TW593502B - Thermoplastic olefin nanocomposite - Google Patents

Description

593502 五、發明說明（2) ~---- 。者如EPDM或起低岔度聚乙烯）的機械性混合物。在低溫使用 ?么丙稀為主的TPOS有限的，因為聚丙烯為主的τρ〇具有相 當低的低溫衝擊勒性。 發明之概要說明 本發明提供一聚丙烯為主的ΤΡΟ毫微複合材料，其具有 明顯增加的低溫衝擊韋讀。令人驚評地，達到此祕的關鍵 是使用順酸化的聚丙烯聚合物其分子量大於1〇〇,〇〇〇 Ο 更明確地，本發明是一種熱塑性聚烯烴亳微複合材料組 成物，其含有：順丁烯二酸化的聚丙烯聚合物相，其平均分 子里大於100,000 ;陽離子交換層矽酸鹽材質，其分散於此 順丁稀二酸化的聚丙稀相中，以致於-半以上的陽離子交換 層石夕酸鹽材質在電子顯微鏡觀察下以…，…層單元存在 ，以及熱塑性彈性體相，其分散在順謂二酸化的聚丙婦相 中。 更般的本發明為聚丙婦宅微複合材料組成物，其含 有丨貝丁烯一I化的聚丙婦聚合物相，其平均分子量大於 1〇〇,〇〇〇;-陽離子交換層石夕酸鹽材質，其分散於此順丁烯 二酸化的聚㈣相中’以致於—半以上的陽離子交換層石夕酸 鹽材質在電子顯微鏡觀察下以1，2,3,4或5層單元存在。 -種製造的物品，其含有一物體其形成的組成物含有： 順丁烯一馱化的聚丙烯聚合物相，其平均分子量大於 _，〇〇〇;陽離子交換層㈣鹽材f，其分散於此順丁稀二 酸化的聚丙婦相中，以致於一半以上的陽離子交換層石夕酸鹽 材質在電子顯微鏡觀察下以以3,4或5層單元存在；以及熱 593502 五、發明說明（3) --—-—— __一___ 塑性彈性體相，其分散在順丁稀二酸化的聚丙烯相中。 二種製造的物品，其含有一物體其形成的組成物含有·· 順丁烯二酸化的聚丙烯聚合物相，其平均分子量大於 1〇〇,〇〇〇 ;陽離子交換層碎酸鹽材質，其分散於此順丁稀二 酸=的聚丙稀相中，以致於—半以上的陽離子交換層石夕酸鹽 材質在電子顯微鏡觀察下以1，2,3,4或5層單元存在。 製造熱塑性聚稀烴毫微複合材料組成物的方法，其含有 步驟為：以有機過氧化物以及順丁烯二酸酐混合軟化或熔化 :聚丙烯聚合物，以形成順丁烯二酸化的聚丙烯聚合物；以 鑽處理陽離子交換層石夕酸鹽材質混合順丁婦二酸化的聚丙 稀’以形成順T婦二酸化的聚丙烯亳微複合材料；以熱塑性 彈性體混合順丁埽二酸化的聚丙烯毫微複合材料，此方法的 特徵為順丁烯二酸聚丙烯的平均分子量大於1 〇〇,〇〇〇。 製造聚丙烯亳微複合材料組成物的方法，其含有步驟為 •以有機過氧化物以及順丁烯二酸酐混合軟化或熔化的聚丙 烯聚合物，以形成順丁烯二酸化的聚㈣聚合物；以鏘處理 陽離子交換層矽酸鹽材質混合順丁烯二酸化的聚丙烯，以形 成順丁稀一 6^化的聚丙稀毫微複合材料；此方法的特徵為順 丁晞二酸聚丙烯的平均分子量大於100,000。 凰形的簡要説明 第1圖為從電子顯微攝影觀察本發明的TP0組成的物順 丁烯二酸化的聚丙烯相的理想圖形，其顯示一半以上的陽離 子交換層矽酸鹽材質以12,3,4*5層單元存在。 JL明之詳細說明 本發明的熱塑性聚烯烴（τ ρ 〇)毫微複合材料含有順丁烯 -------- 五、發明說明（4) 二酸化的聚丙烯聚合物相，並 ^ /、十岣刀子1大於100,000，分 散於順丁烯二酸化的聚丙烯中的陽離子交換層矽酸鹽材料 贫使仟—半以上的陽離子交換層㈣鹽㈣在電子顯微鏡觀 :下以1，2,3,4或5層單元存在（最佳地，_半以上的材質明顯 乂 U或3層早疋存在），以及分散在順丁稀二酸聚丙稀相令 的熱塑性彈性體相。