TW202307119A - 樹脂組成物及成形品 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種樹脂組成物及其成形品,該樹脂組成物為苯乙烯系樹脂的含量少,且對環境的負擔低之樹脂組成物,其係成形性佳,且能得到拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。
[解決手段]一種樹脂組成物,其係包含:包含碳酸鈣之無機填充劑、包含二烯成分之苯乙烯系樹脂,其中該無機填充劑之含量,相對於該樹脂組成物的總質量,係50質量%以上,依據ASTM-D638所測定之拉伸彈性係數為1,000~3,000MPa,拉伸斷裂伸長率為5%以上。
Description
本發明係關於樹脂組成物及其成形品。更具體來說,係關於一種苯乙烯系樹脂的含量少,且對環境的負擔低之樹脂組成物及其成形品。
一般來說,使用在家用電器、汽車的內裝材料、玩具等中的樹脂製品係藉由射出成形等來成形。聚苯乙烯樹脂為代表性的熱塑性樹脂,由於透明性、成形性佳且便宜,作為射出成形用熱塑性樹脂,被廣泛應用於上述各種用途。這些各種用途之中,於需要耐熱性與剛性等物性的領域,已知會在聚苯乙烯樹脂中調配碳酸鈣、滑石、沸石等無機填充材料(例如專利文獻1等)。然而,聚苯乙烯樹脂因脆性高,由包含大量無機填充材料的樹脂組成物所得到之成形品,會有拉伸彈性係數與拉伸斷裂伸長率不足的問題。又,此種樹脂組成物在射出成形時所需的流動性也低。
另外,近年來,地球暖化等環境問題變得越來越受到重視,因而希望減少源自石油等化石資源之樹脂材料的使用量。於射出成形品的領域中,也期望有源自化石資源的熱塑性樹脂比率少之樹脂製品,而正對增加不是源自化石資源之無機填充劑等添加劑的調配量之方法(專利文獻2),與調配源自生質的材料之樹脂組成物(專利文獻3)等進行研究。然而如上所述,於包含聚苯乙烯樹脂之樹脂組成物,若增加無機填充材料的調配量則樹脂會變脆且成形品的拉伸彈性係數與拉伸斷裂伸長率會降低,成形性也會變差。於調配生質材料的情形也一樣,若提高生質材料的調配率,則無法滿足射出成形品所需要的各種物性。因此,在傳統的技術中,難以得到將苯乙烯系樹脂之比例降低至50質量%以下、環境負擔低之樹脂組成物。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1 日本特開平9-267350號公報
專利文獻2 日本特開2019-077148號公報
專利文獻3 日本特開2018-119048號公報
[發明欲解決之課題]
本發明係有鑑於上述情形而作成,目的為提供一種樹脂組成物及其成形品,該樹脂組成物為苯乙烯系樹脂的含量少,且對環境的負擔低之樹脂組成物,其成形性佳,且能得到拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。
[用以解決課題之手段]
本發明人對上述課題戮力研究的結果,發現藉由組合包含二烯成分之苯乙烯系樹脂,與包含碳酸鈣之無機填充劑,能得到可解決上述所有課題之樹脂組成物,而完成本發明。
即,本發明具有以下態樣。
[1] 一種樹脂組成物,其係包含:包含碳酸鈣之無機填充劑,與包含二烯成分之苯乙烯系樹脂,其中,該無機填充劑之含量,相對於該樹脂組成物的總質量,係50質量%以上,且依據ASTM-D638所測定之拉伸彈性係數為1,000~3,000MPa,拉伸斷裂伸長率為5%以上。
[2] 如[1]所記載之樹脂組成物,其中該無機填充劑係包含蛋殼粉末。
[3] 如[2]所記載之樹脂組成物,其中該蛋殼粉末的平均粒徑為3~50μm。
[4] 如[1]至[3]中任一項所記載之樹脂組成物,其中該苯乙烯系樹脂係包含:聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體。
[5] 如[4]所記載之樹脂組成物,其中該聚苯乙烯樹脂係包含從通用聚苯乙烯及耐衝擊性聚苯乙烯中所選出之至少一種樹脂。
[6] 如[4]或[5]所記載之樹脂組成物,其中該苯乙烯系熱塑性彈性體係包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
[7] 如[1]至[6]中任一項所記載之樹脂組成物,其中相對於該樹脂組成物的總質量,該二烯成分之含量係3~15質量%。
[8] 如[1]至[7]中任一項所記載之樹脂組成物,其中該樹脂組成物的MFR(200℃、5kg荷重)為1.5g/10min以上。
[9] 如[1]至[8]中任一項之樹脂組成物,其係射出成形用。
[10] 一種成形品,其係包含如[1]至[9]中任一項之樹脂組成物。
[發明之效果]
依據本發明,能提供一種樹脂組成物及其成形品,該樹脂組成物為苯乙烯系樹脂的含量少,且對環境的負擔低之樹脂組成物,其係成形性佳,且能得到拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。
[用以實施發明的形態]
以下詳細說明本發明,但本發明並非限定於以下態樣。其中在本說明書中,「~」的記號係意指「以上以下」。即,「3~50」係意指「3以上50以下」。
[樹脂組成物]
