TW202140660A - 聚丙烯樹脂組成物、聚丙烯樹脂組成物之製造方法、及成形體 - Google Patents

聚丙烯樹脂組成物、聚丙烯樹脂組成物之製造方法、及成形體 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種聚丙烯樹脂組成物，其可獲得起泡最大程度地受到抑制之成形體。 本發明之聚丙烯樹脂組成物含有：1～41質量份之纖維狀鹼性硫酸鎂、50～98質量份之丙烯聚合物、0.02～1.6質量份之潤滑劑、及未達上述鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份的酸改質彈性體。

Description

聚丙烯樹脂組成物、聚丙烯樹脂組成物之製造方法、及成形體
本發明係關於一種聚丙烯樹脂組成物、聚丙烯樹脂組成物之製造方法、及成形體。
作為聚丙烯樹脂等之填料，廣泛使用鹼性硫酸鎂。作為鹼性硫酸鎂，例如揭示有利用陰離子性及陽離子性這2種界面活性劑加以處理後耐酸性得以提高之纖維狀鹼性硫酸鎂（例如參照專利文獻1）。且據記載，含有該纖維狀鹼性硫酸鎂之樹脂組成物可抑制起泡。
又，亦揭示有表面由無機磷化合物被覆之鹼性硫酸鎂粉末（例如參照專利文獻2）。該鹼性硫酸鎂粉末維持了其原本在生物體內之溶解性，故生物安全性得以確保。並且，與樹脂相摻合時，能獲得起泡受到抑制且熱劣化特性有所提昇之樹脂組成物。且據記載，該樹脂組成物之成形體具有優異之耐衝擊強度。
進而，揭示有一種丙烯系樹脂組成物，其含有作為纖維狀無機填充材之鹼性硫酸鎂，並且含有丙烯聚合物、改質烯烴聚合物、非纖維狀無機填充材及彈性體（例如參照專利文獻3）。且據記載，藉由使用該樹脂組成物，可獲得外觀、剛性與耐衝擊性之平衡、耐衝擊性與耐熱性之平衡優異的成形體。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2016/186152號公報 [專利文獻2]日本專利第6612481號公報 [專利文獻3]日本特開2006-56971號公報
[發明所欲解決之課題]
如上所述，鹼性硫酸鎂被用作填料以提昇聚丙烯樹脂之FM（彎曲彈性模數）或衝擊強度等物理特性，該樹脂組成物被用於汽車等之構件中。尤其是，在用於曝露於雨水之保險桿等外裝材之情形時，要求既能抑制起泡以免塗裝外觀受損，又具備充分之機械特性。
本發明之目的在於提供一種聚丙烯樹脂組成物、及聚丙烯樹脂組成物之製造方法，該聚丙烯樹脂組成物能獲得起泡受到抑制且具備充分之機械特性的成形體。又，本發明之另一目的在於提供一種起泡最大程度地受到抑制且具備充分之機械特性的成形體。 [解決課題之技術手段]
本發明之聚丙烯樹脂組成物含有1～41質量份之纖維狀鹼性硫酸鎂、50～98質量份之丙烯聚合物、0.02～1.6質量份之潤滑劑、及未達上述鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份的酸改質彈性體。
本發明之聚丙烯樹脂組成物之製造方法包括以下步驟：將1～41質量份之纖維狀鹼性硫酸鎂、50～98質量份之丙烯聚合物、0.02～1.6質量份之潤滑劑、及未達上述鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份的酸改質彈性體加以混合，然後進行熔融混練。
本發明之成形體為上述聚丙烯樹脂組成物之成形物。 [發明之效果]
根據本發明，能夠提供一種聚丙烯樹脂組成物、及聚丙烯樹脂組成物之製造方法，該聚丙烯樹脂組成物能獲得起泡受到抑制且具備充分之機械特性的成形體。又，根據本發明，能夠提供一種起泡受到抑制且具備充分之機械特性的成形體。
本發明者進行深入研究後發現，藉由在含有纖維狀鹼性硫酸鎂、丙烯聚合物及潤滑劑之聚丙烯樹脂組成物中摻合特定量之酸改質彈性體，可抑制所獲得之成形體起泡，且其機械特性亦有所提昇。 以下，對本發明之實施形態進行詳細說明。
＜鹼性硫酸鎂＞ 鹼性硫酸鎂由MgSO4 -5Mg(OH)2 -3H2 O表示，例如可將氫氧化鈉、氫氧化鎂、氧化鎂、氫氧化鈣等鹼性物質及硫酸鎂作為原料，藉由水熱合成而獲得。作為鹼性硫酸鎂，可使用纖維狀鹼性硫酸鎂及扇狀鹼性硫酸鎂之任一者，尤佳為纖維狀鹼性硫酸鎂。
