技术领域
本公开内容涉及聚丙烯树脂组合物及其成型产品。
背景技术
近年来，随着对环境和能源的兴趣的增加，出于比如在汽车工业中燃料效率的改善和空气污染问题的原因，为了减轻汽车的重量，对比重低的树脂组合物的需求正在增加。
但是，比重低的树脂需要能够维持预定水平或更大的机械强度、尺寸稳定性和加工性，以作为实际产品而商品化。为此，提高聚烯烃树脂机械性能的方法如下：将滑石等无机填料、橡胶等冲击增强剂与耐化学品性优异且作为易于成型的通用塑料的聚烯烃树脂混合并搅拌。
近来已经尝试通过大幅度降低产品的厚度来实现重量的减轻。然而，当如上所述制造厚度小的产品时，提高产品中产品强度的方面存在限制，并且由于引入原材料和二次材料而出现比如产品收缩或变形的问题。
因此，需要开发一种树脂组合物，该树脂组合物即使应用于厚度小的成型产品也同时拥有优异的性能比如加工性、机械性能和尺寸稳定性，同时保持低比重。
本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开内容背景的理解，因此其可能包含不构成本国内对本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。
发明内容
为了解决与现有技术相关的上述问题而做出本公开内容。
一方面，本公开内容提供一种聚丙烯树脂组合物，其包含：包含全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂的基础树脂；热塑性弹性体；和无机填料，其中第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量高于第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量。
在本公开内容的一个方面中，全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂或第二无规立构聚丙烯树脂为选自均聚聚丙烯树脂、无规共聚物、聚丙烯与乙丙橡胶的嵌段共聚物、及其组合的一种，该无规共聚物由丙烯与一种共聚用单体聚合而成，该共聚用单体选自乙烯、丁烯、辛烯、及其组合。
在本公开内容的一个方面中，第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量在约10,000g/mol至约100,000g/mol的范围内。
在本公开内容的一个方面中，第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量在约1,000,000g/mol至约2,500,000g/mol的范围内。
在本公开内容的一个方面中，聚丙烯树脂组合物以约50wt％至约80wt％的量包含基础树脂。
在本公开内容的一个方面中，基于100重量份的全同立构聚丙烯树脂，基础树脂以约80重量份至约160重量份的量包含第一无规立构聚丙烯树脂。
在本公开内容的一个方面中，基于100重量份的全同立构聚丙烯树脂，基础树脂以约30重量份至约150重量份的量包含第二无规立构聚丙烯树脂。
在本公开内容的一个方面中，热塑性弹性体包含选自乙烯与碳原子数为3至30的α-烯烃的烯烃共聚物、苯乙烯基共聚物、及其组合的一种。
在本公开内容的一个方面中，基于100重量份的基础树脂，热塑性弹性体的含量在约1重量份至约50重量份的范围内。
在本公开内容的一个方面中，无机填料的平均直径为3μm至5μm。
在本公开内容的一个方面中，基于100重量份的基础树脂，无机填料的含量在约1重量份至约50重量份的范围内。
在本公开内容的一个方面中，聚丙烯树脂组合物还包含一种选自抗氧化剂、光稳定剂、着色剂、增塑剂、热稳定剂、助滑剂、抗静电剂、及其组合的添加剂。
在本公开内容的一个方面中，根据ASTM D1238测量，聚丙烯树脂组合物的熔体指数在约30g/10min至约100g/10min的范围内。
另一方面，本公开内容提供一种包含聚丙烯树脂组合物的注射物品的成型产品。
在本公开内容的一个方面中，根据ASTM D790测量，成型产品的挠曲模量在约2,000MPa至约2,800MPa的范围内。
在本公开内容的一个方面中，成型产品用作包括保险杠、保险杠罩、侧梁成型件、车门装饰件、立柱装饰件的汽车部件用内部和外部材料。
在本公开内容的一个方面中，成型产品的厚度小于25mm。
在本公开内容的一个方面中，成型产品的厚度在约2.0mm至约2.5mm的范围内。
在本公开内容的一个方面中，成型产品的抗拉强度为约23MPa。
在本公开内容的一个方面中，成型产品的冲击强度在约341J/m至约372J/m的范围内。
