用于挤出成型的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物的制作方法
用于挤出成型的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于挤出成型的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物；并且更具体地涉 及这样的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其包含聚烯烃树脂、天然纤维、热塑性弹性橡 胶和基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂，并且通过经由调整基于聚丙烯的增容剂的三维 结构和粒度以及马来酸的结合率，得到改善尺寸稳定性、机械性质和表面质量的效果，用作 挤出成型品的材料。
【背景技术】
[0002] 通常，使用三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、酚树脂等 来制造用作车辆的内部/外部材料的合成树脂板或复合材料板。但是，使用这些合成树脂 制造的内部/外部材料会引起特异性和哮喘等问题，并且因为使用后难以再循环及通过产 生破坏内分泌的化学物质、臭味等引起严重环境问题，使得后处理非常困难。因此，需要开 发能够取代现有合成树脂材料或复合材料的环保材料。
[0003] 在韩国专利特开公开号 2008-29543、2009-120989、2012-51489 和 2013-70429 中， 为了增加聚丙稀树脂和天然纤维（如竹子、洋麻（kenaf)、山药（yam)、芒麻（ramie)等），以 及聚丙烯树脂与天然纤维之间的界面粘合强度，公开了进一步包含基于无水马来酸接枝聚 丙烯的增容剂的树脂组合物。现有技术披露的树脂组合物存在以下缺陷：在挤出成型期间 生产率下降，以及使用天然纤维导致挤出成型品物理性质不均一。
[0004] 此外，韩国专利公开第2009-109025号公开了在制造包含聚丙烯树脂和天然纤维 的树脂组合物时通过电子束进行表面改性之后通过添加天然纤维进行挤出成型的方法。所 述方法的缺陷在于：加工成本上升、生产率下降，并且通过添加针对天然纤维表面改性的电 子束处理过程，难以将电子束均匀辐射到天然纤维上。
[0005] 在本发明【背景技术】部分中公开的上述信息仅为了增强对本发明的【背景技术】的了 解，因此它可能含有并不构成对于本国在该领域中的普通技术人员已经熟知的现有技术的 信息。
【发明内容】
[0006] 本发明描述了为了解决上述现有技术相关问题所作的努力。
[0007] 本发明提供了聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其界面粘合强度得到改善、适 合用作车辆的内部和外部材料，并且具有优异的环保特征和优异的尺寸稳定性、机械性质 和表面质量。
[0008] 此外，本发明提供了使用聚烯烃-天然纤维复合材料组合物进行熔融-挤出成型 的方法。
[0009] 此外，本发明提供了通过熔融-挤出成型聚烯烃-天然纤维复合材料组合物而制 造的成型品。
[0010] 一方面，本发明提供了一种聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，含有：20-95wt% 的聚稀径树脂；3-40wt%的天然纤维；l-30wt%的热塑性弹性橡胶；以及l-10wt%的基于 聚丙烯的增容剂，其主链为无规立构聚丙烯，并且其直径为〇. 5-200 μ m，并且用2-lOwt % 的无水马来酸接枝。
[0011] 在一个优选实施方式中，所述聚烯烃树脂可以为选自由以下各项组成的组中的至 少一种：选自由均聚聚乙烯和均聚聚丙烯组成的组中的一种均聚物；无规共聚物，如由选 自由乙烯、丙烯、丁烯、辛烯、和基于C4-C10烯烃的单体组成的组中的共聚单体共聚的一种 共聚物；以及嵌段共聚物，其中，乙丙橡胶与本发明所述的均聚物共混。
[0012] 在另一个优选实施方式中，所述天然纤维可以为选自由以下各项组成的组中的至 少一种：洋麻（kenaf)、亚麻（flax)、大麻（hemp)、黄麻（jute)、蕉麻（abaca)、竹子、椰壳纤 维（coir)、菠萝、芒麻（ramie)、剑麻（sisal)和赫纳昆纤维（henequen)。
