基于具有受控流動性的聚丙烯的合成物的制造方法與流程

本發明涉及包括塑料、尤其是熱塑性塑料的合成物(composition)的領域。本發明尤其適用于用于制造機動車部件的合成物。

背景技術：

為了減少車輛的CO₂排放，嘗試減小車輛的重量。所用的措施中包括考慮減小某些部件、尤其是車身部件的厚度。

為了獲得長度和寬度大但厚度小的部件，最好控制合成物的流動性。在該情況下出現了對流動性越來越大(大于12g/10min，ISO 1133標準[230℃,2.16kg])的聚丙烯的需求。目前，為了提高包含聚丙烯的合成物的流動性，在擠出進程開始時添加氧化劑以化學降解聚丙烯，由此減小其分子質量。

然而，當合成物包含一般與增容劑有關的多種聚烯烴時，氧化劑的添加使得根據聚烯烴的性質不同發生性質不同的反應。特別地，產自氧化劑熱分解的基主要導致聚乙烯鏈的分支、甚至結網。該聚乙烯鏈的結構性改變導致合成物的機械特征和通過注射該合成物而獲得的塑料部件的表面特性受損。特別地，表面特性的受損阻止漆附著在部件上，突出了被上漆部件的外觀缺陷。

為了解決該問題，在法國專利申請FR2984894中提出了一種方法，該方法在于在擠出機中使主要包含聚丙烯的第一物料與氧化劑相互作用，并在混合氧化劑與第一物料之后添加抗氧化劑，該抗氧化劑是在包含聚乙烯的第二物料之前或與之同時地被加入的。該方法因此要求該包含聚乙烯的第二物料不是從擠出一開始起就添加的，這在該包含聚乙烯的第二物料的用量相對于最終合成物而言少量的情況下是可行的。然而，該方法不允許制造在質量上包含大于25％的包含聚乙烯的第二物料的這樣的合成物，這是因為如果該物料以這樣的比例存在，其就必須從擠出一開始起就被加入。

技術實現要素：

本發明旨在提出一種在包含聚乙烯的第二物料占大多數時也可以使用的替代解決方案。

本發明的另一目的在于提出一種在包含聚乙烯的第二物料在質量上的比例大于25％時也可使用的替代解決方案。

為了提高包含聚丙烯的物料的流動性，本發明在于給該物料添加流動性更高的包含聚丙烯的第二物料。這樣的混合物在具有相近流動性的聚丙烯之間是可能的。例如，可以基于流動性為8g/10min的第一物料和流動性為12g/10min的第二物料獲得均勻的混合物。等量的這兩種物料的混合得到流動性為10g/10min的混合物。相反地，流動性非常不同的物料的接觸不允許得到均勻的混合物。實際上，第一物料由相對于第二物料的非常短的鏈而言的聚丙烯長鏈構成。這兩個鏈群在彼此之上滑動，從而不能夠形成均勻的混合物。

本發明的目的在于基于兩種包含聚丙烯的物料來制造具有良好的機械特性和表面特性的厚度小的部件，在這兩種物料中，一種具有中等流動性，另一種具有高流動性。

本發明的主題在于一種合成物制造方法，其特征在于將以下三種組分放在一起：

-主要包含具有根據ISO1133標準(230℃,2.16kg)小于10g/10min的受控流動性的聚丙烯的物料，該物料占合成物總質量的比例為82％至88％(含兩端)，

-具有根據ISO1133標準(230℃,2.16kg)大于400g/10min的受控流動性的聚丙烯，該聚丙烯占合成物總質量的比例為7％至13％(含兩端)，以及

-馬來酸酐接枝聚合物，其占合成物總質量的比例為2％至8％(含兩端)。

在下文中，用表達方式“流動性非常大的聚丙烯”來表示具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)大于400g/10min的受控流動性的聚丙烯。

在本方法中，接枝聚合物允許促進兩個聚丙烯的長鏈群和短鏈群相容。由此基于兩種流動性非常不同的包含聚丙烯的物料獲得了流動性為中間值的物料，該中間值與制造厚度小并且具有所要求的抗斷裂延伸機械特性和抗沖擊機械特性以及表面特性的部件相容。

