조되며, 상온 및 저온 내충격성과 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지 성형품을 제공하는 것이다.
위 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따라서, 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, (A) 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체가 반응기 내에서 단계적으로 중합되어 얻어지는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 85~97 중량%; 및 (B) 폴리에틸렌 3~15 중량%를 포함하되, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 자일렌 용제로 상온에서 추출 시 추출물(자일렌 가용부)로서 측정되는 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 25~40 중량%이고, 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 35~45 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)중의 에틸렌 함량이 9~20 중량%인 폴리프로필렌 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 구체예에서, 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 용융지수가 5~40 g/10분일 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 조성물은 산화방지제, 중화제, 슬립제, 블로킹 방지제, 보강제, 충진제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 핵제, 난연제, 안료 및 염료로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 조성물은, 이 조성물 100 중량부에 대하여, 테트라키스(3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화방지제를 0.05~0.3 중량부의 함량으로 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 조성물은, 이 조성물 100 중량부에 대하여, 하이드로탈사이트 및 칼슘 스테아레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중화제를 0.05~0.3 중량부의 함량으로 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융지수가 5~40 g/10분일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따라서, 위 폴리프로필렌 수지 조성물을 성형하여 제조되는 폴리프로필렌 수지 성형품이 제공된다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 성형품은 폴리프로필렌 수지 조성물을 사출 성형하여 제조될 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 성형품은 23℃에서 측정 시 60 kgf·cm/cm 이상의 Izod 충격강도 및 0℃에서 측정 시 60 kgf·cm/cm 이상의 Izod 충격강도를 가질 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 성형품은 8,000 kgf/㎠ 이상의 굴곡탄성률 및 200% 이상의 파단 신율을 가질 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 성형품은 자동차 내외장 부품, 유아용 장난감, 또는 식품 보관 용기일 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 제조되는 폴리프로필렌 수지 성형품은 저온 내충격성 및 강성이 우수하여 자동차 내외장 부품, 유아용 장난감, 또는 식품 보관 용기로서 효과적으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 관하여 보다 상세하게 설명한다.
위 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따라서, 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, (A) 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체가 반응기 내에서 단계적으로 중합되어 얻어지는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 85~97 중량%; 및 (B) 폴리에틸렌 3~15 중량%를 포함하되, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 자일렌 용제로 상온에서 추출 시 추출물(자일렌 가용부)로서 측정되는 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 25~40 중량%이고, 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 35~45 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)중의 에틸렌 함량이 9~20 중량%인 폴리프로필렌 수지 조성물이 제공된다.
(A) 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 포함한다. 여기서, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)는 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체가 반응기 내에서 단계적으로 중합되어 얻어지는 고분자일 수 있다.
구체적으로, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 자일렌 용제로 상온에서 추출 시 추출물(자일렌 가용부)로 측정되는 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 25~40 중량%이다. 바람직하게는, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 자일렌 용제로 상온에서 추출 시 추출물(자일렌 가용부)로 측정되는 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 26~38 중량%, 더 바람직하게는 30~35 중량%일 수 있다. 이 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체 함량이 25 중량% 미만이면, 수지 성형품의 23℃ Izod 충격강도가 저하될 수 있다. 이 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체 함량이 40 중량%를 초과할 경우, 수지 성형품의 굴곡탄성률이 저하되는 반면 Izod 충격강도가 더 개선되지 않을 우려가 있다.
또한, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 위 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 35~45 중량%이다. 바람직하게는, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 위 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 36~44 중량%, 더 바람직하게는 37~44 중량%일 수 있다. 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 35 중량% 미만이거나 45 중량%를 초과할 경우, 수지 성형품의 23℃ Izod 충격강도가 저하될 수 있다.
