專(zhuān)利名稱(chēng)：Tpo納米復(fù)合物及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種熱塑性聚烯烴(TPO)納米復(fù)合組合物。優(yōu)選地，本發(fā)明的 TPO納米復(fù)合組合物具有低比重和優(yōu)異的光澤度降低作用和抗劃傷性，并且可優(yōu)選地用于 輕質(zhì)汽車(chē)配件、無(wú)涂層的汽車(chē)外部配件等。
背景技術(shù)：
通常用作汽車(chē)外部配件的熱塑性聚烯烴(TPO)材料一般包括作為基質(zhì)的聚丙烯 樹(shù)脂、用于改善抗沖擊性的橡膠、以及用于適當(dāng)?shù)靥岣邉傂缘臒o(wú)機(jī)填料。另外，經(jīng)常包含用 于提高可加工性和相容性的多種添加劑。盡管優(yōu)選滑石作為無(wú)機(jī)填料，但近年來(lái)在汽車(chē)制 造工業(yè)中提出替代的輕質(zhì)材料用于提高燃料效率并避免環(huán)境污染。傳統(tǒng)地，汽車(chē)的塑料外部配件大多數(shù)在使用前進(jìn)行涂層，并且因此，由于樹(shù)脂不直 接暴露于外部環(huán)境而不用考慮外觀質(zhì)量。然而，近年來(lái)，就價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力和環(huán)保而言，由于需 要去除一些汽車(chē)外部配件的表面涂層，對(duì)于樹(shù)脂適當(dāng)?shù)匦枰獌?yōu)異的外觀質(zhì)量。 納米粘土是一種類(lèi)似滑石的無(wú)機(jī)填料，其具有特征性的層狀結(jié)構(gòu)。自從Toyota Central R&D Labs于1997年開(kāi)發(fā)了完全剝離型尼龍/納米粘土復(fù)合物以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行積極 的研究以通過(guò)將納米粘土分散在聚丙烯中而開(kāi)發(fā)新的TPO材料。完全剝離型納米粘土在降 低材料重量方面非常有用，因?yàn)槠鋬H以數(shù)的量就可獲得與包括數(shù)十的滑石的聚 丙烯/滑石復(fù)合物相當(dāng)或更好的機(jī)械性能。韓國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第2009-086725號(hào)和韓國(guó)專(zhuān)利第 713，703號(hào)公開(kāi)了包括納米粘土的丙烯樹(shù)脂組合物，它們的全部?jī)?nèi)容引入本文以供參考。然 而，當(dāng)納米粘土含量低時(shí)，其很難滿足無(wú)涂層汽車(chē)外部配件的光澤度和抗劃傷性的要求，并 且適當(dāng)?shù)匦枰郊拥哪軌蚪档凸鉂啥群驮鰪?qiáng)抗劃傷性的加固材料。具有中空結(jié)構(gòu)的玻璃氣泡是比重為約0. 6且直徑為30 μ m的玻璃珠。與聚丙烯樹(shù) 脂相比，玻璃氣泡沒(méi)有那么大的比重，當(dāng)其分散在聚烯烴時(shí)通過(guò)在表面上的漫反射引起適 當(dāng)?shù)墓鉂啥冉档妥饔?。此外，由于其滑溜，其可適當(dāng)?shù)靥岣呔郾?shù)脂的抗劃傷性。美國(guó)專(zhuān) 利第6，403，692和6，455，630號(hào)、以及韓國(guó)專(zhuān)利第683，230號(hào)公開(kāi)了包括玻璃氣泡的聚丙 烯樹(shù)脂，它們的全部?jī)?nèi)容引入本文以供參考。然而，本領(lǐng)域中需要開(kāi)發(fā)一種導(dǎo)入玻璃氣泡用 于擠出而不會(huì)破損的方法。在此背景技術(shù)部分公開(kāi)的上述信息僅僅為了加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景技術(shù)的理解，并 且因此，它可能包含不形成已經(jīng)為本國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明部分地針對(duì)一種適合于輕質(zhì)無(wú)涂層汽車(chē)外部配件的熱塑性聚烯烴(TPO) 納米復(fù)合材料，其優(yōu)選可以通過(guò)加入少量的納米粘土以適當(dāng)?shù)孬@得所需的剛性，并且使 用玻璃氣泡以減少光澤度并提高抗劃傷性來(lái)制備，所述玻璃氣泡優(yōu)選通過(guò)側(cè)加料(side feeding)而導(dǎo)入。因此，本發(fā)明優(yōu)選地提供一種具有低比重、降低的光澤度和優(yōu)異的抗劃傷性的TPO納米復(fù)合組合物。本發(fā)明優(yōu) 選地提供一種包括聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、橡膠樹(shù)脂、納米粘土母料和 玻璃氣泡母料的TPO納米復(fù)合組合物。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的TPO納米復(fù)合組合物，其中高度地分散有少量的 層狀納米粘土以代替滑石，即使獲得所需的剛性都具有低比重。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式 中，由于加入玻璃氣泡減小了光澤度并提高了抗劃傷性，如本文所述的本發(fā)明的實(shí)施方式 可用于，例如，無(wú)涂層的汽車(chē)外部配件。