本發明之樹脂組成物係包含碳酸鈣之無機填充劑與包含二烯成分之苯乙烯系樹脂的樹脂組成物,其特徵為:該無機填充劑之含量,相對於該樹脂組成物的總質量,係50質量%以上,且依據ASTM-D638所測定之拉伸彈性係數為1,000~3,000MPa,拉伸斷裂伸長率為5%以上。依據本發明之樹脂組成物,在達成適用於射出成形之成形性的同時,能降低苯乙烯系樹脂之含量。進一步,能提供拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。
本發明之樹脂組成物依據ASTM-D638所測定出之拉伸彈性係數係1,000~3,000MPa。本說明書中,「樹脂組成物之拉伸彈性係數」及「樹脂組成物之拉伸斷裂伸長率」係意指依據ASTM-D638製作樹脂組成物的試驗片,使用該試驗片測定之拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率。該試驗片的拉伸彈性係數若為1,000~3,000MPa,則由樹脂組成物所得到之成形品的拉伸彈性係數也會變好,能得到強度與柔韌性的平衡佳之成形品。
該拉伸彈性係數可以是1,000~2,600MPa,也可以是1,000~1,900MPa,也可以是1,200~1,800MPa。其中,該拉伸彈性數係依據ASTM-D638測定出的值,具體來說係意指用以下條件測定出的值。
(拉伸彈性係數之測定方法)
將樹脂組成物成形為厚度0.40mm的板狀後,裁切成啞鈴1號的形狀來製作出10片測試樣品。然後,依據ASTM-D638,使用Autograph,在測定溫度23℃、濕度50%之條件下,以拉伸速度5mm/min測定測試樣品之拉伸彈性係數。測定全部的測試樣品之拉伸彈性係數,取其平均值為樹脂組成物之拉伸彈性係數。
又,本發明之樹脂組成物依據ASTM-D638所測定之拉伸斷裂伸長率為5%以上。樹脂組成物之拉伸斷裂伸長率若為5%以上,則所得到的成形品之拉伸斷裂伸長率也會變好,能得到強度與柔韌性的平衡佳之成形品。該拉伸斷裂伸長率可為10%以上,也可為15%以上。由成形性的觀點來看,拉伸斷裂伸長率也可為5~100%。其中,該拉伸斷裂伸長率係依據ASTM-D638所測定出的值,具體來說係意指用以下條件測定出的值。
(拉伸斷裂伸長率之測定方法)
將樹脂組成物成形為厚度0.40mm的板狀後,以啞鈴1號的形狀裁切來製作出10片測試樣品。然後,依據ASTM-D638,使用Autograph,在測定溫度23℃、濕度50%之條件下,以拉伸速度5mm/min測定測試樣品之拉伸斷裂伸長率。測定全部的測試樣品之拉伸斷裂伸長率,取其平均值為樹脂組成物之拉伸斷裂伸長率。
本發明之樹脂組成物依據JIS K 7260的標準評量之在200℃、5kg荷重下的熔體流動速率(Melt Flow Rate,MFR),較佳為1.5g/10min以上,更佳為2.0g/10min以上。樹脂組成物的MFR(200℃、5kg荷重)若為1.5g/10min以上,則流動性容易變好,成形性容易變更好。
<包含碳酸鈣之無機填充材料>
本發明之樹脂組成物,相對於樹脂組成物的總質量,係含有50質量%以上的包含碳酸鈣之無機填充劑。本發明之樹脂組成物由於包含包含二烯成分之苯乙烯系樹脂作為熱塑性樹脂成分,所以即使含有50質量%以上的無機填充劑,成形性也不會變差。還能提供拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。無機填充材料的比例,相對於樹脂組成物的總質量,係50質量%以上,較佳為50~70質量%,更佳為50~60質量%。
無機填充材料係包含碳酸鈣。無機填充材料中碳酸鈣的比例,相對於無機填充材料的總質量,較佳為90質量%以上,更佳為93~100質量%,再佳為95~100質量%。無機填充材料中碳酸鈣的比例若在上述範圍內,即容易得到拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。
無機填充材料中也可包含碳酸鈣以外之填充材料(其它填充材料)。作為其它填充材料,可舉出例如滑石等。其它填充材料可包含單獨1種,也能將2種以上併用。又,相對於無機填充材料的總質量,可在小於10質量%之範圍內含有其它填充材料。
在一個態樣中,本發明之包含碳酸鈣之無機填充材料也可為生物礦物。「生物礦物」係指生物產生的礦物,可舉出珍珠、貝殼、蛋殼、骨頭、甲殼類的外骨格等。在使用「生物礦物」來作為本發明之無機填充材料的情形,較佳為使用蛋殼粉末、貝殼粉末。這些蛋殼粉末及貝殼粉末係以碳酸鈣作為主成分之無機填充材料。又,蛋殼粉末及貝殼粉末從進一步減少對環境的負擔之觀點來看,較佳為源自食物廢棄物的粉末。在這之中,更佳為包含蛋殼粉末。其中,「源自食物廢棄物」除了在食物的製造與調理過程中產生的加工殘渣以外,也可為源自於食物的流通過程與消費階段所產生之賣剩或吃剩等的食物廢棄物材料。
作為蛋殼粉末,較佳為將雞的蛋殼作為原料者。雞的蛋殼每年有20萬噸以上被廢棄處理,因而希望有效利用它。又,雞的蛋殼中通常包含95質量%以上的碳酸鈣。本發明之樹脂組成物較佳為包含雞的蛋殼粉末來作為包含碳酸鈣之無機填充材料。於一個態樣中,作為無機填充材料可僅使用蛋殼粉末,也可為蛋殼粉末與市售碳酸鈣的混合物。此處,「市售碳酸鈣」係意指不是源自生物礦物之原料,例如以石灰石等為原料,由化學製造出者。於使用蛋殼粉末與市售碳酸鈣的混合物作為無機填充材料之情形,從有效利用天然廢棄材料的觀點來看,該混合物中蛋殼粉末的比例較佳為60~100質量%,更佳為70~100質量%。又,該混合物中也可包含碳酸鈣以外的前述其它填充材料。
