具有良好低温延性的填充的 TPO 组合物 相关申请的交叉引用
本申请要求 2007 年 9 月 7 日递交的美国临时申请 60/970,581 的权益， 通过引用 将该申请全部并入本文。
发明领域 本发明涉及填充的热塑性聚烯烃 (TPO) 组合物。一方面， 本发明涉及 TPO 组合物， 其在 -30 摄氏度 (℃ ) 下在 6.7 米 / 秒 (m/s) 下的冲击期间的总能量吸收为至少 22 英尺磅 力 (ft-lb-f， 27.12 牛顿 - 米 (N-m) 或焦耳 (J))， 同时另一方面， 本发明涉及包含以下的 TPO 组合物 ： 熔体流动速率 (MFR) 为至少 2 的结晶聚丙烯， 具有在 190℃在 0.1 弧度 / 秒 (rad/ s) 下测量的大于 2 至 3 的 tanδ 的乙烯 /α- 烯烃 (EAO) 弹性体抗冲改性剂， 和补强等级的 片状填料， 例如滑石。另一方面， 本发明涉及由这些 TPO 组合物制备的成型制品。
发明背景
滑石填充的 TPO 能用于注射成型应用以及要求以下性能平衡的其他应用 ： 刚性， 在低至约 -30℃的温度下的耐冲击性， 耐擦伤性和耐刮伤性， 和在约 100℃温度下的耐变形 性。这些等级 TPO 的挠曲模量通常为约 100,000 至 200,000 磅 / 平方英寸 (psi)， 热挠曲温 度 (HDT) 通常低于约 110℃。
对用聚烯烃可选物来替换常规树脂如基于聚碳酸酯的树脂和基于聚苯乙烯的树 脂一直感兴趣。几种聚丙烯组合物描述于以下专利或申请中。美国专利 (USP)6,759,475 描述了一种基于结晶聚丙烯的树脂组合物， 其包含 ： (a)3-65 重量百分数 ( 重量％ ) 的在 23℃可溶于对二甲苯中的组分 ( 无定形相 )， (b)35-97 重量％的在 135℃可溶于对二甲苯， 且在 23℃不溶于对二甲苯中的组分 ( 高度结晶聚丙烯相 )， 和 (c)0-30 重量％的在 135℃不 溶于对二甲苯中的组分 ( 填料 )。在 23℃可溶于对二甲苯中的组分 (a) 基本上由弹性体成 分 (a1) 构成， 弹性体成分 (a1) 的苯乙烯或其衍生物含量在 0-35 重量％范围内， 并且其特 性粘度 (η) 在 0.1-5 分升 / 克 (dl/g)。在 135℃可溶于对二甲苯中且在 23℃不溶于对二 甲苯中的组分 (b) 基本由结晶聚丙烯成分 (b1) 构成， 结晶聚丙烯成分 (b1) 的全同立构五 价物比例 (pentad proportion)(mmmm) 为 97％更大， 分子量分布 (Mw/Mn 或 MWD) 为 6 更大， 和分子量分布 (Mz/Mw) 为 6 更大。在 135℃不溶于对二甲苯中的组分 (c) 基本由填料 (c1) 构成。
USP 6,964,997 描述了一种丙烯树脂组合物， 其具有良好的成型稳定性和良好的 物理性质平衡以及良好的外观、 较低光泽度和耐擦伤性。这些组合物能用于车内部件 ( 例 如参见摘要 )。聚丙烯树脂组合物包含以下组分 ： 结晶均聚丙烯， 其 MFR 为 500 至 3,000 克 /10 分钟 (g/10min) ； 聚丙烯， 其由结晶均聚丙烯和具有 45 至 80 重量％乙烯含量的乙烯 - 丙 烯共聚物橡胶组成 ； 聚丙烯， 其由结晶均聚丙烯和具有 25 重量％更大至低于 45 重量％的乙 烯含量的乙烯 - 丙烯共聚物橡胶组成 ； 和乙烯 -α- 烯烃共聚物橡胶 ( 例如参见摘要 )。
USP 6,660,797 描述一种用于成型聚丙烯树脂制品、 耐擦伤性和成型性优良并且 高刚性和高冲击强度之间平衡性质良好的基于丙烯的组合物， 并提供一种用于成型上述基
于丙烯的组合物的方法， 提供高性能工业部件和机动车部件， 特别是机动车内部部件 ( 例 如参见摘要 )。示例的基于丙烯的树脂组合物包含以下组分 (A) 和 (B)， 如下所述 ( 例如参 见第 2 栏第 14-49 行 )。组分 (A) 是由以下组分 (a1)、 (a2) 和 (a3) 构成的基于丙烯的树 脂； 90 至 40 重量％ ： (a1) 丙烯 / 乙烯嵌段共聚物， 其由 60 至 83 重量％的结晶丙烯均聚物 组分 (a1-1 单元 ) 和 17 至 40 重量％的乙烯 / 丙烯无规共聚物组分 (a1-2 单元 ) 构成， 包 含 30 至 52 重量％的乙烯， 其重均分子量为 230,000 至 600,000 ； 并且 MFR(230℃， 2.16 千 2 克 (kg)) 为 15 至 150g/10min， 凝胶数为 100 或以下， 在 25 平方厘米 (cm ， 面积 ) 和 0.5 毫 米 (mm， 厚度 ) 的成型制品中， 用于尺寸为 50 微米 (μm) 或更大的那些 ； 100 重量份 ； (a2) 滑 石， 其平均粒度为 0.5 至 15μm ； 0 至 200 重量份 ； (a3) 乙烯 /α- 烯烃共聚物橡胶， 其含有 20 至 50 重量％的 3 至 8 个碳原子的 α- 烯烃并且 MFR(230℃， 2.16kg) 为 0.3 至 100g/10min ； 0 至 20 重量份。组分 (B) 是由以下组分 (b1) 和 (b2) 构成的基于丙烯的树脂材料 ； 10 至 60 重量％ ： (b1) 丙烯均聚物或丙烯 / 乙烯嵌段共聚物， 当和作为溶剂的邻二氯苯进行分馏 时， 其在 120℃以下不溶于邻二氯苯中的组分占 100℃以下不溶性组分的 8 重量％更大， 并 且该 100℃以下不溶性组分的重均分子量为 200,000 更大及 MFR(230℃， 2.16kg) 为 0.3 至 70g/10min ； 15 至 80 重量份 ； 和 (b2) 平均粒度为 0.5 至 15μm 的滑石或硅灰石 ； 20 至 85 重 量份 ( 例如参见第 2 栏第 14-49 行 )。
另外的聚丙烯组合物描述于 USP 5,286,776 和 6,667,359 中。其他聚烯烃组合物 和制品如由该聚烯烃组合物制备的机动车部件描述于美国专利申请公布 ： 2005/0029692、 2004/0188885 和 2004/0094986 中。 美 国 专 利 申 请 公 布 2005/0272858( 还 参 见 WO 2004/033509) 和 2004/0122196 描述其他的基于丙烯的聚合物和组合物。 然而， 这些引用文 献中公开的组合物和以上讨论的那些组合物因各组合物中聚合物组分的数目而复杂并且 昂贵， 和 / 或不满足文中描述的本发明组合物一种或多种期望的流变学性质、 机械性质或 热性质。此外， 在这些引用文献中公开的几种组合物需要聚丙烯 /( 乙烯 / 聚丙烯 ) 非均相 橡胶， 其对于低温冲击性质并不有利。
WO 2006/002436 描述包含以下的组合物 ： (i) 结晶的全同立构丙烯均聚物， (ii) 乙烯 /α- 烯烃 α 弹性体抗冲改性剂， 和 (iii) 补强级填料， 例如滑石。结晶的全同立构丙 烯均聚物的挠曲模量大于 1930 兆帕 (MPa) 并且 HDT 大于 100℃。乙烯 /α- 烯烃弹性体抗 冲改性剂的玻璃化转变温度 (Tg) 低于 -30℃并且在 0.1rad/s 下在 190℃测量的 tanδ 小于 2。填料的 HDT 补强效率为至少 2。所述组合物的 HDT 大于 100℃， 挠曲模量大于 1930Mpa， 并且在 -30℃的冲击期间的总能量吸收小于 20ft-lb-f(27.12N-m 或 J)。
对于低成本聚烯烃组合物存在着持续需求， 该组合物的聚合物配制物简单并且其 能用于形成具有优良机械和热性质的制造部件如注射成型部件。 对于能用于形成补强的轻 质制品如轻质的注射成型部件的填充的 TPO 组合物存在着进一步需求。对于能用于形成具 有改进的低温行为性质的制品的组合物也存在着需求。以下发明满足这些需求和其他需 求。
发明简述
在一种实施方案中， 本发明是一种填充的 TPO 组合物， 其在 -30℃通过仪表化的落 镖冲击试验 (ASTM D3763， 在 6.7 米 / 秒 (m/s) 下 ) 测量的在冲击期间的总能量吸收为至 少 22ft-lb-f(29.83N-m 或 J) 和通过 ASTM D-790 测量的正切挠曲模量峰值 (peak tangentflexurel modulus) 大于 ( ≥ )2100 兆帕 (MPa)(305,000 磅 / 平方英寸 (psi))， 该组合物 基于 TPO 组合物的总重量包含 ：
A)36-56 重量％的结晶聚丙烯， 其 MFR 为至少 1 并且通过差示扫描量热法 (DSC) 测 量的熔点 (Tm) 为至少 160℃ ； 和
B)64-44 重量％的弹性体 / 填料组合物， 其包含 (1)EAO 弹性体， 该弹性体具有 (a) 通过 DSC 测量的 Tg 小于 -50℃， (b) 在 0.1rad/s 和 190℃用先进的流变膨胀系统 (ARES， Advanced Rheometric Expansion Systems) 流变仪测量的 tanδ 为大于 2 至 3， 和 (c)HDT 大于或等于所述弹性体通过 DSC 测量的熔融温度峰值， 和 (2) 片状填料， 弹性体和填料以弹 性体与填料的重量比为 3 ∶ 2 至 2 ∶ 1 存在 ； 结晶聚丙烯和弹性体以聚丙烯与弹性体的重 量比小于 2 存在。