纖維狀鹼性硫酸鎂之平均纖維長一般為2～100 μm，較佳為5～50 μm之範圍，平均纖維徑一般為0.1～2.0 μm，較佳為0.1～1.0 μm之範圍。纖維狀鹼性硫酸鎂之平均長徑比（平均纖維長/平均纖維徑）一般為2以上，較佳為3～1000，更佳為3～100，尤佳為5～50之範圍。再者，纖維狀鹼性硫酸鎂之平均纖維長及平均纖維徑可基於掃描式電子顯微鏡（SEM）所獲得之放大影像，藉由影像解析測定纖維長及纖維徑，而由兩者各自之個數平均值計算得出。
扇狀鹼性硫酸鎂為複數個纖維狀鹼性硫酸鎂之一部分接合而連成扇狀之粒子，例如，其平均粒子長為2～100 μm，平均粒子寬為1～40 μm，平均長徑比為1～100左右。此處，平均粒子長係指粒子之長邊方向之尺寸，平均粒子寬係指粒子之短邊方向之最大尺寸。粒子之長邊方向係指粒子長最大之方向，粒子之短邊方向係指與長邊方向正交之方向。又，平均長徑比係指比（平均粒子長/平均粒徑）。
構成扇狀鹼性硫酸鎂之各個纖維狀鹼性硫酸鎂之平均纖維長為2～100 μm，平均纖維徑為0.1～5 μm，平均長徑比為1～1000。複數個纖維狀鹼性硫酸鎂例如於一端被捆束，於另一端具有擴散狀。又，複數個纖維狀鹼性硫酸鎂亦可於長邊方向上之任意位置被捆束，於兩端具有擴散狀。此種扇狀鹼性硫酸鎂例如可依照日本特公平4-36092號公報、及日本特公平6-99147號公報等中記載之方法加以製造及確認。
又，扇狀鹼性硫酸鎂不必為能夠確認出各個纖維狀鹼性硫酸鎂之狀態，可為其中一部分纖維狀鹼性硫酸鎂彼此於長邊方向上接合之狀態。只要能夠確認出包含具有如上所述之形狀，進而具有特定範圍之平均纖維長、平均纖維徑、及平均長徑比之纖維狀鹼性硫酸鎂，就可將其視為本發明中使用之扇狀鹼性硫酸鎂。
鹼性硫酸鎂之摻合量為1～41質量份。鹼性硫酸鎂之摻合量較佳為2～30質量份，更佳為3～20質量份。
＜丙烯聚合物＞ 丙烯聚合物可使用丙烯均聚物或丙烯共聚物。就耐衝擊強度高之方面而言，作為丙烯聚合物，更理想為丙烯嵌段共聚物。
丙烯聚合物之摻合量為50～98質量份。丙烯聚合物之摻合量較佳為50～90質量份，更佳為55～85質量份。
＜潤滑劑＞ 潤滑劑可選自脂肪酸及脂肪酸金屬鹽。作為脂肪酸，較佳為飽和脂肪酸，例如可列舉硬脂酸。作為脂肪酸金屬鹽，例如可列舉：硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、及硬脂酸鋁等。 潤滑劑之摻合量為0.02～1.6質量份。潤滑劑之摻合量較佳為0.04～1.2質量份，更佳為0.06～0.8質量份。
＜酸改質彈性體＞ 作為酸改質彈性體，較佳為順丁烯二酸酐改質彈性體，具體而言，可列舉順丁烯二酸酐改質苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）等。SEBS中之苯乙烯（S）與乙烯-丁烯（EB）之比（S/EB）較佳為10/90～50/50左右，更佳為20/80～40/60左右。
酸改質彈性體之接枝率較佳為1.0～10.0%左右。接枝率可藉由如下方法而算出。首先，使酸改質彈性體溶解於二甲苯中，繼而，使其於丙酮中再沈澱，將雜質去除。然後，使接枝順丁烯二酸酐部甲酯化，並進行甲酯化後之1 H-NMR測定。使用所獲得之光譜之1 H峰面積，求出接枝率。接枝率更佳為1.0～5.0%左右。
酸改質彈性體之摻合量未達鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份。藉由使用摻合有特定量之酸改質彈性體之樹脂組成物，能獲得起泡受到抑制且彎曲彈性模數及夏比衝擊強度亦優異之成形體。酸改質彈性體之摻合量較佳為鹼性硫酸鎂之摻合量之0.05～0.5倍左右，更佳為0.1～0.3倍左右。又，較佳為0.1～15質量份，更佳為0.2～10質量份。
除上述成分以外，本發明之聚丙烯樹脂組成物中亦可含有40質量份以下之彈性體。作為彈性體，可列舉：乙烯-α-烯烴共聚系彈性體、及苯乙烯系彈性體。彈性體可單獨使用一種，亦可將2種以上加以組合而使用。 作為乙烯-α-烯烴共聚系彈性體之具體例，可列舉：乙烯-丙烯共聚彈性體（EPR）、乙烯-1-丁烯共聚彈性體（EBR）、乙烯-1-辛烯共聚彈性體（EOR）、乙烯-丙烯-非共軛二烯共聚彈性體（EPDM）、乙烯-丙烯-1-丁烯共聚彈性體（EPBR）、乙烯-1-丁烯-非共軛二烯共聚彈性體（EBDM）、及乙烯-丙烯-1-丁烯-非共軛二烯共聚彈性體（EPBDM）。