要理解的是本文使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其他類(lèi)似術(shù)語(yǔ)通常包括機(jī)動(dòng)車(chē)， 例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商務(wù)車(chē)的客車(chē)，包括各種艇和船的水 運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插入式(plug-in)混合電動(dòng)車(chē)、氫燃料 車(chē)和其他代用燃料車(chē)(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩種或多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如，具有汽油動(dòng) 力和電動(dòng)力的車(chē)輛。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)合并于本文并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖和下面 的具體實(shí)施方式
將變得顯而易見(jiàn)或更為詳細(xì)地闡述，附圖和具體實(shí)施方式
共同用于通過(guò)實(shí) 施例解釋本發(fā)明的原理。


參考下面對(duì)給出的優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的，其中圖1 (a)是通過(guò)13. 3wt%的玻璃氣泡母料的側(cè)加料而制備的熱塑性聚烯烴(TPO) 納米復(fù)合組合物的光學(xué)顯微照片，而圖1(b)是通過(guò)4襯％玻璃氣泡母料的主加料(main feeding)而制備的TPO納米復(fù)合組合物的光學(xué)顯微照片。應(yīng)當(dāng)理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是在一定程度上表示用于說(shuō)明 本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的簡(jiǎn)化表示。本文所公開(kāi)的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征包 括，例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分取決于具體的既定用途和使用環(huán)境。
具體實(shí)施例方式如本文所述，本發(fā)明包括一種熱塑性聚烯烴(TPO)納米復(fù)合組合物，其包括聚丙 烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、橡膠樹(shù)脂、納米粘土母料和玻璃氣泡母料。在一個(gè)實(shí)施方式中，該TPO納米復(fù)合物包括30 60wt %的聚丙烯樹(shù)脂、1 IOwt %的聚乙烯樹(shù)脂、10 40wt%的橡膠樹(shù)脂、4 20襯％的納米粘土母料、以及10 30wt%的玻璃氣泡母料。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于一種無(wú)涂層的汽車(chē)外部配件，其包括根據(jù)本文所述的任意一 個(gè)方面的TPO納米復(fù)合組合物。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于一種制備TPO納米復(fù)合物的方法，包括導(dǎo)入根據(jù)本文所述的 任意一個(gè)方面的玻璃氣泡母料。從下面對(duì)各實(shí)施方式的說(shuō)明并參考后面給出的附圖，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征和方面 將是顯而易見(jiàn)的。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種包括聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、橡膠樹(shù)脂、 納米粘土母料和玻璃氣泡母料的熱塑性聚烯烴(TPO)納米復(fù)合組合物。優(yōu)選地，聚丙烯樹(shù)脂用作該組合物的基質(zhì)，并且可以是選自聚丙烯、聚乙烯_丙烯 共聚物和聚丙烯_ 丁二烯共聚物的一種或多種。優(yōu)選地，使用乙烯含量為3 5wt %的聚乙 烯-丙烯共聚物。根據(jù)某些優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選熔融指數(shù)為30 38g/10min(230°C)，并 且平均分子量為50，000 300，000。如果平均分子量較小，則彎曲模量或熱變形溫度會(huì)不 適宜。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，如果其較高，則流動(dòng)性會(huì)不適宜。優(yōu)選地，聚丙烯樹(shù)脂的 用量為30 60wt%。如果其用量小于30wt%，則復(fù)合物的剛性會(huì)不足。