在另一实施方案中， 本发明是一种填充的 TPO 组合物， 其在 -30 ℃通过仪表化 的落镖冲击试验 (ASTM D3763， 在 3.2 米 / 秒 (m/s) 下 ) 测量的在冲击期间的总能量吸 收为至少 22ft-lb-f(29.83N-m 或 J) 和通过 ASTM D-790 测量的正切挠曲模量峰值大于 ( ＞ )2100MPa(305,000psi)， 该组合物基于 TPO 组合物的总重量包含 ：
A)36-56 重量％的结晶聚丙烯， 其 MFR 为至少 1 并且通过差示扫描量热法 (DSC) 测 量的熔点 (Tm) 为至少 160℃ ； 和 B)64-44 重量％的弹性体 / 填料组合物， 其包含 (1)EAO 弹性体， 该弹性体具有 (a) 通过 DSC 测量的 Tg 小于 -50℃， (b) 在 0.1rad/s 和 190℃用先进流变膨胀系统 (ARES) 流 变仪测量的 tanδ 为大于 2 至 3， 和 (c)HDT 大于或等于 ( ≥ ) 所述弹性体通过 DSC 测量的 熔融温度峰值， 和 (2) 片状填料， 弹性体和填料以弹性体与填料的重量比 3 ∶ 2 至 2 ∶ 1 存 在。
在又一实施方案中， 进一步描述本发明的组合物， 具有以下至少之一 ： (i) 使用 Minolta 光泽度仪和 ASTM D523 以 20 度光泽度测量的低光泽度， (ii) 通过伊佐德落镖冲 击 (Izod Notehed Impact)(ASTM D256) 测量的良好的至 -30℃的低温耐冲击性， 和 (iii) HDT(ASTM D634) 大于 100℃。
在又一实施方案中， 本发明是包括至少一个含有本发明组合物的组件的制品， 例 如成型或挤出制品， 如计算机部件、 建筑或结构材料、 家用电器的组成部件、 容器、 家俱或家 居组件、 鞋类或鞋类组件、 或玩具等。
通常， ARES 流变仪在 15％应变下作业。用于测量玻璃化转变温度 (Tg) 的 DSC 方 法包括在 200℃初始平衡三分钟， 接着以 10℃ / 分钟 (10℃ /min) 急剧降至 -90℃， 接着平 衡五分钟， 最后接着以 10℃ /min 急剧升至 200℃。
本发明的 TPO 组合物能包含一种或多种其他组分如颜料、 阻燃剂、 耐擦伤和耐刮 伤添加剂、 和 / 或一种或多种其他不同的乙烯 /α- 烯烃互聚物。 通常添加颜料作为色母料， 由这些组合物制备的成型制品显示出良好的颜色， 因此它们可以不需要着油漆。
在本发明的另一方面， 结晶聚丙烯的挠曲模量大于 2100Mpa 并且 HDT 大于 110℃， 更优选挠曲模量大于 2210Mpa 和 HDT 大于 120℃。
在本发明的另一方面， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的 α- 烯烃为 C3-C20α- 烯烃， 更优选 C4-C20α- 烯烃。在再一方面， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的 α- 烯烃选自丙烯、 1- 丁烯、 1- 己烯 或 1- 辛烯， 更优选选自 1- 丁烯、 1- 己烯或 1- 辛烯。在本发明的另一方面， 乙烯 /α- 烯烃
互聚物的 Tg 小于 -50℃， 优选小于 -52℃， 更优选小于 -54℃。在另一方面， 乙烯 /α- 烯烃 互聚物的 HDT 与熔点 (Tm) 之差为至少 4， 优选至少 6， 更优选至少 8。在另一方面， 在 190℃ 和 0.1rad/s 下测量的乙烯 /α- 烯烃互聚物的 tanδ 为 2.1 和 3 之间。
在本发明的另一方面， 填料为片状滑石。在另一方面， 组合物包含足够量的填料， 使得组合物的挠曲模量效率因子为 3 更大和 HDT 效率因子为 1.5 更大。在另一方面， 组合 物包含至少 20 重量％， 优选至少 25 重量％， 通常不超过 40 重量％的滑石， 基于组合物总重 量。
本发明还提供包含上述本发明的两个或更多方面或实施方案的组合的组合物。 本 发明还提供包括上述两个或更多个方面或实施方案的组合的制品。
发明详述
聚丙烯是配制物的主要聚合物组分， 其最终确定能达到的最大的正切挠曲模量峰 值和 HDT。常规的丙烯均聚物的正切挠曲模量峰值小于约 1520MPa(220.4psi×1000， 或 kpsi) 以及 HDT 小于 90℃， 其用于这些组合物中既不足够刚硬， 也不保留其刚性至足够高的 温度。为了实现低温耐冲击性和 / 或提高的正切挠曲模量峰值 ( 例如大于 1520Mpa， 1％正 割 (secant)) 和 / 或提高的 HDT( 例如大于 90℃ ) 的组合目标， 优选聚丙烯为正切挠曲模量 峰值大于 2100MPa(305kpsi) 以及 HDT 大于 100℃的结晶聚丙烯。更优选地， 聚丙烯为正切 挠曲模量峰值大于 2210MPa(320kpsi) 以及 HDT 大于 110℃的高度结晶的全同立构聚丙烯。 甚至更优选地， 聚丙烯为正切挠曲模量峰值大于 2210MPa(320kpsi) 以及 HDT 大于 120℃的 高度结晶的全同立构丙烯均聚物。 有时， 挠曲模量记录为 1％正割模量， 1％正割模量大约等 于正切挠曲模量峰值的 80％。 通过用 EAO 弹性体抗冲改性剂改性高度结晶的全同立构均聚物聚丙烯有助于优 异的耐低温冲击性。为了提供需要的在 -30℃， 特别是在 6.7m/s 速度下的耐冲击性， EAO 弹性体抗冲改性剂的玻璃化转变温度 (Tg) 低于 -50 ℃， 更优选地低于 -52 ℃， 最优选低 于 -54℃。
此外， 弹性体抗冲改性剂的两个其他特征影响组合物的性质。 首先， 因为在结晶聚 丙烯开始熔融前， EAO 弹性体抗冲改性剂将高于其熔点， 所以期望选择 HDT 明显高于其熔点 的等级。下表 1 显示出从对各种 EAO 弹性体测量的 HDT 减去 DSC 熔融温度峰值 (Tm) 获得 的 Δ 值。优选等级的 EAO 弹性体抗冲改性剂具有正的 Δ 值， 更优选 Δ 值为 4 或更大的等 级， 还更优选 Δ 值为 6 或更大的等级， 最优选 Δ 值为 8 或更大的等级。
表1
选择抗冲改性剂的 Tg 和 Δ(HDT-Tm) 参数
目标 MI， EAO 弹性体 dg/min g/cc 0.1rad/s Engage 8150 ENR 7467 0.5 1.2 0.868 0.862 -52 -56 54.99 35.39 234600 59059 rad/s 3.28 16.29 失效 失效 密度， Tg， ℃ Tm，℃ 粘度泊 @ 190℃ and Tanδ@ 190℃和 0.1 Δ， HDT， ℃ (HDTTm)7101855288 A CN 101855290目标 MI， EAO 弹性体 dg/min g/cc 密度，说Tg， ℃明Tm，℃书粘度泊 @ 190℃ and 0.1rad/s Tanδ@ 190℃和 0.1 rad/s 106.91 50.16 6.61 4.94 1.58 49.00 失效 66.20 48.70 60.55 HDT， ℃5/26 页Δ， (HDTTm) 14.26ENR 7447 Engage 8200 Engage 8100 Engage 8842 ENR 73805.0 5.0 1.0 1.0 0.30.865 0.87 0.87 0.857 0.87-53 -53 -52 -58 -5234.74 59.05 59.84 38.41 50.3017166 18312 107900 111620 5824706.36 10.29 10.25ENGAGETM 弹性体是乙烯 - 辛烯共聚物， ENR 弹性体是乙烯 - 丁烯共聚物。陶氏化学 公司 (Dow Chemical Company) 制造这两种 EAO 弹性体。
其次， 在 0.1rad/s 和 190℃测量的弹性体的 tanδ， 与最终注射成型部件的光泽度 相关。 tanδ 越低， 光泽度越低。 在上表 1 中记录在这些条件下测量的 tanδ 和以泊 (Poise) 为单位的粘度。利用许多不同的 EAO 对冲击改性基准配制物测量的 tanδ 与 20 度光泽度 (Minolta 光泽度仪， ASTM D523) 之间的相关性示于下表 2 中。该表中的数据基于含有以 下聚合物共混物的配混物 ： 70 重量份 J707PT(35MFR Mitsui Chemicals 耐冲击性共聚物 聚丙烯， 具有 30 重量份从陶氏化学公司可获得的各种 EAO)。在没有填料且添加 10 重量％ 该数据用于证明具 Specialty Minerals ABT-2500 片状滑石的情况下， 测试聚合物共混物。 有在 190℃和 0.1rad/s 下的低 tanδ 的 EAO 如何能够急剧降低另外的光泽度体系的 20 度 光泽度。该数据显示弹性体的选择对通过添加填料 ( 此处为滑石 ) 降低聚丙烯光泽度具有 最大作用。聚丙烯能宽泛地变化， 包括均聚物和共聚物以及成核的和非成核的聚合物。高 MFR 聚丙烯通常很有光泽度， EAO 添加具有一些降低平面涂装 (flat finish) 光泽度的作 用。