以下讨论本公开内容的其它方面和优选实施方式。
即使应用于厚度小的成型产品，聚丙烯树脂组合物也可同时赋予优异的加工性和尺寸稳定性，同时保持低比重。此外，聚丙烯树脂组合物可同时赋予高抗拉强度、挠曲模量和冲击强度。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车辆，例如，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
以下讨论本公开内容的以上和其它特征。
具体实施方式
在下文中，现在将详细参照本公开内容的各种实施方式，其实例在以下进行描述。尽管将结合示例性实施方式来描述本公开内容，但将理解的是，本说明书并非意在将本公开内容限制于那些实施方式。相反，本公开内容意在不仅涵盖示例性实施方式，还要涵盖各种替代方式、修改方式、等同方式和其它实施方式，其均包括在由权利要求限定的本公开内容的精神和范围内。
参照下面描述的实施例，本公开内容的益处和特征以及实现益处和特征的方法将变得明显。然而，本公开内容不限于以下公开的实施例，而是可以以各种其它形式实施，并且本实施例的提供仅用于使本公开内容的公开完整，并且向本公开内容所属领域的技术人员完整地描述本公开内容的范围，并且本公开内容将仅由权利要求的范围来限定。
一方面，本公开内容提供一种聚丙烯树脂组合物，其包含：包含全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂的基础树脂；热塑性弹性体；和无机填料，其中第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量高于第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量。
聚丙烯树脂组合物包含基础树脂、热塑性弹性体和无机填料，聚丙烯树脂组合物包含具有不同重均分子量的第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂、以及全同立构聚丙烯树脂作为基础树脂，因此聚丙烯树脂组合物即使应用于厚度小的成型产品时也可以同时赋予优异的加工性、高抗拉强度、挠曲模量、冲击强度和尺寸稳定性，同时保持低比重。
通常，当聚丙烯树脂组合物包含全同立构聚丙烯作为聚丙烯树脂时，由于高结晶度可以改善机械性能，但是在这种情况下，存在流动性不容易调节的问题，并且尺寸稳定性变差。
在聚丙烯树脂组合物中，可以通过使用热塑性弹性体来增强流动性和耐冲击性，但是在这种情况下，存在刚性变差的问题。此外，当使用其它材料以便增强聚丙烯树脂组合物的流动性和机械性能如挠曲强度和抗拉强度时，流动性和机械性能可能无法容易并充分地实现，因为聚丙烯树脂和其它树脂或无机化合物之间存在相容性的问题。
聚丙烯树脂组合物包含全同立构聚丙烯树脂作为基础树脂，因此具有高结晶度并可赋予优异的机械性能。
基础树脂包含具有不同重均分子量的第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂以及全同立构聚丙烯树脂。具体而言，基础树脂包含重均分子量高于第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量的第二无规立构聚丙烯树脂，因此可以通过赋予高流动性而改进成型加工性，同时赋予优异的机械刚性和尺寸稳定性。
基础树脂包含重均分子量低于第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量的第一无规立构聚丙烯树脂，因此可以改善流动性并赋予优异的成型加工性。例如，第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量可为约10,000g/mol至约100,000g/mol。
基于100重量份的全同立构聚丙烯树脂，基础树脂可以以80重量份至160重量份的量包含第一无规立构聚丙烯树脂。当第一无规立构聚丙烯树脂的含量小于该范围时，由于流动性不足，成型加工性可能变差。当第一无规立构聚丙烯树脂的含量大于该范围时，机械性能比如冲击强度可能变差。
基础树脂包含重均分子量高于第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量的第二无规立构聚丙烯树脂，因此可以同时赋予尺寸稳定性，同时保持优异的加工性并增强高抗拉强度、挠曲模量和冲击强度。第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量可为1,000,000g/mol至2,500,000g/mol。