本方法也可在該主要包含聚丙烯的物料包含聚乙烯時使用。

可選地，本方法包括按以下順序執行的兩個步驟：

-將主要包含聚丙烯的物料和具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)大于400g/10min的受控流動性的聚丙烯放在一起；以及

-添加馬來酸酐接枝聚合物。

優選地，將主要包含聚丙烯的物料和具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)大于400g/10min的受控流動性的聚丙烯放在一起以獲得第一混合物，在第二時間將馬來酸酐接枝聚合物添加到該第一混合物中。

本方法由此可以分為兩個不同的步驟來進行，可以遲些決定是否添加馬來酸酐接枝聚合物，以在部件需要具有經改善的抗斷裂延伸機械特性和抗沖擊機械特性時用于制造這樣的部件。

可選地，馬來酸酐接枝聚合物是苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)。

根據第一實施例，將這些組分放在一起是在擠出機(extrudeuse)中進行的。

根據第二實施例，將這些組分放在一起是在擠壓螺桿(vis de presse)中進行的。

由于能夠同時添加合成物中的所有組分，本方法使得能夠在部件制造的該階段實現該混合。

有利地，該主要包含聚丙烯的物料包含占所述物料的總質量的5％至10％之間(含兩端)的聚乙烯。

相對于在法國專利申請FR2984894中所述的方法，本方法的優點在于更簡單，并允許在同一部件中回收更多量的材料。實際上，可以與其它組分同時地添加包含聚乙烯的聚丙烯。

可選地，該主要包含聚丙烯的物料至少部分地來自于回收。

該物料例如來自于機動車破碎殘余物(RBA)或電氣和電子設備的廢物(DEEE)。根據本發明的方法因此允許再利用這些廢物，以及獲得成本低的部件。

本發明的主題還在于一種合成物，其特征在于，該合成物至少包含聚丙烯、聚乙烯和馬來酸，并在于該合成物具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)大于或等于30g/10min的受控流動性。

在增容反應結束時，留在介質中的馬來酸酐殘余物由于水合作用而轉化成馬來酸，這就是為什么產自本方法的合成物包含馬來酸。

該合成物——盡管流動性大但仍具有良好的抗斷裂拉伸機械特征和抗沖擊機械特性——可被用于制造長度和寬度大但厚度小的部件。

優選地，該合成物包含占合成物總質量的至少0.2％的馬來酸酐接枝聚合物。

優選地，合成物的聚乙烯和至少一部分聚丙烯來自于回收。

本發明的主題還在于由上述合成物制造的機動車部件。

可選地，該部件構成機動車用車身部件的至少一部分。

該部件尤其可以是保險杠蒙皮、門窗件(例如側門或尾門)面板或擋泥板。

附圖說明

通過閱讀作為示例提供且絕無任何限制性的附圖將更好地理解本發明，在附圖中：

圖1是根據本發明的一個實施例的設備的示意圖。

圖2是根據本發明的另一實施例的設備的示意圖。

圖3是根據本發明的一個實施例的部件制造方法的流程圖。

圖4是根據本發明的另一實施例的部件制造方法的流程圖。

圖5是通過實施圖示方法而制造的根據本發明的一個部件的立體圖。

具體實施方式

現在參照圖1。在圖1中示出了根據本發明的一個實施例的擠出設備，該設備用總標記10來指代。

設備10構成擠出機，并包括構成套筒14的定子12和構成蝸桿系統(單螺桿或雙螺桿)18的轉子16。螺桿18可在套筒14中轉動。套筒14和螺桿18限定環形空間19，待擠出的合成物在該環形空間中向前移動。

設備10包括適于放入組合物(composés)的位于上游的入口20，所述組合物在本例子中是主要包含受控流動性為9g/10min的聚丙烯26、流動性非常大的聚丙烯28和馬來酸酐接枝SEBS 29的物料。設備10包括允許將這些組合物放入入口20的料斗22。設備10還包括配備有擠出頭24的出口31。