令人驚料，順丁埽二酸彳㈣聚丙稀聚 «物的平均分子量明顯地大於1〇〇，咖，{列如，其可大於 150,〇〇〇或甚至大於25〇 〇〇〇。 參考第1圖，其顯示本發明的ΤΡ〇組成物的順丁烯二酸 化的聚丙稀聚合物相的電子顯微攝影的複製圖。分層石夕酸鹽 材料顯出分層或剝落如·· 3個單層單元，i個二層單元，“固 :層早兀，1個四層單元，1個五層單元以及2個八層單元。 單層單it &為約為MG毫微米厚以及⑽]刪毫微米寬 的小板。 “測量平均分子量，，一詞在本技藝中為已知並可藉著例 如膠滲透色層分離法測量。“陽離子交換層矽酸鹽材料，，一詞 在本技藝中為已知，並包括美國專利第5,973，Q5m中所提的 站土礦物併附於此以供參考。陽離子交換層矽酸材料的 實例包括： 1) 親生物石（biophilite)、高嶺土，二重高嶺土（dickalite) 或滑石， 2) 蒙皂石， 3) 蛭石， 4) 雲母， 5) 脆雲母， 593502 五、發明說明（5) —一'- 6) 鎂輝石（Magadiite)， 7) 霞撖粗面石（Kenyaite)， 8) 八石夕酸鹽（Octosilicate)， 9) 卡那石（Kanemite)， 1〇)珊礁石（Makatite)，以及 11)彿石層材料諸如ITQ-2，MCM-22前趨物、頁狀剝落 鎂鹼沸石（ferrierite)以及頁狀剝落絲光沸石。 上述黏土物質有許多存在自然界中，也可被合成，通常 比使用比母材料較高的純度。任何天然發生的或合成的陽離 子交換層矽酸鹽黏土材料都可使用於本發明。較佳的為蒙皂 石，包括蒙脫石、必得石（bidelite)、皂石、鋰蒙脫石（hect〇rite) “繙處理陽離子交換層矽酸鹽材料，，是指已經暴露於鏘 陽離子中的陽離子交換層矽酸鹽材料（通常為有機四級胺化 合物），以使得陽離子交換層矽酸鹽材料的原始陽離子至少 一部份被鑽陽離子交換。

鑽處理陽離子交換層矽酸鹽材料在本技藝中已知，例如 參考上述的美國專利第5,973,〇53號。鏘處理陽離子交換層矽 酸鹽材料為商業可得，例如從美國的S_hern Clay c〇1TJ 購得。 “順丁稀二酸化的聚丙烯，，一詞才旨聚丙烯其含有比—i % 的十分之-多的順丁烯二酸酐融合在聚丙烯中。順丁烯二酸 化的聚丙稀可從數種來源構得。聚合物合成是追縱分子量， 分子量分布以及順丁烯二酸針融合在聚合物中的程度的最 好方法。在低於聚丙烯㈣的溫度下在溶液中進行固態順丁 593502 五、發明說明（6) ⑨ Ψ-酸化的聚丙烯聚合物的另一種方 法。任擇地，正如在本技藝中所熟知的，順方

丙烯聚合物可藉著以順丁#_ 、—-文化的聚 、丁烯—酸酐以及有機過氧化物、旧人 季人化的或熔化的未修正聚丙烯製造。 匕σ 較佳地，順丁婦二酸化的聚丙料的射稀二 百分率介於1%的2/10到10%。最佳地，順丁婦二沾取里 烯中的順丁婦二酸酐重量百分率介於1%的1/2到承丙 。所使用的陽離子交換層石夕酸材料可介於組成物重量的 1%至50%。較佳地，所使用的陽離子交換層石夕酸材料可介於 t成物f量的跑12%。當不使用上述討論的熱塑性彈性體 ¥ ’可仔到本發明的聚丙婦毫微材料組成物。 本發明的TPO毫微材料或聚丙婦毫微材料也可含有傳 統的大尺寸填充物諸如碳酸鹽，玻璃纖維，高嶺石，滑石， 玻璃珠，石墨纖維以及碳黑。本發明的順丁婦二酸化的聚丙 沐可為高度結晶的順丁歸二酸化聚丙埽。