KR20030078627A

KR20030078627A - 저온 인성이 개선된 폴리올레핀 조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20030078627A
Application number: KR1020027015028A
Authority: KR
Inventors: 우터즈가이제이
Original assignee: 엑손모빌 케미칼 패턴츠 인코포레이티드
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2003-10-08
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: MXPA02011072A; DE60124243D1; DE60124243T2; ATE344296T1; CN1432046A; AU2001241892A1; CA2408337A1; EP1280853A1; EP1280853B1; ES2275662T3; CN1176987C; KR100671617B1; WO2001085839A1

Abstract

저온 인성이 개선된 프로필렌계 중합체, 탄성중합체 및 임의로 에틸렌계 중합체의 블렌드, 및 이러한 블렌드의 제조방법을 개시하고 있다. 탄성중합체는 바람직하게는, 8 이상의 MLRA/ML 비 및 74 내지 95몰%의 에틸렌 함량을 갖는, 에틸렌, 1종 이상의 C₃내지 C₂₀α-올레핀 공단량체 및 임의로 1종 이상의 비공액 디엔 공단량체의 공중합체이다.

Description

저온 인성이 개선된 폴리올레핀 조성물 및 그의 제조방법{POLYOLEFIN COMPOSITIONS HAVING IMPROVED LOW TEMPERATURE TOUGHNESS AND METHODS THEREFOR}

열가소성 올레핀 탄성중합체 블렌드(TPO)는 폴리프로필렌과 올레핀계 공중합체 탄성중합체 및 임의로 충전제 및 기타 배합 성분의 블렌드로서 정의된다. TPO는 폴리프로필렌이 연속 매트릭스를 형성하고 탄성중합체 및 충전제가 분산된 상인 다상 중합체 시스템이다. 폴리프로필렌 매트릭스는 TPO에 인장 강도, 강성 및 내화학성을 부여하지만, "개질제"로 종종 언급되는 탄성중합체는 가요성, 탄성, 특히 저온에서의 인성, 및 어떤 경우에는 도장력(paintability)을 제공한다.

TPO는 특히 자동차용 본체 부품과 같은 가요성 구조물을 제조하는데 매우 적합하다. 주요 자동차 용도로는 범퍼판, 에어 댐 및 기타 트림, 계기반, 및 에어백 커버를 포함한다. 이러한 용도에 매우 바람직한 물성을 갖는 다양한 TPO 배합물이 이용가능하다. TPO가 사출성형되는 능력은 자동차 용도에 필요한 고 체적 생산에있어서 특히 주목할만하다.

전형적으로, 에틸렌-프로필렌 공중합체(EP) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체(EPDM)은 TPO 블렌드에서 탄성중합체 성분으로서 사용되어 왔다. EP/EPDM으로 개질된 폴리프로필렌의 저온 충격 강도는 일정한 형태에서 탄성중합체 중 에틸렌 함량이 약 50중량%까지 감소함에 따라 증가하고, 탄성중합체의 분자량(무늬(Mooney) 점도에 의해 측정됨)도 증가한다.

블렌딩 방법으로는 중합체의 용융 혼합 및 블렌드 펠렛화를 포함한다. 이러한 배합은 전형적으로 탄성중합체 베일과 폴리프로필렌 펠렛을 밴버리(Banbury) 혼합하고 압출기에 의해 블렌드의 펠렛화를 수행하여 달성된다. 최근에, 배합의 바람직한 방법은 올레핀계 탄성중합체를 폴리프로필렌과 압출 블렌딩하고 최종 블렌드를 온-라인으로 블렌드 펠렛화하는 것이었다. 후자의 방법은 보다 경제적이지만 안정한 펠렛 형태에서 올레핀계 탄성중합체를 사용하여 혼합 압출기로 공급할 것이 요구된다. 이러한 필요조건은 올레핀계 탄성중합체 개질제의 선택을 응집되지 않는 펠렛 형태로 제조되고 저장될 수 있는 것으로 제한한다.

이러한 필요조건에 부합하는 2가지 해결책이 개발되어 사용되어 왔다. 첫 번째 해결책은 비결정질 올레핀계 탄성중합체를 결정질 폴리올레핀(일반적으로는 에틸렌 또는 프로필렌 중합체)와 블렌딩하여 제조된 펠렛화 탄성중합체 마스터배치의 사용을 포함한다. 이러한 해결책의 단점은 개질제의 제조 비용을 상당히 증가시킨다는 점이다.

두 번째 해결책은 응집되지 않는 펠렛 형태로 제조할 수 있게 하는 결정화도를 개선시키기 위해 충분히 높은 에틸렌 함량을 갖는 올레핀계 탄성중합체 개질제의 사용을 포함한다. 저장-안정성 펠렛을 제조하는데 적합한 에틸렌 탄성중합체는 저장 온도 또는 그보다 높은 온도에서 측정가능한 결정화도를 갖는다. EPDM에서 결정화도는 중합체의 에틸렌 함량, 단량체 서열 분포, 및 조성 분포의 함수이다. 추가의 정보를 위해, 스트레이트(G. Ver Strate)의 문헌["Ethylene-Propylene Elastomers",Encyclopedia of Polymer and Engineering Science, vol. 6 (1986)]을 참조한다.

예를 들어, 지글러-나타 단일 부위 촉매화 에틸렌-프로필렌 탄성중합체에서 펠렛 안정화를 위해 충분한 결정화도를 나타내는데 필요한 최소 에틸렌 함량은 약 74몰%이다. 그러나, HDPE 분말 또는 활석과 같은 표면 안정화 더스팅제의 사용은 펠렛 응집을 완전히 방지하기 위해 여전히 필요한 것으로 알려져 있다. 이러한 최소 에틸렌 함량은, 단량체 서열 분포 및 조성 분포에 영향을 미칠 수 있는 중합체 합성에 사용되는 촉매 유형에 따라 다소 변할 수 있다(상기 인용된 스트레이트의 문헌 참조).

에틸렌계 탄성중합체의 결정화도는 시차 주사 열량법(DSC)에 의해 편리하게 측정되고, 이는 중합체의 열적 내력에 밀접하게 관련되어 있다. 반결정질 EP/EPDM 탄성중합체는 23℃ 보다 높은 하나 또는 다수의 결정 융점을 갖는다. 이러한 용융 피크 온도는 중합체의 에틸렌 함량, 에틸렌 서열 및 조성 분포, 및 중합체의 열적 내력에 좌우된다. 이는 전형적으로는 에틸렌 함량이 매우 높은 중합체에서 약 30 내지 약 90℃의 범위이다. 중합체 샘플을 용융하고(전형적으로 150℃ 이상) 냉각시킬 때, 이 결정 용융 피크는 시간에 따라 천천히 전개된다. 따라서, 이들의 상대적 정량화는 엄격한 샘플 제조 프로토콜을 요구한다. 따라서 샘플을 150℃ 이상에서 어닐링한 후 DSC에 의해 측정된 총 결정화 엔탈피에 의해 EP 탄성중합체의 결정화도를 특성화하는 것이 바람직하다. 또한, 결정화 발열 및 융해 흡열의 시작과 마지막을 명확히 확인할 수 있게 하는 조절된 DSC 기법을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 응집되지 않는 펠렛의 제조에 적합한 에틸렌계 탄성중합체는 일반적으로는 12J/g 이상의 결정화 엔탈피를 갖는다.

