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TWI818499B - 供高溫應用之經表面處理的滑石及聚合物組成物 - Google Patents

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TWI818499B
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派翠克 瓦奈特
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美商特殊礦物密西根公司
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Abstract

本發明係關於供高溫應用之組成物。更具體地，本發明係關於經塗布滑石、彼之製備方法及其於聚烯烴複合物之製造中作為添加劑之用途。根據本發明方法所製造之聚烯烴複合物展現高度熱安定性，以及可用於廣範圍之高溫應用。

Description

供高溫應用之經表面處理的滑石及聚合物組成物
本發明係關於在高溫應用中展現熱安定性之組成物及產品。更具體地，本發明係關於聚合物、經表面處理或塗布之滑石及熱安定劑之組成物。
本發明之組成物可用於廣範圍的高溫應用中之部件。 本申請案主張於2017年4月27日提出申請之美國專利申請案第62/490,939號以及於2017年9月19日提出申請之第15/708,608號之優先權。
某些聚合物諸如聚烯烴由於與熱安定劑合用時之高度熱安定性而特別可用於高溫應用。此等應用中之部件(諸如汽車引擎蓋下)每每經歷數分鐘或數小時的遠高於周圍溫度之高溫。聚烯烴於熱不安定性(例如，以脆化展現)發生之前可經歷此種使用達若干小時。然而，聚烯烴本身具有的勁度(stiffness)對某些應用而言可能不足。另外，熱曝露之循環性質造成部件膨脹及收縮，此導致尺寸不安定性，即，部件之形狀於使用期間改變。
所需要的是具有高度熱安定性同時亦具有高度尺寸安定性及高勁度以用於廣範圍高溫應用的聚烯烴組成物。
本發明之實施態樣包含組成物，該組成物包括：聚烯烴(polyolefin)；具有包括表面處理組分之塗層的表面處理之無機礦物之粒子；以及熱安定劑，其中，該無機礦物係選自由下列所組成之群組：滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣(precipitated calcium carbonate)、黏土、及矽石(silica)，其中，該表面處理組分係選自由下列所組成之群組：官能化聚醚(functionalized polyether)、及以碳為底質之聚合物(carbon based polymer)，其中，該表面處理組分抑制該熱安定劑吸附於粒子，以使該熱安定劑保持分布於該聚烯烴中，以及減少因曝露於高溫環境所致的組成物降解。
上述實施態樣可包含下列特徵之任一者或組合：其中，該無機礦物為滑石；其中，該表面處理組分為聚山梨醇酯20(polysorbate 20) (PO-20)；其中，PO-20對滑石之比率為0.1至5重量%；其中，PO-20對滑石之比率為0.4至0.8重量%；其中，該熱安定劑係均勻遍布於該聚烯烴；以及其中，該表面處理組分擋住粒子上可吸附聚烯烴中之熱安定劑的位點，此吸附會降低該聚烯烴對於曝露於高溫環境所造成其之性質劣化的抗性；以及其中，該表面處理組分增強該聚烯烴與該粒子之相容性。
本發明之實施態樣包括形成組成物之方法，其包含：於無機礦物之粒子的表面形成表面處理塗層，其中，該無機礦物係選自由滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、黏土、及矽石所組成的群組，其中，該表面處理塗層係選自由官能化聚醚及以碳為底質之聚合物所組成的群組；將經塗布之粒子與包含熱安定劑之聚烯烴熔融混練(melt compounding)，以形成包含分散遍布於聚烯烴基質之經塗布之粒子的組成物，其中，該表面處理塗層於混練期間抑制該熱安定劑吸附於粒子，以使該熱安定劑分散遍布於該聚烯烴基質。
