聚合物材料及形成和使用該聚合物材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚合物材料，尤其是一種熱塑性材料，其包括熱塑性聚烯烴和彈性體。
【專利說明】聚合物材料及形成和使用該聚合物材料的方法
[0001] 本申請是申請日為2007年04月25日和發(fā)明名稱為“聚合物材料及形成和使用該聚合物材料的方法”的200780030416.6號發(fā)明專利申請的分案申請。
_2] 申請日權(quán)益的要求
[0003]本申請要求于2006年8月16日提交的美國專利申請第60 / 822，531號、以及于2007年I月11日提交的美國專利申請第11 / 622，197號的申請日權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種聚合物材料(例如熱塑性材料)，以及用于形成和/或使用該聚合物材料的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種熱塑性材料，以及用于形成和/或使用該熱塑性材料的方法，其中該熱塑性材料是一種或多種熱塑性聚烯烴和一種或多種彈性體的共混物。
【背景技術(shù)】
[0005]在聚合物領(lǐng)域中，持續(xù)存在對以下材料的需求:其具有良好的機械性能，并且相對便宜且制造效率高。由于原材料成本、加工成本、能源成本等，越來越希望找到并制備出具有滿意的特性(例如良好的物理強度、滿意的美學外觀等)，同時保持或?qū)崿F(xiàn)相對低的成本的聚合物材料(例如，熱塑性材料)。在熱塑性聚烯烴領(lǐng)域中，例如，希望的是提供這樣的聚合物材料:其具有滿意的特性例如強度、耐刮傷性和/或耐擦傷性、耐久性、韌性和/或其它額外的或備選的特性，但是卻無需采用昂貴的組分或加工方法。例如，希望避免使用相對高成本或相對高度加工(例如接枝)的聚合物、特種填料或試劑，或其它額外或備選的相對較貴重的組分、加工方法等，同時還要保持滿意的特性。
[0006]本領(lǐng)域中致力于解決所述材料制備的文獻的實例包括有:US6，300, 419、6，869，993、6，967，225、6，`734，253、6，177，515、6，251，997,6, 329，454,6, 689，841、6，403，692，以及US專利公布2006 / 0058434，其全部內(nèi)容通過引用明白地結(jié)合在此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明公開了一種聚合物材料，以及將該聚合物材料成型為部件的方法。該聚合物材料是一種聚合物組合物，其包含熱塑性聚烯烴和聚烯烴彈性體。所述熱塑性聚烯烴包括聚丙烯，所述熱塑性聚烯烴包括高結(jié)晶部分，其是所述熱塑性聚烯烴的至少為50重量％。聚烯烴彈性體通常是所述聚合物組合物的約10% -約25重量％。所述熱塑性聚烯烴可以是所述聚合物組合物的約60% -約90重量％。熱塑性聚烯烴的高結(jié)晶部分可以基本上全部由一種或多種聚丙烯形成，并且其結(jié)晶度為大于約50%。聚烯烴彈性體可以基本上全部由SLEP、LEP或兩者的一種或多種形成。該聚合物組合物可以基本上不含任何接枝聚合物、煅燒填料或兩者。還有，該聚合物組合物可以包含至少約75重量％的聚丙烯。
[0008]在一個實施方案中，所述聚合物組合物中的聚烯烴彈性體的重量百分數(shù)(W)根據(jù)以下方程式、隨熱塑性聚烯烴的高結(jié)晶部分的MFR(M)而變化:
[0009]W = 0.43 (M)+15.8
[0010]其中所述聚烯烴彈性體典型地在根據(jù)上述方程式、由(W)所確定的范圍內(nèi)，并且是它的約±30%。該聚合物組合物可以例如通過注塑而成型為部件，所述部件可以具有由所述聚合物組合物形成的表面，其中所述表面的耐刮傷性為至少約7牛頓，并且可以在約10和12牛頓之間。