[0013] 此外，在另一个优选实施方式中，所述热塑性弹性橡胶可以为由乙烯和具有3-10 个碳的α-烯烃共聚的共聚物，或丁苯橡胶（SBR)。
[0014] 另外，在另一个优选实施方式中，所述热塑性弹性橡胶可以为选自由以下各项 组成的组中的至少一种：乙丙橡胶（EPR)、三元乙丙橡胶（ethylene-propylene-diene rubber) (EPDM)、乙烯-丁烯橡胶（EBR)、乙烯-辛烯橡胶（EOR)和丁苯橡胶（SBR)。
[0015] 此外，在另一个优选实施方式中，所述基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂的主 链可以为无规立构聚丙烯，其直径为〇. 5-200 μπι，并且2-lOwt%的无水马来酸结合到其 上。
[0016] 在另一个优选实施方式中，所述聚烯烃-天然纤维复合材料组合物可以进一步包 含选自以下各项的至少一种普通添加剂：抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、着色剂、增塑 剂、热稳定剂、滑爽剂和抗静电剂。
[0017] 另一方面，本发明提供了一种挤出成型的方法，包括在螺杆转速200-1，OOOrpm和 保留时间10-60秒的条件下将聚烯烃-天然纤维复合材料组合物熔融-挤出成型的过程。
[0018] 又另一方面，本发明提供了一种成型品，通过在螺杆转速200-1，OOOrpm和保留时 间10-60秒的条件下熔融-挤出成型聚烯烃-天然纤维复合材料组合物来制造。
[0019] 在下面讨论本发明的其他方面和优选实施方式。
[0020] 在下面讨论本发明的上述特征和其他特征。
【附图说明】
[0021] 现在，参考通过【附图说明】的某些示例性实施例，来详细地描述本发明的上述特征 和其他特征；在下面仅出于说明目的给出这些附图，因此并不限制本发明，并且其中：
[0022] 图1为在实施例1中制造的复合材料的电子显微镜照片。
[0023] 图2为在比较例1中制造的复合材料的电子显微镜照片。
[0024] 应该理解的是，所附附图不必按比例绘制，而是提供了说明本发明的基本原理的 各种优选特征的一定程度的简化表示。在此公开的本发明的具体设计特征，包括例如，特定 尺寸、方向、位置和形状，部分地由具体希望的应用和使用环境来确定。
[0025] 在这些附图中，贯穿附图中的多个图，参考标号是指本发明的相同或等效部分。
【具体实施方式】
[0026] 下面，将详细参考本发明的各个实施方式，其实施例在所述附图中说明并且在下 面描述。尽管结合示例性实施方式说明了本发明，但是应该明白的是，本发明的说明书并不 旨在将本发明限于这些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施方式， 还涵盖可以包括在所附权利要求限定的本发明精神和范围内的各种替代方案、改变、等效 物和其他实施方式。
[0027] 本发明涉及聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，包含：a)聚烯烃树脂，b)天然纤 维，c)热塑性弹性橡胶，以及d)基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂。即，本发明涉及复 合材料组合物，除了由a) 20-95wt%的聚稀径树脂和b) 3-40wt%的天然纤维制成的复合材 料之外，其进一步包含：c) l-30wt %的热塑性弹性橡胶，及d) I-IOwt %的基于聚丙稀的增 容剂，其用2-lOwt%的无水马来酸接枝。
[0028] 下面将更加详细地描述根据本发明的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物的每种 组分。
[0029] a)聚烯烃树脂