또한, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A) 중의 에틸렌 함량이 9~20 중량%이다. 바람직하게는, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A) 중의 에틸렌 함량이 10~18 중량%, 더 바람직하게는 12~16 중량%일 수 있다. 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A) 중의 에틸렌 함량이 9 중량% 미만이면, 수지 성형품의 23℃ Izod 충격강도가 저하될 수 있다. 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A) 중의 에틸렌 함량이 20 중량%를 초과할 경우, 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 상용성이 낮아서, 프로필렌 단독 중합체 매트릭스 내에 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 분산이 원활히 이뤄지지 않고, 그 결과 수지 성형품의 강성/내충격성의 균형이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 구체예에서, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)는 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 용융지수가 5~40 g/10분이다. 바람직하게는, 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 용융지수가 10~30 g/10분일 수 있다. 이 용융지수가 5 g/10분 미만이면 사출 시 수지 조성물의 흐름성이 저하되어 가공성이 저하될 수 있고, 이 용융지수가 40 g/10분을 초과할 경우 수지 성형품의 내충격성이 충분히 향상되지 않을 우려가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은, 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 85~97 중량%의 함량으로 포함한다. 바람직하게는, 폴리프로필렌 수지 조성물이, 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 90~97 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 함량이 85 중량% 미만이면, 수지 성형품의 굴곡탄성률이 저하될 수 있다. 반면, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 함량이 97 중량%를 초과할 경우, 수지 성형품의 0℃ Izod 충격강도가 저하될 수 있다.
위 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 제조하는 방법에 특별한 제한은 없으며, 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 제조방법을 그대로 또는 적절히 변형하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 벌크(bulk) 중합법, 용액 중합법, 슬러리(slurry) 중합법, 기상 중합법 등을 사용할 수 있고, 배치(batch)식, 연속식 어느 쪽도 가능하다.
또한, 필요한 경우 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 분자량 분포도를 크게 하기 위해, 프로필렌계 중합체의 중합을 위한 여러 개의 중합조를 직렬 배치하고, 각 중합조마다 중합도(degree of polymerization)를 서로 다르게 하여 순차적으로 중합할 수도 있다.
구체적으로, 라이온델바젤(LyondellBasell)사의 스페리존 제조공정(Spherizone process), 미츠이(Mitsui)사 하이폴 제조공정(Hypol process), 또는 그레이스(Grace)사 유니폴 제조공정(Unipol process)과 같이 상업화된 공정에서 통상의 기술자에게 공지된 중합 방법에 의하여 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 제조할 수 있다.
스페리존 공정은 멀티-존 순환 반응기(multizone circulating reactor; MZCR)이라 불리는 루프(loop)형 반응기 1기와 기상 반응기 1기가 직렬로 연결되어 연속 중합이 가능한 공정일 수 있다. 구체적으로, MZCR 반응기에 프로필렌을 단독 주입하여 프로필렌 단독 중합체를 생성할 수 있다. 이어지는 기상 반응기에서는 프로필렌과 에틸렌을 투입하여 프로필렌-에틸렌 고무 성분을 블록 공중합함으로써 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 얻을 수 있다. 생성되는 공중합체의 용융지수는 각 반응기에 수소를 주입하여 제어할 수 있다.
하이폴 공정은 벌크 또는 슬러리 반응기 2기와 기상 반응기 2기가 직렬로 연결되어 연속 중합이 가능한 공정일 수 있다. 구체적으로, 1단~3단 반응기에서는 프로필렌을 단독 주입하여 프로필렌 단독 중합체를 생성할 수 있다. 이어지는 4단 반응기에서는 프로필렌과 에틸렌을 투입하여 프로필렌-에틸렌 고무 성분을 블록 공중합함으로써 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 얻을 수 있다. 생성되는 공중합체의 용융지수는 각 반응기에 수소를 주입하여 제어할 수 있다.
유니폴 공정은 2개 이상의 기상 반응기가 직렬로 연결되어 연속적으로 중합할 수 있다. 구체적으로, 2개의 기상 반응기가 직렬로 연결된 공정의 경우, 1단 반응기에 프로필렌을 단독 주입하여 프로필렌 단독 중합체를 생성할 수 있다. 이어지는 2단 반응기에서는 프로필렌과 에틸렌을 투입하여 프로필렌-에틸렌 고무 성분을 블록 공중합함으로써 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 얻을 수 있다. 생성되는 공중합체의 용융지수는 각 반응기에 수소를 주입하여 제어할 수 있다.
프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)는 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 또는 메탈로센(metallocene) 촉매의 존재하에 중합될 수 있다.