在圖2中示出了根據本發明的另一實施例的擠壓螺桿設備，該設備用總標記31來指代。

設備31構成注射式擠壓螺桿，并包括被套筒33圍繞的螺桿32。螺桿32可在套筒33中轉動。套筒和螺桿限定環形空間34，待注射的合成物在該環形空間中向前移動。

設備31包括適于放入組合物的上游入口35，所述組合物在本例子中是主要包含受控流動性為9g/10min的的聚丙烯36、流動性非常大的聚丙烯37和馬來酸酐接枝SEBS 38的物料。設備31包括允許將這些組合物放入入口35的料斗39。設備31還包括出口40。

在圖3和圖4中，用相同的附圖標記指代相同的步驟。

現在將參照圖3來描述在圖5中示出的部件的制造方法的一個實施例，圖3示意性地示出了該方法的主要步驟。

在步驟100時，將主要包含聚丙烯的物料放入擠出機中。在該步驟時還放入流動性非常大的聚丙烯和馬來酸酐接枝聚合物。

該主要包含聚丙烯的物料具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)小于10g/10min的受控流動性，并且按占合成物總質量的82％至88％(含兩端)的比例來添加。作為變型，該物料包含占該物料總質量的5％和10％之間(含兩端)的聚乙烯。可選地，該物料的至少一部分來自于回收。

該流動性非常大的聚丙烯具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)大于400g/10min的受控流動性，并且按占合成物總質量的7％至13％(含兩端)的比例來添加。

該馬來酸酐接枝聚合物按占合成物總質量的2％至8％(含兩端)的比例來添加。該聚合物例如是SEBS。

在步驟200時，取回所制造的合成物。然后，在步驟202中，例如通過注射將合成物放入模具，并模制部件30。最后，在步驟204中，冷卻模具并取出部件30。之后可對部件30進行表面處理。尤其是可以給部件30上漆。

參照圖4示出了在圖5中示出的部件制造方法的另一實施例，圖4示意性地示出了該方法的主要步驟。

在步驟101時，將主要包含聚丙烯的物料放入擠壓螺桿。在該步驟時還放入流動性非常大的聚丙烯和馬來酸酐接枝聚合物。

該主要包含聚丙烯的物料具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)小于10g/10min的受控流動性，并且按占合成物總質量的82％至88％(含兩端)的比例來添加。作為變型，該物料包含占該物料總質量的5％和10％之間(含兩端)的聚乙烯。可選地，該物料的至少一部分來自于回收。

該流動性非常大的聚丙烯具有根據ISO 1133標準(230℃,2.16kg)大于400g/10min的受控流動性，并且按占合成物總質量的7％至13％(含兩端)的比例來添加。

該馬來酸酐接枝聚合物按占合成物總質量的2％至8％(含兩端)的比例來添加。該聚合物例如是SEBS。

在步驟202中，例如通過注射將合成物放入模具，并模制部件30。最后，在步驟204中，冷卻模具并取出部件30。之后可對部件30進行表面處理。尤其是可以給部件30上漆。

根據本發明的合成物的樣品的例子A：

通過在擠出機中放入85％的流動性為9g/10min的均聚聚丙烯、10％的流動性非常大的均聚聚丙烯和5％的馬來酸酐接枝SEBS獲得了一種合成物。然后對所擠出的材料進行造粒。

以傳統的方式借助于傅里葉變換紅外光譜儀(即IRTF光譜儀)來分析由此獲得的材料的樣品。簡而言之，使待分析材料的2g粒料在200℃下受壓，以獲得厚度大約為150μm的膜。然后通過IRTF光譜儀來分析該膜。馬來酸的存在與介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的高強度峰值相關聯，這對應于檢測到存在于樣品中的馬來酸的C＝O官能團。

對比合成物的樣品的例子B：

通過在擠出機中放入87.5％的流動性為9g/10min的均聚聚丙烯和12.5％的流動性非常大的均聚聚丙烯獲得了一種對比合成物。然后對所擠出的材料進行造粒。按照與前述相同的規程分析了材料樣品。IRTF光譜分析的結果沒有顯示出表征馬來酸的C＝O鍵的介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