[0030] 在构建本发明的复合材料组合物时，作为基础树脂（base resin)包括的聚稀径 树脂可以是选自由以下各项组成的组中的至少一种：选自由均聚聚乙烯和均聚聚丙烯组成 的组中的均聚物；由选自由乙烯、丙烯、丁烯、辛烯组成的组中的共聚单体共聚的无规共聚 物；嵌段共聚物，其中乙丙橡胶与所述均聚物共混；及具有聚丙烯分支的高熔体强度聚丙 稀（high melt strength polypropylene)(高恪体强度 PP ;HMS PP)。优选地，所述聚稀径 树脂可以为均聚聚丙烯，或由丙烯单体和12mol %或更少的乙烯或基于C4-Cltl烯烃的单体 共聚的无规共聚物，并且这时，具有优异的硬度和抗冲击性的优点。更优选地，所述聚烯烃 树脂可以为88-99mol%的丙烯单体和l-12mol%的乙烯单体的共聚物，并且这时，由于较 低的表面硬度劣化，具有改善耐刮擦性的效果。此外，对于聚烯烃树脂，可以使用具有熔融 指数为8-150g/10min(230°C、2. 16Kgf )的聚烯烃树脂。如果所述聚烯烃树脂的熔融指数 低于8g/10min(230°C、2. 16Kgf)，可成型加工性将劣化，并且如果高于150g/10min(230°C、 2. 16Kgf)，可能出现抗冲击强度劣化的问题。
[0031] 所述聚烯烃树脂在本发明复合材料组合物中的含量可以为20-95wt %，优选为 50-90wt%。如果所述聚烯烃树脂含量低于20wt%，则可能存在硬度和可成型性劣化的缺 陷，并且如果高于95wt%，则可能出现低温抗冲击性能劣化的问题。
[0032] b)天然纤维
[0033] 在构造本发明复合材料组合物时，所述天然纤维可以为选自由以下各项组成的组 中的至少一种：洋麻、亚麻、大麻、黄麻、蕉麻、竹子、椰壳纤维、菠萝、苎麻、剑麻和赫纳昆纤 维。
[0034] 所述天然纤维在本发明复合材料组合物中的含量可以为3_40wt%，优选 3-20wt %。如果所述天然纤维含量低于3wt %，则可能导致所述复合材料性质出现不良结 果，且如果高于40wt%，则过多的量可以降低经济可行性。
[0035] c)热塑性弹性橡胶
[0036] 在构造本发明复合材料组合物时，对所述热塑性弹性橡胶的组成没有限制，但优 选可以使用乙烯和具有3-10个碳的α -烯烃的共聚物橡胶或丁苯橡胶（SBR)。这时，对所述 α-烯烃的组成没有限制，例如它可以为丙烯、丁烯、戊稀、己稀、庚烯和辛烯等。所述热塑性 弹性橡胶可以优选为选自由以下各项组成的组中的至少一种：乙丙橡胶（EPR)、三元乙丙 橡胶（EPDM)、乙烯-丁烯橡胶（EBR)、乙烯-辛烯橡胶（EOR)和丁苯橡胶（SBR)。可以优选所 述热塑性弹性橡胶中的乙烯-辛烯橡胶（EOR)，因为具有长侧链的壬烯改善抗冲击强度的 效果是最优选的，并且可以最大程度上降低相对劣化的硬度。此外，优选使用所述热塑性弹 性橡胶中的乙烯-丁烯橡胶（EBR)，并且尤其是在改善低温抗冲击性方面，可以优选这样的 乙烯-丁烯橡胶（EBR)，其具有50mol %以上的丁烯共聚单体含量，0. 5-150g/10min (190°C、 2. 6kg · f)的熔融指数，以及0. 868-0. 885g/cc的密度。
[0037] 本发明复合材料组合物中所述热塑性弹性橡胶的含量可以为l_30wt%，优选 l-20wt %。如果所述热塑性弹性橡胶含量低于Iwt %，则可能存在抗冲击强度劣化的缺陷， 并且如果高于30wt%，则可能出现可成型性和硬度劣化的问题。
[0038] d)基于聚丙烯的增容剂
[0039] 在构造本发明复合材料组合物时，作为增容剂，可以使用基于无水马来酸接枝聚 丙烯的增容剂。所述增容剂用于提高所述聚烯烃树脂与所述天然纤维之间的相容性，并且 其可以为在聚烯烃主链或末端包含可以与所述天然纤维反应的活性基团（例如羧基和羟 基等）的至少一种改性聚丙烯树脂。所述基于聚丙烯的增容剂可以为改性聚丙烯树脂，其 中2-10wt% (优选3-5wt%)的选自马来酸、无水马来酸、羧酸、羟基等的活性基团接枝到 所述聚丙烯树脂上。
[0040] 通常，基于乙烯的聚合物具有由双键形成的结构，并且在所述双键周围可以具有 三维结构的多种不同形式。聚丙烯是代表性的有规立构的聚合物，并且其可以具有其中取 代基（CH 3)的布置不规则的无规立构结构，其中取代基在一个方向上连接的全同立构结构， 以及其中取代基垂直地与某些规则度结合的间同立构结构。物理性质诸如聚合物强度可以 根据聚合物的三维结构变化，并且所述结构可以对确定结晶度和相容性有很多影响。这是 为了确定在三维堆叠过程中多少分子可以定位在狭窄空间中，并且所述结构越致密，所述 聚合物的结晶度就越高，但存在相容性较低的缺陷。在所述聚丙烯的三维结构中，结晶度以 无规立构〈间同立构〈全同立构的顺序增加。目前增容剂市场上销售的大部分聚丙烯是使 用全同立构聚丙烯（iPP)结构作为主链的材料，并且因为其高结晶度，硬度极佳，但是存在 与天然纤维相容性较低的缺陷。