作為苯乙烯系彈性體之具體例，可列舉：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚彈性體（SBR）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚彈性體（SBS）、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚彈性體（SIS）、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚彈性體（SEBS）、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚彈性體（SEPS）等嵌段共聚物、及使該等彈性體氫化而成之嵌段共聚物等。
彈性體之摻合量較佳為5～35質量份，更佳為10～30質量份。藉由包含彈性體，使得耐衝擊強度進一步提高，且不會損害本發明之效果。可使用烯烴系彈性體作為彈性體。
進而，本發明之聚丙烯樹脂組成物中可含有非纖維狀填充材。作為非纖維狀填充材，例如可列舉：滑石、雲母、碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、黏土、氧化鋁、氧化矽、硫酸鈣、矽砂、碳黑、氧化鈦、氫氧化鎂、沸石、鉬、矽藻土、絹雲母、白砂、氫氧化鈣、亞硫酸鈣、硫酸鈉、膨潤土、及石墨等，尤佳為滑石。藉由包含最高40質量份之非纖維狀填充材，可獲得衝擊強度、光澤、外觀等更優異之成形體。
又，進而，本發明之聚丙烯樹脂組成物中，可於不損害本發明之效果之範圍內摻合其他成分。作為其他成分，例如可列舉：抗氧化劑、紫外線吸收劑、顏料、抗靜電劑、銅毒抑制劑、難燃劑、中和劑、發泡劑、塑化劑、成核劑、氣泡抑制劑、交聯劑等。
＜聚丙烯樹脂組成物之製造方法＞ 於製造本發明之聚丙烯樹脂組成物時，首先，以特定之摻合量將鹼性硫酸鎂、丙烯聚合物、潤滑劑、及酸改質彈性體加以混合。關於各成分之摻合量，鹼性硫酸鎂為1～41質量份，丙烯聚合物為50～98質量份，潤滑劑為0.02～1.6質量份。酸改質彈性體之摻合量未達鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份。混合可使用滾筒（tumbler）、摻合機、亨舍爾混合機（Henschel mixer）等。
使用雙軸混練機等，於180～250℃，對獲得之混合物進行熔融混練，藉此獲得本發明之聚丙烯樹脂組成物。
＜成形體＞ 可使本發明之聚丙烯樹脂組成物成形而製造本發明之成形體。成形時，例如可使用壓延成形機（軋光（calender）成形機等）、真空成形機、擠出成形機、射出成形機、吹塑成形機、加壓成形機等成形機。
如上所述，由於本發明之樹脂組成物中以特定之摻合量含有酸改質彈性體，故能獲得起泡受到抑制、彎曲彈性模數及夏比衝擊強度亦優異之成形體。 [實施例]
以下示出本發明之具體例，但該等並不限定本發明。
使用之原料彙總如下。 ＜原料＞ 纖維狀鹼性硫酸鎂（A-1）：MOS-HIGE A-1，Ube Material Industries（股）製造，平均長徑15 μm，平均短徑0.5 μm 丙烯聚合物（B）：聚丙烯嵌段聚合物，Prime Polypro J708UG，Prime Polymer（股）製造
聚烯烴彈性體（C）：乙烯-1-辛烯共聚物橡膠，ENGAGE7270，陶氏化學（股）製造 脂肪酸金屬鹽（E）：硬脂酸鎂