上述實施態樣可包含下列特徵之任一者或任何組合：其中，該無機礦物為滑石；其中，該表面處理塗層為聚山梨醇酯20 (PO-20)；其中，PO-20對滑石之比率為0.1至5重量%；其中，PO-20對滑石之比率為0.4至0.8重量%；其中，該熱安定劑係均勻遍布於該聚烯烴基質；以及其中，該表面處理組分擋住粒子上可吸附聚烯烴基質中之熱安定劑的位點，此吸附會降低該聚烯烴對於曝露於高溫環境所造成其之性質劣化的抗性。
聚烯烴之尺寸安定性及勁度(stiffness)可藉由在聚烯烴聚合物中包含無機粒子以形成複合聚合物樹脂而獲得改善。例示之無機材料包括滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、黏土或矽石。某些無機礦物粒子兼具極性及非極性或疏水區或位點。極性區或位點傾向於優先吸附極性物種，諸如通常用作熱安定劑之聚合受阻胺(polymeric hindered amine)、酚系化合物及硫醚(thioether)。
例如，滑石粒子具有具非極性或疏水性表面以及極性邊緣之板狀結構。併入聚合物之滑石將添加至聚烯烴之熱安定劑優先吸附至滑石粒子之極性邊緣。對熱安定劑而言重要的是保持分散遍布於聚烯烴聚合物，以於曝露於高溫時對該聚合物提供熱安定性。存在於聚烯烴中提供熱安定性之熱安定劑被滑石吸附會降低聚合物對於熱能的抗性。因此，熱安定劑之吸附造成複合組成物脆化的時間遠比聚合物中未添加滑石時更快。由於高溫環境中之經滑石強化之聚烯烴類塑膠的發展，此已成為長期以來的問題。
熱安定劑之吸附問題可透過使用諸如耐綸之更昂貴的工程樹脂(engineered resin)或增加昂貴的熱安定劑(諸如聚合受阻胺)之量以補償被滑石吸附之量來解決。然而，此等替代方案無法成為減輕用於高溫環境之應用的滑石-聚烯烴複合物之加速熱降解問題的具成本效益之方式。
本發明包括足夠強力吸附至滑石以擋住吸附聚烯烴聚合物中之熱安定劑的位點且可與滑石及聚烯烴基質二者相容之表面處理。該表面處理從而使熱安定劑留在該聚合物基質中，以使經歷高溫之部件的使用壽命增加為遠比未在與聚烯烴熔融混練之前於滑石添加表面處理的情況還長。熔融混練為熔融摻合(melt blending)聚合物與其他添加劑的方法。此種表面處理之發展的挑戰至少部分是因為必須確定表面處理足夠強地吸附至滑石礦之極性邊緣而不會於熔融混練期間脫附且還要能與聚烯烴基質相容。
本發明之態樣包括組成物，該組成物包含：聚烯烴；具有包括表面處理組分之塗層的表面處理之無機礦物之粒子；以及熱安定劑。無機礦物係選自由下列所組成之群組：滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、黏土、及矽石。表面處理組分可選自由下列所組成之群組：官能化聚醚及以碳為底質之聚合物。表面處理組分抑制熱安定劑吸附於粒子，其使熱安定劑減少因曝露於高溫環境所致的組成物降解。
於上述態樣中，塗層部分或完全覆蓋粒子之表面。於滑石粒子表面上之塗層厚度可為均勻的。
於上述態樣中，熱安定劑係遍布於聚合物，而非優先吸附於粒子表面。據信表面處理組分擋住粒子上可吸附聚合物中之熱安定劑的位點，此吸附會降低該聚合物對於熱能的抗性。因此，熱安定劑能改善於高溫環境中對於熱曝露的熱抗性。
表面處理組分對粒子之比率可為0.1至1重量%。
組成物中之無機粒子的量或負載(loading)可為0.1至1、1至10重量%、10至20重量%、20至30重量%、30至40重量%、或大於40重量%。
較佳之表面處理組分為聚氧乙烯(20)去水山梨醇單月桂酸酯(polyoxyethylene(20)sorbitan monolaurate)或聚山梨醇酯20(PO-20)。PO-20為具有非極性端及極性端之非離子界面活性劑。PO-20之結構為：
PO-20之一般市售形式包括得自Croda之Tween TM20以及得自BASF之TMAZ® 20。較佳之無機礦物為滑石。較佳塗層量範圍為0.4至0.8重量%之PO-20/滑石重量。
PO-20係作為滑石粒子與聚烯烴之間的相容劑(compatibilizer)。因此，其促使粒子均勻分散於聚烯烴。另外，PO-20吸附於滑石之極性邊緣以及阻擋熱安定劑之吸附。
滑石粒子之中值粒度(median particle size)可為0.1至10微米，或更小地，0.5至1微米、1至1.5微米、1.5至2微米、2至3微米、3至5微米、或5至10微米。