[0041] 此外，所述基于聚丙烯的增容剂的粒径对聚丙烯树脂与所述天然纤维之间界面粘 合强度和分散效率起重要作用。因此，优选可以将所述增容剂的直径调整为0. 5-200 μ m，优 选1-100 μ m。如果所述基于聚丙烯的增容剂的粒径太小，如低于0. 5 μ m，生产率会劣化，且 如果直径大于200 μ m，所述聚丙烯树脂和所述天然纤维之间的界面粘合强度和分散效率将 大幅下降。
[0042] 在现有技术中，使用无水马来酸含量较低的基于微粒型聚丙烯的增容剂来提高所 述聚烯烃树脂与所述天然纤维之间的相容性，但是缺陷为尺寸稳定性不足，并且因为这类 基于聚丙烯的增容剂具有较低的界面粘合强度，物理性质变化较大。相反地，在本发明中可 以使用基于聚丙烯的增容剂，其主链为无规立构聚丙烯（aPP)，并且其无水马来酸结合率高 达2-lOwt%，并且其粒径可小至0. 5-200 μπι。与现有增容剂相比较，本发明的增容剂与天 然纤维具有更好的粘合性，并且具有更小的直径，从而可以快速渗透到所述天然纤维中，并 且改善界面粘合强度。因此，其特征为改善尺寸稳定性、机械性质和表面质量。
[0043] 所述增容剂在本发明复合材料组合物中的含量可以为l-10wt%，优选2_7wt%。 如果所述增容剂含量低于lwt%，机械性质、尺寸稳定性和表面质量的改善可能有限，因 为所述聚丙烯树脂与所述天然纤维之间的界面粘合强度和分散效率变差；并且如果高于 10wt%，会出现由于所述聚丙烯/天然纤维复合材料的抗冲击强度下降所产生的问题。 [0044] 此外，在构造本发明的复合材料组合物时，连同所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、 所述热塑性弹性橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂一起，还可以进一步添加至少一种常用添 加剂，如抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、着色剂、增塑剂、热稳定剂、滑爽剂等。可以考虑 生产的总量、制造方法等因素，将所述添加剂的量调节到已知可用于制造复合材料组合物 的每个范围内的最佳范围。此外，可以在混合所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、所述热塑性 弹性橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂的步骤中进一步添加所述添加剂，并且也可以在混合 后，在单独的添加步骤中添加。
[0045] 另一方面，本发明的特征为使用具有至少两个轴的挤出机通过熔融挤出上述组合 物，制造聚烯烃-天然纤维复合材料的方法。
[0046] 即，所述聚烯烃-天然纤维复合材料是在混合所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、所 述热塑性弹性橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂后，通过挤出方法制造的。
[0047] 在本发明中，所述熔融-挤出可以在螺杆转速200-1，OOOrpm和停留时间为5-90 秒的条件下进行。优选在螺杆转速300-800rpm和停留时间为10 - 60秒的条件下进行。这 时，为了有效诱发将所述天然纤维分散在所述挤出机中所需要的剪切流（shear flow)和拉 伸流（elongational flow)，所述螺杆转速可以优选为200rpm或更快，并且为了防止所述 聚烯烃树脂和所述基于聚丙烯的增容剂降解以及天然纤维的损坏，所述螺杆转速可以优选 为1，OOOrpm或更低。此外，为了充分混合所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、所述热塑性弹性 橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂，在所述挤出机中的停留时间应为10秒或更长，并且为了 防止降解和提高生产率，停留时间应为60秒或更短。
[0048] 根据ASTM标准测试方法D790,通过上述方法制造的所述聚烯烃-天然纤维复合材 料可以具有弯曲模量为10, 〇〇〇kg/cm2或更高，优选为13, 000-38, 000kg/cm2 ;根据ASTM标 准测试方法D638,拉伸强度为100kg/cm2或更高，优选150-450kg/cm 2;根据ASTM标准测试 方法D256, IZOD抗冲击强度为3kg · cm或更高，优选为4-60kg · cm ;及根据ASTM标准测试 方法D648,热变形温度为80°C或更高，优选为110_160°C。