최근에, 그밖의 에틸렌-알파 올레핀계 탄성중합체, 특히 에틸렌-부텐 및 에틸렌-옥텐 공중합체가 개질제로서 사용되어 왔다. 이들 물질, 특히 에틸렌-옥텐 공중합체는 EP/EPDM 보다 낮은 에틸렌 중량 함량에서 결정화도를 개선시킨다. 이는 폴리프로필렌 충격 개질제로서 우수한 성능을 나타내는 펠렛-안정성 에틸렌-옥텐 개질제를 제조할 수 있게 한다. 그러나, 이들 물질은 또한 프로필렌에 대한 옥텐의 높은 원료비로 인해 개질제, 및 이로써 TPO의 총 제조비를 증가시킨다.

다르마라잔(Dharmarajan) 및 카우프만(Kaufman)의 문헌["High flow TPO compounds containing branched EP(D)M modifiers",Rubber Chem. Tech., 71(4) (1998) pp. 778-794]에서는 폴리프로필렌과 분지된 EPDM을 배합하는 것을 개시하고 있다. 본원에 사용된 "EP(D)M"은 괄호에 의해 나타낸 바와 같이 디엔 단량체가 선택적인 것을 의미하는 것으로 의도되지만 EP는 전문적으로는 에틸렌-프로필렌 탄성중합체를 나타내고, 본원에 사용된 "EP"는 이러한 중합체를 형성할 수 있는 에틸렌 및 임의의 알파-올레핀의 탄성공중합체를 포함하는 것으로 의도된다. EPDM 구조에서 장쇄 분지의 도입은 선형 EP/EPDM에 비해 TPO 충격 강도를 개선시키는 것으로 나타났다. 그러나, 기술된 TPO는 여전히 저온 충격 강도가 개질제의 에틸렌 함량에 강한 의존성을 나타내고, 기술된 개질제는 여전히 에틸렌 함량이 너무 낮아 응집되지 않는 펠렛 형태로 제조될 수 없었다.

분지된 EPDM을 상용화제와 조합하여 사용하는 것도 WO 98/27154에 기술되어 있다. 또한 기술된 EPDM은 에틸렌 함량이 너무 낮아 저장 안정성 펠렛으로 제조될 수 없었다.

문헌[Journal of Additive Technology,vol.2 (1998), pp. 235-239]에 공개된 논문에서는 EPM 장쇄 분지가 TPO 특성에 미치는 결과를 기술하고, 분지화가 충격 강도를 낮추는 것을 나타내고 있다. 기술된 블렌드는 에틸렌 함량이 너무 낮아 안정한 펠렛 형태로 제조될 수 없는 분지된 EPM을 포함한다. 저자는, 불량한 결과를 불량한 형태에 기초하여 설명할 수는 있지만 장쇄 분지에 의해 초래된 잇점을 TPO의 저온 충격 강도에 두고 있지 않음을 보고하고 있다.

미국 특허 제 5,688,866 호에서는 폴리프로필렌 및 약 30중량%의 실질적으로 선형인 에틸렌 상호중합체에 기초한 TPO 블렌드를 개시하고 있다. 저자는 기술된 중합체에 존재하는 분지화로 인한 것으로 여겨지는 전단 박화를 정량하기 위해 용융 지수 비(I₁₀/I₂)를 사용하고 있고, 190℃에서 측정된 5.83 이상의 I₁₀/I₂비를 청구하고 있다. 그러나, 이 용융 유동 속도 비는 EP(D)M에 잘 적용되지 않는데, 대부분의 EP(D)M이 I₂조건에서 매우 낮은 흐름을 나타내기 때문이다(190℃에서 2.16㎏하에 전형적인 MFI는 0.1g/10분 미만이다). 그러나, 하기에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용된 분지된 중합체는 미국 특허 제 5,688,866 호의 실질적으로 선형인 에틸렌 상호중합체 (에틸렌-옥텐 공중합체) 보다 상당히 높은 양의 분지에 의해 특징지워진다.

특성 균형이 개선된 신규한 TPO 개질제를 개발하는 것이 요구될 것이다. 특히 펠렛 형태로 저장될 때 응집화에 대한 개선된 내성을 갖고 폴리프로필렌과 블렌딩될 때 유사하거나 그보다 개선된 충격 강도를 제공하는 신규한 부류의 TPO 개질제가 요구될 것이다. 이러한 개질제가 현재 사용되는 개질제보다 낮은 원료비로 제조될 수 있다면 더욱더 유리할 것이다.

발명의 요약

높은 에틸렌 함량 및 충분한 양의 장쇄 분지를 갖는 에틸렌 및 알파-올레핀의 공중합체를 응집되지 않는 펠렛 형태로 제조할 수 있고, 또한 선형이거나 실질적으로 선형인 에틸렌 알파 올레핀 공중합체와 유사하거나 이보다 우수하고, 선형 또는 덜 분지된 EP 및 EPDM 보다 우수한 TPO 블렌드에서의 충격 개질화를 제공할 수 있음을 현재 발견하였다. 개질제로서 분지된 EP 또는 EPDM을 사용한 본 발명의 TPO는 또한 개질제로서 에틸렌 및 옥텐의 선형이거나 실질적으로 선형인 공중합체를 사용한 것 또는 비-펠렛화 개질제를 사용한 것보다 경제적으로 목적하는 특성 균형을 달성할 수 있다.

본 발명의 TPO는 프로필렌계 중합체를 개질제로서 에틸렌, 알파-올레핀 및임의로 디엔 단량체(EP/EPDM)의 분지된 공중합체와 블렌딩함으로써 제조된다. 본 발명에 따른 바람직한 분지된 EP/EPDM 개질제는 높은 에틸렌 함량 및 높은 양의 장쇄 분지를 갖는다. 에틸렌 함량은 개질제를 응집되지 않는 펠렛으로 제조할 수 있을 정도로 충분하고, 바람직하게는 약 74 내지 약 95물%이다. 장쇄 분지의 양은 프로필렌계 중합체와 블렌딩될 때 목적하는 충격 강도 개질화도를 제공하기에 충분하다. 바람직한 개질제로는 에틸렌, 1종 이상의 C₃내지 C₂₀α-올레핀, 및 임의로 3몰% 이하의 비공액 디엔의 공중합체이다. 바람직한 실시태양에서, 본 발명에 따른 개질제는 8 이상의 MLRA/ML 비를 갖는다(여기서 MLRA는 무늬 완화 면적(Mooney Relaxation Area)(무늬 완화 곡선 아래의 면적)이고 ML은 무늬 점도이다).