聚烯烴中之熱安定劑通常係透過樹脂製造而添加，濃度範圍通常為0.05至1.0重量%。此等熱安定劑最常選自立體受阻胺(sterically hindered amine)、酚系化合物及硫醚等類別，係單獨添加或彼此組合添加。熱安定劑可為組成物之0.02至1.0重量%，或更少地，為組成物之0.02至0.05重量%、0.05至0.07重量%、或0.07至1.0重量%。
本發明使用替代的工程樹脂對比聚烯烴為具有成本效益的解決方案，而且和添加額外之更高成本的熱安定劑以補償滑石所吸附的量相比更具成本效益。本發明涉及處理問題源頭(滑石表面)而非添加額外的熱安定劑以補償吸附至滑石表面者。
高溫應用係指部件於使用期間以及在其整個或一部分使用壽命係曝露於高溫之應用。高溫曝露可對應於每次高溫曝露之後溫度下降至接近或降至周圍溫度直到下一次高溫曝露的重複曝露。或者，高溫曝露可於部件之整體可使用壽命中連續發生。
高溫曝露之溫度視特定應用而定。高溫可為高於周圍溫度的任何溫度。周圍溫度(ambient temperature)可為20至25°C。更小範圍地，高溫可指40至50°C、50至100°C、100至120°C、或大於120°C。
高溫應用包括但不限於：汽車引擎蓋下、汽車車廂內、電器(洗衣機、烘乾機、烤箱、冰箱)、及飛機引擎。引擎蓋下之應用的高溫曝露為100至120°C，且曝露期間各不相同以及可持續數分鐘至數小時。汽車車廂應用之高溫曝露為40至120°C，且曝露期間各不相同以及可持續數分鐘至數小時。通常，高溫應用為客製化的，具有客戶指定之高溫範圍、曝露時間期間及曝露頻率。
高溫應用中所使用之部件的性質傾向於在其可用壽命期間隨時間降解。特別是，熱曝露造成聚合物脆化。「脆化(embrittlement)」係指喪失材料之延性(ductility)，使其變脆。脆化使部件易於斷裂及損壞，使其無法再使用。熱及高溫曝露因而降低部件的可用壽命。部件對高溫曝露之抗性的特徵可為部件曝露於指定高溫時開始脆化的時間。
熱曝露之試驗係稱為熱老化(heat aging)。通常使用加速熱老化。加速老化係想要測定部件於正常使用條件下經較長時間後的反應之程序，係藉由使產品在短的多之時間經歷誇大條件(exaggerated condition)。用於熱老化之誇大條件相當於高於正常使用期間所經歷之溫度的老化溫度。可從老化試驗所觀察的反應測定老化因素(aging factor)且用以計算在正常使用條件下的反應(例如，開始脆化時間)。例如，於150°C的老化溫度下可觀察到開始脆化時間為200小時。就100至120°C之正常使用溫度而言，開始脆化時間可相當於約400小時。
部件之熱安定性係藉由長期熱老化(LTHA)試驗求得。將部件置於對流烘箱並曝露於高溫一段時間。監測部件之性質並確認部件脆化所需的曝露時間。
例示之程序為用於聚丙烯之熱曝露規範的ASTM標準程序D-3045號。用於試驗之設備為具有排氣至通風罩(Fume Hood)之Blue M電對流烘箱(Blue M Electric Convection Oven)。該烘箱係設於指定老化溫度，諸如150°C，以及於適當暖機時間之後將試樣置於該烘箱。
老化試驗的目的之一可為決定試樣長時間曝露於熱空氣時對於氧化或其他降解的抗性之分級(ranking)。
另一目的係測定開始脆化時間(time to embrittlement)，其係由試樣損壞求得。損壞之評估可為主觀的以求一致性，損壞(failure)可定義為(1)色彩改變=觀察具有鏽色之任何氧化區域或(2)脆化損壞=試樣各處之可見龜裂。將經冷卻試樣握在手中以檢查彎曲條(flex bar)兩側，並輕輕地彎曲該條以檢查脆性/龜裂。
可定期檢查試樣，諸如每天兩次，直到全部損壞。當試樣損壞時，可將其移出烘箱。損壞速率(failure rate)可記錄為每樣本的五個試樣之損壞時間的平均值，記錄為開始損壞的時數。