酸改質彈性體（F-1）： 順丁烯二酸酐改質SEBS（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯），Tuftec M1913，旭化成（股）製造，苯乙烯：乙烯-丁烯＝30：70，接枝率1.63% 酸改質彈性體（F-2）： 順丁烯二酸酐改質SEBS（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯），Tuftec M1943，旭化成（股）製造，苯乙烯：乙烯-丁烯＝20：80，接枝率1.49% 酸改質聚丙烯（F-3）： 順丁烯二酸酐改質聚丙烯，ADMER QF551，三井化學（股）製造，接枝率0.08% 酸改質聚丙烯（F-4）： 順丁烯二酸酐改質聚丙烯，TOYO-TAC PMA-H1000P，東洋紡（股）製造，接枝率1.01% 酸改質聚丙烯（F-5）： 順丁烯二酸酐改質聚丙烯，SCONA TPPP 2003 GB，BYK-Chemie Japan（股）製造，接枝率0.28% 再者，酸改質彈性體與酸改質聚丙烯中之接枝率係根據如下獲得之光譜而算出，該光譜係使接枝順丁烯二酸酐部甲酯化後進行1 H-NMR測定而獲得。
＜實施例1＞ 首先，將10質量份之纖維狀鹼性硫酸鎂（A-1）、65質量份之丙烯聚合物（B）、25質量份之聚烯烴彈性體（C）、0.3質量份之脂肪酸金屬鹽（E）、及1質量份之酸改質彈性體（F-1）加以混合。使用雙軸擠出混練機（東洋精機製作所（股）製造，LABO PLASTOMILL），對所獲得之混合物進行熔融混練，從而獲得實施例1之樹脂組成物。
＜實施例2＞ 將酸改質彈性體（F-1）之摻合量變更為3質量份，除此以外，其他操作與實施例1相同，如此獲得實施例2之樹脂組成物。
＜實施例3＞ 將酸改質彈性體（F-1）變更為相同量之（F-2），除此以外，其他操作與實施例1相同，如此獲得實施例3之樹脂組成物。
＜實施例4＞ 將酸改質彈性體（F-2）之摻合量變更為3質量份，除此以外，其他操作與實施例3相同，如此獲得實施例4之樹脂組成物。
＜比較例1＞ 除不摻合酸改質彈性體（F-1）以外，其他操作與實施例1相同，如此獲得比較例1之樹脂組成物。
＜比較例2＞ 將酸改質彈性體（F-1）之摻合量變更為5質量份，除此以外，其他操作與實施例1相同，如此獲得比較例2之樹脂組成物。
＜比較例3＞ 將酸改質彈性體（F-2）之摻合量變更為5質量份，除此以外，其他操作與實施例3相同，如此獲得比較例3之樹脂組成物。
＜比較例4＞ 將酸改質彈性體（F-1）變更為相同量之酸改質聚丙烯（F-3），除此以外，其他操作與實施例1相同，如此獲得比較例4之樹脂組成物。
＜比較例5＞ 將酸改質彈性體（F-1）變更為相同量之酸改質聚丙烯（F-3），除此以外，其他操作與實施例2相同，如此獲得比較例5之樹脂組成物。
＜比較例6＞ 將酸改質彈性體（F-1）變更為相同量之酸改質聚丙烯（F-3），除此以外，其他操作與比較例2相同，如此獲得比較例6之樹脂組成物。
＜比較例7～9＞ 將酸改質聚丙烯（F-3）變更為相同量之酸改質聚丙烯（F-4），除此以外，其他操作與比較例4～6相同，如此獲得比較例7～9之樹脂組成物。
＜比較例10～12＞ 將酸改質聚丙烯（F-3）變更為相同量之酸改質聚丙烯（F-5），除此以外，其他操作與比較例4～6相同，如此獲得比較例10～12之樹脂組成物。
下述表1中彙總有實施例及比較例之樹脂組成物之成分組成。 [表1]
   A B C E F
A-1 F-1 F-2 F-3 F-4 F-5
實施例1 10 65 25 0.3 1            
實施例2 10 65 25 0.3 3            
實施例3 10 65 25 0.3    1         
實施例4 10 65 25 0.3    3         
比較例1 10 65 25 0.3               
比較例2 10 65 25 0.3 5            
比較例3 10 65 25 0.3    5         
比較例4 10 65 25 0.3       1      
比較例5 10 65 25 0.3       3      
比較例6 10 65 25 0.3       5      
比較例7 10 65 25 0.3          1   
比較例8 10 65 25 0.3          3   
比較例9 10 65 25 0.3          5   
比較例10 10 65 25 0.3             1
比較例11 10 65 25 0.3             3
