KR100842161B1

KR100842161B1 - 흐름성과 무광 특성이 우수한 고충격 폴리프로필렌 수지조성물

Info

Publication number: KR100842161B1
Application number: KR1020070029804A
Authority: KR
Inventors: 장희정; 이도훈; 김창희
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-06-27

Abstract

본 발명은 흐름성이 우수하고, 무광 특성을 갖는 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분자량 분포가 넓고 고무의 함량이 많은 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체에 고밀도 폴리에틸렌을 블렌드함으로써 상온 Izod 충격 강도에서는 Non-Break(NB)특성을 나타내고, 저온 충격 강도도 향상되며, 또한 흐름성 및 무광 특성이 우수한 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

흐름성, 무광 특성, 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물, Izod 충격 강도, 고밀도 폴리에틸렌, 블렌드

Description

흐름성과 무광 특성이 우수한 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물{EXCELLENT IZOD IMPACT STRENGTH POLYPROPYLENE COMPOSITION HAVING SUPERIOR FLOWABILITY AND GLOSSLESS PROPERTY}

일반적으로 폴리프로필렌 수지는 다른 폴리올레핀계 소재에 비하여 강성, 내약품성 등이 뛰어나고, 저비중 및 저가의 장점을 가지고 있기 때문에 자동차의 범퍼 등의 외장재와 각종 필러 등의 내장재 용도로 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 자동차 내장재 등의 재질로 사용될 때 안전성 및 미적 효과를 동시에 만족시킬 수 있고, 또한, 대형물 사출 용이성을 동시에 만족시킬 수 있는 충격 강도와 무광 특성, 흐름성이 월등히 개선된 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

폴리프로필렌 수지의 충격 특성을 향상시키기 위해 몇 가지 방법이 있는데, 그 중 하나가 에틸렌-부텐 공중합체(EBM), 에틸렌-옥텐 공중합체(EOM) 혹은 에틸렌 프로필렌 다이엔 공중합체(EPDM)와 같은 고무 성분의 물질을 폴리프로필렌에 용융 혼합시키는 방법이 폭넓게 이용되어져 왔다. 그러나 이 경우 EBM, EOM 혹은 EPDM의 분산이 문제가 될 수 있고, 가격이 상승하는 문제가 발생한다.

다른 방법으로는 부분가교 시스템의 결정성 폴리프로필렌 수지에 고결정성 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 무기 충전제를 첨가함으로써 고가의 고무류의 사용량을 감소시키면서 충격 강도를 향상시킨 방법도 제시되었다. 이러한 방법들과 관련하여, 대한민국 특허 출원번호 제2000-64690호에서는 충격강도와 내스크래치성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제안한 바 있으나, 이 경우 가교가 지나치면 고분자량의 엘라스토머가 생성되어 플로우 마크 발생으로 인한 외관 품질이 저하되는 단점을 지니고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 중합체의 분자량 분포 및 공중합된 에틸렌-프로필렌 고무(EPR)의 함량을 조정한 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체에 고밀도 폴리에틸렌을 배합하여 흐름성이 우수하고, 무광 특성이 뛰어난 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 75~85중량%와 에틸렌-프로필렌 고무 15~25중량%로 이루어진 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 85~95중량%에 고밀도 폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 임팩트 코폴리머(impact copolymer) 또는 헤테로페이직 코폴리머(hetero copolymer)로도 지칭되는 것으로서, 구조적으로 프로필렌 호모폴리머 매트릭스에 에틸렌-프로필렌 고무가 분산되어 있는 2상(phase) 구조를 갖는 것이다.

상기와 같은 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 제조에는 두개 이상의 반응기가 필요하며, 앞쪽 반응기에서는 프로필렌 호모폴리머가 제조되고, 뒤쪽 반응기에서는 에틸렌-프로필렌 고무가 제조되어 반응기 내에서 블렌딩되어 2상 구조를 갖는다.

본 발명에 사용되는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체내의 에틸렌-프로필렌 고무의 함량은 15~25중량%가 바람직한데, 15중량% 미만이면 저온 충격 특성이 저하되어 바람직하지 않고, 25중량%를 초과하면 강성과 내열성, 표면 경도가 현저히 저하되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 사용되는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 분자량 분포가 10 이상이고, 용융 지수는 6~40g/10분인 것이 바람직한데, 분자량 분포가 10 미만이면 흐름성이 나빠져서 그릴 등의 복잡 형상을 지니는 제품의 성형 시 미성형의 불량을 일으킬 우려가 있어 바람직하지 않다. 또한, 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체의 용융지수가 6g/10분 미만이면 가공성이 양호하지 못하여 생산성이 떨어지고, 40g/10분을 초과하면 고무의 분산이 나빠져 충격 강도가 저하되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 사용되는 고밀도 폴리에틸렌이 우수한 물성을 나타내기 위해서는 폴리에틸렌의 밀도가 0.94~0.96g/cm³이고, 사용량은 5~15중량%인 것이 바람직한데, 5중량% 미만이면 충격 특성과 무광 특성의 향상이 나타나지 않아 바람직하지 않고, 15중량%을 초과하면 충격 특성에서 더 이상의 개선 효과가 미미하며, 강성이 저하되는 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에는 유기 금속계열 핵제 및 무기 계열 핵제를 더 포함시킬 수 있다.