熱安定劑可為但不限於下列類別：受阻胺光安定劑，諸如由BASF所製之Chimassorb® 2020及Uvinol® 4050；酚系及受阻酚(hindered phenol)，諸如新戊四醇肆-3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸酯(pentaerythrityl tetrakis-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate)及十八基3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸酯(octacecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate)；或硫醚諸如硫代二丙酸二月桂酯(dilauryl thiodipropionate)、硫代二丙酸二硬脂醯酯(distearyl thiodipropionate)及二(十八基)二硫化物(dioctadecyl disulfide)。此等類別之熱安定劑可單獨使用或彼此結合使用以改善以聚烯烴為底質之聚合物系統的熱安定性。
在一些態樣中，表面處理組分包括聚醚及官能化聚醚以減少熱安定劑吸附至滑石。一般結構式為： 其中，n為重複單元之數目(分子量)，x為零或整數，R為烷基，O為氧，C為碳，H為氫，以及R 1為官能基其可為但不限於羧酸烷酯(alkyl carboxylate)、烷基胺(alkyl amine)、烷基醯胺(alkyl amide)、烷基硫醇(alkyl thiol)、硫酸烷酯(alkyl sulfate)、磺酸烷酯(alkyl sulfonate)、磷酸烷酯(alkyl phosphate)或膦酸烷酯(alkyl phosphonate)等。
可用於滑石之表面處理的聚醚及官能化聚醚可選自由下列所組成之群組：聚(乙二醇)、聚(乙二醇)雙-(羧甲基)醚(poly (ethylene glycol) Bis-(carboxymethyl) ether)、聚(乙二醇)二甲基醚(poly (ethylene glycol) dimethyl ether)、聚(乙二醇-400)二硬脂酸酯(poly (ethylene glycol-400) distearate)等，以及官能化聚醚(羧酸烷酯、烷基胺、烷基醯胺、硫酸烷酯、烷基硫醇、磺酸烷酯、磷酸烷酯、膦酸烷酯)，其中，以羧酸烷酯官能基為佳。用以製造聚醚及官能化聚醚聚合物之方法無限制。可使用上述者之任何組合。本發明之聚醚及官能化聚醚可藉由離子聚合或自由基聚合等、或藉由已知用以製造聚醚及官能化聚醚的任何其他方法製造。
聚醚及官能化聚醚之分子量範圍為約1000至約10,000,000 a.m.u.，較佳範圍為約1,000至約1,000,000 a.m.u.。分子量可藉由GPC測定。分子量可指數量平均分子量或重量平均分子量。
本發明另一態樣係關於將以碳為底質之聚合物塗層用於表面處理滑石以降低熱安定劑吸附量。亦包括在以碳為底質之聚合物的定義中者為順丁烯二酸/烯烴共聚物(maleic acid/olefin co-polymer)。
可用於滑石之表面處理的以碳為底質之聚合物可選自由官能化聚烯烴所組成之群組：順丁烯二酸/烯烴共聚物、順丁烯二酸/苯乙烯共聚物，其中以順丁烯二酸/苯乙烯共聚物為佳。也包括在以碳為底質之聚合物群組中者為具有任何沸點之礦油以及具有任何熔點之石蠟(paraffin waxe)。x/y比之範圍可為約100:1至約1:100，其中，較佳範圍為約10:1至約1:10。C為碳，O為氧，H為氫及R為官能基。R可為可與碳形成鍵結之任何基團。此包括但不限於羧酸烷酯、烷基胺、烷基醯胺、烷基硫醇、硫酸烷酯、磺酸烷酯、磷酸烷酯及膦酸烷酯等。
以碳為底質之聚合物(carbon based polymer)的分子量範圍為約100至約10,000,000 a.m.u.，較佳範圍為約200至約2,000,000 a.m.u.。
本發明之另一態樣係關於使用官能化聚二烷基，較佳為具有以下結構式之聚二甲基矽氧烷，的表面處理組分： 其中，n為重複單元之數目(分子量)，CH 3為甲基，Si為矽，O為氧，及R為官能化烷基。烷基可經(但不限於)羧酸酯、胺、醯胺、硫醇(thiol)、硫酸酯(sulfate)、磷酸酯(phosphate)等官能化。