결정질 또는 반결정질 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 단독중합체일 수 있거나, 임의로 에틸렌 및 C₄내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체를 함유할 수 있다. 바람직한 프로필렌 중합체는 60몰% 이상, 더욱 바람직하게는 65몰% 이상, 더욱더 바람직하게는 70몰% 이상의 프로필렌 함량(프로필렌으로부터 유도된 단위를 의미함)을 갖는다.

본 발명에 따른 조성물은 선택적으로 예를 들어 TPO 블렌드의 충격/강성 균형 또는 블러싱에 대한 내성을 개선시키기 위해 결정질 에틸렌/α-올레핀 공중합체와 같은 제 3 중합체를 추가로 함유할 수 있다. 또다른 실시태양에서 조성물은 또다른 에틸렌계 탄성중합체와 같은 제 4 블렌드 성분을 함유할 수 있다.

본 발명은 프로필렌계 중합체 및 분지된 에틸렌계 탄성중합체의 블렌드에 관한 것이다.

도 1은 이소택틱 폴리프로필렌 및 본질적으로 선형인 에틸렌-프로필렌 공중합체 개질제의 블렌드에 대한 개질제의 에틸렌 함량의 함수로서 연성-취성 전이 온도(DBT)를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 개질제로 제조된 TPO와 선행 기술분야의 개질제로 제조된 TPO를 비교하여 나타낸다.

본 발명은 고 분지된 고 에틸렌 함량의 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 이소택틱(isotactic) 또는 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌 분절, 바람직하게는 이소택틱 분절로부터의 결정화도를 갖는 임의의 프로필렌계 중합체와 물리적으로 블렌딩하여 형성된 TPO의 제조에 관한 것이다. 이러한 프로필렌계 중합체로는 이소택틱 폴리프로필렌 단독중합체, 신디오택틱 폴리프로필렌 단독중합체, 반응기 공중합체로 종종 일컫어지는 연속해서 제조된 반응기 공중합체 또는 충격 공중합체(ICP) 또는 반응기 TPO(RTPO)를 포함하지만 이에 한정되지 않고, 이는 약 1 내지 약 25중량%의 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 16의 알파 올레핀 공단량체, 랜덤 공중합체, 및 연성-취성 전이 온도가 중요한 성능 특성인 그밖의 열가소성 물질을 함유할 수 있다. 본원에 사용된 "반응기 공중합체"란 용어는 연속해서 제조된 반응기 공중합체를 말한다. 본 발명의 개선된 TPO는 저온에서의 충격 인성이 중요한 특성인 성형된 제품을 제조하는데 특히 유용하다.

하기에서는 본 발명의 범위내의 특정 바람직한 조성물, 이들 조성물을 제조하는 바람직한 방법, 및 이러한 조성물의 바람직한 용도에 관해 상세히 기술하고 있다. 당해 기술분야의 숙련자들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이들 바람직한 실시태양에 대한 수많은 변형이 수행될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

프로필렌계 중합체

폴리프로필렌은 호모폴리프로필렌, 프로필렌계 공중합체 또는 이 둘의 조합일 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 "폴리프로필렌"이란 용어는 60몰% 이상, 바람직하게는 65몰% 이상, 더욱 바람직하게는 70몰% 이상의 프로필렌 함량을 갖는 결정질 또는 반결정질 프로필렌계 중합체를 의미하는 것으로 정의된다. 폴리프로필렌 중합체는 이소택틱 또는 신디오택틱 폴리프로필렌 분절로부터의 결정화도를 갖는다.

바람직한 실시태양에서, 폴리프로필렌 중합체(단독중합체 및/또는 공중합체)는 0.1 내지 100g/10분, 더욱 바람직하게는 5 내지 80g/10분, 더욱더 바람직하게는 10 내지 70g/10분 범위의 용융 유동 속도(230℃에서 2.16㎏하에 ASTM D-1238에 따라 측정됨)을 갖는 이소택틱 폴리프로필렌이다.

폴리프로필렌 성분은 1종 이상의 공중합체로 구성되거나 이를 함유하는데, 이러한 공중합체는 바람직하게는 주 단량체로서 프로필렌과 프로필렌과는 다른 소량의 1종 이상의 에틸렌 및 알파 올레핀으로 구성된다. 공중합체를 사용한다면, 이는 바람직하게는 60몰% 이상, 더욱 바람직하게는 65몰% 이상, 더욱더 바람직하게는 70몰% 이상의 프로필렌을 갖는 에틸렌과의 반응기 공중합체이다. 반결정질 폴리프로필렌 중합체 및 반응기 공중합체에 관한 충분한 기술내용은 문헌["Polypropylene handbook", E.P. Moore Editor, Carl Hanser Verlag, 1996]에서 찾을 수 있다.

전형적인 알파-올레핀은 에틸렌, 부텐-1, 펜텐-1, 2-메틸펜텐-1, 3-메틸부텐-1, 헥센-1, 3-메틸펜텐-1, 4-메틸펜텐-1, 3,3-디메틸부텐-1, 헵텐-1, 메틸헥센-1, 디메틸펜텐-1, 트리메틸부텐-1, 에틸펜텐-1, 옥텐-1, 메틸펜텐-1, 디메틸헥센-1, 트리메틸펜텐-1, 에틸헥센-1, 메틸에틸펜텐-1, 디에틸부텐-1, 프로필펜탄-1, 데센-1, 메틸노넨-1, 노넨-1, 디메틸옥텐-1, 트리메틸헵텐-1, 에틸옥텐-1, 메틸에틸부텐-1, 디에틸헥센-1, 도데센-1 및 헥사도데센-1로 이루어진 군중에서 선택될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 프로필렌계 중합체 성분은 주로 결정질이다. 즉, ASTM D-3417에 따라 측정했을 때 일반적으로는 약 110℃, 바람직하게는 약 115℃, 가장 바람직하게는 약 130℃ 보다 높은 융점을 갖는다. 프로필렌 중합체 성분은 호모폴리프로필렌 및/또는 반응기, 랜덤 및/또는 블록 공중합체의 조합일 수 있다. 상기 프로필렌 중합체 성분이 랜덤 공중합체일 때, 공중합체 중 공중합된 알파-올레핀의 백분율은 일반적으로는 약 9중량% 이하, 바람직하게는 8중량% 이하, 더욱 바람직하게는 6중량% 이하이다. 이러한 랜덤 공중합체는 전형적으로는 1중량% 이상, 대체로 2중량% 이상의 선택된 공당량체(들)를 함유한다. 바람직한 알파-올레핀은 2개 또는 4 내지 약 12개의 탄소원자를 함유한다. 가장 바람직한 알파-올레핀은 에틸렌이다. 1개 또는 2개 이상의 알파-올레핀은 프로필렌과 공중합될 수 있다.