於調配蛋殼粉末作為無機填充材料之情形,若使用更細微的粉末則樹脂組成物的黏度會變得容易上升,恐怕使成形時的流動性降低。又,蛋殼粉末在樹脂組成物中的分散性也容易降低。另一方面,若平均粒徑過大,則會變得不易得到具備想要的強度與柔韌性之成形品。因此,從這些觀點來看,蛋殼粉末的平均粒徑較佳為3~50μm,更佳為3~40μm,再佳為4~30μm。特別是蛋殼粉末的平均粒徑之上限較佳為50μm以下。於調配具有大於50μm的平均粒徑之蛋殼粉末的情形,樹脂會變得容易斷裂,變得不易得到想要的伸長率。其中,蛋殼粉末的平均粒徑係意指依據「篩分法」,以粒徑分布測定裝置測定出的值。
蛋殼粉末的比重較佳為2.0~3.0,更佳為2.0~2.8,特佳為2.3~2.7。
如上所述之蛋殼粉末能用傳統已知的製造方法製造。即,可用已知的方法將蛋殼粉碎後,分級得到具有想要的平均粒徑之蛋殼粉末。具體來說,係自蛋殼去除蛋殼膜後,將蛋殼乾燥處理。然後,以粉碎機等粉碎而得到蛋殼的粉末。然後,藉由使用具有適當的篩網孔徑之篩子分級,製成蛋殼粉末。
又,蛋殼粉末也可使用市售商品。作為市售商品可舉出例如:Green Techno 21(股)製,商品名:GT-26;Kewpie Egg (股)製,商品名:Calhope(註冊商標)等。
於本發明之無機填充材料為蛋殼粉末之情形,樹脂組成物中蛋殼粉末的含量,相對於樹脂組成物的總質量,係50質量%以上,較佳為50~70質量%,更佳為50~65質量%。
<包含二烯成分之苯乙烯系樹脂>
本發明之樹脂組成物係包含﹕包含二烯成分之苯乙烯系樹脂。藉由包含包含二烯成分之苯乙烯系樹脂,即使調配50質量%以上的前述無機填充材料,樹脂組成物也不會變脆,成形性也會變好。又,能得到拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形性。此處,「包含二烯成分」係意指:包含含有源自共軛二烯的單體單元之苯乙烯系樹脂、包含共軛二烯之單體、或包含含有共軛二烯橡膠或共軛二烯的共聚物之橡膠狀聚合物、或者包含這些之中的1種以上。又,「苯乙烯系樹脂」係意指包含1種以上含有源自芳香族乙烯化合物的單體單元之聚合物。本發明之「包含二烯成分之苯乙烯系樹脂」可係由1種包含源自共軛二烯的單體單元與源自芳香族乙烯化合物的單體單元之聚合物構成,也可為如後所述的多種聚合物之混合物。以下,也將含二烯成分之苯乙烯系樹脂簡單記為「苯乙烯系樹脂」。
樹脂組成物中二烯成分之比例,相對於樹脂組成物的總質量,較佳為3~15質量%,更佳為3~14質量%,特佳為4~12質量%。樹脂組成物中二烯成分之比例若在上述範圍內,則即使調配50質量%以上的無機填充材料,成形性也容易變好。還有,成形品的拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率不易降低。其中,樹脂組成物中二烯成分之比例可為從苯乙烯系樹脂的調配量所算出的值,也可為用以下方法所測定出的值。
作為從苯乙烯系樹脂的調配量算出之方法,例如,於使用事先已知二烯成分量的苯乙烯系樹脂之情形,可由[(苯乙烯系樹脂中的二烯成分量(質量%))×(苯乙烯系樹脂的調配量(質量%))]/樹脂組成物之總質量(100質量%)算出。
作為測定樹脂組成物中的二烯成分之方法,可舉出例如:以使用一氯化碘、碘化鉀及硫代硫酸鈉標準液之電位滴定,測定樹脂組成物中的二烯含量,取此二烯含量作為樹脂組成物中的二烯成分之比例之方法。作為具體的測定方法,可採用例如:日本分析化學會高分子分析研究座談會編輯,「新版高分子分析手冊」,紀伊國屋書店(1995年版),P.659(3)橡膠含量中所記載之方法。
本發明之苯乙烯系樹脂中的二烯成分之比例,相對於苯乙烯系樹脂之總質量,較佳為5~40質量%,更佳為6~30質量%,特佳為8~28質量%。若為二烯成分之比例在上述範圍內之苯乙烯系樹脂,則會變得容易將樹脂組成物中的二烯成分之比例調整至上述的較佳範圍。還有,即使減少樹脂組成物中苯乙烯系樹脂的含量,成形性也不易變差。還有,所得到的成形品之拉伸彈性係數與拉伸斷裂伸長率不易降低。其中,苯乙烯系樹脂中二烯成分之比例,能以與上述樹脂組成物中二烯成分的算出方法及測定方法相同之方法求取。
樹脂組成物中的含二烯成分之苯乙烯系樹脂之比例,相對於樹脂組成物的總質量,較佳為50質量%以下。又,從成形品的剛性之觀點來看,較佳為包含30質量%以上的苯乙烯系樹脂。即,樹脂組成物中的苯乙烯系樹脂之比例更佳為35~50質量%,再佳為40~50質量%。
本發明之苯乙烯系樹脂也可為多種樹脂的混合物。於苯乙烯系樹脂為多種樹脂的混合物之情形,也可包含聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體。
(聚苯乙烯樹脂)
本發明之聚苯乙烯樹脂係意指芳香族乙烯化合物之聚合物、能與芳香族乙烯化合物共聚合的化合物與芳香族乙烯化合物之共聚物、或在橡膠狀聚合物的存在下將它們聚合而成的聚合物。
作為芳香族乙烯化合物可舉出例如:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、對三級丁基苯乙烯等。這些芳香族乙烯化合物能以單獨1種使用,也能將2種以上併用。其中,較佳為包含苯乙烯。