可用於本發明之矽氧烷聚合物可選自由下列所組成之群組：官能化烷基聚二甲基矽氧烷(functionalized alkyl polydimethylsiloxane)(羧酸酯、胺、醯胺、硫醇、硫酸酯、磷酸酯)，其中，以羧酸酯為佳；雙-(12-羥基硬脂酸酯)封端之聚二甲基矽氧烷(Bis-(12-hydroxystearate) terminated polydimethylsiloxane)(Aldrich Chemical Co.--1001 West Saint Paul Avenue, Milwaukee, Wis. 53233)；以及聚(二甲基矽氧烷)-接枝-聚丙烯酸酯(Poly(Dimethylsiloxane)-Graft-Polyacrylate)(Aldrich)。用以製造矽氧烷聚合物之方法無限制。本發明之矽氧烷聚合物可藉由離子聚合或自由基聚合等、或已知用以製造矽氧烷聚合物之任何其他已知方法製造。
矽氧烷聚合物之分子量範圍為約1000至約1,000,000原子質量單位(a.m.u.)，較佳範圍為約1000至約100,000 a.m.u.。分子量可藉由凝膠滲透層析術(GPC)測定。
可用於本發明之矽烷具有結構式SiR 4，其中Si為矽，R可為能與矽形成共價鍵之任何基團(例如，烷基、烷氧基、官能化烷基及官能化烷氧基，以及其任何組合)。下列矽烷可用於本發明：辛基三乙氧基矽烷(Octyltriethoxysilane)(Momentive Silquest.RTM. A-137矽烷)、三胺基官能矽烷(Triamino functional silane) (Momentive Silquest.RTM. A-1130矽烷)、雙-(γ-三甲氧基矽基丙基)胺(Bis-(gamma-trmethoxysilylpropyl) amine) (Momentive Silquest.RTM. A-1170矽烷)，其均可購自Momentive Performance Materials。
可用本文所述之聚合物塗布任何能接受表面處理的無機礦物(諸如滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、黏土或矽石)。然而，滑石為較佳的無機礦物。特別可使用之滑石為能接受表面處理以及能隨後用於聚烯烴膜製造者。例示(但不限於)之滑石通常會具有實驗式Mg 3Si 4O 10(OH) 2，以及比重為約2.6至約2.9。較佳之滑石(無其他限制)可具有約0.1微米至約10微米之平均或中值粒度，其中，較佳之平均或中值粒度為約0.5微米至約7微米。滑石可經約0.01重量百分比至約10百分比之本文所述的聚合物塗布，其中，塗層之較佳處理量為約0.25重量百分比至2重量百分比(以聚合物的重量為基準計)。
本文所述之全部聚合物塗層可藉由任何便利之乾燥粉末混合操作而施加至滑石。方法包括將聚山梨醇酯20表面處理施加至滑石，以所希望之速率結合滑石和聚山梨醇酯流以達成目標表面處理，以及添加中度至高度剪切攪動(shear agitation)以徹底結合及將塗層分布於滑石表面。
將塗層施加至滑石的溫度範圍為約0°C至約500°C，較佳為約30°C、至約200°C，更佳為約60°C至約80°C。若指定之塗層需要熔融，施加溫度應調整至較高水平。
一旦滑石經塗布，可形成滑石和聚烯烴之組成物或複合物。諸如擠製或熔融混練等熔融處理法可用以形成經塗布滑石和聚烯烴之複合物。並非限制，經塗布滑石可添加至擠製機或呈已混練母料形式添加至擠製機。已混練母料(compounded masterbatch)意指樹脂及經塗布滑石係於混練機中以較高濃度事先混合，以及例如於擠製機中藉由與樹脂熔融混練而稀釋至目標礦物濃度。
可藉由使熔體通過模或使用例如射出成型(injection molding)、熱成形片(thermoformed sheet)、吹塑、或旋轉模製(rotational molding)來形成部件。
被視為適於本發明之聚烯烴可為任何聚烯烴，其可為澄清結晶狀。非限制性實例包括碳數範圍為2至12之α烯烴(α-olefin)的結晶同元聚合物(crystalline homopolymer)或是二或更多結晶共聚物或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物與其他樹脂的摻合物。又，聚烯烴樹脂可為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯(linear low-density polyethylene)、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚-1-丁烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等，以及，低及中密度聚乙烯。