表2
具有在 190℃和 0.1rad/s 下的低 Tanδ 的 EAO 对 20 度光泽度的影响
EAO 弹性体Tanδ@190℃ and 0.1rad/s20 度光泽度 (70％聚丙烯， 30％ EAO) 14.5 28.6 72.7 70.620 度光泽度 (63％聚丙烯， 27％ EAO， 10％ ABT 2500) 12.4 23.1 45.7 47.5EngageTM 8150 EngageTM 7467 ENR7447 EngageTM 82003.28 16.29 106.91 50.168101855288 A CN 101855290说Tanδ@190℃ and 0.1rad/s明书20 度光泽度 (63％聚丙烯， 27％6/26 页20 度光泽度 (70％聚丙烯， 30％ EAO)EAO 弹性体EAO， 10％ ABT 2500) 27.2 31.5 4.1EngageTM 8100 EngageTM 8842 ENR7380
6.61 4.94 1.58 ？32.2 37.5 8.8优选等级的 EAO 弹性体抗冲改性剂具有如上所述的 Tg 和 Δ 性质， 以及在 190℃和 0.1rad/s 下测量的 tanδ 为大于 2 至 3， 优选≥ 2.1 至 3。
通过使用具有上述 tanδ 的 EAO 弹性体抗冲改性剂获得的低光泽度使得可以提 供在成型加工期间通过使用色母料 (color concentrate) 着色的部件。当配混物具有可 接受的低光泽度时， 该成型着色过程节约漆涂步骤 (paintingstep)。因为广泛已知漆涂 用于改进部件的耐擦伤性和耐刮伤性， 所以色母料经常另外用降低表面摩擦并降低由于擦 伤和挂上导致的表面损坏的材料来改性。本领域已知的常见添加剂是基于硅的材料， 如高 分子量聚二甲基硅氧烷、 表面风化的 (bloom) 蜡状材料如芥酸酰胺、 和一些包含坚硬塑料 (hardtough plastic) 如尼龙与表面活性剂的组合的特殊材料。
聚丙烯
在本发明实践中使用的聚丙烯能宽泛地变化， 其包括均聚物和共聚物两者、 成核 的和非成核的聚合物两者、 及这些的任意组合。此处使用的 “成核的” 是指通过添加成核剂 如 从 Milliken 商购可得的二苄基山梨糖醇而改性的聚合物。也能使用其他 常规成核剂。片状填料如滑石可以用作成核剂， 其可添加其他非必须的成核剂。优选地， 聚 丙烯为均聚物。
聚丙烯是结晶的， 通常高度结晶的， 即在 135℃它基本上全部 ( 近 100％ ) 可溶于 对二甲苯中。相反， 在 23℃其＞ 98％， 通常＞ 99％不溶于对二甲苯。用于测量在这些温度 下聚丙烯溶解度的试验描述于 USP 6,759,475 中。
聚丙烯的 MFR(230℃ /2.16kg 重量 ) 通常为 1 至 50， 它将因组合物预计的最终用 途而变化。对于热成形应用， MFR 通常为 1 至 2。对于注射成型应用， MFR 通常为 30 更大。 另外， 聚丙烯期望具有通过 DSC 测量的熔点 Tm 大于 160℃。
用 于 生 产 高 熔 点 聚 合 物 的 聚 合 方 法 包 括 浆 料 法 ( 其 在 约 50-90 ℃ 和 0.5-1.5MPa(5-15atm) 下运行 )、 气相法和液体单体方法 ( 其中必须极小心去除无定形聚合 物 )。 聚丙烯还可以通过使用多种单位点 (single site) 催化剂、 茂金属催化剂和几何受限 催化剂中的任何一种及其相关方法来制备。 聚合可以在搅拌釜反应器、 气相反应器、 单级连 续搅拌釜反应器和单级淤浆环管反应器以及其他适当反应器中进行。
在优选的实施方案中， 在单级连续本体相 ( 浓缩丙烯 ) 搅拌反应器中制备聚丙烯 均聚物， 使用包括承载于氯化镁载体上并悬浮于矿物油中的钛催化活性金属物质的齐格 勒 - 纳塔催化剂。悬浮的催化剂可以直接泵至反应器中。氢可以用作链转移剂以控制分子 量。 聚合可以在搅拌釜反应器、 气相流化床反应器、 单级连续搅拌釜反应器和单级淤浆环管反应器中进行。该聚合和所得聚丙烯均聚物描述于美国专利申请公布 2005/0272858( 参见 WO2004/033509) 和美国专利申请公布 2004/0122196 中。
在一种实施方案中， 聚丙烯的多分散性或分子量分布 (MWD 或 Mw/Mn) 为 2 至 6， 更 优选 2 至 5， 最优选 3 至 5。在另一实施方案中， MWD 小于或等于 ( ≤ )6， 更优选地≤ 5.5， 还更优选≤ 5。
在另一实施方案中， 聚丙烯的密度为 0.88 至 0.92， 优选 0.89 至 0.91 克 / 立方厘 米 (g/cc)。
在另一实施方案中， 聚丙烯的数均分子量 (Mn) 为 10,000 至 200,000， 优选 15,000 至 150,000， 还更优选 30,000 至 100,000 克 / 摩尔 (g/mol)。
在 另 一 实 施 方 案 中， 聚 丙 烯 的 重 均 分 子 量 (Mw) 为 80,000 至 400,000， 优选 100,000 至 300,000， 还更优选 120,000 至 200,000g/mol。
如本公开内容之后进一步描述的， 耐冲击性聚丙烯不利于在本发明中使用。 如 JSP 6,492,465 中所述， 典型的丙烯耐冲击性共聚物包含两个相或两种组分， 即均聚物组分和共 聚物组分。 这两种组分通常以连续聚合方法生产， 该方法中在第一反应器中生产均聚物， 然 后转移至其中生产共聚物并引入均聚物基质的第二反应器中。共聚物具有橡胶状特性， 提 供期望的耐冲击性。 均聚物提供全部刚度 (stiffness)。 然而， 共聚物的存在趋于弱化乙烯 /α- 烯烃互聚物对本发明组合物挠曲模量的作用。 乙烯 /α- 烯烃互聚物
本发明组合物包含至少一种任选地可含有二烯的乙烯 /α- 烯烃互聚物。 “互聚物” 意思是指由至少两种不同单体聚合的聚合物。其包括例如共聚合物、 三元共聚物和四元共 聚物。其特别包括通过聚合乙烯与至少一种共聚单体制备的聚合物， 该共聚单体通常为 3 至 20 个碳原子 (C3-C20)， 优选 4 至 20 个碳原子 (C4-C20)， 更优选 4 至 12 个碳原子 (C4-C12)， 还更优选 4 至 8 个碳原子 (C4-C8) 的 α- 烯烃。α- 烯烃包括但不限于 1- 丁烯、 1- 戊烯、 1- 己烯、 4- 甲基 -1- 戊烯、 1- 庚烯和 1- 辛烯。优选的 α- 烯烃包括 1- 丁烯、 1- 戊烯、 1- 己 烯、 4- 甲基 -1- 戊烯、 1- 庚烯和 1- 辛烯。期望 α- 烯烃为 C4-C8α- 烯烃。
互聚物包括乙烯 / 丁烯 (EB) 共聚物、 乙烯 / 己烯 (EH)、 乙烯 / 辛烯 (EO) 共聚物、 乙烯 /α- 烯烃 / 二烯改性的 (EAODM) 互聚物如乙烯 / 丙烯 / 二烯改性的 (EPDM) 三元共聚 物和乙烯 / 丙烯 / 辛烯三元共聚物。优选的共聚物 EB、 EH 和 EO 共聚物。
适当的二烯单体包括共轭和非共轭二烯。非共轭二烯可以为 C6-C15 直链、 支链或 环状烃二烯烃 (hydrocarbon diene)。说明性非共轭二烯是直链非环状二烯， 如 1， 4- 己二 烯和 1， 5- 庚二烯 ； 支链非环状二烯， 如 5- 甲基 -1， 4- 己二烯、 2- 甲基 -1， 5- 己二烯、 6- 甲 基 -1， 5- 庚二烯、 7- 甲基 -1， 6- 辛二烯、 3， 7- 二甲基 -1， 7- 辛二烯、 3， 7- 二甲基 -1， 6- 辛二 烯、 5， 7- 二甲基 -1， 7- 辛二烯、 1， 9- 癸二烯、 和二氢月桂烯的混合异构体 ； 单环脂环族二烯， 如 1， 4- 环己二烯、 1， 5- 环辛二烯和 1， 5- 环十二烯 ； 多环脂环族稠合和桥环二烯， 如四氢吲 哚、 甲基四氢吲哚 ； 链烯基、 烷叉、 环烯基和环烷叉基降冰片烯， 如 5- 亚甲基 -2- 降冰片烯 (MNB)、 5- 乙叉 -2- 降冰片烯 (ENB)、 5- 乙烯基 -2- 降冰片烯、 5- 丙烯基 -2- 降冰片烯、 5- 异 丙叉 -2- 降冰片烯、 5-(4- 环戊烯基 )-2- 降冰片烯和 5- 环己叉 -2- 降冰片烯。优选的非共 轭二烯包括 ENB、 1， 4- 己二烯、 7- 甲基 -1， 6- 辛二烯， 更优选二烯为 ENB。适当的共轭二烯 包括 1， 3- 戊二烯、 1， 3- 丁二烯、 2- 甲基 -1， 3- 丁二烯、 4- 甲基 -1， 3- 戊二烯或 1， 3- 环戊二
烯。 尽管优选的互聚物基本上不含有任何通常包括 LCB 的二烯单体， 但是如果成本是 可接受的且期望的互聚物性质如加工性、 拉伸强度和伸长率未劣化至不可接受的水平， 则 可以包括该单体。该二烯单体包括但不限于二环戊二烯、 NBD、 甲基降冰片二烯、 乙烯基 - 降 冰片烯、 1， 6- 辛二烯、 1， 7- 辛二烯和 1， 9- 癸二烯。添加时， 该单体可以以基于互聚物重量 大于 0 重量％至 3 重量％， 更优选大于 0 重量％至 2 重量％范围内的量添加。