[0011]具體地，本發(fā)明涉及以下各項:
[0012]1.一種制造部件的方法，該方法包括:
[0013]提供聚合物組合物，其中所述聚合物組合物包含:
[0014]1.包含聚丙烯的熱塑性聚烯烴，其中所述熱塑性聚烯烴包括高結(jié)晶部分，該高結(jié)晶部分是所述熱塑性聚烯烴的至少50重量％ ;和
[0015]i1.約10% -約25重量％的聚烯烴彈性體；
[0016]將所述聚合物組合物成型為部件，其中該部件具有由所述聚合物組合物形成的表面，且所述表面的耐刮傷性為至少約7牛頓。
[0017]2.第I項的方法，其中所述熱塑性聚烯烴是所述聚合物組合物的約60% -約90
重量％。
[0018]3.第I或2項的方法，其中所述熱塑性聚烯烴的高結(jié)晶部分基本上全部由一種或多種聚丙烯形成，并且其結(jié)晶度為大`于約50%。
[0019]4.第1、2或3項的方法，其中所述聚烯烴彈性體基本上全部由SLEP、LEP、或兩者的一種或多種形成。
[0020]5.第1、2、3或4項的方法，其中所述聚合物組合物中的聚烯烴彈性體的重量百分數(shù)(W)根據(jù)以下方程式隨熱塑性聚烯烴的高結(jié)晶部分的MFR(M)而變化:
[0021]W = 0.43 (M)+15.8
[0022]其中所述聚烯烴彈性體典型地在根據(jù)上述方程式、由(W)所確定的范圍內(nèi)，并且是它的約±30%。
[0023]6.第1-5項之一的方法，其中所述聚合物組合物基本上不含任何接枝聚合物、煅燒填料、或兩者。
[0024]7.第1-6項之一的方法，其中所述成型的步驟包括所述聚合物組合物的注塑。
[0025]8.第1-7項之一的方法，其中所述部件是機動車輛儀表盤的一個或多個部分，并且該部件可以從所述車輛的內(nèi)部看見。
[0026]9.第1-8項之一的方法，其中所述聚合物組合物包含至少約75重量％的聚丙烯。
[0027]10.第1-9項之一的方法，其中所述高結(jié)晶部分基本上全部是一種或多種MFR為大于約4g / lOmin、且小于約20g / IOmin的聚丙烯。
[0028]11.第1-10項之一的方法，其中所述熱塑性聚烯烴、聚烯烴彈性體和填料基本上構(gòu)成所述聚合物組合物的全部。
[0029]12.第11項的方法，其中所述填料包含滑石，所述聚合物組合物包含芥酸酰胺。
[0030]13.第1-12項之一的方法，其中所述高結(jié)晶部分的結(jié)晶度大于約65%。
[0031]14.第1-13項之一的方法，其中所述部件是機動車輛的一個或多個部分，并且該部件可以從所述車輛的內(nèi)部或外部看見。[0032]15.第1-14項之一的方法，其中所述熱塑性聚烯烴包含第一聚丙烯、第二聚丙烯和第三聚丙烯，所述第一聚丙烯和第二聚丙烯是熱塑性聚烯烴的高結(jié)晶部分的高結(jié)晶均聚物，其中所述聚合物組合物包含抗氧劑、滑爽添加劑或耐刮傷添加劑，以及5% -40%的填料，所述填料包含至少80重量％的滑石。
[0033]16.第15項的方法，其中所述第三聚丙烯是低結(jié)晶度的聚丙烯。
[0034]17.第1-16項之一的方法，其中所述表面的耐刮傷性為至少約12牛頓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個方面的示范性性制件的說明。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明涉及一種改進的聚合物材料、形成和/或使用該材料的方法，以及由所述聚合物材料和/或通過所述方法形成的組件或部件。該聚合物材料通常包含熱塑性聚烯烴、彈性體及一種或多種添加劑，其可以非限制性地包括填料、抗氧劑、脫模劑、胺、酰胺、它們的組合或其它。所述熱塑性聚烯烴可以由一種或多種熱塑性材料構(gòu)成，但是通常包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或兩者，至少部分的聚丙烯和/或聚乙烯具有相對高的結(jié)晶度。所述彈性體可以包括多 種彈性體，但優(yōu)選包括一種或多種線性的乙烯共聚物或共聚體(也稱為“LEP”)，和/或一種或多種基本上線性的乙烯共聚物或共聚體(也稱為“SLEP”)。這里所使用的SLEP通常包括LEP。有利的是，所述聚合物材料可被用來以較低的成本形成具有滿意特性的部件或組件。