作為能與芳香族乙烯化合物共聚合之化合物,可舉出例如:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等甲基丙烯酸酯;丙烯腈、甲基丙烯腈等不飽和腈化合物類;馬來酸酐等酸酐等。
作為上述能共聚合之化合物的質量比,相對於上述芳香族乙烯化合物與上述能共聚合之化合物的合計量(100質量%),較佳為20質量%以下,更佳為15質量%以下。
作為橡膠狀聚合物,可舉出例如:共軛二烯橡膠、共軛二烯與芳香族乙烯化合物之共聚物、乙烯-丙烯共聚物系橡膠等。更具體來說可舉出:聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯隨機共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、將它們部分或全部氫化而成之聚合物等。
聚苯乙烯樹脂之重量平均分子量(Mw)較佳為10,000~500,000,更佳為100,000~300,000。聚苯乙烯樹脂的Mw若在上述範圍內,則流動性容易變好。其中,聚苯乙烯樹脂的Mw係指用GPC(凝膠滲透層析法),以聚苯乙烯換算所算出的值。
聚苯乙烯樹脂也可為耐衝擊性聚苯乙烯(以下也稱為「HIPS」)、通用聚苯乙烯(均聚苯乙烯,以下也稱為「GPPS」)。於一個態樣中,聚苯乙烯樹脂較佳為包含從HIPS、及GPPS中所選出之至少1種樹脂。此外,聚苯乙烯樹脂係不含後述的苯乙烯系熱塑性彈性體。
於苯乙烯系樹脂包含聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體之情形,相對於聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體的合計量(100質量%),聚苯乙烯樹脂之比例較佳為20~95質量%,更佳為40~80質量%。若相對於上述合計量,聚苯乙烯樹脂之比例在上述範圍內,則容易調整苯乙烯系樹脂的二烯成分之比例。又,樹脂組成物中聚苯乙烯樹脂之比例,相對於樹脂組成物的總質量,較佳為10~40質量%,更佳為20~32質量%。
(苯乙烯系熱塑性彈性體)
本發明之苯乙烯系熱塑性彈性體係芳香族乙烯化合物與共軛二烯之嵌段共聚物、及其氫化物。作為芳香族乙烯化合物,可舉出與上述聚苯乙烯樹脂相同者,更佳為苯乙烯。
作為本發明之苯乙烯系熱塑性彈性體可舉出例如:苯乙烯-丁二烯(SB)、苯乙烯-異戊二烯(SI)、苯乙烯-丁二烯-丁烯(SBB)、苯乙烯-丁二烯-異戊二烯(SBI)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯-丁烯-苯乙烯(SBBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、及苯乙烯-丁二烯-異戊二烯-苯乙烯(SBIS)等嵌段共聚物、及將它們氫化而成的嵌段共聚物。它們能以單獨1種使用,也能將2種以上併用。其中,作為苯乙烯系熱塑性彈性體較佳係包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
苯乙烯系熱塑性彈性體之重量平均分子量(Mw)較佳為100,000~200,000,更佳為120,000~180,000。苯乙烯系熱塑性彈性體之Mw若在上述範圍內,則與聚苯乙烯樹脂的相容性容易變好。其中,苯乙烯系熱塑性彈性體之Mw係以與前述聚苯乙烯樹脂相同之條件藉由GPC測定。
苯乙烯系熱塑性彈性體中的二烯成分之比例,從變得容易調整至能成形的拉伸彈性係數之範圍的觀點來看,相對於苯乙烯系熱塑性彈性體的總質量,較佳為10~80質量%,更佳為13~70質量%,再佳為15~60質量%。其中,苯乙烯系熱塑性彈性體中的二烯成分,可為由共軛二烯的添加量算出之值,也可為用前述方法測定之值。作為測定苯乙烯系熱塑性彈性體的二烯成分之方法,可舉出與前述樹脂組成物中的二烯含量之測定方法相同之方法。
在苯乙烯系樹脂包含聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體之情形,相對於聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體的合計量(100質量%),苯乙烯系熱塑性彈性體的比例較佳為10~70質量%,更佳為20~60質量%。若相對於上述合計量,苯乙烯系熱塑性彈性體的比例在上述範圍內,則容易調整苯乙烯系樹脂中的二烯成分之比例。又,樹脂組成物中的苯乙烯系熱塑性彈性體之比例,相對於樹脂組成物的總質量,較佳為5~40質量%,更佳為8~30質量%。
於一個態樣中,苯乙烯系樹脂也可僅由苯乙烯系熱塑性彈性體構成。在苯乙烯系樹脂係僅由苯乙烯系熱塑性彈性體構成之情形,較佳係將苯乙烯系熱塑性彈性體之二烯成分調整成使樹脂組成物中的二烯成分量在3~15質量%之範圍。