本发明的乙烯 /α- 烯烃互聚物可以为支链和 / 或非支链互聚物。在乙烯 /α- 烯 烃互聚物中存在或不存在支链， 如果存在支链， 则支链量可以宽泛地变化， 其可以依赖于期 望的加工条件和期望的聚合物性质。
乙烯 /α- 烯烃支链的性质对于本发明的实践并不关键， 同样， 其能为了方便而变 化。优选地， 支链为长链支链 (LCB)。将 LCB 引入聚合物骨架的能力是已知的， 并已实践了 很多年。在 USP 3,821,143 中， 1， 4- 己二烯用作支链单体， 以制备具有 LCB 的乙烯 / 丙烯 / 二烯 (EPDM) 聚合物。该支化剂有时称为 H- 支化剂。USP 6,300,451 和 6,372,847 也使 用各种 H- 型支化剂以制备具有 LCB 的聚合物。在 USP 5,278,272 中， 教导几何受限催化剂 (CGC) 具有将乙烯基封端的大单体引入聚合物骨架以形成 LCB 聚合物的能力。该支链称为 T- 型支链。
USP 5.278,272 教导该 CGC 其在将大的不饱和分子引入聚合物骨架方面的能力是 卓越的。能通过这些 CGC 引入的 LCB 的量通常为 0.01LCB/1000 碳原子至 3LCB/1000 碳原 子 ( 骨架和支化碳原子两者 )。
优选地， 在本发明实践中使用的互聚物中的 LCB 类型是与 H- 型支链相对的 T- 型 支链。在几何受限催化剂存在下， 在适当的反应器条件下， 如 USP6,680,361 中所述的那些， 通过乙烯或其他 α- 烯烃与链末端不饱和的大单体共聚合通常获得 T- 型支链。 如果期望极 其高水平的 LCB， H- 型支链是优选方法， 这是因为 T- 型支链对 LCB 含量具有应用上限。如 USP 6,680,361 中所讨论的， 随着 T- 型支链水平增加， 制造方法的效率或产量明显下降， 直 至达到生产变得在经济上不可行的点为止。T- 型 LCB 聚合物可用几何受限催化剂制备， 没 有可测量到的凝胶， 但具有非常高水平的 T- 型 LCB。由于引入到生长着的聚合物链中的大 单体仅具有一个反应性不饱和位点， 因此所得聚合物仅在沿聚合物骨架的不同间隔包含变 化长度的侧链。
在聚合过程中， H- 型支链通常通过乙烯或其他 α- 烯烃与具有两个与单茂金属型 催化剂反应性双键的二烯共聚获得。顾名思义， 二烯通过二烯桥将一个聚合物分子连接至 另一个聚合物分子 ； 所得聚合物分子类似于 H， 其可能描述为比长链支链更多交联。当期望 极其高水平的支链时， 通常使用 H- 型支链。如果使用过多二烯， 则聚合物分子能形成如此 多支链或交联以致聚合物分子不再可溶于反应溶剂中 ( 在溶液方法中 )， 并因此脱离溶液， 导致在聚合物中形成凝胶颗粒。此外， 使用 H- 型支化剂可以使茂金属催化剂去活并降低催 化剂效率。因此， 当使用 H- 型支化剂时， 所用催化剂通常不是茂金属催化剂。用于制备 USP 6,372,847 中 H- 型支化聚合物的催化剂为钒型催化剂。
适当的乙烯互聚物包括从陶氏化学公司可获得的 ENGAGETM、 AFFINITYTM 和 NORDELTM 聚合物， 从 ExxonMobil Chemical Company 可获得的 VISTALONTM 和 EXACTTM 聚合物、 以及从 TM Mitsui Chemical 可获得的 TAFMER 聚合物。
在另一实施方案中， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的 Mw/Mn 为 1 至 5， 更优选 1.5 至 4， 还 更优选 2 至 3。
在 另 一 实 施 方 案 中， 乙 烯 /α- 烯 烃 互 聚 物 的 密 度 为 0.80 至 0.90， 优 选 0.82 至 0.88， 更 优 选 0.83 至 0.87g/cc。 在 另 一 实 施 方 案 中， 乙 烯 /α- 烯 烃 互 聚 物 的 密 度 ≤ 0.875g/cc， 优选≤ 0.87g/cc， 还更优选地≤ 0.86g/cc。
在另一实施方案中， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的熔融指数 (MI 或 I2， 190℃ /2.16kg) 为 0.05 至 10g/10min， 优 选 0.1 至 5g/10min， 更 优 选 0.2 至 2g/10min， 还 更 优 选 0.5 至 1g/10min。在另一实施方案中， 弹性体组分的 I2 为 1g/10min 或以下， 优选 0.5g/10min 或 以下， 更优选 0.3g/10min 或以下。
在另一实施方案中， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的 Mn 为 40,000 至 200,000g/mol， 优选 50,000 至 150,000g/mol， 还更优选 60,000 至 100,000g/mol。
在另一实施方案中， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的 Mw 为 80,000 至 400,000g/mol， 优选 100,000 至 300,000g/mol， 还更优选 120,000 至 200,000g/mol。
在另一实施方案中， 乙烯 /α- 烯烃互聚物的 Tg 低于 -50℃， 优选低于 -52℃， 更优 选低于 -54℃。 在另一实施方案中， 乙烯 /α- 烯烃互聚物是均一支化线性或均一支化基本线性 乙烯 /α- 烯烃互聚物。 用于制备均一聚合物的方法描述于 USP-5,206,075 和 5,241,031 和 WO 93/03093 中。关于生产均一的乙烯 /α- 烯烃互聚物的其他细节描述于 USP 5,206,075 和 5,241,031、 WO 93/03093 和 90/03414 中。
术语 “均一” 和 “均一支化” 用于表示乙烯 /α- 烯烃聚合物 ( 或互聚物 )， 其中共 聚单体无规分布在给定聚合物分子中， 基本所有聚合物分子都具有相同的乙烯与共聚单体 比率。均一支化乙烯互聚物包括线性乙烯互聚物和基本线性乙烯互聚物。
其中， 均一支化线性乙烯互聚物为乙烯互聚物， 其没有长链支链， 但具有衍生自聚 合到互聚物中的共聚单体的短链支链， 且其都均一分布于相同聚合物链内和不同聚合物链 内。即， 均一支化线性乙烯互聚物没有长链支链， 正如使用例如在 USP 3,645,992 中所述的 均一支链分布聚合方法制造的线性低密度聚乙烯聚合物或线性高密度聚乙烯聚合物的情 况。均一支化线性乙烯 /α- 烯烃互聚物的市售实例包括由 Mitsui Chemical Company 供 应的 TAFMERTM 聚合物和由 ExxonMobil Chemical Company 供应的 EXACTTM 聚合物。
在本发明中使用的基本线性乙烯互聚物描述于 USP 5,272,236 和 5,278,272 中。 如上所述， 基本线性乙烯互聚物是其中共聚单体无规地分布在给定的互聚物分子内的那 些， 并且其中在该互聚物内基本所有的互聚物分子都具有同样的乙烯 / 共聚单体比率。基 本线性乙烯互聚物使用几何受限催化剂来制备。 几何受限催化剂和该制备的实例也描述于 USP 5,272,236 和 5,278,272 中。
此外， 基本线性乙烯互聚物为具有长链支链的均一支化乙烯聚合物。长链支链具 有与聚合物骨架大约相同的共聚单体分布， 并能具有与聚合物骨架大约相同的长度。如上 所讨论的， “基本线性” 通常表示以下聚合物， 其平均被 0.01 个长链支链 /1000 个总碳 ( 包 括骨架和支链碳两者 ) 至 3 个长链支链 /1000 个总碳所取代。基本线性聚合物的市售实例 包括 ENGAGETM 和 AFFINITYTM 聚合物。
基本线性乙烯互聚物形成独特种类的均一支化乙烯聚合物。它们基本不同于 USP
3,645,992 中所述的公知类型的常规均一支化线性乙烯互聚物， 此外， 它们既不与例如使用 USP 4,076,698 中所述技术制造的常规不均一的齐格勒 - 纳塔催化剂聚合的线性乙烯聚合 物 ( 例如， 超低密度聚乙烯 (ULDPE)、 线性低密度聚乙烯 (LLDPE) 或高密度聚乙烯 (HDPE) 是 同样类型 ； 也不与高压自由基引发的高度支化聚乙烯例如低密度聚乙烯 (LDPE)、 乙烯 - 丙 烯酸 (EAA) 共聚物和乙烯乙酸乙烯酯 (EVA) 共聚物是同样类型。
片状填料
任何具有一般圆片形状的惰性材料都能用作本发明 TPO 组合物中的片状填料。通 常和优选地， 片状填料为惰性矿物粉末， 例如滑石、 高岭粘土或云母， 更优选地其为片状滑 石。常见的片状滑石和高岭粘土分别标记于表 3 和 4 中。选择特别等级的片状滑石以具有 充分的补强强度， 由此赋予或保持最终组合物期望的挠曲模量和 HDT， 没有超过打算以该组 合物替换的聚合物树脂的密度。通常， 商品级树脂的密度为约 1.13 克 / 毫升 (g/ml)。对 于本发明的用高结晶度、 丙烯均聚物和 EAO 弹性体制成的组合物而言， 填料载荷为约 30 重 量％是常见的， 但在需要时可以使用更多或更少。
