发泡母料和具有优异膨胀性和直接金属化属性的聚烯烃树脂组合物的制作方法

本申请涉及用于制备轻质部件，例如汽车内部件和外部件的发泡母料。

背景技术：

此章节的陈述仅旨在提供与本申请相关的背景信息，而且可能不构成现有技术。

一般来讲，广泛用于发泡制品的塑料包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂。树脂已经在从软缓冲材料到硬绝缘材料的各种领域中使用，因为在熔化时由于高熔体张力它们的膨胀性易于控制。然而，聚苯乙烯树脂的缺点在于耐热性不大，因为它们具有大约100℃的玻璃化转变温度。此外，聚氨酯树脂的缺点在于难于二次模塑或再利用聚氨酯树脂。具体地，由塑料制备的发泡产品被限制性地用于在交通工具、电子和电气产品中的注塑产品中限制性地使用，因为它们的机械强度不足。

另一方面，聚丙烯树脂可以广泛用于在交通工具、电子和电气产品中的注塑产品，因为聚丙烯树脂具有优异的机械性能和耐热性，并且可二次模塑或可回收利用。然而，聚丙烯树脂的缺点在于在发泡时在树脂内的气体的截留是不可能的，因为树脂的熔体张力在超过其熔点的温度下急剧降低，因此当通过气体的喷发或发泡单元(foamed cell)的破裂而形成大孔时难于控制发泡。

技术实现要素：

本发明人已经发现，当通过将聚烯烃树脂、化学发泡剂、热膨胀性微胶囊和无机填料以预定量混合而制备的发泡母料，与聚烯烃树脂混合，并且所得的混合物经受发泡注塑时，所得的注塑制品具有改善的抗拉强度、挠曲模量、冲击强度和外观质量，同时发泡单元均匀地分布在50μm至400μm的尺寸范围内，因此适用于汽车的内部/外件 的部件。本发明基于这些发现而提出。

因此，本申请提供能够改善发泡质量的发泡母料。

本申请还提供具有优异膨胀性和直接金属化属性的聚烯烃树脂组合物，其包含发泡母料。

本申请还提供通过发泡注塑聚烯烃树脂组合物制备的注塑制品。

在一个方面，本申请提供通过熔融并挤出包含聚烯烃树脂的混合物而制备的发泡母料。这里，混合物包含(A)10重量％至89重量％的聚烯烃树脂、(B)5重量％至30重量％的化学发泡剂、(C)5重量％至30重量％的热膨胀性微胶囊、以及(D)1重量％至30重量％的无机填料。在一个方面，本申请提供通过熔融并挤出包含聚烯烃树脂的混合物而制备的发泡母料。这里，混合物包含(A)10重量％至89重量％的聚烯烃树脂、(B)5重量％至30重量％的化学发泡剂、(C)5重量％至30重量％的热膨胀性微胶囊、以及(D)1重量％至30重量％的无机填料。

在另一个方面，本申请提供具有优异膨胀性和直接金属化属性的聚烯烃树脂组合物，其基于聚烯烃树脂组合物的总重量包含1phr至10phr的发泡母料。

在又一方面，本申请提供通过发泡注塑聚烯烃树脂组合物而制备的注塑制品。

另外，根据本文所提供的描述，适用性的范围将变得显而易见。应当理解，说明和具体实施例仅旨在为了说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将通过举例的方式参考附图描述本发明的各种形式，其中：

图1是示出当在光学显微镜下观察时在实施例1(a)和比较例1(b)中制备的试样的横截面的图像；以及

图2是示出为在实施例1(a)和比较例1(b)中制备的试样的外表面拍照而获得的图像。

本文所述的附图仅为了说明的目的，并不旨在以任何形式限制本 发明的范围。

具体实施方式

以下说明在本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整套附图中，相应的附图标记表示相同或对应的部分或特征。

一般来讲，市售的聚丙烯树脂具有全同立构结构。因此，当化学发泡剂添加到此类聚丙烯树脂，并且所得的混合物经受发泡注塑时，存在外观相关的问题，诸如由于发泡气体的突然膨胀而在最终注塑产品表面上的气流痕和漩纹出现。