基于100重量份的全同立构聚丙烯树脂，基础树脂可以以约30重量份至约150重量份的量包含第二无规立构聚丙烯树脂。具体而言，基础树脂可以以约30重量份至约80重量份的量包含第二无规立构聚丙烯树脂。当第二无规立构聚丙烯树脂的含量小于该范围时，机械性能可能变差，例如冲击强度降低。当第二无规立构聚丙烯树脂的含量大于该范围时，由于流动性差，成型加工性可能变差。
全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂或第二无规立构聚丙烯树脂为选自均聚聚丙烯树脂、无规共聚物、聚丙烯与乙丙橡胶的嵌段共聚物、及其组合的一种，该无规共聚物由一种共聚用单体聚合而成，该共聚用单体选自丙烯和乙烯、丁烯、辛烯、及其组合。
聚丙烯树脂组合物包含全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂作为基础树脂，它们具有聚丙烯树脂的不同的立体结构和重均分子量，因此聚丙烯树脂组合物即使应用于厚度小的成型产品，也可以同时赋予优异的加工性、高抗拉强度、挠曲模量和冲击强度、以及尺寸稳定性，同时保持低比重。也就是说，可以在不包含另一种相容剂和另一种偶联剂情况下、或者仅通过小含量的相容剂和偶联剂，也可以赋予优异的机械强度和尺寸稳定性。
聚丙烯树脂组合物以约50wt％至约80wt％的量包含基础树脂，该基础树脂包含全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂，因此可赋予优异的加工性和机械性能，同时在经济上可行。
聚丙烯树脂组合物包含热塑性弹性体，因此可赋予优异的冲击强度。
热塑性弹性体可包含选自乙烯与碳原子数为3至30的α-烯烃的共聚物、苯乙烯基共聚物、及其组合的一种。碳原子数为3至30的α-烯烃可以是一种选自1-丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-二十碳烯、及其组合的α-烯烃化合物。例如，烯烃共聚物可为嵌段共聚物。
苯乙烯基共聚物可以是选自苯乙烯-乙烯共聚物、苯乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、及其组合的共聚物。例如，苯乙烯基共聚物可为嵌段共聚物。
基于100重量份的基础树脂，热塑性弹性体的含量可以为约1重量份至约50重量份。具体而言，当热塑性弹性体的含量小于该范围时，冲击强度可能变差，并且当含量大于该范围时，流动性可能变差，分散力可能降低，并且挠曲特性可能变差。
通过包含平均直径为约3μm至约5μm的无机填料，聚丙烯树脂组合物具有优异的分散性，并且由于大的表面积可以赋予改善的机械刚性，并且可以同时赋予尺寸稳定性。具体而言，当无机填料的平均直径小于该范围时，表面积太大以至于无机填料与基础树脂的相容性存在问题，并且刚性可能降低。另外，当无机填料的平均直径大于该范围时，机械强度比如冲击强度变差，使得在将无机填料应用于厚度小的成型产品时，成型产品可能容易变形或破碎。
无机填料可以是选自滑石、云母、晶须、及其组合的一种。
基于100重量份的基础树脂，无机填料的含量可为约1重量份至约50重量份。具体而言，当无机填料的含量小于该范围时，聚丙烯树脂组合物不能显示改善的机械性能，并且当含量大于该范围时，聚丙烯树脂组合物的加工性和外观特性可能降低。
通过适当将基础树脂与无机填料混合，聚丙烯树脂组合物即使应用于厚度小的成型产品时，也可以同时赋予优异的加工性、高抗拉强度、挠曲模量和冲击强度，以及优异的尺寸稳定性，同时保持低比重。
聚丙烯树脂组合物还可包含一种选自抗氧化剂、光稳定剂、着色剂、增塑剂、热稳定剂、助滑剂、抗静电剂、及其组合的添加剂。
抗氧化剂可为选自酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂、硫代二丙酸酯、及其组合的一种。
光稳定剂可包含在聚丙烯树脂组合物中，并且光稳定剂可为选自二苯甲酮类光稳定剂、苯并三唑、HALS、及其组合的一种。
着色剂可包含在聚丙烯树脂组合物中，并且着色剂可为选自钙、镁、二氧化钛(TiO2)、及其组合的一种。
增塑剂可包含在聚丙烯树脂组合物中，并且增塑剂可为选自对苯二甲酸酯类增塑剂、脂族碱性酸酯类增塑剂、及其组合的一种。
热稳定剂可包含在聚丙烯树脂组合物中，并且热稳定剂可为选自硫基热稳定剂、磷基热稳定剂、及其组合的一种。
助滑剂通过向作为聚丙烯树脂组合物的注射物品的成型产品表面赋予滑动性而改善耐划伤性，并且助滑剂可为选自硅氧烷类助滑剂、酰胺类助滑剂、及其组合的一种。