구체적으로, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매는 프탈레이트(phthalate)계, 숙시네이트(succinate)계, 또는 디에테르(diether)계 내부 전자공여체를 사용하여 제조될 수 있고, 이들을 2가지 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
더 구체적으로, 디알콕시마그네슘을 유기용매의 존재하에서 티타늄 화합물 및 프탈레이트(phthalate)계, 숙시네이트(succinate)계 또는 디에테르(diether)계 내부 전자공여체와 반응시킴으로써 프로필렌 중합용 촉매를 제조하고, 이 촉매의 존재하에서 공촉매 및 외부 전자 공여체와 함께 프로필렌 단량체(monomer)를 반응시킴으로써 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 중합할 수 있다.
예를 들어, 대한민국 특허출원공개 제2006-0038101호, 제2006-0038102호, 제2006-0038103호 등에 언급된 촉매, 알킬알루미늄 및 적절한 외부 전자 공여체를 선택, 조합하여 이루어지는 촉매계를 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 수지 성형품의 강성/내충격성 균형의 극대화를 위하여, 입체규칙도 지수를 높일 수 있는 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
(B) 폴리에틸렌
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리에틸렌(B)을 포함한다. 여기서, 폴리에틸렌(B)은 에틸렌 단량체가 실질적으로 단독으로 중합되거나 소량의 C4-8 알파올레핀이 에틸렌에 공중합되어 얻어지는 고분자일 수 있다.
폴리에틸렌(B)은 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(low-density polyethylene; LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(linear low-density polyethylene; LLDPE), 또는 고밀도 폴리에틸렌(high-density polyethylene; LDPE)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌(B)이 고밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은, 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, 폴리에틸렌(B)을 3~15 중량%의 함량으로 포함한다.
바람직하게는, 폴리프로필렌 수지 조성물이, 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, 폴리에틸렌(B)을 3~10 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 폴리에틸렌(B)의 함량이 3 중량% 미만이면, 수지 성형품의 0℃ Izod 충격강도가 저하될 수 있다. 반면, 폴리에틸렌(B)의 함량이 15 중량%를 초과할 경우, 수지 성형품의 굴곡탄성률이 저하될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 통상적인 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌 수지 조성물은 산화방지제, 중화제, 슬립제, 블로킹 방지제, 보강제, 충진제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 핵제, 난연제, 안료 및 염료 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으나, 이들로 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 조성물은 그 내열안정성을 증가시키기 위해 산화방지제를 더 포함할 수 있다. 이때, 산화방지제의 함량은 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.05~0.3 중량부, 바람직하게는 0.05~0.2 중량부일 수 있다. 산화방지제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 장기 내열안정성을 확보하기 어렵다. 반면, 산화방지제의 함량이 0.3 중량부를 초과하더라도 내열안정성이 더 개선되지는 않으며, 제품의 경제성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
위 산화방지제는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제 등이 이용될 수 있고, 구체적으로 테트라키스(3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이들로 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물 중에 잔류하는 촉매 성분을 제거하기 위하여 중화제를 더 포함할 수 있다. 이때, 중화제의 함량은 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.05~0.3 중량부, 바람직하게는 0.05~0.2 중량부일 수 있다. 중화제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 잔류 촉매 성분을 충분히 제거하기 어렵다. 반면, 중화제의 함량이 0.3 중량부를 초과하더라도 잔류 촉매 성분의 제거 효과가 더 개선되지는 않으며, 제품의 경제성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