분지된 탄성중합체

한 바람직한 실시태양에서, 분지된 탄성중합체는 에틸렌, 1종 이상의 α-올레핀 공단량체, 및 임의로 1종 이상의 비공액 디엔 단량체의 공중합체이다. 탄성중합체의 최소 에틸렌 함량은 바람직하게는 74몰% 이상, 더욱 바람직하게는 75몰% 이상, 더욱더 바람직하게는 76몰% 이상이다. 탄성중합체의 최대 에틸렌 함량은 바람직하게는 95몰% 이하, 더욱 바람직하게는 90몰% 이하, 더욱더 바람직하게는 88몰% 이하이다. 디엔의 양은 바람직하게는 약 3몰% 이하, 더욱 바람직하게는 약 1.5몰% 이하이다. 디엔은 비공액 디엔, 바람직하게는 에틸리덴 노보넨, 비닐 노보넨, 노보나디엔, 디사이클로펜타디엔, 1,4-헥사디엔(듀폰 케미칼즈(DuPont Chemicals)로부터 구입가능함), 1,1,2-트리메틸-1,4-펜타디엔 및 α,ω-디엔이다.

바람직한 α-올레핀 공단량체는 선형 분지된 또는 고리 함유 C₃내지 C₃₀α-올레핀 또는 이들의 조합을 포함한다. 바람직한 선형 α-올레핀은 C₃내지 C₈α-올레핀, 더욱 바람직하게는 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐을 포함한다. 바람직한 분지된 α-올레핀은 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 및 3,5,5-트리메틸-1-헥센을 포함한다. 바람직한 고리 함유 α-올레핀은 고리 구조로서 1종 이상의 방향족 기를 포함한다. 바람직한 방향족 기 함유 단량체는 30개 이하의 탄소원자를 함유한다. 적합한 방향족 기 함유 단량체는 1개 이상의 방향족 구조, 바람직하게는 1 내지 3개의 방향족 구조, 더욱 바람직하게는 페닐, 인데닐, 플루오레닐 또는 나프틸 잔기를 포함한다. 방향족 기 함유 단량체는 중합 후에 방향족 구조가 중합체 골격으로부터 매달릴 수 있도록 하나 이상의 중합가능한 이중결합을 추가로 포함한다. 바람직한 방향족 기 함유 단량체는 중합가능한 올레핀계 잔기에 부착되는 하나 이상의 방향족 구조를 함유한다. 중합가능한 올레핀계 잔기는 선형의 분지된 사이클릭 함유 구조 또는 이들 구조의 혼합일 수 있다. 중합가능한 올레핀계 잔기가 사이클릭 구조를 포함할 때 사이클릭 구조 및 방향족 구조는 0, 1 또는 2개의 탄소를 공유할 수 있다. 중합가능한 올레핀계 잔기 및/또는 방향족 기는 또한 1 내지 4개의 탄소원자를 함유한 선형 또는 분지된 알킬 기로 치환된 1개 또는 모든 수소원자를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 방향족 단량체는 스티렌, 알파-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐나프탈렌, 알릴 벤젠 및 인덴, 특히 스티렌 및 알릴 벤젠을 포함한다.

분지된 에틸렌-알파 올레핀 중합체는 용액, 슬러리 또는 기상 중합 방법과 같은 다양한 중합 방법을 통해 수득될 수 있다. 장쇄 분지는 상이한 공지된 방법을 거쳐 에틸렌 알파-올레핀 탄성중합체로 도입될 수 있는데, 예를 들어 (1) 디엔 함유 에틸렌계 탄성중합체를 중합하기 위해 산성 촉매(예: 지글러-나타 중합에서 산성 촉매는 양이온성 반응을 통해 디엔 불포화에서 거대분자 커플링을 야기하는 것으로 여겨짐)를 사용하는 방법; (2) 미국 특허 제 5,674,613 호에 기술된 비닐노보넨 또는 노보나디엔, 디사이클로펜타디엔 또는 EP 0 855 413에 기술된 알파-오메가 디엔과 같지만 이에 한정되지 않는, 중합 방법에서 반응성인 2개의 이중결합을 갖는 디엔을 사용하는 방법; 또는 (3) 예를 들어 WO 98/34965 및 WO 94/07930에 기술된 바와 같은 쇄 말단 불포화 매크로머와 공중합하는 방법이 있다. EPDM 분지화에 관한 다양한 경로는 스트레이트의 문헌["Ethylene-Propylene Elastomers",Encyclopedia of Polymer and Engineering Science, vol. 6 (1986)]에 기술되어 있다. 장쇄 분지를 생성하기 위해 전술한 바와 같이 단량체 또는 매크로머를 도입하는 것으로 알려지고/지거나 전술한 바와 같이 거대분자에 의해 장쇄 분지화를 초래하는 것으로 알려진, 메탈로센 촉매 시스템을 비롯한 임의의 촉매를 본 발명에 따른 탄성중합체 성분을 제조하는데 사용할 수 있다. 본 문단에서 언급한 모든 문헌은 전부 미국 특허 실행을 목적으로 본원에 참고로 인용된다.

본 발명에 따른 바람직한 분지된 탄성중합체는 적어도 저장 온도와 동일하고 더욱 바람직하게는 저장 온도보다 높은 온도에서 펠렛 안정성 또는 응집 내성을 나타내기에 충분한 에틸렌 결정화도를 갖는다. 하나의 바람직한 실시태양에서, 응집이 없는 최고 저장 온도는 25℃ 이상, 더욱 바람직하게는 30℃ 이상, 더욱더 바람직하게는 35℃ 이상, 가장 바람직하게는 40℃ 이상이다. 저장 안정성은 펠렛을 소량(전형적으로는 1.5중량% 미만)의 더스팅제, 예를 들어 폴리에틸렌 분말(HDPE 또는 LDPE) 또는 폴리프로필렌 분말, 활석 또는 스테아르산칼슘, 또는 다른 적합한 펠렛 표면 코팅제로 코팅함으로써 더욱 개선될 수 있다.

본 발명에 따른 분지된 탄성중합체에 대한 장쇄 분지의 양은 MLRA/ML 비로서 측정되는데, 여기서 MLRA는 무늬 완화 곡선 아래의 면적이고 ML은 무늬 점도이며, 둘다 MV 2000 E(알파 시스템스(Alpha Systems) 제조) 또는 무늬 완화를 측정할 수 있는 상응하는 장치를 사용하여 ASTM D 1646(1+4 @ 125℃)에 따라 측정된다. MLRA는 로터가 정지한지 1초후에 시작하는 무늬 응력 완화를 측정하고, 100초의 응력 완화 시간까지 측정치를 계속 수집함으로써 계산된다. ML은 토크의 척도인 "무늬 단위"로 표시된다. MLRA는 "무늬 단위(토크)×초"로 표시된다. 이들 값의 계산은 미국 특허 실무상 본원에 완전히 참고로 인용된 ASTM D 1646-99에 설명되어 있다.

무늬 완화는 응력 완화 시험이다. 완화 시간은 중합체내의 매우 높은 분자량 종의 존재에 크게 좌우된다. 거대분자 단쇄는 신속히 완화되어 MLRA를 저하시키는 반면, 고분자량 거대분자는 보다 서서히 완화되어 MLRA를 증가시킨다. 장쇄 분지는 분자량을 현저히 증가시키므로 MLRA를 증가시킨다. 따라서, 본 발명자들은 MLRA/ML 비가 에틸렌계 탄성중합체에서 장쇄 분지도의 양호한 척도가 됨을 발견하였다.