根據本發明的合成物的樣品的例子C：

通過在注射式壓機的輸入料斗中放入85％的流動性為9g/10min的均聚聚丙烯、10％的流動性非常大的均聚聚丙烯和5％的馬來酸酐接枝SEBS獲得了一種合成物。在將該混合物注入模具之后，所成型的材料的樣品隨后被按照與前述相同的規程加以分析。IRTF光譜分析的結果顯示出介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

對比合成物的樣品的例子D：

通過在注射式壓機的輸入料斗中放入87.5％的流動性為9g/10min的均聚聚丙烯和12.5％的流動性非常大的均聚聚丙烯獲得了一種合成物。在將該混合物注入模具之后，所成型的材料的樣品被按照與前述相同的規程加以分析。IRTF光譜分析的結果沒有顯示出表征馬來酸的C＝O鍵的介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

根據本發明的合成物的樣品的例子E：

通過在擠出機中放入85％的主要包含均聚聚丙烯和8％的聚乙烯的物料獲得了一種合成物，該物料的流動性為9g/10min。添加了10％的流動性非常大的均聚聚丙烯以及5％的馬來酸酐接枝SEBS。然后對所擠出的材料進行造粒。所獲得的材料的樣品被按照與前述例子相同的規程加以分析。IRTF光譜分析的結果顯示出介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

對比合成物的樣品的例子F：

通過在擠出機中放入87.5％的主要包含均聚聚丙烯和8％的聚乙烯的物料獲得了一種合成物，該物料流動性為9g/10min。添加了12.5％的流動性非常大的均聚聚丙烯。然后對所擠出的材料進行造粒。所獲得的材料的樣品被按照與前述相同的規程加以分析。IRTF光譜分析的結果沒有顯示出表征馬來酸的C＝O鍵的介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

根據本發明的合成物的樣品的例子G：

通過在注射式壓機的輸入料斗中放入85％的主要包含均聚聚丙烯和8％的聚乙烯的物料獲得了一種合成物，該物料流動性為9g/10min。添加了10％的流動性非常大的均聚聚丙烯和5％的馬來酸酐接枝SEBS。在將該混合物注入模具之后，所成型的材料的樣品被以按照與前述相同的規程加以分析。IRTF光譜分析的結果顯示出介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

對比合成物的樣品的例子H：

通過在注射式壓機的輸入料斗中放入87.5％的主要包含均聚聚丙烯和8％的聚乙烯的物料獲得了一種合成物，該物料流動性為9g/10min。添加了12.5％的流動性非常大的均聚聚丙烯。在將該混合物注入模具之后，所成型的材料的樣品被以傳統的方式按照與前述相同的規程加以分析。IRTF光譜分析的結果沒有顯示出表征馬來酸的C＝O鍵的介于1700cm^-1和1800cm^-1之間的強峰值。

在圖5中示出了部件30。部件30構成用于機動車的車身部件(在這里為引擎蓋)的外皮。部件30具有小于3mm的厚度。例子A和C的合成物允許制造這樣的部件。對于合成物E和G也同樣。由合成物E和G制造的部件符合對原生材料部件的技術要求。相反地，采用例子B、D、F和H的合成物不能制造出符合該技術要求的部件。

本發明不限于所介紹的實施例，其它實施例對于本領域的技術人員而言是顯而易見的。

實際上，可以通過使用不同于擠出設備或擠壓螺桿的其它設備或者以不同的組分添加順序來制造該合成物。

當要分為兩個不同的步驟來進行該方法時，這兩個步驟可以在不同的混合設備中實現。

還可以制造不同于機動車用車身部件的其它部件，甚至是用于機動車領域以外的其它領域的部件。

該主要包含聚丙烯的物料可以包含聚乙烯以外的其它聚合物。

該馬來酸酐接枝聚合物不限于SEBS，而是可以是例如聚丙烯的其它聚合物。