如上所述,本發明之樹脂組成物儘管相對於樹脂組成物的總質量包含50質量%以上之無機填充材料,仍具有5%以上的拉伸斷裂伸長率,且具有1,000~3,000MPa的拉伸彈性係數。通常於提高無機填充材料的比例,進一步降低樹脂成分的比例之情形,樹脂會輕易斷裂而無法得到充分伸展。即,變成又硬又脆的成形品。本發明人等發現藉由調配一定量的含二烯成分之苯乙烯系樹脂,即使樹脂量少也能充分伸展,進一步能抑制彈性係數變得過高。更進一步,還發現藉由將如GPPS或HIPS之聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體組合,即使將樹脂組成物中的樹脂成分的比例設為50質量%以下,也會變得容易得到彈性係數與伸長率的平衡變得更好,且柔韌性與強度的平衡更佳之成形品。
本發明之樹脂組成物可包含苯乙烯系樹脂以外之熱塑性樹脂(其它熱塑性樹脂),但從得到樹脂含量少之樹脂組成物的觀點來看,較佳係於樹脂組成物中不含其它熱塑性樹脂。
本發明之樹脂組成物視需要也可包含紫外線吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、潤滑劑、塑化劑、著色劑、抗靜電劑、阻燃劑、礦物油等其它添加劑;玻璃纖維、碳纖維、聚芳醯胺纖維等強化纖維等。這些能以單獨1種使用,也能將2種以上併用。
作為紫外線吸收劑可舉出例如:2-(5’-甲基-2’-羥苯基)苯并***、2-(5’-三級丁基-2’-羥苯基)苯并***、2-[2’-羥-3’,5’-雙(α,α-二甲基苯甲基)苯基]苯并***、2-(3’,5’-二(三級丁基)-2’-羥苯基)苯并***、2-(3’-三級丁基-5’-甲基-2’-羥苯基)-5-氯苯并***、2-(3’,5’-二(三級丁基)-2’-羥苯基)-5-氯苯并***、2-(3’,5’-二(三級戊基)-2’-羥苯基)苯并***、2-[3’-(3”,4”,5”,6”-四氫酞醯亞胺甲基)-5’-甲基-2’-羥苯基]苯并***、2,2’-亞甲雙[4-(1,1,3,3-四甲丁基)-6-(2H-苯并***-2-基)苯酚]等苯并***系紫外線吸收劑;2-乙氧基-2’-乙基草醯雙苯胺、2-乙氧基-5-三級丁基-2’-乙基草醯雙苯胺、2-乙氧基-4’-異癸苯基草醯雙苯胺等草醯苯胺系(oxalic acid anilide)紫外線吸收劑;2-羥-4-正辛氧基二苯基酮、2,4-二羥二苯基酮、2-羥-4-甲氧基二苯基酮、2-羥-4-甲氧基-5-磺酸基二苯基酮、2,2’-二羥-4-甲氧基二苯基酮、2,2’-二羥-4,4’-二甲氧基二苯基酮、2-羥-4-甲氧基-2’-羧基二苯基酮等二苯基酮系紫外線吸收劑;柳酸苯酯、柳酸對三級丁基苯酯、柳酸對辛基苯酯等柳酸系紫外線吸收劑;2-氰-3,3’-二苯基丙烯酸2-乙基己酯、2-氰-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯等氰基丙烯酸酯系紫外線吸收劑;金紅石型氧化鈦、銳鈦礦型氧化鈦、以氧化鋁、二氧化矽、矽烷偶合劑、鈦系偶合劑等表面處理劑處理過之氧化鈦等氧化鈦系紫外線穩定劑等。這些能以單獨1種使用,也能將2種以上併用。
作為光穩定劑可舉出例如:雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、丁二酸二甲酯・1-(2-羥乙基)-4-羥-2,2,6,6-四甲基哌啶聚縮合物、聚[[6,(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺]-六亞甲基-[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺]]、1-[2-[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥苯基)丙醯氧基]乙基]-4-[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥苯基)丙醯氧基]-2,2,6,6-四甲基哌啶等。這些能以單獨1種使用,也能將2種以上併用。
作為抗氧化劑可舉出例如:參乙二醇雙[3-(3-三級丁基-5-甲基-4-羥苯基)丙酸酯]、2,4-雙(正辛硫基)-6-(4-羥-3,5-二(三級丁基)苯胺基)-1,3,5-三、新戊四醇肆[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥苯基)丙酸酯]、3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥苯基)丙酸十八酯、2,2-雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)硫醚及1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-二(三級丁基)-4-羥苯甲基)苯等酚系抗氧化劑;3,3’-硫代二丙酸二(十三酯)、3,3’-硫代二丙酸二(十二酯)、3,3’-硫代二丙酸二(十四酯)、3,3’-硫代二丙酸二(十八酯)、3,3’-硫代二丙酸二辛酯等硫系抗氧化劑;亞磷酸參壬苯酯、4,4’-亞丁基-雙(3-甲基-6-三級丁苯基二(十三基)亞磷酸酯)、(十三基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙(十八基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙(二(三級丁基)苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙(二(三級丁基)-4-甲苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、辛基亞膦酸二壬苯酯、1,4-亞苯二亞膦酸肆(2,4-二(三級丁基)苯酯)、4,4’-聯苯二亞膦酸肆(2,4-二(三級丁基)苯酯)、10-癸氧基-9,10-二氫-9-氧-10-磷菲等磷系抗氧化劑等。這些能以單獨1種使用,也能將2種以上併用。