[0049] 另一方面，本发明的特征为通过熔融-挤出成型上述组合物而制造的成型品。以 这种方式制造的成型品可用作车辆内部和外部材料。
[0050] 在本发明中，除了上述内容以外的事物并没有特别限制，因为它们可以根据情况 添加或删除。
[0051] 此外，除非在本发明说明书中特别说明，否则"包含"或"包括"是指包括任何组分 (或成分），而没有特别限制，且不得 解释为不能添加其他组分（或成分）。
[0052] 下面将参考以下实施例，详细描述如上所述的本发明的聚烯烃-天然纤维复合材 料组合物、用于制造所述复合材料的方法以及由其制造的成型品。然而，下面的内容仅用于 理解本发明，并且本发明的范围并不限于此或受其限制，并且显然相关领域的技术人员知 道可以在本发明的范围内对所述实施方式进行各种修改。
[0053] 实施例
[0054] 下面的实施例说明了本发明，但并不旨在限制本发明。
[0055] 实施例1
[0056] 将基于聚丙烯的增容剂（其主链为无规立构聚丙烯，并且直径为100 μπι，并且 4wt%的无水马来酸接枝到其上）添加到聚丙烯树脂、洋麻（作为天然纤维）和乙烯-丁烯 橡胶（EBR)(作为热塑性弹性橡胶）的混合物中，然后混合。使用双螺杆挤出机（螺杆直径： 30mm，L/D 40)，在挤出温度160-200°C和螺杆转速400rpm的挤出条件下制造聚丙烯-天然 纤维复合材料，然后使用注塑机器使样品成型。
[0057] 实施例2
[0058] 重复实施例1的过程，除了改变用于成型样品的聚丙烯树脂、天然纤维、热塑性弹 性橡胶和基于聚丙烯增容剂的混合比。
[0059] 实施例3
[0060] 重复实施例1的过程，除了使用所述聚丙烯树脂、所述天然纤维和SBR(作为所述 热塑性弹性橡胶）使样品成型。
[0061] 比较例1
[0062] 重复实施例1的过程，除了不使用所述基于聚丙烯的增容剂使样品成型。
[0063] 比较例2
[0064] 将基于聚丙烯的增容剂（其主链为无规立构聚丙烯，并且直径为3mm，并且4wt% 的无水马来酸接枝到其上）添加到聚丙烯树脂、洋麻（作为天然纤维）和聚氨酯橡胶（作 为热塑性弹性橡胶）的混合物中，然后混合。并且重复实施例1的过程使样品成型。
[0065] 比较例3
[0066] 重复实施例1的过程，除了使用基于聚丙烯的增容剂（其主链为全同立构聚丙烯， 并且直径为100 μ m，并且4wt %的无水马来酸接枝到其上），作为基于聚丙烯的增容剂使样 品成型。
[0067] 比较例4
[0068] 重复实施例1的过程，除了不使用所述热塑性弹性橡胶。
[0069] 根据以下方法测量了依照实施例1-3和比较例1-4制造的样品的物理性质，且结 果列于下表1。
[0070] 物理性质的测量方法
[0071] 1)拉伸强度（断裂）：根据ASTM标准测试方法D638测量。
[0072] 2)弯曲模量：根据ASTM标准测试方法D790测量。
[0073] 3) IZOD抗冲击强度：根据ASTM标准测试方法D256在23°C下测量。
[0074] 4)热变形温度：根据ASTM标准测试方法D648测量。
[0075] 5)收缩比：根据HPC方法测量。
[0076] 表 1
[0077]
[0078] 从表1可以看出，与比较例1-4的样品相比，实施例1-3样品的主要性质例如拉伸 强度、弯曲模量、抗冲击强度、热变形温度和收缩比得到改善。
[0079] 相反，比较例1的样品（其不含所述基于聚丙烯的增容剂），在所述聚烯烃树脂与 所述天然纤维之间的界面粘合强度较低并且分散效率较低。因此，可以看出，与实施例1-3 相比，比较例1样品的拉伸强度、弯曲模量、抗冲击强度、热变形温度和收缩比等显著下降。
[0080] 比较例2的样品（其含有粒径相对较大的基于聚丙烯的增容剂），难以渗透到所述 天然纤维中。因此，可以看出，与实施例1-3相比，比较例2样品的拉伸强度、弯曲模量、抗 冲击强度、热变形温度、收缩比等略有下降。
[0081] 可以看出，由于所述增容剂的高结晶度，比较例3样品（其含有主链为全同立构聚 丙烯（iPP)结构的基于聚丙烯的增容剂）的弯曲模量极佳，但其抗冲击强度较低。
[0082] 可以看出，比较例4样品（其不含所述热塑性弹性橡胶）的抗冲击强度显著下降。