此外，当热膨胀性微胶囊用于聚丙烯树脂时，关于最终注塑产品外观的问题可以被解决，但是由于其中壳被发泡气体围绕的结构特性，发泡速率降低。

另外，因为化学发泡剂或热膨胀性微胶囊与树脂共混，并且所得的混合物以常规发泡注射工艺注塑，由于发泡剂的不充分分散，难以均匀发泡。

同时，韩国登记专利第10-1007763号公开了用于发泡注塑的聚丙烯树脂组合物和使用其制备的泡沫体。在这种情况下，当使用具有3g/10分钟至50g/10分钟的熔体流动指数和7或更大的分子量分布(即，多分散指数(PI))，或具有非常宽的分子量分布的丙烯基多相树脂时，树脂组合物的机械性能降低，并且由于使用低分子量聚丙烯，泡沫体的发泡和外观质量降低。

本发明的特征在于，使用包含聚烯烃基树脂、化学发泡剂、热膨胀性微胶囊和无机填料的发泡母料以改善最终注塑产品的外观质量、发泡剂分散性和发泡量值(foaming magnitude)的均匀性。

因此，本申请提供通过熔融并挤出包含聚烯烃树脂的混合物而制备的发泡母料。这里，混合物包含(A)10重量％至89重量％的聚烯烃树脂、(B)5重量％至30重量％的化学发泡剂、(C)5重量％至30重量％的热膨胀性微胶囊、以及(D)1重量％至30重量％的无机填料。

第一，作为在本申请中使用的基础树脂，可在本文使用的聚烯烃 树脂(A)包括选自以下的至少一种：通过选自均聚聚丙烯(均聚PP)、丙烯、乙烯、丁烯和辛烯的共聚单体的聚合而形成的无规共聚物、通过将乙丙橡胶与聚丙烯共混而形成的嵌段共聚物、聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯和α-烯烃的共聚物。这是因为聚烯烃树脂具有优异的低温挤出性。特别地，更多地以一种形式使用聚乙烯以执行在较低温度下的挤出。

在这种情况下，聚烯烃树脂的用量为基于发泡母料总重量的10重量％至89重量％。当聚烯烃树脂的含量低于10重量％时，加工性能降低。另一方面，当聚烯烃树脂的含量高于89重量％时，由于发泡剂含量的减少，膨胀性降低。因此，聚烯烃树脂可以在该含量范围内使用。

然后，可以在本文使用的化学发泡剂(B)可以包括选自偶氮二甲酰胺、p,p'-氧双(苯磺酰肼)、对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、N,N'-二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰氨基脲、5-苯基四唑、碳酸氢钠、二苯亚磺酸锌、以及二甲苯亚磺酸锌的至少一种。

化学发泡剂的用量为基于发泡母料总重量的约5重量％至30重量％。当化学发泡剂的含量低于5重量％时，发泡特性降低。另一方面，当化学发泡剂的含量高于30重量％时，最终产品的机械性能降低。因此，化学发泡剂可以在该含量范围内使用。

热膨胀性微胶囊(C)充当发泡剂，并且由壳和芯组成。更具体地，热膨胀性微胶囊可以由包含聚合产物的壳和含有挥发性液体的芯组成，该聚合产物包括含腈基的丙烯酸单体和含酰胺基的丙烯酸单体，该挥发性液体包含选自乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、庚烷、和石油醚的至少一种低分子量烃。

热膨胀性微胶囊的用量为基于发泡母料总重量的5重量％至30重量％。当微胶囊的含量低于5重量％时，可导致关于最终产品外观的问题。另一方面，当微胶囊的含量高于30重量％时，膨胀性降低。因此，热膨胀性微胶囊可以在该含量范围内使用。

此外，无机填料(D)是用于改善发泡剂的分散性并防止在其它组分(A、B和C)之间相互干扰的组分。在一个形式中，无机填料(D)可以包括选自滑石、碳酸钙、硫酸钙、氧化镁、硬脂酸钙、硅灰石、 云母、二氧化硅、硅酸钙、纳米粘土、晶须、玻璃纤维、碳纤维和碳黑的至少一种。