3 미만의 MLRA/ML 비를 갖는 중합체는 본질적으로 선형인 구조 및 좁은 분자량 분포를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 보다 높은 MLRA/ML 비는 증가된 장쇄 분지도를 갖는 구조에 상응한다. 본 발명에 따른 분지된 탄성중합체는 8 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상, 더욱더 바람직하게는 10 이상의 MLRA/ML 비를 갖는다. 전형적으로, 분지된 중합체의 MLRA/ML 비는 20, 더욱 바람직하게는 15를 초과하지 않을 것이다.

본 발명의 전형적인 분지된 탄성중합체는 (1+4 @ 125℃)에서 측정한 무늬 점도가 1 내지 90, 더욱 바람직하게는 2 내지 70, 더욱더 바람직하게는 5 내지 60이다. 개질제의 무늬 점도 선택은 개질하는 기재 폴리프로필렌의 분자량(그의 MFR에 의해 측정함)에 의해 결정될 것이다. 저 MFR 폴리프로필렌(고분자량)은 고 무늬점도의 개질제를 필요로 하는 반면, 고 MFR 폴리프로필렌(저분자량)은 저 무늬 점도의 개질제를 필요로 할 것이다.

바람직한 분지된 탄성중합체는 12J/g 이상, 더욱 바람직하게는 15J/g 이상, 더욱더 바람직하게는 18J/g 이상의 결정화 엔탈피를 갖는다. 전형적으로, 분지된 탄성중합체의 결정화 엔탈피는 100J/g 미만, 더욱 바람직하게는 80J/g 이하, 더욱더 바람직하게는 69J/g 이하일 것이다. 본 발명의 분지된 탄성중합체는 유리하게는 당해 기술분야의 숙련자에게 널리 알려진 방법에 의해 펠렛화될 수 있다. 필요에 따라 펠렛은, 응집에 대한 펠렛 내성을 더욱 개선하기 위해, 적합한 더스팅제, 예를 들어 폴리에틸렌 분말(HDPE 또는 LDPE) 또는 폴리프로필렌 분말, 활석 또는 스테아르산칼슘, 또는 다른 적합한 펠렛 표면 코팅제로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 펠렛은 실온(25℃) 이하, 더욱 바람직하게는 35℃ 이하, 더욱더 바람직하게는 40℃ 이하의 온도에서 응집없이 또는 적어도 실질적인 응집없이 저장될 수 있다. 이러한 펠렛의 저장 및 취급은 분지된 탄성중합체의 응집 온도가 증가함에 따라 보다 용이해진다. 응집되지 않은 펠렛은 TPO에 혼합하기 위한 표준 방법에 의해 압출기에 직접 공급될 수 있다.

TPO 화합물

분지된 탄성중합체와 프로필렌계 중합체를 상기한 바와 같이 배합하면 현재 시판중인 TPO(예를 들어, 실질적으로 선형인 에틸렌-옥텐 공중합체 또는 선형이거나 덜 분지된 EP/EPDM과의 폴리프로필렌 블렌드)와 실질적으로 동일하거나 보다 양호한 저온 인성을 갖는 TPO가 생성됨이 현재 발견되었다.

바람직한 실시태양에서, TPO의 모든 블렌드 성분은 성분들의 용융 블렌딩을 위한 하나 이상의 압출기에 공급된다. 그러나, 성분들의 블렌딩은 당해 기술분야의 숙련자에게 널리 알려진 임의의 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있다. 대부분의 용도에서, 폴리프로필렌 상은 연속적이거나 거의 연속적인 것이 바람직할 것이다. 탄성중합체 상은 폴리프로필렌 상 전체에 걸쳐 분산된 불연속 영역에 존재한다. 가장 통상적으로는 탄성중합체가 에틸렌-프로필렌, 에틸렌-부텐 또는 에틸렌-옥텐 공중합체, 또는 에틸렌-프로필렌 삼원중합체일 수 있지만, 다른 고무 조성물도 사용될 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 "탄성중합체"란 용어는 낮은 유리 전이 온도(전형적으로는 -35℃ 이하)를 갖고 본질적으로 비결정질이거나 반결정질인 임의의 중합체성 성분을 의미한다.

본 발명에 따른 바람직한 TPO는 연성-취성 전이 온도가 -5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -7℃ 이하, 더욱더 바람직하게는 -10℃ 이하이다.

본 발명에 따른 바람직한 TPO는 프로필렌계 중합체 함량이 50 내지 95중량%, 더욱 바람직하게는 60 내지 92.5중량%, 더욱더 바람직하게는 65 내지 90중량%의 범위이다.

TPO의 분지된 탄성중합체 함량은 바람직하게는 50 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 7.5중량%, 더욱더 바람직하게는 35 내지 10중량%의 범위이다. 한 실시태양에서, 프로필렌계 중합체 및 분지된 탄성중합체는 TPO의 전체 중합체 함량을 구성한다.

상기 조성물은 선택적으로 결정질 에틸렌계 중합체, 에틸렌계 탄성중합체 또는 이들의 조합과 같은 추가의 성분을 함유할 수 있다. 바람직한 결정질 에틸렌계 중합체는 폴리에틸렌 열가소성 물질이다. 이러한 결정질 에틸렌계 중합체는 저밀도 폴리에틸렌일 수 있지만, 약 0.9 내지 약 0.97g/cm³범위의 밀도를 갖는, 에틸렌과 1종 이상의 α-올레핀(가장 바람직하게는 선형 또는 분지된 C₃내지 C₈α-올레핀)의 랜덤 공중합체인 것이 바람직하다.

다른 비분지되거나 덜 분지된 에틸렌계 탄성중합체도 또한 본 조성물에 포함될 수 있다. 이들 탄성중합체는 에틸렌과 1종 이상의 C₃내지 C₂₀α-올레핀의 비결정질 내지 반결정질 공중합체이고, 선택적으로 비공액 디엔을 함유한다. 이러한 탄성중합체류의 전형적인 예로는 EPM 및 EPDM, 에틸렌-부텐 공중합체 및 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함한다. 이들 탄성중합체는 전형적으로 약 0.86 내지 약 0.9g/cm³범위의 밀도를 갖는다.

전형적인 결정질 에틸렌계 중합체는 약 0.1 내지 50, 더욱 바람직하게는 약 0.2 내지 40, 더욱더 바람직하게는 약 0.5 내지 30의 용융 유동 지수(MFI)를 갖는다. 분지된 탄성중합체 개질제의 경우와 마찬가지로, 결정질 에틸렌계 중합체의 MFI는 TPO 화합물의 기재 폴리프로필렌의 MFR의 함수로 선택된다. 본 조성물에 포함될 수 있는 다른 비분지되거나 덜 분지된 에틸렌계 탄성중합체는 (1+4 @ 125℃)에서 측정한 무늬 점도가 1 내지 90, 더욱 바람직하게는 2 내지 70, 더욱더 바람직하게는 5 내지 60이다.