[樹脂組成物之製造方法]
本發明之樹脂組成物可藉由將包含碳酸鈣之無機填充材料、含二烯成分之苯乙烯系樹脂、與視需要的其它成分加以熔融混煉來製造。具體來說,藉由將含二烯成分之苯乙烯系樹脂(更佳為聚苯乙烯樹脂及苯乙烯系熱塑性彈性體),與包含碳酸鈣之無機填充材料(更佳為蛋殼粉末)分別加入雙軸擠出機,以200~250℃之溫度熔融混煉後以條狀擠出,可製作粒狀的樹脂組成物。其中,本發明之樹脂組成物因相對於樹脂組成物的總質量包含50質量%以上的包含碳酸鈣之無機填充材料,所以樹脂材料的含量少。
[用途]
如上所述,本發明之樹脂組成物雖然包含50質量%的無機填充材料,但成形性佳。因此,適合作為射出成形用樹脂組成物。此外,當然,本發明之樹脂組成物其用途並非限定在射出成形用途。
[成形品]
本發明之成形品係包含前述樹脂組成物。較佳為係將本發明之樹脂組成物射出成形而得。本發明之成形品具優良的拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率。又,本發明之成形品因樹脂材料的比例在50質量%以下,所以對環境的負擔低。本發明之成形品可應用在文具、家具、建材、餐具、容器、園藝材料、玩具等用途。
本發明之樹脂組成物的更佳態樣如下。
<1>一種樹脂組成物,其係包含:包含碳酸鈣之無機填充材料,及由聚苯乙烯樹脂及苯乙烯系熱塑性彈性體而成的包含二烯成分之苯乙烯系樹脂,其中相對於該樹脂組成物的總質量,該無機填充材料的比例為50~60質量%,該苯乙烯系樹脂之比例為40~50質量%,且該二烯成分之比例為3~15質量%,依據ASTM-D638測定之拉伸彈性係數為1,000~3,000MPa、拉伸斷裂伸長率為5%以上。
<2>如<1>所記載之樹脂組成物,其中該無機填充材料係包含從蛋殼粉末及貝殼粉末所選出的至少1種源自生物礦物之粉末。
<3>如<2>所記載之樹脂組成物,其中該源自生物礦物的粉末之平均粒徑為3~50μm。
<4>如<1>至<3>中任一項所記載之樹脂組成物,其中該聚苯乙烯樹脂係包含從HIPS及GPPS所選出之至少1種樹脂。
<5>一種射出成形品,其係包含如<1>至<4>中任一項所記載之樹脂組成物。
[實施例]
以下,提出實施例詳細說明本發明,但本發明並非限定於以下內容。
[製作包含碳酸鈣之無機填充材料1]
製作蛋殼粉末來作為包含碳酸鈣之無機填充材料1。
首先,將雞的蛋殼用水洗淨後,放入熱風乾燥機,進行乾燥處理。將乾燥處理後的蛋殼放入攪拌分離槽,一邊施加高壓水一邊攪拌將蛋殼內側的蛋殼膜分離去除。然後,將經過分離去除蛋殼膜的蛋殼再次放入熱風乾燥機,以90~120℃乾燥處理6小時。將乾燥處理後的蛋殼用粉碎機粉碎,得到蛋殼粉末。用比重計(島津製作所(股)製,產品名「乾式自動密度計AccuPyc II 1340」)測定所得到的蛋殼粉末之比重,結果為2.6g/cm
3。進一步將所得到的粉末分級,得到平均粒徑10μm之無機填充材料1(蛋殼粉末)。
[製作包含碳酸鈣之無機填充材料2~4]
以與無機填充材料1相同之方法,製作3種平均粒徑不同的蛋殼粉末,將其作為無機填充材料2~4。表1顯示各無機填充材料之平均粒徑及比重。
表1
原料 | 平均粒徑(μm) | 比重(g/cm 3) | |
無機填充材料1 | 蛋殼粉末 | 10 | 2.6 |
無機填充材料2 | 蛋殼粉末 | 30 | 2.4 |
無機填充材料3 | 蛋殼粉末 | 4 | 2.6 |
無機填充材料4 | 蛋殼粉末 | 60 | 2.4 |
[製作聚苯乙烯樹脂1]
在內部容積200L的聚合罐中加入70.4kg的純水、300g的磷酸三鈣並攪拌。然後,加入80.0kg的苯乙烯、267.2g的過氧化苯甲醯並密封,使其於100℃反應6小時。反應結束後,將反應物冷卻、中和、脫水及乾燥,得到聚苯乙烯的均聚物(GPPS)。用GPC依以下條件測定得到GPPS之Mw,結果為167,000。
<GPC之測定條件>
裝置:Shodex(股)製,產品名「Shodex SYSTEM-21」
管柱:PLgel MIXED-B
測定溫度:40℃
溶媒:四氫呋喃
流量:1.0mL/分
檢測方法:RI
樣品濃度:0.2質量%
注入量:100μL
檢量線:標準聚苯乙烯(Polymer Laboratories製)
[製作聚苯乙烯樹脂2]
使用低順式聚丁二烯橡膠(旭化成(股)製,商品名「Diene 55AS」)作為橡膠狀聚合物,將此橡膠狀聚合物(相對於聚合原料的總質量為5.3質量%)與苯乙烯溶解於作為溶劑之乙苯(相對於聚合原料的總質量為5質量%)中來作為聚合原料。又,添加0.1質量份之橡膠狀聚合物的抗氧化劑(Ciba-Geigy Japan(股)製,商品名「Irganox(註冊商標)1076」)。將此聚合原料以12.5kg/hr供給至裝備有葉片直徑0.285m之錨型攪拌葉片的14L之帶有夾套的反應器(R-01)中。以反應溫度140℃、轉速2.17sec