另外的實例係以下列為代表：聚乙烯、聚丙烯聚-r-甲基戊烯-1(polypropylene poly-r-methylpentene-1)、以及乙烯-丙烯、以及乙烯-丙烯-己烯共聚物的隨機或嵌段共聚物。其中，乙烯和丙烯的共聚物以及含有選自丁烯-1、己烯-1、4-甲基戊烯-1及辛烯-1之1或2者的那些(所謂LLDPE)特別適合，還有二茂金屬催化之聚合物(metallocene catalyzed polymer)。
製造用於本發明之聚烯烴樹脂的方法無限制。例如，可藉由離子聚合或自由基聚合製造。藉由離子聚合所獲得之聚烯烴樹脂的實例包括同元聚合物諸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯-2以及聚-4-甲基戊烯；以及藉由將乙烯與α-烯烴共聚所獲得之乙烯共聚物(使用具有3至18個碳原子之α-烯烴(諸如丙烯、丁烯-1,4-甲基戊烯-1、己烯-1、辛烯-1、癸烯-1以及十八烯-1)作為α烯烴)。此等α-烯烴可個別使用或使用二或更多種。其他實例包括丙烯共聚物諸如丙烯和丁烯-1之共聚物。藉由自由基聚合所獲得之聚烯烴樹脂的實例包括單獨乙烯或藉由將乙烯與可自由基聚合之單體共聚所獲得的乙烯共聚物。可自由基聚合之單體的實例包括不飽和羧酸諸如丙烯酸、甲基丙烯酸及順丁烯二酸酯以及其酸酐，以及乙烯基酯諸如乙酸乙烯酯。不飽和羧酸之酯的具體實例包括丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸環氧丙酯(glycidyl methacrylate)。該等可自由基聚合之單體可個別使用或使用二或更多種。 實施例
進行聚烯烴及滑石組成物之長期熱老化試驗。
於第一組老化試驗中，研究包括經PO-20 (Tween 20)塗布之滑石的組成物以及包括未經塗布之滑石的組成物。聚烯烴為聚丙烯(PP)共聚物(cPP Flint 5325HS (20熔體指數))(得自Flint Hill Resources Polymers, LLC of Longview, TX)。使用兩種滑石。第一種滑石為由Specialty Minerals Incorporated所供應的Talcron® MP 15-38滑石。MP 15-38具有之中值粒度為2.0微米。第二種滑石為亦由Specialty Minerals Incorporated所供應之Microtuff AG 191 (MTAG 191)，其具有之中值粒度為1.8微米。所使用之塗層為PO-20。試驗下列組成物： (1)於PP共聚物中，未經表面處理的MP 15-38滑石， (2)於PP共聚物中，於實驗室經PO-20處理的MP 15-38滑石(塗布量為0.25重量% PO-20/重量%滑石)， (3)於PP共聚物中，於實驗室經PO-20處理的MP 15-38滑石(塗布量為0.5重量% PO-20/重量%滑石)， (4)於PP共聚物中，於實驗室經PO-20處理的MP 15-38滑石(塗布量為1.0重量% PO-20/重量%滑石)， (5)於PP共聚物中，於製造設施中經PO-20處理的MTAG 191滑石(塗布量為0.5至0.8%)。
試驗PP共聚物中之三種不同滑石負載量：20重量%、30重量%及40重量%。根據本文所述之ASTM標準程序編號D-3045對試樣進行長期熱老化。顯示開始損壞或脆化之時數的LTHA結果係示於表1及圖1。
就20重量%滑石之負載量而言，所有經塗布之滑石組成物(2)至(5)均顯示在開始損壞的時數上有顯著改善，最佳者為(5)。就30重量%滑石而言，組成物(2)之相對改善較不明顯，然而(5)仍顯示顯著改善。就40重量%而言，組成物(2)顯示無改善，然而組成物(3)至(5)仍顯示相對改善。較低塗布量在開始損壞的時數上之較小幅改善表示對於最小塗布濃度的敏感度。
於第二組老化試驗中，研究包括經PO-20聚合物塗布之滑石的組成物。聚烯烴為聚丙烯共聚物(cPP)。試驗下列組成物： (6) Ultratalc 609，未經表面處理之滑石(中值粒度為0.8微米)， (7) Microtuff AG 609，於製造設施中經0.8重量% PO-20表面處理(中值粒度為0.8微米)。