선택적인 결정질 에틸렌계 중합체의 함량은 바람직하게는 0 내지 20중량%의 범위이다. 선택적인 추가의 비결정질 또는 반결정질 에틸렌계 탄성중합체의 함량은 바람직하게는 0 내지 20중량%의 범위이다. 모든 중량%는 블렌드에서 첨가제를 제외한 4가지 성분의 총 중량을 기준으로 한다.

또한, 당해 기술분야의 숙련자에게 널리 알려진 전형적인 혼합 성분이 또한 의도하는 목적을 달성하기에 충분한 양으로 조성물에 가해질 수 있다. 이러한 혼합 성분으로는 염료, 안료, 충전제(예를 들어, 활석), 가소제, 산화방지제, 광안정제, 핵형성제, 가공보조제 또는 이들의 조합을 포함한다.

상기 첨가제는 의도하는 목적을 달성하기에 충분한 양으로 블렌드에 가해진다. 적당한 양 및 다른 기계적 특성에 미치는 잠재적인 영향은 당해 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있다.

TPO 성능을 조절하는 주요 인자중 하나는 TPO 성형 부품에서 수득되는 구조이다. 이 구조는 TPO 용융 블렌딩 및 성형 공정 동안 기재 폴리프로필렌 매트릭스와 탄성중합체성 개질제 사이에 존재하는 점도 차이에 의해 크게 조절된다. 이들 2가지 성분 사이의 점도 차이가 클수록 TPO 성형 부품의 구조가 거칠어질 것이다. 개질제의 점도가 기재 폴리프로필렌의 점도의 함수에서 선택되어야 한다는 것은 당해 기술분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 고 MFR 폴리프로필렌은 저분자량(즉, 저 무늬 점도)의 탄성중합체성 개질제를 필요로 하는 반면, 저 MFR 폴리프로필렌은 고분자량(고 무늬 점도)의 탄성중합체성 개질제의 사용을 가능하게 할 것이다. 또한, 블렌딩 조건 및 성형 조건도 TPO 블렌드의 구조에 추가로 영향을 미칠 것이다.

시험 방법

무늬 점도는 다시 덩어리지지 않은 샘플에 대해 대해 (1+4 @ 125℃)에서 ASTM 방법 D-1646에 의해 측정하였다.

무늬 응력 완화는 무늬 점도 측정후 (1+4 @ 125℃)에서 ASTM D-1646에 따라 MV 2000 E 버전 12.2로 측정하였다. 무늬 완화 면적(MLRA)은 하기 수학식 1에 따라 계산한다.

상기 식에서, "a" 및 "log(k)"는 각각 장치 내장 데이터 샘플링 프로토콜을 사용하여 1초와 100초의 완화 시간 사이에서 측정한 log(무늬 토크) 대 log(완화 시간)의 최소 스퀘어 회귀선의 기울기 및 절편이다.

용융 유동 지수(MFI)는 ASTM 방법 D-1238(E)에 의해 측정하였다.

용융 유동 속도(MFR)는 ASTM 방법 D-1238(L)에 의해 측정하였다.

에틸렌 함량은 ASTM D 3900 A 또는 B에 의해 측정하였다.

에틸리덴 노보넨(ENB) 함량은 ASTM D 6047에 의해 측정하였다. 다른 비공액 디엔 함량은¹H 핵자기공명(¹H NMR)에 의해 측정하였다. 옥텐 함량은 C-13 핵자기공명(C-13 NMR)에 의해 측정하였다. 이러한 방법은 당해 기술분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다.

폴리프로필렌 성분에 대한 융점(T_m)은 ASTM D-3417에 따라 측정한다.

탄성중합체에 대한 융점(T_m), 다중 용융 피크, 및 결정 용융 또는 결정화의 검출과 관련된 임의의 측정치(예를 들어, 결정화 엔탈피)는 변조된 시차 주사 열량측정법(Modulated Differencial Scanning Calorimetry, MDSC)에 의해 측정하거나, 문헌[Principles of Polymer Systems, Rodriguez, 2d ed., McGraw Hill Chemical Engineering Series, p. 38, Table 3-1]에 제시된 전형적인 전이 온도와 같은 통상적으로 인정된 공표값으로부터 수득된다. MDSC는 예를 들어 문헌[Perena Conde J.M., "Modulated-Temperature Differential Scanning Calorimetry, A further step in the study of thermal properties",Rev. Plast. Mod. 73(487)pp 26-31 (1997)] 및 [Schawe J.E.K., "Principles for the Interpretation of Temperature-Modulated DSC Measurements, Part 2: A Thermodynamic Approach",Thermochim. Acta,298(1-2) pp 9-16 (1997)]에 기술되어 있다.

MDSC는 조절된 방식으로 작동되고 액체 질소 냉각 유니트가 장착된 TA 인스트루먼츠 2920 모듈레이티드 DSC(TA Instruments 2920 Modulated DSC)에서 수행하였다. 2 내지 4g의 샘플을 몰드(60×60×0.8mm)에 넣고 50바(5MPa)의 압력하에 150℃에서 5분 동안 압축한다. 샘플을 실온에서 압축기로 이송하여 여기서 냉각시키면서 5분 동안 가압하에 유지한다. 성형된 샘플(5 내지 8mg)의 중심부 조각을 펀치 다이를 사용하여 제거하고 실온에서 48시간 동안 어닐링한다. 이어서, 샘플을 표준 비밀봉형 알루미늄 팬에 싸서 측정 디바이스로 이송한다. 샘플을 우선 -100℃로 냉각한다. 이어서, 샘플을 5℃/분의 속도로 150℃까지 가열하고, 60초 동안 ±0.5℃로 조절한다. 샘플을 150℃에서 5분 동안 항온으로 유지한다. 이어서, 샘플을 5℃/분의 속도로 -100℃까지 냉각하고, 60초 동안 ±0.5℃로 조절한다. 샘플을 -100℃에서 5분 동안 항온으로 유지하고, 이어서 제 1 가열 사이클과 동일한 조건하에 제 2 가열 사이클을 적용한다.

상기 장치로 비가역적 열흐름, 가역적 열흐름 및 전체 열흐름을 기록하고, 가역적 열흐름의 도함수를 계산한다. 이 도함수를 사용하여 유리 전이 온도의 한계와 용융 흡열 및 결정화 발열의 한계를 구별한다. 결정화 열은 가역적 열흐름의 도함수에 의해 결정된 한계들내의 결정화 피크 아래의 면적을 적분함으로써, 제 2 냉각 사이클 동안 기록된 전체 열흐름 곡선으로부터 결정된다. 엔탈피는 샘플 1g당 줄(J/g) 단위로 기록한다.