-1攪拌並聚合,得到聚合物液。所得到的聚合物液之聚合率為25%。將此聚合物液導入串聯配置的兩座內部容積21L之帶有夾套的塞流反應器中。於第1座的塞流反應器(R-02)調整夾套溫度,使反應溫度沿著聚合物液的流動方向成為120~140℃。於第2座的塞流反應器(R-03)調整夾套溫度,使反應溫度沿著聚合物液的流動方向具有130~160℃的梯度。於R-02出口之聚合率為50%,於R-03出口之聚合率為70%。此處,聚合率係以下式(1)算出之值。
聚合率(%)=[(產生之聚合物量)/{(加入的單體量)+(溶劑量)}]×100 ・・・(1)
將所得到的聚合物液加熱至230℃後,送至真空度5torr的脫揮發槽中,將未反應的單體、溶劑分離、回收。然後,以齒輪泵自脫揮發槽將反應物抽出,通過模板製成條狀後,通過粒化,得到耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)。所得到的HIPS之橡膠成分含量為4.8質量%。又,以與GPPS相同之條件測定出的HIPS之Mw為210,000。
[製作苯乙烯系熱塑性彈性體1]
於反應容器中加入500.0kg的環己烷、75.0g的四氫呋喃(THF),於其中加入1,000mL的作為聚合起始劑溶液之正丁鋰的10質量%環己烷溶液,保持在30℃。加入20.0kg的苯乙烯,使苯乙烯進行陰離子聚合。此時,內溫上升至35℃。苯乙烯被完全消耗掉後,同時添加33.4kg的1,3-丁二烯與86.6kg的苯乙烯,苯乙烯與1,3-丁二烯被完全消耗掉後,將反應系統的內溫降低至75℃,再進一步一次加入60.0kg的苯乙烯,使聚合結束。最後藉由水將全部的聚合活性末端去活化,得到包含具有聚苯乙烯嵌段、苯乙烯與丁二烯的遞變嵌段之苯乙烯-丁二烯共聚物的聚合液。將此聚合液脫氣,用擠出機得到粒狀的嵌段共聚物。所得到的苯乙烯-丁二烯共聚物之由單體的添加量計算出的二烯量為16.7質量%。
[製作苯乙烯系熱塑性彈性體2~3]
除了變更苯乙烯及丁二烯的添加量以外,以與上述苯乙烯系熱塑性彈性體1相同之方法,得到苯乙烯-丁二烯共聚物。表2顯示各苯乙烯系熱塑性彈性體之組成與二烯量。
表2
組成 | 二烯含量(質量%) | |
苯乙烯系熱塑性彈性體1 | 苯乙烯-丁二烯共聚物 | 16.7 |
苯乙烯系熱塑性彈性體2 | 苯乙烯-丁二烯共聚物 | 28.7 |
苯乙烯系熱塑性彈性體3 | 苯乙烯-丁二烯共聚物 | 60.0 |
[實施例1]
使用雙軸擠出機(東芝機械(股)製,產品名「TEM35-B」)將聚苯乙烯樹脂1(GPPS)(相對於樹脂組成物的總質量係20質量%)、苯乙烯系熱塑性彈性體1(苯乙烯-丁二烯共聚物,二烯量為16.7質量%)(相對於樹脂組成物的總質量係30質量%)、與無機填充材料1(蛋殼粉末,平均粒徑10μm)(相對於樹脂組成物的總質量係50質量%),以200℃、200rpm、吐出20kg/h熔融混煉,以條狀擠出並粒化。依以下條件測定所得到的顆粒之MFR,結果為4.8g/10min。又,用熱壓機(TESTER SANGYO(股)製,產品名「SA-303」)將所得到的顆粒成形為厚度0.40mm之板狀,用以下方法評量拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率。結果示於表3。其中,表3中壓板厚度之值係用測微計測定板狀成形品的厚度之值。
<MFR>
以200℃、5kg荷重之條件,依據JIS K 7260之標準測定。
<拉伸彈性係數之測定方法>
將樹脂組成物的板狀成形品裁切成啞鈴1號的形狀製作出10片測試樣品。然後,依據ASTM-D638,用Autograph(島津製作所(股)製,產品名「AGS-X」),在測定溫度23℃、濕度50%之條件下,以拉伸速度5mm/min測定出測試樣品之拉伸彈性係數。測定全部的測試樣品之拉伸彈性係數,依據以下評量標準評量其平均值。其中,取B評價以上為合格。
(評量標準)
A:拉伸彈性係數係1,200MPa以上且小於1,800MPa。
B:拉伸彈性係數係1,000MPa以上且小於1,200MPa,或1,800MPa以上且小於3,000MPa。
C:拉伸彈性係數係小於1,000MPa,或3,000MPa以上。
<拉伸斷裂伸長率之測定方法>
將樹脂組成物的板狀成形品裁切成啞鈴1號的形狀製作出10片測試樣品。然後,依據ASTM-D638,用Autograph(島津製作所(股)製,產品名「AGS-X」),在測定溫度23℃、濕度50%之條件下,以拉伸速度5mm/min測定出測試樣品之拉伸斷裂伸長率。測定全部的測試樣品之拉伸斷裂伸長率,依據以下評量標準評量其平均值。其中,取B評價以上為合格。
(評量基準)
A:拉伸斷裂伸長率係10%以上。
B:拉伸斷裂伸長率係5%以上且小於10%。
C:拉伸斷裂伸長率係小於5%。
<成形性之評量標準>
使用日本製鋼(股)製的射出成形機以溫度200℃、模具溫度70℃之條件將樹脂組成物成形為ISO啞鈴形狀,依據以下評量標準評量成形性。
A:能沒有問題地成形。
B:於豎澆道或流道部斷裂,或成形體柔軟且有彈性。
[實施例2~7、及比較例1~4]
除了使樹脂組成物之組成如表3所示以外,以與實施例1相同之方法製作出樹脂組成物。又,以與實施例1相同之方法製作顆粒並測定MFR。進一步以與實施例1相同之方法成形為板狀,測定板厚、拉伸彈性係數、及拉伸斷裂伸長率。結果示於表3。