抗静电剂可包含在聚丙烯树脂组合物中，并且抗静电剂可为选自硬脂酸酯类抗静电剂、胺类抗静电剂、及其组合的一种。
根据ASTM D1238测量，聚丙烯树脂组合物的熔体指数可为约30g/10min至约100g/10min。通过调节基础树脂、热塑性弹性体和无机填料，聚丙烯树脂组合物可以具有在该范围内的熔体指数。具体而言，当聚丙烯树脂组合物的熔体指数小于该范围时，进行注射成型时树脂的流动性变差，使得成型加工性可能变差。此外，当聚丙烯树脂的熔体指数大于该范围时，包含聚丙烯树脂的聚丙烯树脂组合物的耐冲击性可能会随着注射物品的刚性和耐冲击性之间的平衡变差而降低。
另一方面，本公开内容提供一种包含聚丙烯树脂组合物的注射物品的成型产品。该成型产品包含上述聚丙烯类树脂组合物的注射物品，并且即使应用于厚度小的成型产品也可以同时具有优异的加工性、高抗拉强度、挠曲模量和冲击强度、以及尺寸稳定性，同时保持低比重。关于聚丙烯树脂组合物的物质与上述相同。
该成型产品包含：如上所述的包含全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂的基础树脂；热塑性弹性体；和无机填料，并且成型产品可以通过双螺杆或更多螺杆的熔体挤出机通过熔融和挤出聚丙烯树脂组合物来制造，该聚丙烯树脂组合物中，第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量高于第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量。此时，熔体挤出机的螺杆转速可为约200rpm至约1,000rpm，并且组合物在挤出机中的停留时间可为约5秒至约90秒。具体而言，螺杆转速可为约300rpm至约800rpm，并且停留时间可为约10秒至约60秒。
具体而言，通过将挤出机的螺杆转速调整为300rpm或更大，能够有效地引发对挤出机中的树脂之间的捏合和无机填料的分散而言所需的剪切流动和伸长流动。另外，通过将螺杆转速调整为1,000rpm或更小，能够防止聚丙烯和无机填料的降解。此外，通过将组合物在挤出机中的停留时间调节至约5秒至约90秒，能够充分捏合组合物的树脂、无机填料等，防止降解，并提高生产率。
该成型产品可用作比如保险杠罩、侧梁成型件、车门装饰件、立柱饰件等汽车部件用内部和外部装饰材料。
具体而言，成型产品具有小的厚度，因此可以进一步减轻重量，并且同时具有优异的机械性能和尺寸稳定性。例如，即使在小于约2.5mm的厚度下，成型产品也可显示出优异的机械性能和尺寸稳定性。成型产品的厚度可为约2.0mm至约2.2mm。因此，成型产品可适合用作汽车用内部和外部材料，例如保险杠。
根据ASTM D790测量，成型产品的挠曲模量可为2,000MPa至2,800MPa。由上述聚丙烯树脂组合物制造成型产品，并且当挠曲模量小于该范围时，当向保险杠等施加外力时，厚度小于约2.5mm的成型产品无法承受由外力引起的变形和冲击，因此不能用作汽车用内部和外部材料。
在下文中，将提出本公开内容的具体实施例。然而，下面描述的实施例的提供仅用于具体示例或解释本公开内容，并且本公开内容不限于此。
实施例
以下实施例阐释本公开内容而不意在对其加以限制。
实施例1
制备包含以下组分的聚丙烯树脂组合物：基础树脂，该基础树脂包含作为全同立构聚丙烯树脂的JM-370(PP，Lotte Chemical Corporation)、作为第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量为15,000g/mol的LMW aPP(熔体指数为100g/10min，Lotte Chemical Corporation)、和作为第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量为1,200,000g/mol的UHMW aPP(熔体指数为0.5g/10min，Lotte Chemical Corporation)；作为热塑性弹性体的EG-8842(EOR，DOW)；以及作为无机填料的KC-3000(d50 4μm滑石，KOCH)。
此时，以wt％计以30:25:10:20:15将全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂、第二无规立构聚丙烯树脂、热塑性弹性体和无机填料进行混合。
通过使用双螺杆挤出机(螺杆直径32mm，L/D 40)，在挤出温度为160℃至210℃且螺杆转速为500rpm的挤出条件下使用注射成型装置，由聚丙烯树脂组合物来成型样品。