[0037]所述聚合物材料可以包括多種聚合物，例如熱塑性聚合物、可熱固化的聚合物、彈性體或其任意組合。適宜的塑性材料可以非限制性地包括可熱固化的塑料材料，如聚氨酯、環(huán)氧或熱固性硅樹脂，以及熱塑性材料，例如聚碳酸酯(“PC”)、ABS、聚丙烯(“PP”)、高抗沖聚苯乙烯(“HIPS”)、聚乙烯(“PE”)、聚酯、聚酰(polyacetyl)、熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯(“TPU”)、尼龍、離聚物(例如Surlyn)、聚氯乙烯(“PVC”)，并且包括兩種或更多種這些熱塑性材料和/或熱固性材料的共混物，例如PC和ABS。當然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述聚合物材料以包括其它聚合物或添加劑。
[0038]根據(jù)優(yōu)選的實施方案，所述聚合物材料包含較大部分的熱塑性聚烯烴，更具體而言，包含較大部分的聚丙烯、聚乙烯或兩者。該聚合物材料或組合物典型地包含至少約40%、雖然可能會少點、更典型為至少約60%，還更典型為至少約75重量％的聚丙烯、聚乙烯或其組合。該聚合物材料典型地還包含少于約95%、雖然可能會多些、更典型為少于約90%、以及可能會少于約85重量％的聚丙烯、聚乙烯(例如HDPE或LDPE)或其組合。
[0039]所述聚合物組合物的熱塑性聚烯烴的較大部分通常是相對高結(jié)晶的。因此，相對高百分數(shù)的所述聚丙烯、聚乙烯或它們的組合是等規(guī)的，和/或其結(jié)晶度為大于某預定的數(shù)值。該熱塑性聚烯烴典型地包含組分(例如聚丙烯、聚乙烯或兩者)，其中至少50%、但可能會少些、更典型為至少70%、甚至更典型為至少85重量％的熱塑性聚烯烴的結(jié)晶度為大于約40 %，更典型為大于約50 %，甚至更典型為大于約60 %，還更典型為大于約65 %，甚至可能會大于約75%。
[0040]結(jié)晶度百分數(shù)通過差式掃描量熱法、根據(jù)ASTM D3417進行測量。將毫克大小的聚合物樣品密封在鋁制DSC盤中。將所述樣品置于DSC池中，以25cm3 /分鐘的氮氣吹掃，并冷卻至-100°C。通過以10°C /分鐘將其加熱至225°C來建立標準的熱歷史。然后將樣品冷卻(以10°C /分鐘)至-100°C，并以10°C /分鐘再次加熱至225°C。將第二次掃描觀察到的熔融熱記錄為(AHwmwX將觀測到的熔融熱以基于聚丙烯樣品重量的重量百分數(shù)的結(jié)晶度通過以下方程式相關(guān)聯(lián):
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物組合物，包含: a.熱塑性聚烯烴，其中所述熱塑性聚烯烴包括較低結(jié)晶度聚丙烯和相對高結(jié)晶部分，所述相對高結(jié)晶部分由一種或多種聚丙烯組成，所述相對高結(jié)晶部分的結(jié)晶度大于60%，且該相對高結(jié)晶部分在230°C / 2.16kg下測量的熔體流動速率大于4g / IOmin和小于29g / lOmin，且所述相對高結(jié)晶部分為所述熱塑性聚烯烴的至少70重量其中所述較低結(jié)晶度聚丙烯是乙烯含量為6-18%、在230°C / 2.16kg下測量的熔體流動速率為0.6-1.8和密度為0.445-1.335g / cm3的高抗沖擊聚丙烯共聚物，且所述較低結(jié)晶度聚丙烯以基于聚合物組合物總重量至少2.0重量％至低于16重量％的濃度存在； b.