，，高度結晶，，一詞定 義在本文中定義為-種材料，其順丁烯二酸聚丙稀結晶的溶 化熱大於85焦耳/克的非結晶態，聚合物的結晶相使用在 ncyclopedia of P〇lymer Science and Engineering, 2nd 〇n’ 1986, John Wiley & Sons一書十第 448 494頁所說明 的方法測定。 本啦明的TP0晕微材料或聚丙婦毫微材料也可含有非 順丁豨二酸化的聚丙烯其分子量大於⑽，咖。較佳地，本 發明的TPO毫微材料或聚丙烯毫微材料基本上不含順丁婦 酉夂化的水丙烯寡聚體，也就是，順丁烯二酸化的聚丙婦募 來體的浪度低於總聚丙婦量的5%。,，寡聚體，，在本文中意指一 593502 五、發明說明（7) 種聚合物其分子量低於1000。非順丁烯二酸化的聚丙烯可為 任何種類的聚丙烯，例如，聚丙烯以及乙烯的嵌段共聚物。 本發明的TPO毫微材料可藉著以有機過氧化物以及順 丁烯二酸酐混合熱軟化或熔化的分子量足夠大的聚丙烯聚 合物，以形成順丁烯二酸化的聚丙烯聚合物，然後以鏘處理 陽離子交換層矽酸材料混合此順丁烯二酸化的聚丙烯聚合 物，然後在熱塑性彈性體中混合。 相同地，本發明的聚丙烯毫微材料可以有機過氧化物以 及順丁烯二酸酐混合熱軟化或熔化的分子量足夠大的聚丙 烯聚合物，以形成順丁烯二酸化的聚丙烯聚合物，其可以鏺 處理陽離子交換層石夕酸材料混合。 本發明的TPO毫微材料或聚丙烯毫微材料可以使用在 例如製造生產物品，諸如汽車零件，設備，商業機械或建築 材料。 比較實例 57分重量平均分子量50,000的順丁烯二酸化的聚丙烯 (PP EPOLENE G3003 Eastern Chemical Company的順 丁婦二 酸化的聚丙烯商品），33分重量的熱塑性彈性體（AFFINITY 8180，Dow的低密度聚丙烯商品）以及10分重量的鏺處理陽 離子交換層矽酸鹽材料（以二甲基，二脫氫牛脂四級胺化合 物處理的蒙脫石，Southern Clay產品），在一 BANBURY品牌 的聚合物混合器中在lOOrpm以及150°C下混合10分鐘，以產 生熱塑性聚烯烴毫微材料其撓曲模數為207,000磅/吋2以及 缺口依佐德衝擊強度（notched IZOD)在30度以下時為1呎 -碌/对。 10

Claims (1)

1. 593502 修正i 十利範圍 第89128145號專利巾請㈣請專利範圍修正本 修正曰期：92年7月 1· 一種熱塑性烯烴亳微複合材料組成物，其含有·· •⑷順丁烯二酸化的聚丙烯相，其平均分子量大於1〇〇，_ ⑻被分散在聚丙烯相巾的陽離子交換層碎酸鹽材料， 使得一半以上的陽離子交換層㈣鹽材質在電子顯微鏡觀察 下以1，2,3,4或5層單元存在；以及 ()刀放在順丁烯二酸化的聚丙稀相中的熱塑性彈性體 相。 2. 如中請專·圍川的組成物，其巾鶴離子交換層石夕酸材 枓在该組成中的重量百分率大於1%低於。 3. 如申請專利範圍第i項的組成物，其中該陽離子交換層石夕酸材 1在該組成中的重量百分率大於該組成的3%，小於該組成的 12% 〇 ’其中該順丁烯二酸化 其中該順丁烯二酸化 其中該順丁烯二酸化 4·如申請專利範圍第卜2或3項的組成物 的聚丙烯的平均分子量大於125,〇〇〇。 5.如申請專利範圍第丨'2或3項的組成物 的聚丙烯的平均分子量大於1 505〇〇〇。 6·如申請專利範圍第^2或3項的組成物： 的聚丙烯的平均分子量大於250,00〇。 λ = = ^ = 1項之組成m該順丁婦二酸化的聚丙 V丙稀免：:—順丁稀一酸化聚丙•，纟中該順丁稀二酸 聚丙烯聚5物的結晶體的熔化熱大於85焦耳/克。 8·如申請專利範圍第1項之組成物，i ，、隹4順丁烯二酸化的聚丙 14 593502 申請專利範圍 稀聚合物相中更包含非順丁稀二酸化的聚丙 二酸化的聚丙稀平均分子量大於1GG,GGG。 