在这种情况下，无机填料的用量为基于发泡母料总重量的1重量％至30重量％。当无机填料的含量低于1重量％时，发泡剂的分散性降低。另一方面，当无机填料的含量高于30重量％时，加工性能降低，并且微胶囊可损坏。因此，无机填料可以在该含量范围内使用。

另外，用于制备发泡母料的混合物还可以包含选自抗氧化剂、UV稳定剂、阻燃剂、着色剂、塑化剂、热稳定剂、防粘剂和抗静电剂的至少一种添加剂。

另外，根据本发明的发泡母料可以通过熔融并挤出其中聚烯烃树脂、化学发泡剂、热膨胀性微胶囊和无机填料以预确量混合的混合物而制备。

熔融并挤出可以使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、捏合机等执行。在这种情况下，熔融并挤出可以在50rpm至300rpm的螺杆转速、5秒至90秒的保留时间、和180℃至200℃的挤出温度下执行。当螺杆转速低于50rpm时，分散性降低，反之当螺杆转速高于300rpm时，发泡剂可能劣化。此外，当保留时间低于5秒时，分散性降低，反之当保留时间高于90秒时，发泡剂可能劣化。因此，熔融并挤出可以在这些范围内执行。

另外，当挤出温度低于180℃时，可挤出性和生产能力降低，反之当挤出温度高于200℃时，发泡剂可能劣化。因此，熔融并挤出可以在该温度范围内执行。

此外，本申请提供具有优异膨胀性和直接金属化属性的聚烯烃树脂组合物，其特征在于，基于聚烯烃树脂组合物的总重量，该聚烯烃树脂组合物包含1phr至10phr的发泡母料。

在通过将上述发泡母料与聚烯烃树脂混合并使所得的混合物经受发泡注塑来制备模制品的情况下，与通过将化学发泡剂或热膨胀性微胶囊与树脂共混并使所得的混合物经受发泡注塑来制备的模制品相比，可以改善外观质量、发泡剂分散性和发泡量值的均匀性。这些结果可以通过下面将描述的物理性能的测量来确认。

具体地，基于聚烯烃树脂组合物的总重量，发泡母料的含量可以 为1phr至10phr。在这种情况下，当发泡母料的含量低于1phr时，膨胀性降低。另一方面，当发泡母料的含量高于10phr时，最终产品的经济可行性和物理性能降低。因此，发泡母料可以在该含量范围内按需使用。在这种情况下，聚烯烃树脂组合物可以包含如上所述的聚烯烃树脂(A)和无机填料(D)，并且还可以包含添加剂。

此外，通过将在含量范围内的组合物的组分混合并使所得的混合物经受发泡注塑而获得的模制品具有均匀分布于其中的50μm至400μm尺寸的发泡单元。当发泡单元的尺寸小于50μm时，生产能力可能不令人满意。另一方面，当发泡单元的尺寸大于400μm时，机械性能可能不令人满意。因此，发泡单元可以在该尺寸范围内形成。

另外，注塑制品具有令人满意的机械性能，例如10,000kg/cm²至25,000kg/cm²的挠曲模量、100kg/cm²至450kg/cm²的抗拉强度、以及80℃至135℃的热变形温度。因为注塑制品具有此令人满意的机械产品质量，所以该注塑制品可以被提供作为用于汽车内部/外部材料的零件。

因此，根据本发明的包含发泡母料的聚烯烃树脂组合物在发泡注塑时可以具有优异的发泡质量和出众的表面质量，从而实现模制品的直接金属化。此外，聚烯烃树脂组合物可以通过改善机械性能并且还实现轻质的部件而应用于包括汽车内部材料用部件的各种领域。

在下文中，将参照下面的实施例详细描述本发明的一种或多种形式。然而，这些实施例不旨在限制本发明的一种或多种形式的目的和范围。

实施例

以下实施例说明本发明，并且不旨在对其进行限制。

制备例1

通过将母料组合物的组分以在下表1中列出的含量比率混合而获得的混合物，使用双螺杆挤出机(具有30mm的螺杆直径、L/D为40)，在螺杆转速为100rpm、保留时间为30秒、挤出温度为190℃的条件下注塑，从而制备发泡母料。