[0083] 此外，图1和图2比较了在实施例1和比较例1中制造的复合材料样品的电子显 微镜照片。
[0084] 从图2可以看出，与比较例1的复合材料相比，在实施例1的复合材料的电子显微 镜照片中，聚丙烯和天然纤维非常有效地结合。
[0085] 工业实用性
[0086] 如上所述，本发明（其包括基于聚丙烯的增容剂（其主链为无规立构聚丙烯结构、 粒径较小并且无水马来酸含量较高）连同在由所述聚烯烃树脂和所述天然纤维制成的复 合材料中热塑性弹性橡胶），可以进一步改善所述聚烯烃树脂与所述天然纤维之间的界面 粘合强度和分散效率。因此，所述复合材料组合物获得了显著改善复合材料的拉伸强度、弯 曲模量、抗冲击强度、热变形温度、收缩比等的效果。因此，本发明的复合材料具有优异的机 械性质、尺寸稳定性和表面质量，可用作环保型车辆内部和外部材料。
[0087] 已经参考优选实施例详细描述了本发明。然而，本领域技术人员应当理解的是，可 以在不偏离本发明的原理和精神的情况下改变这些实施例，本发明的范围在所附权利要求 及其等效物中限定。
【主权项】
1. 一种聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，包含： 聚烯烃树脂，20-95wt% ; 天然纤维，3-40wt% ; 热塑性弹性橡胶，l-30wt% ;以及 基于聚丙烯的增容剂，I-IOwt%，其主链为无规立构聚丙烯，并且其直径为 0? 5-200ym，并且用2-10wt%的无水马来酸接枝。2. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述聚烯烃树脂为 选自由以下各项组成的组中的至少一种：选自由均聚聚乙烯和均聚聚丙烯组成的组中的均 聚物；由选自由乙烯、丙烯、丁烯、和辛烯组成的组中的共聚单体共聚的无规共聚物；以及 其中乙丙橡胶与所述均聚物共混的嵌段共聚物。3. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述天然纤维为选 自由以下各项组成的组中的至少一种：洋麻、亚麻、大麻、黄麻、蕉麻、竹子、椰壳纤维、菠萝、 苎麻、剑麻和赫纳昆纤维。4. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述热塑性弹性橡 胶是由乙烯和具有3-10个碳的a-烯烃共聚的共聚物、或丁苯橡胶。5. 根据权利要求4所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述热塑性弹性橡 胶为选自由以下各项组成的组中的至少一种：乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-丁烯橡胶、 乙烯-辛烯橡胶和丁苯橡胶。6. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述基于无水马来 酸接枝聚丙烯的增容剂的主链为无规立构聚丙烯，其直径为〇. 5-200ym，并且2-lOwt%的 无水马来酸结合到其上。7. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，还包含选自以下各项的 至少一种普通添加剂：抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、着色剂、增塑剂、热稳定剂、滑爽剂 和抗静电剂。8. -种挤出成型方法，包括在螺杆转速200-1，OOOrpm和停留时间10-60秒的条件下将 权利要求1的组合物熔融-挤出成型的过程。9. 一种成型品，通过在螺杆转速200-1，OOOrpm和停留时间10-60秒的条件下，将权利 要求1的组合物熔融-挤出成型来制造。
【专利摘要】本发明涉及用于挤出成型的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物。并且本发明更具体地涉及这样的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其包括聚烯烃树脂、天然纤维、热塑性弹性橡胶和基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂，并且通过经由调整基于聚丙烯的增容剂的三维结构和粒度以及马来酸的结合率，得到改善尺寸稳定性、机械性质和表面质量的效果，用作挤出成型品的材料。