比較例12 10 65 25 0.3             5
＜試片之製作＞ 使用電動射出成形機（Shinko Sellbic（股）製造，C,Mobile），使各樹脂組成物成形為特定尺寸，從而獲得力學物性評價用之短條型試片（縱80 mm、橫10 mm、厚度4 mm）、及起泡評價用之平板型試片（縱40 mm、橫40 mm、厚度1 mm）。
＜起泡評價用試片之製作＞ 於平板型試片之單面，依序塗佈底漆（Solar（股）製造，Pita King 602ECO）、基底塗層（Nippon Paint（股）製造，Admila α）、透明塗層（Nippon Paint（股）製造，Hypo Clear），從而製作起泡評價用試片。
＜起泡評價＞ 將起泡評價用試片浸漬於80℃離子交換水中，並靜置48小時。浸漬後，使試片乾燥，並使用光學顯微鏡觀察表面之起泡情況。根據觀察視野4 cm2 中有無直徑0.1 mm以上之起泡，以如下方式進行評價。 未產生起泡：○ 產生起泡：×
＜力學物性之評價＞ 使用力學物性評價用之短條型試片，藉由以下方法對彎曲彈性模數及夏比衝擊強度進行測定。 ＜彎曲彈性模數之評價＞ 使用萬能力學試驗機（島津製作所（股）製造，AGS-x），利用依據JIS K7171之方法進行三點彎曲試驗。根據所獲得之荷重撓度曲線，對彎曲彈性模數進行評價。測定溫度設為23℃。 ＜夏比衝擊強度＞ 使用夏比衝擊試驗機（MYS-TESTER（股）製造），利用依據JIS K7111之方法對缺口衝擊強度進行評價。測定溫度設為23℃。
將使用各樹脂組成物之成形體之評價結果與起泡抑制效果一同彙總示於下述表2中。
[表2]
   起泡抑制效果 彎曲彈性模數（GPa） 夏比衝擊強度（kJ/m2 ）
實施例1 ○ 2.0 58
實施例2 ○ 1.6 58
實施例3 ○ 1.8 56
實施例4 ○ 1.5 60
比較例1 × 2.0 54
比較例2 ○ 1.1 62
比較例3 ○ 1.1 58
比較例4 × 2.0 58
比較例5 × 2.0 55
比較例6 × 1.8 53
比較例7 × 1.6 52
比較例8 ○ 1.9 18
比較例9 ○ 1.8 18
比較例10 × 1.9 58
比較例11 × 2.0 42
比較例12 ○ 1.8 45
如上述表2所示，使用實施例1～4之樹脂組成物之成形體可抑制起泡，且具有1.5 GPa以上之彎曲彈性模數及56 kJ/m2 以上之夏比衝擊強度，上述實施例1～4之樹脂組成物含有特定量之順丁烯二酸酐改質SEBS。即，實施例之成形體可同時抑制起泡及具有高機械強度。
相對於此，於不含順丁烯二酸酐改質SEBS之情形（比較例1）時，無法抑制起泡。於順丁烯二酸酐改質SEBS之摻合量為鹼性硫酸鎂之摻合量的0.5倍之情形（比較例2、3）時，彎曲彈性模數僅為1.1 GPa，機械特性差。於摻合順丁烯二酸酐改質聚丙烯來代替順丁烯二酸酐改質SEBS之情形（比較例4～12）時，無法同時抑制起泡及具有高機械特性。
無
無

Claims (6)

  1. 一種聚丙烯樹脂組成物，其含有： 1～41質量份之纖維狀鹼性硫酸鎂、 50～98質量份之丙烯聚合物、 0.02～1.6質量份之潤滑劑、及 未達上述纖維狀鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份的酸改質彈性體。
  2. 如請求項1之聚丙烯樹脂組成物，其進而含有最高40質量份之彈性體。
  3. 如請求項1或2之聚丙烯樹脂組成物，其進而含有最高40質量份之非纖維狀填充材。
  4. 如請求項1或2之聚丙烯樹脂組成物，其中，上述酸改質彈性體為順丁烯二酸酐改質彈性體。
  5. 一種聚丙烯樹脂組成物之製造方法，其包括以下步驟：將1～41質量份之纖維狀鹼性硫酸鎂、50～98質量份之丙烯聚合物、0.02～1.6質量份之潤滑劑、及未達上述鹼性硫酸鎂之摻合量之0.5倍且為0.1～20質量份的酸改質彈性體加以混合，然後進行熔融混練。
  6. 一種成形體，其係請求項1或2之聚丙烯樹脂組成物之成形物。
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