比较制备例1至3

发泡母料以与制备例1相同的方式制备，不同的是，使用的组合 物的组分和它们的含量比率如在下表1列出。

表1

实施例1至4

在将表2中列出的聚烯烃树脂组合物使用双螺杆挤出机在螺杆转速为300rpm、保留时间为20秒、挤出温度为180℃的条件下经受发泡注塑时，将制备例1的发泡母料添加到其中以制备试样。

比较例1至10

具有相同尺寸的试样以与实施例1至4相同的方式制备，不同的是，使用的组合物的组分和它们的含量比率如下表2列出。然而，在比较制备例1至4中制备的发泡母料用作在比较例7至10中使用的发泡母料。具体地，比较制备例1的发泡母料用作比较例7的发泡母料，比较制备例2的发泡母料用作比较例8的发泡母料，比较制备例3的发泡母料用作比较例9的发泡母料，并且比较制备例4的发泡母料用作比较例10的发泡母料。

实施例1至4和比较例1至10的组合物、以及组分含量比率在下表2和表3中列出。

表2

表3

试验例

试验例：物理性能的测量

使用如下的测量方法测量在实施例1至4和比较例1至10中制备的试样以确定其物理性能。结果在下表4和表5中列出。

1)抗拉(屈服)强度根据在ASTM D638中规定的评估方法测量。

2)挠曲模量根据在ASTM D790中规定的评估方法测量。

3)Izod冲击强度根据在ASTM D256中规定的评估方法测量。

4)外观质量通过计算由5个质量评价人进行的评估的平均值来评估。

5)使用光学显微镜在1cm×1cm尺寸內测量发泡单元的平均直径。

表4

表5

如在表4和表5中所示，可以看出，与其中单独使用化学发泡剂或热膨胀性微胶囊的比较例1至6的试样相比，其中在聚烯烃树脂中使用发泡母料的实施例1至4的试样具有优异的机械性能，诸如抗拉强度、挠曲模量、冲击强度、优异的外观质量和发泡单元的均匀性。

此外，可以看出当在聚烯烃树脂中填料和橡胶的含量增加时，机械性能和发泡特性得以改善。另外，可以看出在比较例7至10的情况下物理性能和外观质量降低，从而指示发泡剂的比率不适当。

另外，图1是示出当在光学显微镜下观察时，在实施例1和比较例1中制备的试样的横截面的图像。如图1所示，它显示出在本申请的实施例1的试样中均匀地形成发泡单元。

另外，图2是示出为在实施例1和比较例1中制备的试样的外观拍照而获得的图像。如图2所示，它显示出本申请的实施例1的试样具有优异的外观质量，因为当用肉眼观察时，气流痕和漩纹减少。

因此，根据本发明的包含发泡母料的聚烯烃树脂组合物具有令人满意的机械性能，诸如抗拉强度、挠曲模量和冲击强度，并改善外观质量，同时发泡单元均匀分布并在50μm至400μm的尺寸范围内形成。因此，聚烯烃树脂组合物更适合用于汽车内部/外部材料的部件。

如上所述，根据本发明的一种形式的发泡母料可以改善聚烯烃树 脂的发泡质量，并因此具有优异的机械性能，诸如抗拉强度、挠曲模量和冲击强度，同时在发泡注塑时发泡单元以50μm至400μm的尺寸范围均匀地分布。此外，发泡母料已经改善了外观质量，因此更适合用于汽车内部/外部材料的部件。

另外，通过使根据本发明的一种形式的聚丙烯树脂组合物经受发泡注塑而获得的模制品，可以应用到汽车内部/外部材料的部件。因此，模制品在满足发泡单元的均匀分布和机械性能方面可以有用的，并且还通过实现轻质部件改善汽车的燃料效率。

本申请的说明在本质上仅是示例性的，因此不脱离本发明的实质的变更也要在本发明的范围内。此类变更不应视为脱离本发明的精神和范围。