위 중화제는 하이드로탈사이트 및 칼슘 스테아레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이들로 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법에 특별한 제한은 없고, 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 블렌딩 방법을 그대로 또는 적절히 변형하여 사용할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 위에서 설명한 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 및 폴리에틸렌 수지와 첨가제 등을 필요한 양만큼 니더(kneader), 롤(roll), 밴버리 믹서(Banbury mixer) 등의 혼련기 또는 1축/2축 압출기 등에 투입한 후 이들 기기들을 사용하여 투입된 원료들을 블렌딩하는 방법에 의해 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물이 제조될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 용융지수가 5~40 g/10분일 수 있다. 바람직하게는, 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융지수가 10~30 g/10분일 수 있다. 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융지수가 5 g/10분 미만일 경우 수지 조성물의 용융 흐름성이 낮아서 사출 시 성형 불량이 발생할 우려가 있고, 이 용융지수가 40 g/10분을 초과할 경우 수지 성형품의 내충격성이 낮을 우려가 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따라서, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 성형하여 제조되는 폴리프로필렌 수지 성형품이 제공된다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 성형품을 제조하는 방법에 특별한 제한은 없으며, 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 사출 성형, 압출 성형, 캐스팅 성형 등의 통상적인 방법으로 성형하여 폴리프로필렌 수지 성형품을 제조할 수 있다. 바람직하게는, 폴리프로필렌 수지 조성물을 사출 성형하여 폴리프로필렌 수지 성형품을 제조할 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 성형품은 23℃에서 측정 시 60 kgf·cm/cm 이상의 Izod 충격강도 및 0℃에서 측정 시 60 kgf·cm/cm 이상의 Izod 충격강도를 가질 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리프로필렌 수지 성형품은 8,000 kgf/㎠ 이상의 굴곡탄성률 및 200% 이상의 파단 신율을 가질 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 성형품은 저온 내충격성 및 강성이 우수하여, 자동차 내외장 부품, 유아용 장난감, 또는 식품 보관 용기로서 효과적으로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 성형품은 저온에서도 내충격성이 우수하기 때문에 자동차 범퍼로 사용되기에 적합하고, 폴리프로필렌 복합 수지 조성물에서 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머를 대체하여 원가절감의 효과를 얻을 수도 있다.
실시예
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~2 및 비교예 1~4
그레이스사의 유니폴 공정에서 그레이스사의 Consista C601 촉매를 이용하여 프로필렌-에틸렌 공중합체(A)를 제조하였다. 구체적으로, 제1단 기상 반응기에 프로필렌을 투입하여 프로필렌 단독 중합체 매트릭스를 제조하고, 이어지는 제2단 기상 반응기에서 프로필렌 단독 중합체 매트릭스의 존재하에 프로필렌과 에틸렌을 공중합함으로써 프로필렌-에틸렌 공중합체(A)를 제조하였다. 얻어진 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 조성은 표 1에 나타낸 바와 같다.
표 1의 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 수지와 폴리에틸렌 수지(B)(한화토탈에너지스 HDPE C430A)를 아래 표 2의 조성으로 배합한 후, 산화방지제(Irganox 1010/Irgafos 168) 500/500 ppm 및 중화제(칼슘 스테아레이트) 400 ppm을 첨가하여 혼련하였다. 이를 2축 혼련 압출기(SM Platek TEK-30, L/D 36, 30 mm 이축 압출기)를 이용하여 폴리프로필렌 수지 조성물의 펠렛을 제조하고, 우진 사출기(SELEX-TE 150, 150톤, 스크루 직경 36 mm)를 이용하여 ASTM 4호 사출 시편을 제조 후, 아래와 같은 방법으로 그 물성을 측정하고 아래 표 3에 정리하였다.
(1) 용융지수(melt index; g/10분)
ASTM D1238에 의거하여 2.16 kg 하중으로 230℃에서 프로필렌계 수지 및 조성물의 용융지수를 측정하였다.
(2) 자일렌 용제 추출물(자일렌 가용부)의 함량(중량%)
ASTM D5492에 의거하여 측정하였다. 구체적으로, 프로필렌계 수지를 자일렌(xylene)에 1 중량%의 농도로 140℃에서 1시간 녹인 후, 상온(23℃)에서 2시간 경과 후 추출된 중량을 측정하였다. 얻어진 중량을 프로필렌계 수지의 중량에 대한 백분율로 표시하였다.
(3) 에틸렌 함량(중량%)
ASTM D3900에 의거하여 FT-IR로 측정하였다.
(4) 굴곡탄성률
ASTM D770에 의거하여 23℃에서 굴곡탄성률을 측정하였다.
(5) Izod 충격 강도
ASTM D256에 의거하여 0℃와 23℃에서 두께 3.2 mm의 눈금(notched) 시편으로 Izod 충격강도를 측정하였다.
(6) 신율
ASTM D638에 의거하여 23℃에서 UTM 장비로 측정하였다.