实施例2
以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于以wt％计以20:30:15:20:15将全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂、第二无规立构聚丙烯树脂、热塑性弹性体和无机填料进行混合。
比较例1
以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于将65wt％作为全同立构聚丙烯树脂的JM-370(PP，Lotte Chemical Corporation)、20wt％作为热塑性弹性体的EG-8842(EOR，DOW)和15wt％作为无机填料的平均直径为5.5μm至11μm的滑石进行混合。
比较例2
以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于将65wt％作为全同立构聚丙烯树脂的JM-370(PP，Lotte Chemical Corporation)、20wt％作为热塑性弹性体的EG-8842(EOR，DOW)和15wt％作为无机填料的KC-3000(d50 4μm滑石，KOCH)进行混合。
比较例3
以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于将40wt％作为全同立构聚丙烯树脂的JM-370(PP，Lotte Chemical Corporation)、25wt％作为第一无规立构聚丙烯树脂的重均分子量为15,000g/mol的LMW aPP(熔体指数为100g/10min，Lotte Chemical Corporation)、20wt％作为热塑性弹性体的EG-8842(EOR，DOW)和15wt％作为无机填料的平均直径为5.5μm至11μm的滑石进行混合。
比较例4
以与实施例1中相同的方式制备聚丙烯树脂组合物，不同之处在于将45wt％作为全同立构聚丙烯树脂的JM-370(PP，Lotte Chemical Corporation)、20wt％作为第二无规立构聚丙烯树脂的重均分子量为1,200,000g/mol的UHMW aPP(熔体指数为0.5g/10min，Lotte Chemical Corporation)、20wt％作为热塑性弹性体的EG-8842(EOR，DOW)和15wt％作为无机填料的平均直径为5.5μm至11μm的滑石进行混合。
[表1]
测试例
<评估>
测试例1：比重
根据ASTM D792测量实施例和比较例中获得的样品的比重，结果示于[表2]。
测试例2：熔体指数(g/10min)
根据ASTM D1238方法，在230℃和2.16kg的负荷下测量实施例和比较例中获得的聚丙烯树脂组合物的熔体指数，结果示于[表2]。
测试例3：抗拉强度
使用ASTM D638在23℃下通过将样品尺寸和十字头速度分别设定为165×13×3.2mm和50mm/min来测量实施例和比较例中制备的样品的抗拉强度，结果示于[表2]。
测试例4：挠曲模量
使用ASTM D790通过将样品尺寸和十字头速度分别设定为12.7×127×6.4mm和10mm/min来测量实施例和比较例中制备的样品的挠曲模量，结果示于[表2]。
测试例5：IZOD冲击强度
根据ASTM D256在室温(23℃)下测量实施例和比较例中制备的尺寸为63.5×12.7×6.4mm的样品的IZOD冲击强度，结果示于[表2]。
测试例6：线性膨胀系数
通过使用ASTM D696，在-30℃至80℃的测量间隔下测量实施例和比较例中制备的样品的线性膨胀系数，结果示于[表2]。
[表2]
如[表2]所示，能够看出，当不使用无规立构聚丙烯树脂、或者组合物中包含重均分子量低的第一无规立构聚丙烯树脂或重均分子量高的第二无规立构聚丙烯树脂时，由聚丙烯树脂组合物制造的成型产品的物理性能比如抗拉强度、挠曲模量、冲击强度和线性膨胀系数不能得到均匀地满足。
与此相反，确认的是包含所有的全同立构聚丙烯树脂、第一无规立构聚丙烯树脂和第二无规立构聚丙烯树脂的实施例1和2由于低线性膨胀系数而同时具有优异的流动性和机械性能以及优异的尺寸稳定性。
已经参照其优选实施方式详细描述了本公开内容。然而，本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开内容的原理和精神的情况下，可以对这些实施方式进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同方式限定。