在其他實(shí)施方式 中，如果其用量超過(guò)60wt %，則由于過(guò)度收縮，尺寸穩(wěn)定性會(huì)不適宜。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，聚乙烯樹(shù)脂可以是選自高密度聚乙烯、低密度聚乙 烯和線性低密度聚乙烯的一種或多種。優(yōu)選熔融指數(shù)為1 7g/10min(19(TC )，并且分子 量為130，000 150，000。如果分子量較低，則彎曲模量和光澤度會(huì)不適宜。在其他實(shí)施方 式中，如果其較大，則流動(dòng)性會(huì)不適宜。優(yōu)選地，聚乙烯樹(shù)脂的用量為1 10wt%。如果其 用量小于lwt%，則光澤度控制作用會(huì)很小。相反，如果其用量超過(guò)10wt%，由于可分散性 降低，抗沖擊性會(huì)下降。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，橡膠樹(shù)脂用來(lái)適當(dāng)?shù)靥岣呖箾_擊性，并且可以是選 自聚乙烯-丁烯共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡膠(EPDM)的一種或多種。在某 些實(shí)施方式中，優(yōu)選熔融指數(shù)為25 35g/10min(190°C )并且辛烯含量為10 15襯％的 聚乙烯-辛烯共聚物。優(yōu)選地，如果辛烯含量小于10wt%，與聚丙烯基質(zhì)的相容性會(huì)成為問(wèn) 題。在其他實(shí)施方式中，如果其超過(guò)15wt%，則沖擊強(qiáng)度會(huì)適當(dāng)下降。優(yōu)選地，橡膠樹(shù)脂的 用量為10 40wt%。如果其用量小于10wt%，則抗沖擊性和尺寸穩(wěn)定性會(huì)不適宜。同時(shí)， 如果其用量超過(guò)40wt%，剛性會(huì)下降。根據(jù)本發(fā)明的其他一些實(shí)施方式，使用納米粘土母料代替滑石以便提供低比重。 優(yōu)選地，該母料包括20 30wt%的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、30 50襯％的納米粘土以及 30 40襯％的聚乙烯-丙烯共聚物。在某些優(yōu)選的實(shí)施方式中，如果納米粘土含量較小， 則在將納米粘土母料加入至復(fù)合物時(shí)優(yōu)選使用大量的低分子量配伍劑，這會(huì)導(dǎo)致熱變形溫 度下降。在其他一些實(shí)施方式中，如果納米粘土含量較大，則納米粘土不會(huì)良好地分散。優(yōu) 選地，納米粘土母料的用量為4 20wt%。如果其用量小于4wt%，則尺寸穩(wěn)定性和剛性會(huì) 下降。在其他示例性的實(shí)施方式中，如果其用量超過(guò)20wt%，沖擊強(qiáng)度會(huì)下降，并且產(chǎn)品成 本適當(dāng)?shù)卦黾印?根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，玻璃氣泡母料用來(lái)適當(dāng)?shù)販p小光澤度并提高抗劃傷 性。優(yōu)選地，玻璃氣泡母料包括50 90wt%的聚丙烯和10 50wt%的尺寸為10 300 μ m 的中空玻璃氣泡。如果玻璃氣泡的尺寸較小，則光的漫反射會(huì)適當(dāng)?shù)夭蛔?。在其他?shí)施方 式中，如果其尺寸較大，則外觀會(huì)不適宜。如果母料中玻璃氣泡含量小于10wt%，則玻璃氣 泡母料必須適當(dāng)?shù)厥褂幂^大量。同時(shí)，如果玻璃氣泡含量超過(guò)50wt%，則玻璃氣泡會(huì)在母料 中分散不佳。優(yōu)選地，玻璃氣泡母料的用量為10 30wt%。如果其用量小于10wt%，光澤 度降低作用會(huì)適當(dāng)?shù)夭蛔恪Ｔ谄渌M(jìn)一步的實(shí)施方式中，如果其用量超過(guò)30wt %，則沖擊強(qiáng) 度會(huì)減小并且產(chǎn)品成本增加。優(yōu)選地，在將玻璃氣泡母料導(dǎo)入至TPO納米復(fù)合組合物中時(shí)， 可選擇側(cè)加料以防止玻璃氣泡在擠出期間破損。
在某些優(yōu)選的實(shí)施方式中，如有必要，本發(fā)明的TPO納米復(fù)合組合物可進(jìn)一步包 括抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑、阻燃劑、著色劑、抗劃傷性改進(jìn)劑等。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的TPO納米復(fù)合組合物具有低比重、良好的光 澤度降低作用和優(yōu)異的抗劃傷性，同時(shí)機(jī)械性能與包括滑石的聚丙烯樹(shù)脂相當(dāng)或更好。因 此，其可用于輕質(zhì)汽車(chē)配件、無(wú)涂層的汽車(chē)外部配件等。實(shí)施例現(xiàn)在說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)。下面的實(shí)施例僅用于 說(shuō)明的目的，并非要限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1至4使用熔融指數(shù)為35g/10min(230°C )并且乙烯含量為4襯％的聚乙烯-丙烯共聚 物作為聚丙烯樹(shù)脂，和熔融指數(shù)為5g/10min(19(TC )并且平均分子量為140,000的高密度 聚乙烯作為聚乙烯樹(shù)脂，制備熱塑性聚烯烴(TPO)納米復(fù)合組合物。