A-1 A-2 A-3 A-4
용융지수(g/10분) 20 18 21 19
자일렌 가용부(중량%) 31.3 33.8 24.0 33.0
자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량(중량%) 37.2 43.8 46.8 51.9
프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 중의 에틸렌 함량(중량%) 12.7 13.8 11.2 17.8
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예2 비교예 3 비교예 4
A-1 97 - 100 - - -
A-2 - 90 - - - 80
A-3 - - - 97 - -
A-4 - - - - 97 -
B 3 10 0 3 3 20
실시예
1		 실시예
2		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
용융지수(g/10분) 19 17 20 21 19 16
굴곡탄성률(kgf/㎠) 8,500 8,400 8,700 9,900 9,200 7,900
Izod 충격강도(23℃, kgf·cm/cm) 65 66 62 37 59 69
Izod 충격강도(0℃, kgf·cm/cm) 65 62 19 12 19 65
신율(%) 208 305 124 45 26 55
위 표 1 내지 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본원 발명의 범위에 속하는 실시예 1과 2에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 이로부터 제조되는 성형품의 굴곡탄성률, 0℃ 및 23℃ Izod 충격강도, 신율이 모두 우수하였다.
반면, 폴리에틸렌 수지를 포함하지 않은 비교예 1의 수지 조성물의 경우, 0℃ Izod 충격강도가 저하되었다. 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 중의 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 25 중량% 미만인 비교예 2의 경우, 23℃ 및 0℃ 충격강도가 모두 저하되었다. 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 45 중량% 초과인 비교예 3의 경우, 0℃ 충격강도와 신율이 저하되었다. 폴리에틸렌 수지의 함량이 20 중량%로 본원 발명의 범위를 벗어나는 비교예 4의 경우, Izod 충격강도는 향상되었지만, 강성과 신율이 크게 저하되었다.
본 발명의 범위에 속하는 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 내충격성, 강성 및 신율이 우수하여, 이로부터 제조되는 성형품은 자동차 내외장 부품, 유아용 장난감, 또는 식품 보관 용기로서 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 성분 (A)와 성분 (B)의 총 중량을 기준으로, (A) 프로필렌 단독 중합체와 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체가 반응기 내에서 단계적으로 중합되어 얻어지는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 85~97 중량%; 및 (B) 폴리에틸렌 3~15 중량%를 포함하되, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)를 자일렌 용제로 상온에서 추출 시 추출물(자일렌 가용부)로서 측정되는 프로필렌-에틸렌 고무 공중합체의 함량이 25~40 중량%이고, 자일렌 가용부 중의 에틸렌 함량이 35~45 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)중의 에틸렌 함량이 9~20 중량%인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 2.16 kg 하중으로 230℃에서 측정 시 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체(A)의 용융지수가 5~40 g/10분인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 산화방지제, 중화제, 슬립제, 블로킹 방지제, 보강제, 충진제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 핵제, 난연제, 안료 및 염료로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 조성물 100 중량부에 대하여, 테트라키스(3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화방지제를 0.05~0.3 중량부의 함량으로 추가로 포함하는, 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 조성물 100 중량부에 대하여, 하이드로탈사이트 및 칼슘 스테아레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중화제를 0.05~0.3 중량부의 함량으로 추가로 포함하는, 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 성형하여 제조되는 폴리프로필렌 수지 성형품.
  7. 제6항에 있어서, 폴리프로필렌 수지 조성물을 사출 성형하여 제조되는 폴리프로필렌 수지 성형품.
  8. 제7항에 있어서, 23℃에서 측정 시 60 kgf·cm/cm 이상의 Izod 충격강도 및 0℃에서 측정 시 60 kgf·cm/cm 이상의 Izod 충격강도를 가지는, 폴리프로필렌 수지 성형품.
  9. 제7항에 있어서, 8,000 kgf/㎠ 이상의 굴곡 탄성율 및 200% 이상의 파단 신율을 가지는, 폴리프로필렌 수지 성형품.
  10. 제7항에 있어서, 사용 용도가 자동차 내외장 부품, 유아용 장난감, 또는 식품 보관 용기인 폴리프로필렌 수지 성형품.
KR1020220153151A 2022-11-16 2022-11-16 저온 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품 KR20240071543A (ko)

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