表3
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | ||||
樹脂組成物 | 苯乙烯系 樹脂 | 聚苯乙烯樹脂1 | (質量%) | 20 | - | - | 32 | - | - | - | 24 | - | 50 | 20 |
聚苯乙烯樹脂2 | - | 20 | - | - | 16 | 16 | 16 | - | 16 | - | - | |||
苯乙烯系熱塑性 彈性體1 | - | - | 20 | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
苯乙烯系熱塑性 彈性體2 | 30 | 30 | 30 | - | 24 | 24 | 24 | 36 | 24 | - | - | |||
苯乙烯系熱塑性 彈性體3 | - | - | - | 8 | - | - | - | - | - | - | 30 | |||
無機填充材料 | 無機填充材料1 | 50 | 50 | 50 | - | - | 60 | - | 40 | - | 50 | 50 | ||
無機填充材料2 | - | - | - | 60 | 60 | - | - | - | - | - | - | |||
無機填充材料3 | - | - | - | - | - | - | 60 | - | - | - | - | |||
無機填充材料4 | - | - | - | - | - | - | - | - | 60 | - | - | |||
樹脂組成物中之二烯成分量 | (質量%) | 8.6 | 9.6 | 12 | 4.8 | 7.7 | 7.7 | 7.7 | 10 | 7.7 | 0 | 18 | ||
MFR(200℃、5kg荷重) | (g/10min) | 4.8 | 3.8 | 2.2 | 4.2 | 3.2 | 3.4 | 3.2 | 5.1 | 2.8 | 4.5 | 1.8 | ||
評量結果 | 壓板厚度 | (mm) | 0.40 | 0.51 | 0.53 | 0.37 | 0.52 | 0.43 | 0.58 | 0.42 | 0.62 | 0.52 | 0.55 | |
成形性 | (-) | A | A | A | A | A | A | A | B | B | B | B | ||
拉伸彈性係數 | (MPa) | 1100 | 1000 | 1400 | 1500 | 1300 | 1200 | 1300 | 900 | 1900 | 5500 | 500 | ||
評量結果 | (-) | B | B | A | A | A | A | A | C | B | C | C | ||
拉伸斷裂伸長率 | (%) | 28 | 32 | 18 | 7.7 | 15 | 21 | 25 | 37 | 3.9 | 0.7 | 21 | ||
評量結果 | (-) | A | A | A | B | A | A | A | A | C | C | A |
如表3所示,滿足本發明之組成的實施例1~7之樹脂組成物,即使包含50質量%以上的無機填充材料,拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率的值也是好的。另外,成形性也是好的。另一方面,不滿足本發明之組成的比較例1~4之樹脂組成物,無論是拉伸彈性係數或拉伸斷裂伸長率哪一個都不佳,成形性也不好。由以上結果可知,本發明之樹脂組成物即使苯乙烯系樹脂的含量少,成形性也優良,且能提供拉伸彈性係數及拉伸斷裂伸長率佳之成形品。
無
無。
無。
Claims (10)
- 一種樹脂組成物,其係包含:包含碳酸鈣之無機填充劑,與包含二烯成分之苯乙烯系樹脂, 其中,該無機填充劑之含量,相對於該樹脂組成物的總質量,係50質量%以上, 依據ASTM-D638所測定之拉伸彈性係數為1,000~3,000MPa,拉伸斷裂伸長率為5%以上。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中該無機填充劑係包含蛋殼粉末。
- 如請求項2之樹脂組成物,其中該蛋殼粉末的平均粒徑為3~50μm。
- 如請求項1至3中任一項之樹脂組成物,其中該苯乙烯系樹脂係包含聚苯乙烯樹脂與苯乙烯系熱塑性彈性體。
- 如請求項4之樹脂組成物,其中該聚苯乙烯樹脂係包含從通用聚苯乙烯及耐衝擊性聚苯乙烯中所選出之至少一種樹脂。
- 如請求項4或5之樹脂組成物,其中該苯乙烯系熱塑性彈性體係包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
- 如請求項1至6中任一項之樹脂組成物,其中相對於該樹脂組成物的總質量,該二烯成分之含量係3~15質量%。
- 如請求項1至7中任一項之樹脂組成物,其中該樹脂組成物的MFR(200℃、5kg荷重)為1.5g/10min以上。
- 如請求項1至8中任一項之樹脂組成物,其係射出成形用。
- 一種成形品,其係包含如請求項1至9中任一項之樹脂組成物。
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