表3
普通片状滑石
产品名称 供应商 Hegman Grind 5.5 表面积 (B.E.T. 中等直径 (μm) m2/g ＊ ) 5.5 2.3 平均 亮度ABT 2500Specialty Minerals， Inc. Luzenac Luzenac Luzenac Luzenac LuzenacN.AHAR V3410 Nicron 674 Cimpact 710 JetFil 700 JetFil 625N.A. 6.5 7 6.5 616 14 N.A. N.A. N.A.2.0 1.9 1.7 1.5 2.2N.A. N.A. 91 88 88
*平方米 / 克 表4 普通片状高岭粘土供应商 Hegman Grind 5.5 N.A. 表面积 (B.E.T. 中等直径 (μm) m2/g ＊ ) 5.5 N.A. 1.3 N.A. 亮度产品名称Polyfil DL Polyfil DLXJ.M.Huber J.M.Huber91 N.A.13101855288 A CN 101855290说供应商 Hegman Grind明2书表面积 (B.E.T. 中等直径 (μm) m /g ) N.A. N.A.＊11/26 页产品名称亮度Kaopaque 10
*ImerysN.A.N.A.平方米 / 克
在流动应力下加工本发明组合物期间， 片状填料一般将与组合物流动方向平行排 列。该流动图案有助于降低组合物沿流动方向的收缩， 并使得填料用以补强所得聚合物产 物是可行的， 提高热挠曲温度和挠曲模量两者。可以通过将在不同的填料添加水平时取得 的数据拟合成直线来确定特定填料的效率。该直线的斜率， 以 “性能增加百分比” 除以 “填 料添加重量百分比” 为单位计， 的图线的斜率是特定填料在提高热挠曲温度或扰曲模量方 面的效率的度量。
填料对组合物的补强效率通过测量 20 重量％的填料添加对聚丙烯与 EAO 共混物 的挠曲模量和 HDT 的影响来评价。然后能计算挠曲模量效率因子， 以模量的增加百分数比 填料的填载百分数为单位。该因子在填料装载范围为 10-40 重量％内是相对线性的。对于 各填料等级， 通过用 20 重量％补强填料和不用填料配混结晶聚丙烯和 EAO 弹性体抗冲改性 剂， 可类似计算相关热挠曲效率因子。热挠曲效率因子的线性相关性小于挠曲模量效率因 子， 对于特定等级的聚丙烯和 EAO 更敏感。因此， 感兴趣的填料通常以在本发明的结晶聚丙 烯和 EAO 弹性体抗冲改性剂上装载 20 重量％为基准。本发明的优选补强填料的等级， 例如 片状滑石， 当其以 20 重量％装载于结晶丙烯聚丙烯和 EAO 弹性体抗冲改性剂中时， 其热挠 曲效率因子大于或等于 1.5， 更优选大于 1.7， 最优选大于 1.9。同时， 本发明的优选补强填 料等级的挠曲模量效率因子大于 3， 优选大于 3.5， 更优选地大于 4。
在一种实施方案中， 中等粒度为 0.1 微米至 50 微米， 优选 0.5 微米至 25 微米， 更 优选 1 微米至 10 微米。
组合物的制备
本发明的 TPO 组合物包含至少一种结晶聚丙烯、 至少一种乙烯 /α- 烯烃互聚物和 至少一种片状填料。尽管该组合物能通过很多不同方法中的任一种来制备， 但通常这些方 法属于三种分类之一， 即反应器后共混 (post-reactorblending)、 反应器内共混或两者的 组合。反应器后共混的例子是熔体挤出机， 其中两种或更多种固体聚合物进料并物理混合 为均一组合物， 以及并联设置的多级溶液、 浆料或气相反应器， 其中， 来自各反应器的产出 物彼此共混以形成基本均一的组合物， 该组合物最终以固体形式回收。反应器内共混的例 子是多级串联反应器， 和装有两种或更多种催化剂的单级反应器。 然而， 反应器内共混并不 是有利的， 因为弹性体可变得至少部分可溶于聚丙烯基质内， 这会导致挠曲模量和 / 或 HDT 降低。因此， 优选组合物通过反应器后共混制备。
通常， 丙烯均聚物和乙烯 /α- 烯烃互聚物在添加填料前彼此共混， 但在添加其他 聚合物之前， 填料可以首先与所述聚合物的一种或另一种共混。填料可以以纯净态或以基 于任一聚合物的母料形式添加。 组合物的所有组分彼此共混， 直至获得基本均一的组合物。 例如颜料、 阻燃剂、 标准混合机和挤出机能用于共混。本发明的组合物也能含有其他组分 ； 抗氧化剂和加工助剂等。以与常规基于聚碳酸酯和基于聚苯乙烯的组合物相同的方式使用本发明的 TPO 组合物。具体地， 本发明的组合物良好适于制造用于制备软接触仪表面板等生产制品的结 构。
组合物
本发明组合物通常包含 36 至 56 重量％， 优选 39 至 53 重量％， 更优选 42 至 50 重 量％的结晶聚丙烯， 基于聚丙烯、 乙烯 /α- 烯烃弹性体和片状填料的总重量。本发明组合 物通常包含 64 至 44 重量％， 优选 61 至 47 重量％， 更优选 58 至 50 重量％的弹性体 / 填料 组合物 ( 即， EAQ 弹性体和片状填料的组合物 )， 基于聚丙烯、 乙烯 /α- 烯烃弹性体和片状 填料的总重量。组合物中弹性体与片状填料的重量比通常为 3 ∶ 2 至 2 ∶ 1。通常， 弹性体 和填料含量接近相同， 即 1 ∶ 1。
在一种实施方案中， 组合物包含 20 至 40 重量％， 优选 25 至 40 重量％的片状填料， 基于组合物总重量。
在另一实施方案中， 组合物在 -30 ℃通过仪表化的落镖冲击试验 ASTMD3763 以 6.7m/s 测量的在冲击期间的总能量吸收为至少 22(29.83)ft-lb-f(N-m 或 J)， 优选至少 25(33.9)ft-lb-f(N-m 或 J)， 更优选至少 30(40.68)ft-lb-f(N-m 或 J)。 在另一实施方案中， 组合物通过 ASTM D790 测量的正切挠曲模量峰值≥ 2100MPa， 优选≥ 2200MPa， 更优选≥ 2300Mpa。
在另一实施方案中， 组合物在 -30 ℃通过仪表化的落镖冲击试验 ASTMD3763 以 6.7m/s 测量的在冲击期间的总能量吸收为至少 22(29.83)ft-lb-f(N-m 或 J)， 优选至少 25(33.9)ft-lb-f(N-m 或 J)， 更优选至少 30(40.68)ft-lb-f(N-m 或 J)， 以及通过 ASTM D790 测量的正切挠曲模量峰值≥ 2100MPa， 优选≥ 2200MPa， 更优选≥ 2300Mpa。
在 另 一 实 施 方 案 中， 组 合 物 的 结 晶 温 度 Tc ≥ 110 ℃， 优 选 ≥ 120 ℃， 更优选 ≥ 130℃， 还更优选≥ 140℃。
在另一实施方案中， 组合物通过 ASTM D648 测量的 HDT ≥ 110℃， 优选≥ 120℃， 更 优选≥ 130℃， 还更优选≥ 140℃。
在另一实施方案中， 组合物的 20°光泽度≤ 15， 优选≤ 10， 更优选≤ 8。光泽度测 量受组合物中滑石或其他填料的量影响。 一般而言， 组合物中填料越多， 组合物的光泽度越 低。
在另一实施方案中， 除了结晶聚丙烯组分以外， 组合物不含有其他基于丙烯的聚 合物。
在另一实施方案中， 组合物含有≥ 50 重量％， 优选≥ 60 重量％， 更优选≥ 70 重 量％的结晶聚丙烯， 基于组合物总重量。
在另一实施方案中， 组合物含有≤ 40 重量％， 优选≤ 35 重量％， 更优选≤ 30 重 量％的乙烯 /α- 烯烃弹性体， 基于组合物总重量。
本发明的组合物能含有各种添加剂， 只要这些添加剂不损害组合物的期望性质例 如总能量吸收、 挠曲模量等即可。例如， 不溶于组合物的聚合物的固体添加剂是不利的， 这 是因为它们对诸如片状滑石的填料的补强容量一般具有负面影响。 用于本发明实践的添加 剂以它们的常规方式和最小量使用。
在 一 种 实 施 方 案 中， 组 合 物 含 有 如 USP 6,737,131 中 所 述 的 非 卤 素 膨 胀 物
(non-halogen inlumescent)。膨胀物是当塑料经受火焰或高热时形成焦炭的塑料的添 加剂。膨胀物反应产生消除或减少燃烧的碳绝热障碍。优选的非卤素膨胀物添加剂包括 Hoechst Chemical Company 的产品 MR( 磷酸盐化合物 ) ； Great Lakes Chemical Company 的 产 品 Char guard 32911 或 NH-1511( 磷 酸 盐 化 合 物 ) ； Monsanto Chemical Company 的产品 Spin Flam( 磷酸盐化合物 ) ； Albright&Wilson 的产品 Amgard EDAP( 乙二 胺磷酸盐 ) ； Budauheim 的产品 Budit 311( 蜜胺焦磷酸盐 ) ； Albemarle Corporation 的产 TM 品 NCENDX P-30 ： 和 Unitex Corp 的产品 FRX44( 乙二胺磷酸盐 )。