충격 특성 측정 및 연성-취성 전이 온도(DBT)의 측정: 블렌드를 아이조드 충격 시험(ISO 180)의 측정에 적합한 시험편으로 사출성형하였다. 아이조드 시험편을 길이/폭/두께를 각각 63.5±2mm, 12.7±0.2mm 및 3.2±0.2mm로 하여 ISO 180/4A(1982)에 따라 제조한다. 샘플을 하기의 노치 치수로 중간부에서 노치한다(뾰족한 "V"자형 노치): 개구 각도=45±1°, 노치 베이스의 반경=0.25±0.05mm, 노치 깊이=2.54mm. 노치된 시험편을 5.5줄의 에너지를 갖는 진자를 사용하여 연성-취성 전이 온도(DBT)에 대해 시험한다. 충격 시험은 노치된 시험편에 대해 23℃ 이하의 온도에서 수행하였다. 개개의 시험은 시험편의 온도가 감소됨에 따라 5℃의 간격을 두고 수행하였다. 각각의 온도에 대해 시험을 5회 반복하여 수행하였다. DBT는 시험편의 대략 절반이 취성 모드에 실패하고 나머지 절반이 연성 모드에 실패한 시험 온도에 상응한다.

상기 시험 방법에 관한 설명에서 언급된 모든 개시내용 및 명세서는 미국 특허 실무상 본원에 완전히 참고로 인용되어 있다.

폴리프로필렌과 EP 또는 EPDM의 TPO 블렌드를 포미니(Pomini)(1.6리터) 내부 혼합기에서 제조하였다. 상기 TPO 블렌드를 펠렛화하고, 220℃에서 보이 30 톤(Boy 30 Ton) 사출성형기를 사용하여 시험편으로 사출성형하였다. 사용된 모든 블렌드는 용융 유동 속도가 25(2.16kg @ 230℃)인 폴리프로필렌 반응기 공중합체(피나(Fina)에 의해 공급되는 피나프로^TM(Finapro^TM) 9760 G)와 동일한 배합물이었다. 사용된 배합물을 표 1에 기술한다.

블렌드 성분	블렌드의 중량부
탄성중합체 개질제^*	22
피나프로^TM9760G	78
이르가녹스^TMB215	0.1
^*일련의 실험용 및 시판 중합체를 표 2에 나타낸 바와 같은 TPO 블렌드배합에 사용하였다.

시험한 탄성중합체 개질제는 분지된 탄성중합체 및 선형 탄성중합체를 둘다 포함하였다. 표 2에서, 시판중인 탄성중합체는 그의 상표명으로 표시되어 있다.

실시예 9의 분지된 중합체(탄성중합체 3)는 미국 특허 제 5,674,613 호에 기술된 방법에 따라 에틸렌과 프로필렌 및 비닐노보넨을 공중합함으로써 제조하였다. 이 중합체에서 장쇄 분지는 비닐노보넨 공단량체와 에틸렌 및 프로필렌 공단량체의 비치환체 2개의 부분 공중합으로부터 생성되는 것으로 여겨진다.

실시예 10 내지 15의 분지된 중합체(탄성중합체 4 내지 9)는 헥산 용매중에서 약 7kg/cm²의 압력하에 연속 교반식 탱크 반응기(CSTR)에서 VCl₄및 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC)의 존재하에 에틸렌과 프로필렌 및 에틸리덴 노보넨을 공중합함으로써 합성하였다. 알루미늄 알킬 대 바나늄의 농도 비율은 약 5몰/몰이고, 반응 온도는 약 45℃이고, 헥산 용매중 중합체의 농도는 4 내지 6중량%의 범위이고, 체류 시간은 약 7 내지 8분이었다. 반응 온도는 헥산 및 단량체 공급물을 냉각함으로써 조절하였다. 촉매 1g당 중합체 약 300 내지 350g이 생성되었다. 이들 중합체에서 분지는 산성 VCl₄촉매 존재하의 ENB 함유 중합체의 양이온성 커플링으로부터 생성되는 것으로 여겨진다. 비교예 4의 선형 중합체(탄성중합체 2)는 상기한 분지된 중합체와 동일한 CSTR법에 의해 합성하되, 단 에틸리덴 노보넨의 부재하에 촉매로서 VOCl₃를 사용하고 조촉매로서 EASC를 사용하여 합성하였다. 암모니아를 촉매 1몰당 1.7몰의 속도로 반응기에 주입하였다. 반응 온도는 약 35℃이고, 반응은 촉매 1g당 중합체 약 800을 생성하였다.

비교예 1, 19, 20 및 21의 선형 공중합체(탄성중합체 1, 10, 11 및 12)는 CSTR법으로 메탈로센 촉매의 존재하에 에틸렌과 프로필렌 또는 옥텐을 공중합함으로써 합성하였다. 이들 촉매는 메탈로센 양이온을 생성하기 위해 메탈로센 디메틸 화합물 및 활성화제, 예를 들어 N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타-플루오로페닐)보론 또는 N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(헵타플루오로페닐)보론을 사용하였다. 메탈로센은 디메틸실릴 비스(인데닐)하프늄 디메틸 화합물 또는 [사이클로펜타디에닐(플루오레닐)디페닐메탄)]하프늄 디메틸 화합물일 수 있다. 중합은 35 내지 60℃의 범위에서 수행되고, 촉매 1g당 중합체 10 내지 20kg을 생성하였다.

탄성중합체 2 내지 9는 반작동형 파일롯 장치에서 약 1톤/일의 산출량으로 제조되었다. 탄성중합체 1 및 10 내지 12는 실험용 파일롯에서 약 4kg/일의 산출량으로 제조되었다.

본 발명의 분지된 탄성중합체는 폴리프로필렌과의 블렌드의 저온 성능의 개선을 달성할 수 있다. 또한, 그의 에틸렌 함량은 펠렛 형태의 분지된 탄성중합체를 펠렛의 현저한 응집없이 취급할 수 있게 할 정도로 충분히 높지만, 응집에 대한 펠렛 내성을 더욱 개선하기 위해 적합한 더스팅제를 사용할 수 있다. 실시예 블렌드의 실험 결과를 표 2에 요약한다. 실시예 1 내지 7은 도 1에 그래프로 도시되어 있는데, 이는 본질적으로 선형인 EP(D)M이 사용될 경우 TPO 블렌드의 DBT에 미치는 탄성중합체중의 에틸렌 함량의 영향을 나타낸다. 실시예 1 내지 24는 도 2에 그래프로 도시되어 있는데, 이는 TOP 블렌드의 DBT에 미치는 탄성중합체의 에틸렌 함량의 영향을 나타낸다.

(1) C₂= 함량은 ASTM 3900에 따라 측정하고 디엔 함량에 대해 보정하지 않음. 옥텐함량은 13C NMR에 의해 측정함. ENB(5-에틸리덴-2-노보넨) 함량은 ASTM D 6047에 따라 측정함. 기타 디엔 함량은¹H NMR에 의해 측정함. 무늬 점도는 ASTM D 1646에 따라 (1+4 @ 125℃)에서 측정함.

(2) 디엔은 비닐노보넨임.

(3) 디엔은 ENB(5-에틸리덴-2-노보넨)과 노보나디엔의 혼합물임.

(4) 에틸렌의 몰%는 디엔에 대해 보정함.

(5) 컬럼 3에 나타낸 탄성중합체의 결정화 엔탈피는 샘플을 150℃에서 어닐링한 후, 변조된 DSC 장치를 사용하여 측정함. 가열/냉각 속도는 5℃/분이고, 60초 및 ±0.5℃로 조절함.