基于聚合物組合物總重量大于10重量％至小于25重量％的聚烯烴彈性體，其中所述聚烯烴彈性體在190°C / 2.16kg下測量的熔體流動速率為0.5-25g / lOmin，并且由一種或多種線性或基本上線性的乙烯共聚物形成，其中所述一種或多種線性或基本上線性的乙烯共聚物是乙烯和一種或多種α-烯烴共聚單體的共聚物； c.基于聚合物組合物總重量至少9%的填料，其中所述填料不含任何煅燒填料或包含少于5重量％的煅燒填料；以及 d.任選地一種或多種選自以下的添加劑:表面活性劑、增韌劑、增強劑、阻燃劑、穩(wěn)定齊?、著色劑、抗氧劑、抗靜電劑、滑爽助劑、流動增強劑和成核劑； 以使得所述組合物可以用于形成具有耐刮傷性為至少7牛頓的表面的部件。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴是所述聚合物組合物的至少60重量％。
3.權(quán)利要求2的組 合物，其中所述填料包括滑石，其中所述滑石的存在濃度是基于所述填料總重量的至少80重量％。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中所述聚合物組合物基本上不含任接枝聚合物，所述聚合物組合物基本上不含煅燒填料，和所述聚合物組合物不含EPDM橡膠。
5.權(quán)利要求1-4任一項的組合物，其中所述聚合物組合物中的聚烯烴彈性體的重量百分數(shù)(W)根據(jù)以下方程式隨熱塑性聚烯烴的高結(jié)晶部分的熔體流動速率(M)而變化:
W = 0.43 (M)+15.8 該熔體流動速率在230°C / 2.16kg下測量，單位是g / IOmin, 其中所述聚烯烴彈性體典型地在根據(jù)上述方程式、由(W)所確定的范圍內(nèi)，并且是它的 ±30%。
6.權(quán)利要求5的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴包括基于聚合物組合物總重量的I重量％至少于70重量％的第一聚丙烯均聚物和0.1%至少于60重量％的第二聚丙烯均聚物，其中所述第一聚丙烯均聚物在230°C / 2.16kg下測量的第一熔體流動速率小于50g /lOmin，所述第二聚丙烯均聚物在230°C / 2.16kg下測量的第二熔體流動速率小于70g /lOmin，且第一熔體流動速率小于第二熔體流動速率。
7.權(quán)利要求5的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴、聚烯烴彈性體和填料基本上構(gòu)成所述聚合物組合物的全部。
8.權(quán)利要求5的組合物，其中所述相對高結(jié)晶部分的結(jié)晶度大于75%。
9.權(quán)利要求5的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴包含基于聚合物組合物總重量至少10重量％的第一聚丙烯均聚物，和基于聚合物組合物總重量至少8重量％的第二聚丙烯均聚物，其中所述第一聚丙烯均聚物的熔體流動速率為3-20g / lOmin,所述第二聚丙烯均聚物的熔體流動速率為25-40g / lOmin，其中該熔體流動速率在230°C / 2.16kg下測量。
10.權(quán)利要求5的組合物，其中所述聚合物組合物由以下組分組成: 熱塑性聚烯烴，其由以下成分構(gòu)成:(a)基于聚合物組合物總重量的59.5重量％±50%，即29.75-89.25重量％的等規(guī)聚丙烯均聚物，其中該等規(guī)聚丙烯均聚物的密度為0.90g / cm3±50%，即0.45-1.35g / cm3，和在230°C / 2.16kg下測量的熔體流動速率為大于4至12g / IOminjP (b)基于聚合物組合物總重量的6重量％ ±50%,即3_9重量％的高抗沖聚丙烯共聚物，其中該高抗沖聚丙烯共聚物的乙烯含量為百分之12±50%，密度為0.89g / cm3±50%和在230°C / 2.16kg時下測量的熔體流動速率為1.2±50% ； 聚烯烴彈性體，其存在濃度是所述聚合物組合物的17重量％ ±50%，該聚烯烴彈性體是基本上線性的乙烯/辛烯共聚物，其密度為0.87g / cm3±50%，熔體流動速率在1900C / 2.16kg下測量為5g / 10min±50%，分子量分布為2.1±50%，且CBDI為大于50±50% ； 填料，其為未煅燒的礦質(zhì)滑石，其中值粒徑為1.5微米±50%，且其存在濃度為所述聚合物組合物的17重量％ ±50%，即8.5-22.5重量％ ； 基于所述聚合物組合物總重量0.3重量％ ±50%,即0.15-0.45重量％的芥酸酰胺；和 基于所述聚合物組合物總重量0.2重量％ ±50%,即0.1-0.3重量％的抗氧劑。
11.一種聚合物組合物，其由以下組分組成: i)熱塑性聚烯烴，其中 所述熱塑性聚烯烴由高結(jié)晶部分組成，該高結(jié)晶部分按照ASTM D3417測量的結(jié)晶度大于60%，且在230°C / 2.16kg下測量的熔體流動速率為4g / IOmin至29g / IOmin, 所述高結(jié)晶部分由一種或多種聚丙烯組成， 所述聚丙烯的濃度是基于所述聚合物組合物總重量的至少40重量％ ； 基于聚合物組合物總重量的10重量％至25重量％的聚烯烴彈性體，其中所述聚烯烴彈性體在190°C / 2.16kg下測量的熔體流動速率為0.5-25g / lOmin，并且由一種或多種線性或基本上線性的乙烯共聚物形成，其中所述線性或基本上線性的乙烯共聚物是乙烯和一種或多種α-烯烴共聚單體的共聚物； ?)基于聚合物組合物總重量至少9%的填料，其中所述填料不含任何煅燒填料或包含少于5重量％的煅燒填料；以及 iii)任選地一種或多種選自以下的添加劑:表面活性劑、增韌劑、增強劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、著色劑、抗氧劑、抗靜電劑、滑爽助劑、流動增強劑和成核劑。
12.權(quán)利要求11的組合物，其中所述聚合物組合物基本上不含任接枝聚合物，且所述聚合物組合物不含EPDM橡膠，其中所述聚合物組合物能夠形成具有表現(xiàn)出按照FLTMBN108-13測量的至少7牛頓的耐刮傷性的表面的部件。
13.權(quán)利要求11或12的組合物，其中所述一種或多種聚丙烯的存在濃度是所述聚合物組合物總重量的大于75重量％，且其中所述高結(jié)晶部分按照ASTM D3417測量的結(jié)晶度大于 65 %。
14.權(quán)利要求11-13中任一項的 組合物，其中所述一種或多種聚丙烯包括在230°C/，2.16kg下測量的熔體流動速率為6-13g / IOmin的第一聚丙烯,且所述聚合物組合物包括芥酸酰胺。
15.權(quán)利要求11-14中任一項的組合物，其中 所述一種或多種聚丙烯是聚丙烯均聚物， 所述熱塑性聚烯烴的存在濃度是所述聚合物組合物的60-90重量％， 所述一種或多種聚丙烯包括熔體流動速率為3-20g / IOmin的第一聚丙烯， 所述第一聚丙烯的存在濃度是所述聚合物組合物的25-85重量％， 所述高結(jié)晶部分按照ASTM D3417測量的結(jié)晶度大于65%， 所述填料包括滑石，其中所述滑石的存在濃度是基于所述填料總重量的至少85重量％，和 所述聚烯烴彈性體的熔 體流 動速率為大于Ig / IOmin至25g / IOmin0
【文檔編號】C08L23/10GK103881232SQ201410080792
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2006年8月16日
【發(fā)明者】J·T·塞利斯卡爾, J·D·厄爾貝格 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司