在另一实施方案中， 组合物包含金属水化物 (metal hydrate) 阻燃剂如氢氧化铝、 氢氧化镁或两者的组合。在再一实施方案中， 阻燃剂是金属水化物且其以 25 至 75 重量％ 的量存在， 基于组合物总重量。 在另一实施方案中， 金属氢氧化物表面可以涂布有一种或多 种材料， 包括硅烷、 钛酸盐、 锆酸盐、 羧酸和马来酸酐接枝聚合物。在另一实施方案中， 金属 氢氧化物的平均粒度可以在小于 0.1 至 50μm。 在一些情况下， 使用纳米粒度的金属氢氧化 物。 金属氢氧化物可以是天然存在的或合成的。 阻燃剂组合物可以包含其他阻燃剂添加剂。 其他适当的非卤化阻燃剂添加剂包括碳酸钙、 红磷、 二氧化硅、 氧化铝、 氧化钛、 滑石、 粘土、 有机改性的粘土、 硼酸锌、 三氧化锑、 硅灰石、 云母、 天然水玻璃、 有机改性的天然水玻璃、 有 机硅聚合物、 磷酸酯、 位阻胺稳定剂、 八钼酸铵、 膨胀物化合物和膨胀性石墨。 适当的卤化阻 燃剂添加剂包括十溴二苯醚、 十溴二苯乙烷和亚乙基 - 双 ( 四溴邻苯二甲酰亚胺 )。 该阻燃 剂的进一步描述可在 WO 2005/023924 中找到。 在另一实施方案中， 本发明组合物含有兼容量的阻燃剂包 (package)， 其包括卤化 烷烃阻燃剂、 芳族卤化阻燃剂和任选的阻燃剂增效剂。 在再一实施方案中， 烷烃阻燃剂选自 六卤代环十二烷 ； 四溴环辛烷 ； 五溴氯代环己烷 ： 1， 2- 二溴 -4-(1， 2- 二溴乙基 ) 环己烷 ； 1， 1， 1， 3- 四溴壬烷 ； 或两种或更多种这些化合物的组合。在另一实施方案中， 芳族卤化阻燃 剂包含以下中的一种或多种 ： 六卤代二苯醚 ； 八卤代二苯醚 ； 十卤代二苯醚 ； 十氯二苯基乙 烷； 1， 2- 双 ( 三卤代苯氧基 ) 乙烷 ； 1， 2- 双 ( 五卤代苯氧基 ) 乙烷 ； 四卤代双酚 -A ； 亚乙基 (N， N′ )- 双 - 四卤代邻苯二甲酰亚胺 ； 四溴双酚 -A ； 双 (2， 3- 二溴丙基 ) 醚 ； 四卤代邻苯 二甲酸酐 ： 六卤代苯 ： 卤化茚满 ； 卤化磷酸酯 ； 卤化聚苯乙烯 ； 卤化双酚 -A 和表氯醇的聚合 物； 或两种或更多种该化合物的组合。 在再一实施方案中， 阻燃剂增效剂包含一种或多种金 属氧化物、 卤化石蜡、 磷酸三苯酯、 二甲基二苯基丁烷和聚异丙苯基。
在另一实施方案中， 组合物含有约 0.5 至约 8 重量份卤化烷烃阻燃剂 ； 约 0.5 至约 8 重量份芳族卤化阻燃剂 ； 0 至约 6 重量份阻燃剂增效剂， 全部基于组合物总重量。该阻燃 剂的进一步描述在 WO 2002/12377 中找到。
组合物有利地可以进一步包含至少一种类型的常规添加至聚合物或聚合物组合 物中的添加剂。这些添加剂包括例如加工油 ； 抗氧化剂 ； 表面张力改性剂 ； UV 稳定剂 ； 擦 伤 / 刮伤添加剂如聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 或官能化聚二甲基硅氧烷或 SR 100( 可从 Ciba Specialty Chemicals 获得 )， 或含有芥酸酰胺的擦伤 / 刮伤制剂 ； 防粘连 剂； 分散剂 ； 起泡剂 ； 线性或基本线性 EAO ； LDPE ； LLDPE ； 润滑剂 ； 交联剂如过氧化物 ； 抗菌 剂如有机金属化合物、 异噻唑酮 (isothiazolone)、 有机硫和硫醇 ； 抗氧化剂如酚醛树脂、 仲胺、 亚磷酸盐和硫酯 ： 抗静电剂如季铵化合物， 胺， 和乙氧基化、 丙氧基化或甘油化合物。 官能化聚二甲基硅氧烷， 包括但不限于羟基官能化聚二甲基硅氧烷、 胺官能化聚二甲基硅
氧烷、 乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷、 芳基官能化聚二甲基硅氧烷、 烷基官能化聚二甲基硅 氧烷、 羧基官能化聚二甲基硅氧烷、 硫醇官能化聚二甲基硅氧烷和它们的衍生物。如果使 用， 该添加剂以常规量和方式使用。
本发明组合物还可以含有另外的添加剂例如但不限于水解稳定剂 ； 润滑剂如脂肪 酸、 脂肪醇、 酯、 脂肪酰胺、 金属硬脂酸盐、 石蜡和微晶蜡、 有机硅和正磷酸酯 ； 脱模剂如细颗 粒或粉末化固体、 皂、 蜡、 有机硅、 多元醇和复合酯 (complex ester) 如三羟甲基丙烷三硬脂 酸酯或季戊四醇四硬脂酸酯 ； 颜料、 染料和着色剂 ； 增塑剂如二元酸 ( 或它们的酸酐 ) 与一 元醇的酯如邻钛酸酯、 己二酸酯和苯甲酸酯 ； 热稳定剂如有机锡硫醇盐、 巯基乙酸辛基酯及 羧酸钡和羧酸镉 ； 以位阻胺、 邻羟基苯基苯并三唑、 2- 羟基 -4- 烷氧基二苯甲酮、 水杨酸酯、 氰基丙烯酸酯、 镍螯合物、 苄叉丙二酸盐和 N， N′ - 二苯基乙二酰胺使用的紫外光稳定剂 ； 和沸石、 分子筛、 抗静电剂和其他已知的除臭剂。
优选的位阻酚抗氧化剂是从 Ciba Specialty Chemicals 可获得的1076抗氧化剂。 本领域技术人员能容易地选择添加剂与添加剂量的任何适当组合以及将添加剂 引入组合物的方法， 而不需要过多试验。 通常， 如果使用， 基于组合物总重量， 各上述添加剂 不超过 45 重量％， 有利地以 0.001 至 20 重量％， 优选 0.01 至 15 重量％， 更优选 0.1 至 10 重量％使用。
在本发明的一种实施方案中， 本发明组合物包括至少一种聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 以改进所得产物的耐擦伤性和耐刮伤性。聚二甲基硅氧烷通常以 0.1 至 10 重量％存在， 基于聚合物组合物重量。适当的聚二甲基硅氧烷包括在 25℃粘度大于 100,000 厘沲， 更优 6 6 选 1×10 至 2.5×10 厘沲的那些。在再一实施方案中， 组合物还包括乙烯均聚物或用马 来酸酐或琥珀酸酐基团接枝的乙烯互聚物， 优选接枝的乙烯均聚物或互聚物低于组合物的 20％。在再一实施方案中， 组合物还包括至少一种添加剂如增塑剂、 颜料或着色剂、 UV 稳定 剂、 或填料。填料可以包括煅烧或未煅烧填料。用于耐擦伤 / 耐刮伤制剂的适当组分更详 细地描述于 USP 5,902,854 中。
在本发明组合物中有用的另外的耐擦伤 / 耐刮伤制剂包含如前所述的具有一种 或多种添加剂的 SR 100。特别合适的制剂包含在聚乙烯载体中的脂族酰 胺， 例如具有一种或多种填料如硅灰石的 SR 100， 乙烯均聚物或用马来酸 酐或琥珀酸酐基团接枝的互聚物。其他耐擦伤性聚烯烃制剂描述于美国专利申请公布 2006/009554 中。 在特别优选的实施方案中， 组合物含有耐擦伤 / 刮伤母料 (concentrate)， 该母料 进而含有 10 至 30 重量％的至少一种着色剂和 / 或 UV 稳定剂、 5 至 15 重量％的至少一种 聚二甲基硅氧烷、 30 至 50 重量％的至少一种填料、 和 10 至 35 重量％的至少一种乙烯均聚 物或用马来酸酐或琥珀酸酐基团接枝的互聚物。重量百分比基于耐擦伤 / 刮伤母料的总重 量。
本发明的制品
制品能通过注射成型、 挤出、 挤出后继以阳模或阴模热成形、 低压成型、 压制成型 等来制备。
远非详尽， 能由本发明组合物制造的部分制品目录包括建筑和构造管道、 仪表盘 结构、 机动车减震器、 机动车车身面板、 聚合物膜、 织物涂布板、 聚合物片、 泡沫体 (foam)、 涂
层、 计算机部件、 建筑材料、 家用电器、 电源外壳 (electrical supply housing)、 垃圾桶、 存 储或包装容器、 草坪设施、 割草机和其他园圃设施部件、 声响系统、 公共用车部件 (utility cart parts)、 玩具和水艇部件。本领域技术人员能容易地增补该目录而无需过度试验。另 外的部件包括挤出型材 (extrusion profile) 和壁座型材 (wall base profile)。
通过成型本发明组合物生产的部件在成型性和包括以下的机械强度方面优良 ： 优 良的弹性挠曲模量和拉伸断裂伸长率、 高刚性、 以及高温和低温耐冲击性。
由本发明组合物制备的部件具有轻质， 并由于加工容易性而赋予设计自由度。该 组合物生产具体提高的刚性、 流动性和抗冲性， 同时具有成型收缩因子降低和在模具中热 处理时尺寸变化降低的部件。因此， 该组合物使得生产具有降低的壁厚及改进的热和机械 性质以及改进的外观的注射成型部件成为可能。
本发明组合物在成型温度下是充分流动性的， 以填充模具。 总之， 本发明组合物具 有优良的成型性和高刚性， 并能用于形成具有优良机械强度、 耐冲击性、 延性和耐热变形性 的部件。该部件具有优良的外观， 并具有成型时降低的尺寸变化及和降低的热线性膨胀系 数。组合物能生产壁厚小于由常规 PC/ABS 树脂制备的部件的壁厚的注射成型部件。此外， 该部件比由聚碳酸酯 /ABS 共混物制得的部件轻。通常， 由本发明组合物制得的部件比聚碳 酸酯 /ABS 共混物轻约 7 重量％。
定义