橡膠樹(shù)脂為熔融指數(shù) 為30g/10min(190°C )并且辛烯含量為12. 5wt %的乙烯-辛烯共聚物。通過(guò)將24襯％的 馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、40wt%的納米粘土和36襯％的聚乙烯-丙烯共聚物在亨舍爾攪拌機(jī) (Henschel mixer)中以1500rpm混合3分鐘，并使用長(zhǎng)度與直徑比(L/D)為32的12螺桿 擠出機(jī)在160-210°C和500rpm的加工條件下擠出，而制備納米粘土母料 。玻璃氣泡母料由 70wt%的聚丙烯和30wt%的玻璃氣泡組成。玻璃氣泡為尺寸為30 μ m的中空玻璃珠。通過(guò) 側(cè)加料將玻璃氣泡母料加入至TPO納米復(fù)合組合物中。詳細(xì)的組成見(jiàn)表1。實(shí)施例5通過(guò)主加料加入4wt%的玻璃氣泡母料，以與實(shí)施例1相同的方式制備TPO納米復(fù) 合組合物。比較例1通過(guò)使用滑石代替納米粘土母料，以與實(shí)施例1相同的方式制備TPO納米復(fù)合組 合物。比較例2不使用納米粘土母料和玻璃氣泡母料，以與實(shí)施例1相同的方式制備TPO納米復(fù) 合組合物。
權(quán)利要求
1.一種熱塑性聚烯烴(TPO)納米復(fù)合組合物，包括聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、橡膠樹(shù) 脂、納米粘土母料和玻璃氣泡母料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其包括 30 60wt%的聚丙烯樹(shù)脂；1 IOwt %的聚乙烯樹(shù)脂； 10 40wt%的橡膠樹(shù)脂； 4 20襯％的納米粘土母料；以及 10 30wt%的玻璃氣泡母料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其中所述聚丙烯樹(shù)脂的平均分子量為 50，000 300，000，并且為選自聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物和聚丙烯_ 丁二烯共聚物的一 種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其中所述聚乙烯樹(shù)脂為選自高密度聚 乙烯、低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其中所述橡膠樹(shù)脂為選自聚乙烯_辛 烯共聚物、聚乙烯-丁烯共聚物和三元乙丙橡膠(EPDM)的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其中所述納米粘土母料包括 20 30襯％的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯；30 50wt%的納米粘土 ；以及 30 40襯％的聚乙烯-丙烯共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其中所述玻璃氣泡母料包括 50 聚丙烯；以及10 50wt%的玻璃氣泡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物，其中所述玻璃氣泡具有10 300μ m 的尺寸。
9.一種無(wú)涂層的汽車(chē)外部配件，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的TPO納米復(fù)合組合物。
10.一種制備TPO納米復(fù)合物的方法，包括通過(guò)側(cè)加料導(dǎo)入根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃 氣泡母料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱塑性聚烯烴(TPO)納米復(fù)合組合物，更具體地，公開(kāi)了一種包括聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、橡膠樹(shù)脂、納米粘土母料和玻璃氣泡母料的TPO納米復(fù)合組合物。由于公開(kāi)的TPO納米復(fù)合組合物具有低比重和優(yōu)異的光澤度降低作用和抗劃傷性，其可有用地應(yīng)用于輕質(zhì)汽車(chē)配件、無(wú)涂層的汽車(chē)外部配件等。
文檔編號(hào)C08L23/08GK102079831SQ20101013811
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者南炳國(guó), 李椿洙, 李珉熙, 金世勛, 高圣綠 申請(qǐng)人:湖南石油化學(xué)株式會(huì)社, 現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社, 起亞自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社