二者滑石均得自Specialty Minerals Incorporated。所研究之於cPP中的滑石濃度為20重量%及40重量%。比較滑石組成物與0重量%滑石濃度之cPP聚合物。
圖2描繪熱老化研究之結果。於20重量%負載下，相較於不含表面處理之Ultratalc 609，Microtuff AG 609 (滑石經0.8% PO-20塗布)在開始脆化之時數上的改善明顯較佳。於40重量%負載下，Microtuff AG 609仍較佳，惟開始脆化之時數減少。
於第三組老化試驗中，研究包含經聚合物塗布之滑石的組成物。聚烯烴為聚丙烯(PP)共聚物(cPP Flint 5325HS (20熔體指數))(得自Flint Hill Resources Polymers, LLC of Longview, TX)。研究三種滑石，彼等均來自Specialty Minerals Incorporated： (8) Ultratalc 609-中值粒度為0.8微米，無表面處理 (9) Microtuff AG-609 (MTAG 609)-中值粒度為0.8微米，含有0.8重量% PO-20表面處理， (10) Flextalc 610-中值粒度為1微米，無表面處理。
研究兩種滑石負載量：20重量%及40重量%。個別滑石濃度之LTHA結果顯示於圖3及4。就20重量%負載而言，經表面處理之MTAG 609提供最佳結果。FT610及UT609 (未經表面處理之滑石)樣本提供明顯較低的開始脆化之時數。負載量為40重量%於相對項目顯示相似結果。
本發明之所列舉實施態樣的上述說明(包括摘要中所述者)並非意欲窮盡或侷限本發明於所揭示之精確形式。雖然本文基於說明目的描述本發明之具體實施態樣及實例，但熟悉相關技術之人士將理解在本發明範圍內可有各種修改。
[圖1]描繪聚烯烴、未經處理之滑石及經聚山梨醇酯20塗布之滑石的長期熱老化(Long Term Heat Aging (LTHA))試驗結果。 [圖2]描繪聚烯烴、未經處理之滑石及經聚山梨醇酯20塗布之滑石的長期熱老化(LTHA)試驗結果。 [圖3]描繪聚烯烴、未經處理之滑石及經聚山梨醇酯20塗布之滑石(滑石濃度為20重量%)的LTHA試驗結果。 [圖4]描繪聚烯烴、未經處理之滑石及經聚山梨醇酯20塗布之滑石(滑石濃度為40重量%)的LTHA試驗結果。

Claims (8)

  1. 一種聚烯烴組成物，其包含：聚烯烴；無機礦物之粒子，其包含表面處理組分；以及熱安定劑；其中，該無機礦物包含滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣(precipitated calcium carbonate)、黏土、矽石(silica)、或者滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、黏土及矽石之任何組合，其中，該表面處理組分包含具有非極性端及極性端之非離子聚山梨醇酯(polysorbate)界面活性劑，以及其中，該組成物中之該聚山梨醇酯的重量百分比對該組成物中之該無機礦物的重量百分比之比率為0.1至5。
  2. 如請求項1之組成物，其中，該無機粒子包含0.1至10微米之中值粒度(median particle size)。
  3. 如請求項1之組成物，其中，該無機礦物包含滑石。
  4. 如請求項1之組成物，其中，該組成物中之該聚山梨醇酯的重量百分比對該組成物中之該無機礦物的重量百分比之比率為0.4至0.8。
  5. 如請求項1之組成物，其中，該表面處理組分擋住粒子上可吸附該熱安定劑的位點，以及其中，該熱安定劑構成該組成物之0.02至1.0重量百分比。
  6. 一種形成聚烯烴組成物之方法，該方法包含： 於無機礦物之粒子的表面形成表面處理塗層，其中，該無機礦物包含由滑石、碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、黏土、及矽石所組成的群組中之一或多者，其中，該表面處理塗層包含具有非極性端及極性端之非離子聚山梨醇酯界面活性劑；將經塗布之粒子與包含熱安定劑之聚烯烴熔融混練(melt compounding)，以形成包含分散遍布於聚烯烴基質之經塗布之粒子的組成物，其中，該表面處理塗層於混練期間抑制該熱安定劑吸附於粒子，以使該熱安定劑分散遍布於該聚烯烴基質，其中，聚山梨醇酯對無機礦物之比率為0.1至5重量%。