Λ ;、丁稀 9. 如、申請專利範圍第8項之組成物，其中該非順丁稀二酸 丙稀為南結晶非順丁稀二酸化的聚丙婦，其中 、Α 酸化的聚丙缚結晶體的溶化熱大於85焦耳;克。以非順丁稀二 10. 2請專利範圍第i項之組成物，其中該順丁稀二酸化的聚丙 烯聚合物相不含順丁烯二酸化的聚丙烯募聚體。 U.二申::專利範圍第1項之組成物’其中該組成:在0。。時的衝 物初Γ依佐德衝擊測試（nGtched Iz〇D)，與相同的組成 * 了其順丁稀二酸化的聚丙稀平均分子量低於⑽测比 較下，增加50%以上。 a =請專利範圍第】項之組成物，其更含有滑石或其 充材料。 开 13· 一種聚丙烯毫微複合材料組成物，其含有·· .⑷順丁烯二酸化的聚丙烯相，其平均分子量大於·_ ， (0—破分散在該聚丙烯相中的陽離子交換層矽酸鹽材料 使传一半以上的陽離子交換層矽酸鹽材質在電子顯微鏡觀 察下以1，2,3,4或5層單元存在。 士申。月專利範圍第13項的組成物，其中在該組成物中的該陽 離子交換層矽酸鹽材料的重量百分率大於1%小於3〇% 。 15·如申請專利範圍第13項的組成物，#中在肋成物中的該陽 離子交換層矽酸鹽材料的重量百分率大於3%小於12% 。 士申叫專利範圍第13、14或15項的組成物，其中該順丁烯二 酸化的聚丙烯聚合物平均分子量大於125，_。 ]5 593502 六、申請~— ~~--- 卩如申請專利範圍第〗3、14或15項的組成物， 酸化的聚丙蝉聚合物平均分子量大於150,〇〇〇。、。八丁知 18·如申請專利範圍第13、14或】5項的組成物，Α中 酸化的聚丙烯聚合物平均分子量大於25〇，_。°八烯二 】9.如申請專利範圍第13項之組成物 丙婦聚合物為高結晶順丁一的聚二== —酸化的聚丙烯結晶體的魅熱大祕焦耳/克。…烯 20.如申請專利_第13項之組成物，其在朗丁烯 丙婦聚合物中更含有非順丁烯二酸化的聚丙烯，該㈣丁: 二酸化的聚丙稀平均分子量大於1〇。，_。 4順丁缔 ^ 範圍第2〇項的組成物’其中該非順丁稀二酸化的 小丙烯為兩結晶非順丁烯二酸化的聚丙烯 二酸化的聚㈣結晶大於㈣^ 非順丁稀 22·如申請專利範圍第13項之組成物，其中 23丙稀聚合物相不含順丁締二酸化的聚丙稀募聚f :::ΓΓ圍第13項之組成物’其中該組成物在。。。時_ %以上。 ”均刀子里低於100,〇〇〇比較下，增加50 24·如申請專利範圍第13 填充材料。 k組成物’其更含有滑石或其他傳統 物品’其含有:以如申請專利範圍第 項之組成物所形成的物品。 26.如專利申請範圍第25項的製造物品，其中該物品為汽車零件 申請專利範圍 27.-種用以製造熱塑性聚烯烴亳微複合材料組成物的方法，其 含有下列步驟·· ⑷：有機過氧化物以及順丁稀二酸軒混合軟化的或炫化的 聚丙烯聚合物，以產生順丁烯二酸化的聚丙稀聚合物； 以鐵處理陽離子交換層料鹽材料混合該順丁烯二酸化 的聚丙烯聚合物，以產生順丁稀二酸化的聚丙稀 ;以及 ⑷以熱塑性彈性體混合該順丁稀二酸化的聚叫毫微材料 ，㈣法的特徵是該順丁稀二酸化的聚丙埽平均分子量大 於100,000。 J刀于里大 28·種製造熱聚丙烯毫微複合材料 步驟： =具含有下列 ⑷以有機過氧化物以及順丁烯二酸酐混合軟化 聚丙料合物，以纽順^化的 (b)以鑰處理陽籬尽”“丙烯聚合物； 乂換層矽酸鹽材料混合該順丁 的聚丙稀聚合你，丨、；*丄 席一酉夂化 生順丁烯二酸化的聚丙烯皂枓 ，泫方法的特徵是今 ~毛被材枓 於刚5_。 稀二酸化的聚丙稀平均分子量大 ^—_