文中引用的任何数量范围包括从下限值至上限值以一个单位增加的所有值， 条件 是在任何下限值和任何上限值之间具有至少两个单位的间隔。 作为实例， 如果说组成、 物理 或其他性质例如分子量、 熔融指数等为 100 至 1,000， 意味着所有的个别值如 100、 101、 102 等和子范围如 100 至 144、 155 至 170、 197 至 200 等都明确地列举在本说明书中。对于含有 小于 1 的值的范围或含有大于 1 的分数 ( 例如 1.1、 1.5 等 ) 的范围， 视情况认为一个单位 是 0.0001、 0.001、 0.01、 或 0.1。对于含有小于 10 的个位数的范围 ( 例如， 1 至 5)， 通常认 为一个单位是 0.1。 这些只是具体含义的实例， 认为列举的最小值和最大值之间数值的所有 可能的组合都明确地在本说明书中指出。其中， 记录密度、 组分的重量％、 tanδ、 分子量和 其他性质的数值范围。
“组合物” 等术语意思是指包含组合物以及从组合物材料形成的反应产物和分解 产物的材料混合物。
“聚合物” 等术语意思是指由聚合单体制备的化合物， 无论该单体为相同或不同类 型。 由此， 一般性术语聚合物涵盖通常用以表示仅由一种单体制备的聚合物的术语均聚物， 以及下面定义的术语互聚物。
“互聚物” 和 “共聚物” 等术语意思是指通过至少两种不同类型单体聚合制备的聚 合物。 由此， 一般性术语互聚物和共聚物包括经典的共聚物， 即由两种不同类型单体制备的 聚合物和由超过两种的不同类型单体制备的聚合物。
“乙烯 /α- 烯烃互聚物” 和 “乙烯聚合物” 等术语意思是指主要由乙烯单体单元 ( 大于 50 摩尔％ ) 形成的聚合物。摩尔百分数基于可聚合单体的总摩尔量。
“共混物” 和 “聚合物共混物” 等术语意思是指两种或更多种聚合物的组合物。该 共混物即可为混溶的， 或可以为不混溶的。该共混物可为相分离的， 或可不为相分离的。该 共混物能或不能包含一个或多个由透射电子能谱测量的域结构 (domain configuration)。测量
“MI” 和 “I2”意思是指使用 ASTM D-1238 在以下条件下测量的以 g/10min 为单 位的熔融指数 ： 对于基于聚乙烯的聚合物为 190 ℃ /2.16kg， 对于基于聚丙烯的聚合物为 230℃ /2.16kg。
根据 ASTM D-792 测量密度。在以下实施例中， 密度记录为 “快速密度 (quick density)” ， 其意思是指在成型 1 小时后测量的密度。
凝胶渗透色谱
基于乙烯的聚合物的平均分子量和分子量分布用由 PolymerLaboratories Model 200 系列高温色谱仪组成的凝胶渗透色谱体系来测量。 对于基于聚乙烯的聚合物， 色谱柱和 传送带隔室 (carousel compartment) 在 140℃运行。 色谱柱是三个 Polymer Laboratories 10-micron Mixed-B 色谱柱。溶剂是 1， 2， 4- 三氯苯。样品以 0.1 克聚合物在 50 毫升溶 剂中的浓度制得。作为移动相使用并且用于制备样品的溶剂含有每百万 200 份 (ppm) 的 丁基化的羟基甲苯 (BHT)。基于乙烯的聚合物通过在 160 ℃轻微搅拌 2 小时制得， 基于 丙烯的聚合物溶解 2.5 小时。注射体积为 100 微升， 流速为 1.0 毫升 / 分钟 (ml/min)。 GPC 色谱柱组的校准是用窄分子量分布聚苯乙烯标准物来进行的， 该标准物购自 Polumer Laboratories(UK)， 其重均分子量为 580 到 8,400,000。 利用以下等式将聚苯乙烯标准物的 峰值分子量换算成聚乙烯的分子量 ( 如 Williams 和 Ward， J.Polym.Sci.， Polym.Let.， 6， 621(1968) 中所描述 ) ：
M 聚乙烯＝ A×(M 聚苯乙烯 )B
其中 M 是重均分子量， A 是 0.4315， B 是 1.0。
利用 Viscotek TriSEC 软件 ( 版本 3.0) 进行聚乙烯当量分子量的计算。 基于聚丙 烯的聚合物的分子量可以根据 ASTM D6474.9714-1， 利用 Mark-Houwink 比例来确定， 其中， 对于聚苯乙烯而言， a ＝ 0.702 并且 log K ＝ -3.9， 对于聚丙烯而言， a ＝ 0.725 并且 log K ＝ -3.721。对于基于聚丙烯的样品， 色谱柱和传送带隔室在 160℃运行。
差示扫描量热法
差示扫描量热法 (DSC) 可以用于测量基于聚乙烯 (PE) 的样品和基于聚丙烯 (PP) 的样品的结晶度。在 190℃的温度下将样品压成薄膜。称量约五到八毫克的膜样品， 并置 于 DSC 盘中。将盖在盘上压紧， 以确保密闭的气氛。将样品盘置于 DSC 室中， 然后以大约 10℃ / 分钟的速度加热到约 180-200℃ ( 对于 PE) 的温度 ( 对于 PP， 加热到 230℃ )。样品 在该温度保持三分钟。然后以 10℃ / 分钟的速度， 对于 PE 将样品冷却到 -90℃ (-90℃， 对 于 PP)， 并在该温度下恒温保持三到五分钟。接下来以 10℃ / 分钟的速度加热样品， 直到完 全熔化 ( 第二次加热 ； 对于 PE 约 180℃， 对于 PP 为 230℃ )。如果没有其他说明， 每种聚合 物样品的熔点 (Tm) 由 DSC 获得的第二次加热曲线来确定， 如上所述。结晶温度 (Tc) 由第一 冷却曲线测得。
试验试片 (Plaque) 制备
用 Toyo#3 注塑机来注射成型平均厚度为 3.2mm 的四英寸直径的盘片。该盘片每 片重约 26 克。该模具是单开口模具， 每注射循环成型单个盘片。工具是滑入支撑框架中的 插入物。
ASTM D4101 提供注射成型聚丙烯和基于聚丙烯的 TPO 的基本指南。 成型温度基于在 230℃和 2.16kg 测得的聚合物的 MFR。MFR 为 4.1 的材料在 220℃成型。随着 MFR 增加， 推荐的成型温度降低。MFR 为 17.5 的材料在 200℃成型。为了避免麻烦， 注塑机中的温度 区在初始供料区之后都设定在 204℃。模具温度保持在 38℃ (100° F)。
注射速度恒定保持在 25 毫米 / 秒 (mm/s)。该速度从注射循环开始一直维持到转 换点 ( 该点时， 大概 90 到 95％体积的模槽被填满， 并且开口处记录的压力开始急剧升高 )。 然后使该压力保持到持压 (hold) 或填充 (pack) 时间。 该工序的填充压力为 5000psi， 使其 维持 25 秒。然后使该部分在脱模前冷却 25 秒。
注塑机的规格和操作分布记录在表 5 中。
表5
Toyo 注塑机的规格和操作分布
注塑机区 进料区 区2 区3 区4 喷嘴 模具温度 (℃ (° F)) 48.9(120) 204(400) 204(400) 204(400) 204(400) 38(100)模塑参数 注射量 螺杆尺寸 转换点 缓冲层 保持压力 注射压力 装料时间20尺寸或数量和单元 52cc 40mm 12cc 5.1cc 34.5MPa(5000psi) 172.4MPa(25000psi) 1.6s101855288 A CN 101855290说注塑机区 保持时间 冷却时间 总的周期时间 RPM 背压明书温度 (℃ (° F)) 25s 25s 52s 50 689kPa(100psi)18/26 页以下实施例阐述本发明， 但并非明确或隐含地限制本发明。 如果没有其他说明， 所 有份和百分数都以重量计。
实验
在下表 6 中描述了五个等级的聚丙烯。
Profax PD 702 是 Basell 出售的常规的丙烯均聚物。
JP 707 是 Mitsui Chemicals 公司出售的常规的原位制得的丙烯和乙烯的非均相 耐冲击丙烯共聚物。
Accpro 9934X， 现被称为 Innovene H35Z-02， 是成核的， 35MFR， 高度结晶的全同立 构的丙烯均聚物。
D118 是从 Dow Chemical Company 获得的开发等级的成核的高度结晶的丙烯均聚 物。该聚合物的 Mn 约为 41,000g/ 摩尔， Mw 约为 183,000g/ 摩尔， Mw/Mn 约为 4.5。
CDC-1 为没有成核剂的 D118 丙烯均聚物的变型， 其用剪切和过氧化物减粘裂化 (vis-brocken) 至熔体指数为 35。
CDC-2 为 D118 丙烯均聚物的另一变型， 但是该变型用成核剂制备， 然后被减粘裂 化至 MFR 为 35。该等级现在以 D221 获得。
通过 ASTM D-790 测量挠曲模量。
表6
聚丙烯性能
供应商挠曲模量 (1％正割， MPa) 1255 1207挠曲模量 (1％正割， psi) 181908 175008热挠曲温度， (0.455MPa) (℃ ) 87.3 86.5MFR， 2.16kg @230℃ (g/10min) 35 35PD 702 JP 707Basell Mitsui21101855288 A CN 101855290说挠曲模量 (1％正割， MPa)明书热挠曲温度， (0.455MPa) (℃ ) 135.919/26 页挠曲模量 (1％正割， psi) 325939MFR， 2.16kg @230℃ (g/10min) 35供应商H35Z-02Polymers and Olefins America2248D118 CDC-1 CDC-2