  7. 如請求項6之方法，其中，該無機礦物包含滑石。
  8. 如請求項6之方法，其中，聚山梨醇酯對無機礦物之比率為0.4至0.8重量%。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111315733A (zh) * 2017-11-09 2020-06-19 英夫拉索姆有限公司 新颖磺酰胺甲酰胺化合物
CN113563954B (zh) * 2021-09-06 2022-10-14 山东恒利导热油工程技术研究所 一种机械油专用抗光热稳定剂的制备方法
TWI872325B (zh) * 2022-04-12 2025-02-11 南亞塑膠工業股份有限公司 耐磨耗聚酯材料

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1352666A (zh) * 1999-06-30 2002-06-05 矿业技术有限公司 抗粘连组合物和制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879043A (ja) * 1981-11-04 1983-05-12 Mitsubishi Petrochem Co Ltd タルク含有プロピレン重合体樹脂組成物
JPS6197363A (ja) * 1984-10-17 1986-05-15 Okutama Kogyo Kk 炭酸カルシウム充てん剤の製造方法
JPH02135242A (ja) 1988-11-16 1990-05-24 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリオレフィン樹脂組成物
JP2002519469A (ja) 1998-06-26 2002-07-02 ビニー アンド スミス インコーポレイティド 消去可能な色鉛筆芯
US6383425B1 (en) 1998-09-03 2002-05-07 Bp Corporation North America Inc. Method for extruding foamed polypropylene sheet having improved surface appearance
ATE500201T1 (de) * 2002-11-08 2011-03-15 Advanced Polymerik Pty Ltd Herstellungsverfahren für polyolefin- nanocomposites
JP2006096915A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Kaneka Corp 熱可塑性樹脂組成物および成形体
JP2007277413A (ja) * 2006-04-07 2007-10-25 Aisin Chem Co Ltd 無機フィラー分散方法、無機フィラー分散有機合成樹脂及びその製造方法
EP2215155B1 (en) * 2007-11-27 2013-08-07 Basell Poliolefine Italia S.r.l. Polyolefin nanocomposites materials
CN102226022B (zh) * 2011-04-27 2012-11-07 华东理工大学 一种重质碳酸钙与聚乙烯复合环保纸的制造方法
ES2745010T3 (es) * 2013-02-22 2020-02-27 Imertech Sas Composición de talco y usos del mismo

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1352666A (zh) * 1999-06-30 2002-06-05 矿业技术有限公司 抗粘连组合物和制备方法

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