상기 유기 금속 계열 핵제는 그 종류에 특별히 한정은 없으나, 알루미늄 파라 터셔리 부틸 벤조산, 나트륨 벤조산, 칼슘 벤조산 등을 사용할 수 있다.

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본 발명에 사용될 수 있는 상기 무기 계열 핵제는 그 종류에 특별히 한정은 없으나, 평균 입경이 2.0㎛이고, 최대 입경이 6㎛ 이하인 탈크가 바람직하게 사용될 수 있다. 탈크의 경우, 최대 입경이 6㎛ 이상이면 핵제의 사용에 따른 효과 효율이 낮아지므로 바람직하지 않다.

본 발명의 수지 조성물에는, 일반적인 수지 조성물에 첨가되는 보강재, 충전재, 내열안정재, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 핵제, 난연제, 안료 및 염료 등이 더 첨가될 수 있다.

삭제

본 발명의 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고, 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법을 이용할 수 있다. 즉 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌과, 필요에 따라 핵제 및 각 첨가제 성분들을 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여 니더(kneader), 롤(Roll), 반바리 믹서 등의 혼련기와 탠덤 압출기, 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 혼련함으로써 본 발명의 수지 조성물을 제조할 수 있다.

이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

각 실시예 및 비교예에 있어서의 제반 물성의 측정법은 다음과 같다.

용융지수(Melt flow Index) 측정:ASTM D1238에 따라서 230℃, 2.16kg에서 측정하였다.

Mw/Mn 비율(분자량 분포): 겔투과크로마토그래피(GPC)법으로 측정한 중량평균분자량(Mn) 및 수평균분자량(Mn)의 비율을 측정하였다.

Izod 충격 강도: ASTM D256방법에 따라 측정하였다.

굴곡탄성율: ASTM D790방법에 따라 측정하였다.

광택도: ASTM D2457방법에 따라 측정하였다.

스파이럴 플로우: STC Method에 따라 200℃에서 측정하였다.

하기 표 1에 나타낸 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 이용하여, 하기 표 2에 나타낸 조성대로 각 성분들을 2축 압출기를 이용하여 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 각 수지 조성물을 사출기를 이용하여 ASTM Family 4호 시편으로 만들었다. 이때 사용된 사출기는 삼성 클뢰크너 FM110TON이며, 사출 조건은 호퍼로 부터의 온도분포를 30℃, 190℃, 210℃, 210℃, 210℃(노즐의 온도), 60℃(금형온도)로 고정하고, 사출 압력은 50~120bar의 범위에서 실시하였다. 사출된 시편은 상온(23℃)의 실내에 72시간 방치 후 물성을 측정하고, 그 결과를 표 2에 함께 나타내었다.

표 1

수지특성	프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 1	프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 2	프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 3
용융지수(g/10분)	10	10	10
Mw/Mn	11	10	6
에틸렌-프로필렌 고무(중량%)	20	13	21

표 2

		실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
폴리프로필렌 수지조성	프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 1	90	97	100
	프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 2				90
	프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 3					90
	고밀도 폴리에틸렌	10	3		10	10
물성	굴곡탄성율(kgf/cm²)	10000	10500	11000	11500	9800
	23℃ Izod 충격 강도(kgf.cm/cm)	66	63	62	12.1	62
	-20℃ Izod 충격 강도(kgf.cm/cm)	10.6	8.7	8.5	4.7	9.3
	스파이럴 플로우(cm)	138	138	137	135	116
	광택도	27	40	43	31	29

상기 표 2의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예는 비교예 1~2와 비교하였을 때, 광택도가 현저하게 낮추어졌고, 저온 충격 강도 또한 증가함을 알 수 있다. 또한 실시예는 비교예 3에 비하여 상온 충격 강도 및 저온 충격 강도가 현저하게 증가하는 것을 알 수 있고, 비교예 4와 비교하여 흐름성이 매우 우수함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물은 분자량 분포가 넓고, 에틸렌-프로필렌 고무의 함량이 15~25중량%인 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체에 고밀도 폴리에틸렌을 블렌드함으로써 우수한 충격강도와 흐름성 및 무광 특성을 가지므로, 자동차 외장재 및 내장재 부품 등에 사용적합한 충격 강도와 미적 효과 및 용이한 가공성을 얻을 수 있다.

Claims

폴리프로필렌 75~85중량%와 에틸렌-프로필렌 고무 15~25중량%로 이루어진 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 85~95중량%와 고밀도 폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 분자량 분포가 10 이상이며, 용융지수는 6~40g/10분인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서, 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.94~0.96g/cm³인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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