본 발명에 따른 반결정질의 분지된 탄성중합체와 폴리프로필렌의 블렌드를 나타내는 실시예 12, 14 및 15는 비교예 1, 2, 11 및 13에 나타낸 바와 같은 유사하거나 보다 낮은 MLRA/ML 비를 갖는 비결정질 (저 에틸렌 함량) 중합체와의 블렌드와 유사한 DBT 성능을 나타낸다. 따라서, 개질제의 에틸렌 함량에 대한 폴리프로필렌/개질제 블렌드의 DBT 성능의 의존성이 현저히 감소된다.

또한, 본 발명의 실시예 9, 10, 12, 14 및 15는 개질제로서 비교예 19 내지 24에 나타낸 바와 같은 에틸렌-옥텐 중합체, 또는 선형 또는 덜 분지된 EP 및 EPDM을 사용한 블렌드와 유사하거나 보다 양호한 DBT 성능을 갖는다. 표 2로부터 에틸리덴-옥텐 중합체는 본 발명의 중합체보다 훨씬 낮은 분지도를 가짐을 쉽게 알 수 있는데, 이는 이들의 MLRA/ML 비가 2를 초과하지 않기 때문이다.

도 2는 본 발명에 의해 달성된 새롭고 예기치 못한 성능 균형을 도시한다. 우수한 DBT 성능이 얻어지지만, 탄성중합체의 에틸렌 함량이 응집없이 펠렛화 형태로의 저장을 가능하게 하기에 충분하다.

상기 실시태양에 넓은 범위의 변화 및 수정이 행해질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 상기 설명은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 첨부된 청구의 범위(상응하는 모든 것을 포함)이다. 예를 들어, 당해 기술분야의 숙련자는 이러한 TPO에 전형적으로 사용되는 첨가제, 예를 들어 충전제를 비롯하여 염료, 안료, 가소제, 산화방지제, 핵형성제, 광안정제, 가공보조제 및 이들의 조합(이에 한정되지 않음)의 사용에 대해 잘 알 것이다. TPO에 사용되는 전형적인 충전제는 활석, 탄산칼슘 및 유리섬유이다.

또한, 당해 기술분야의 숙련자에게는 프로필렌계 중합체, 분지된 탄성중합체 또는 결정질 에틸렌계 중합체중 임의의 1종 이상이, 2종 이상의 중합체의 블렌드가 각각 본 개시내용과 관련하여 단일 성분으로 간주된다면, 그러한 블렌드일 수 있음이 명백할 것이다.

Claims

(a) 프로필렌 결정화도로부터 유도된 110℃ 이상의 융점을 갖는, 프로필렌 및 임의로 에틸렌 및 C₃내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체의 제 1 중합체; 및

(b) 8 이상의 MLRA/ML 비 및 약 74 내지 약 95몰%의 에틸렌 함량을 갖는, 에틸렌 및 1종 이상의 C₃내지 C₂₀α-올레핀으로 구성된 제 2 중합체

를 포함하는 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 12J/g 이상의 결정화 엔탈피를 갖는 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

-5℃ 이하의 연성-취성 전이 온도를 갖는 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 중합체가 프로필렌 공중합체인 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 1종 이상의 비공액 디엔 공단량체를 추가로 함유하는 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 100J/g 이하의 결정화 엔탈피를 갖는 에틸렌-프로필렌 공중합체인 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체)인 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

블렌드중의 모든 중합체의 총 중량을 기준으로 상기 제 1 중합체가 95 내지 50중량% 범위의 양으로 존재하고, 상기 제 2 중합체가 5 내지 50중량% 범위의 양으로 존재하는 중합체 조성물.
제 8 항에 있어서,

에틸렌 및 임의로 C₃내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체의 결정질 중합체인 제 3 중합체를 20중량% 이하로 추가로 포함하는 중합체 조성물.
제 9 항에 있어서,

상기 제 3 중합체가 폴리에틸렌 단독중합체인 중합체 조성물.
제 9 항에 있어서,

상기 제 3 중합체가 에틸렌 및 1종 이상의 C₃내지 C₈α-올레핀의 공중합체인 중합체 조성물.
제 8 항에 있어서,

에틸렌 및 C₃내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체 및 임의로 비공액 디엔의 추가의 비결정질 또는 반결정질 중합체를 20중량% 이하로 추가로 포함하는 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

염료, 안료, 충전제, 가소제, 산화방지제, 광안정제, 활석, 가공보조제 또는 이들의 조합과 같은 첨가제 효과량을 추가로 포함하는 중합체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 76 내지 90몰% 범위의 에틸렌을 포함하는 중합체 조성물.
제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 따른 중합체 조성물로부터 제조된 성형 제품.
(a) 프로필렌 결정화도로부터 유도된 110℃ 이상의 융점을 갖는, 프로필렌 및 임의로 에틸렌 및 C₃내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체의 제 1 중합체; 및

(b) 8 이상의 MLRA/ML 비 및 약 74 내지 약 95몰%의 에틸렌 함량을 갖는, 에틸렌 및 1종 이상의 C₃내지 C₂₀α-올레핀으로 구성된 제 2 중합체

를 용융 블렌딩하는 것을 포함하는, 펠렛화 성분으로부터 열가소성 탄성중합체 블렌드 조성물을 제조하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 12J/g 이상의 결정화 엔탈피를 갖는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 조성물이 -5℃ 이하의 연성-취성 전이 온도를 갖는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 중합체가 폴리프로필렌 공중합체인 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 1종 이상의 비공액 디엔 공단량체를 추가로 함유하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 100J/g 이하의 결정화 엔탈피를 갖는 에틸렌-프로필렌 공중합체인 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 EPDM인 방법.
제 16 항에 있어서,

블렌드중의 모든 중합체의 총 중량을 기준으로 상기 제 1 중합체가 95 내지 50중량% 범위의 양으로 존재하고, 상기 제 2 중합체가 5 내지 50중량% 범위의 양으로 존재하는 방법.
제 23 항에 있어서,

에틸렌 및 임의로 C₃내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체의 결정질 중합체인 제 3 중합체를 20중량% 이하로 블렌딩하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 제 3 중합체가 폴리에틸렌 단독중합체인 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 제 3 중합체가 에틸렌 및 1종 이상의 C₃내지 C₈α-올레핀의 공중합체인 방법.
제 23 항에 있어서,

에틸렌 및 C₃내지 C₂₀α-올레핀 중에서 선택된 1종 이상의 공단량체 및 임의로 비공액 디엔의 추가의 비결정질 또는 반결정질 중합체를 20중량% 이하로 추가로 포함하는 방법.
제 16 항에 있어서,

염료, 안료, 충전제, 가소제, 산화방지제, 광안정제, 활석, 가공보조제 또는 이들의 조합과 같은 첨가제 효과량을 상기 중합체 조성물로 블렌딩하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 2 중합체가 76 내지 90몰% 범위의 에틸렌을 포함하는 방법.