Dow Chemical Dow Chemical Dow Chemical2019 1665 2248292797 241471 325939130.6 110.0 135.98 35 35如表 6 中所记录， 挠曲模量和 HDT 受全同立构均聚物的结晶度和成核剂的存在的 影响。可以通过检测 CDC 等级的物理性质清楚地看出成核的影响， 即， 由于使聚合物成核， 挠曲模量提高至少 30％。
很多 EAO 弹性体抗冲改性剂可以用于本发明的实践中， 包括乙烯 / 辛烯、 乙烯 / 丁 烯和乙烯 / 丙烯共聚物。
ENR 7380 是乙烯 /1- 丁烯共聚物， 具有 0.87g/cc 的密度和在 190℃和 2.16kg 下 ＜ 0.3 的非常低的 MFR。该聚合物具有低 Tg、 在 190℃和 0.1r/s 下测得的低 tanδ 和低于 其 HDT10.3℃的熔点 Tm 之间的良好平衡， 这使其对于聚丙烯是良好的抗冲改性剂。对于应 用所需的在 -30℃和 6.7m/s 下的仪表化的落镖冲击试验， 使用过量的 ENR 7380 或其去掉滑 石的对应物 ENR 7387 以获得希望的延性。
ENR 7487 是乙烯 1- 丁烯共聚物新近开发的等级， 具有 0.86g/cc 的密度和在 190 ℃和 2.16kg 下＜ 0.3 的非常低的 MFR。该等级的 Tg 为 -57 ℃， 这使其特别好地适于 在 -30℃的温度冲击改性， 尤其是在 6.7m/s 速度下仪表化的落镖冲击试验。在与 ENR 7380 的并排对比中， 为获得目标的耐冲击性， 需要较少的 ENR 7487。
与文献中教导的不同， 非常低 MI 弹性体对高度滑石填充的 TPO 而言是最有效的抗 冲改性剂。尽管这些低 MI 弹性体难以分散到纯净态 35MFR 聚丙烯中， 但在滑石存在下达到 的粒度是非常有效的。这使得可以将高模量和延性结合起来， 而仅用相同配制物的高度结 晶聚丙烯和滑石不能实现这点， 用更常规的乙烯 α- 烯烃弹性体也不能。
ENR 7380， 和其去掉滑石的等价物 ENR 7387， 具有以下性质之间非常好的平衡 ： 低 Tg， 允许低光泽度的低 tanδ(190℃和 0.1r/s)， 和对蠕变的固有耐受性， 反映在其具有 大于其熔融温度峰值的 HDT， 这又导致对 TPO 而言更高的 HDT。所述材料唯一的不足是， 当 通过以 6.7m/s 进行仪表化的落镖冲击试验时， 在温度低于 -20℃， 更低的 -30℃时冲击改性 效率方面的损失。本领域技术人员能认识到， 在更低测试速度， 例如 3.2m/s 时， 效率有损失 的温度更低。ENR 7487 解决了该问题。
下表 7 和 8 比较了用于冲击改性的 ENR 7487， ENR 7380， 和三种最广泛使用的乙 烯 1- 辛烯等级的冲击改性效率。这两项研究非常相似， 除了表 7 中的配制物含有较低的弹 性体含量， 因此较脆弱。对于表 7 的组合物而言， 聚丙烯∶弹性体 (PP:EAO) 比值为 2.33， PP:EAO/ 滑石比值为 1.1。含有 ENR7487 的配制物明显是最有效的抗冲改性剂， 并且其能够实现目标 22ft-lb-f 的最小总能量吸收， 但仅在 3.2m/s 时。当以 6.7m/s 测试所有配制物 时， 延性测试不合格。 所有配制物， 除了含有 Engagetm 8180 作为弹性体的那个配制物， 都满 足目标， 即大于 2100MPa(305kpsi) 的正切挠曲模量峰值。
表7
在较低弹性体水平下的弹性体比较
对于表 8 的组合物而言， PP:EAO 比值为 1.84， PP:EAO/ 滑石比值为 0.946。与表 7 的组合物相比， 该弹性体含量更高， 因此所有体系的延性都有改善。ENR 7487 和 ENR 7387 现在满足模量要求， 但只有 ENR 7487 都满足模量和总能量要求。
表8
在较高弹性体水平下的弹性体比较
表 9 表示 ENR 7380 和 ENR 7487 的另一对比。表 9 的组合物的 PP:EAO 比值为 1.85， 并且 PP:EAO/ 滑石比值为 0.835。当在 -30℃和 6.7m/s 下测试时， ENR 7380 完全不 能达到仪表化的落镖冲击延性的要求。这些数据点是评价混合比能影响的实验的一部分。 因此， 这些样品在双螺杆挤出机 RPM 为 1000 时进行混配， 但同时保持挤出机的常规生产量 为 50 磅 / 小时。
表9
ENR 7380 和 ENR 7487 作为抗冲改性剂的比较
样品号 ENR 7380 ENR 7487 D221 JetFil 700C RPM ＊ 产量样品 9-A 24.5％样品 9-2A样品 -1B 24.5％样品 9-2B24.5％ 45.5％ 30％ 1000 50lb/hr 45.5％ 30％ 1000 50lb/hr 45.5％ 30％ 1000 50lb/hr24.5％ 45.5％ 30％ 1000 50lb/hr24101855288 A CN 101855290说样品 9-A 714.5明书样品 -1B 745.822/26 页样品号 仪表化的落镖冲击 -30C， 6.7m/s 最大载荷， (lb) 总能量， (ft-lb-f) 粒料的处理
样品 9-2A 783.1样品 9-2B 817.618.1 直接成型26.0 直接成型19.8 成型前干燥28.7 成型前干燥表 10 表示混合条件的平衡的研究， 该研究只用 ENR 7487 进行。此表的组合物的 PP:EAO 比值为 1.86， PP:EAO/ 滑石比值为 0.835。以较低比能混配并且在混配过程中使用 真空脱挥发分从双螺杆挤出机中除去水分， 使得尽管滑石含量为 30％， 但获得高的延性水 平。
已知金属和塑料具有这样的温度， 在该温度下， 它们的性能从延性急剧变为脆性。 对聚丙烯聚合物而言， 该延性脆性转变温度 (DBTT) 随着聚合物结晶度的增加而提高。DBTT 也随着聚合物 MFR 的增加以及随着 TPO 配制物中填料水平的增加而提高。DBTT 越高， 则必 须向配制物中加入越多的弹性体以使其在期望的测试温度下具有延性。最后的复杂性在 于， DBTT 也由于较快的冲击测试速度而提高。
对于注射成型部件而言， 在 230℃和 2.16kg 测得其 MFR 为 35g/10 分钟的高度结晶 均聚物聚丙烯是具有吸引力的起点。 滑石可以用来降低热膨胀系数以及提高模量和热变形
温度。 对于汽车内部应用而言， 流动性， 在 -30℃和 6.7m/s 的延性和刚性的最佳平衡可将滑 石含量限定到约 25 重量％。
对于热成型部件而言， 如重型卡车驾驶室上的扰流器 (spoiler)， 设计要求非常苛 刻。为了与挤出和热成型工艺匹配， 聚丙烯的最佳起点可以是在 230℃和 2.16kg 载荷下测 得的 MFR 为 2g/10 分钟。滑石不仅提高模量和热变形温度， 而且通过使配制物流动性更低 但具有良好的剪切变稀特性而提高热成型特性。 聚丙烯较高的分子量降低了延性脆性转变 温度， 从而允许使用更少的弹性体， 或更多的滑石， 或者两者。可实现的极限性质受到弹性 体以最小模量损失和热变形温度达到低温耐冲击性目标的效率的限制。
在 DBTT 范围内评价延性是非常困难。以刚好低于完全延性所需水平的弹性体水 平来筛选弹性体通常是最好的。低效的抗冲改性剂变得非如上所述， 可以调节高度结晶均 聚物聚丙烯、 高熔融强度弹性体和补强填料的配制物来满足各个方案的性能和加工要求。
对于稠化挤出并且可热成型的片材而言， 需要较低的 MFR。这允许使用较高分子 量的聚丙烯， 这进而降低了延性脆性转变温度 (DBTT)。较低的 DBTT 允许使用更多滑石或 更低的弹性体， 或者两者。这点反映在下表 11 中。该表的组合物的 PP:EAO 比值为 1.86， PP:EAO/ 滑石比值为 0.80。每种情况下， 配制物都是 56％高度结晶均聚物聚丙烯、 14％ ENR 7487， 和 30％滑石的混配物。该研究检查聚丙烯的选择 (MFR 为 35 的 D221， 或者 MFR 为 2 的 D207.02 高度结晶均聚物 )， 滑石的选择 ( 顶端粒度为 15 微米的 JetFil700C， 或者顶端 粒度为 7 的 JetFine 3CA)， 或者进料速率与混合速率的比值 (0.1lb/hr/rpm 或 0.2lb/hr/ rpm) 的影响。显然， 具有较高分子量的均聚物聚丙烯的配制物不仅满足低流动性的应用要 求而且满足延性和模量的要求。
尽管已经通过前文的具体实施方案详细叙述了本发明， 但该细节主要用于说明目 的。 本领域技术人员在不违背如在权利要求中所述的本发明的精神和范围的条件下可以进
行许多改变和修改。以上提到的所有美国专利、 专利申请公开文本和授权的专利申请都通 过引入将其全部内容并入本文。29