【IPC分类】C08L9/06, C08L23/12, C08L97/02, C08L23/08, C08L51/06
【公开号】CN104893092
【申请号】CN201410844117
【发明人】权五德, 金大植, 郑镐根, 南炳国, 曹成旼, 李亨新, 高埈熙
【申请人】现代自动车株式会社, 乐天化学株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年12月30日
【公告号】DE102014226948A1, US20150252179
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于挤出成型的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物；并且更具体地涉 及这样的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其包含聚烯烃树脂、天然纤维、热塑性弹性橡 胶和基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂，并且通过经由调整基于聚丙烯的增容剂的三维 结构和粒度以及马来酸的结合率，得到改善尺寸稳定性、机械性质和表面质量的效果，用作 挤出成型品的材料。
【背景技术】
[0002] 通常，使用三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、酚树脂等 来制造用作车辆的内部/外部材料的合成树脂板或复合材料板。但是，使用这些合成树脂 制造的内部/外部材料会引起特异性和哮喘等问题，并且因为使用后难以再循环及通过产 生破坏内分泌的化学物质、臭味等引起严重环境问题，使得后处理非常困难。因此，需要开 发能够取代现有合成树脂材料或复合材料的环保材料。
[0003] 在韩国专利特开公开号 2008-29543、2009-120989、2012-51489 和 2013-70429 中， 为了增加聚丙稀树脂和天然纤维（如竹子、洋麻（kenaf)、山药（yam)、芒麻（ramie)等），以 及聚丙烯树脂与天然纤维之间的界面粘合强度，公开了进一步包含基于无水马来酸接枝聚 丙烯的增容剂的树脂组合物。现有技术披露的树脂组合物存在以下缺陷：在挤出成型期间 生产率下降，以及使用天然纤维导致挤出成型品物理性质不均一。
[0004] 此外，韩国专利公开第2009-109025号公开了在制造包含聚丙烯树脂和天然纤维 的树脂组合物时通过电子束进行表面改性之后通过添加天然纤维进行挤出成型的方法。所 述方法的缺陷在于：加工成本上升、生产率下降，并且通过添加针对天然纤维表面改性的电 子束处理过程，难以将电子束均匀辐射到天然纤维上。
[0005] 在本发明【背景技术】部分中公开的上述信息仅为了增强对本发明的【背景技术】的了 解，因此它可能含有并不构成对于本国在该领域中的普通技术人员已经熟知的现有技术的 信息。
【发明内容】
[0006] 本发明描述了为了解决上述现有技术相关问题所作的努力。
[0007] 本发明提供了聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其界面粘合强度得到改善、适 合用作车辆的内部和外部材料，并且具有优异的环保特征和优异的尺寸稳定性、机械性质 和表面质量。
[0008] 此外，本发明提供了使用聚烯烃-天然纤维复合材料组合物进行熔融-挤出成型 的方法。
[0009] 此外，本发明提供了通过熔融-挤出成型聚烯烃-天然纤维复合材料组合物而制 造的成型品。
[0010] 一方面，本发明提供了一种聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，含有：20-95wt% 的聚稀径树脂；3-40wt%的天然纤维；l-30wt%的热塑性弹性橡胶；以及l-10wt%的基于 聚丙烯的增容剂，其主链为无规立构聚丙烯，并且其直径为〇. 5-200 μ m，并且用2-lOwt % 的无水马来酸接枝。
[0011] 在一个优选实施方式中，所述聚烯烃树脂可以为选自由以下各项组成的组中的至 少一种：选自由均聚聚乙烯和均聚聚丙烯组成的组中的一种均聚物；无规共聚物，如由选 自由乙烯、丙烯、丁烯、辛烯、和基于C4-C10烯烃的单体组成的组中的共聚单体共聚的一种 共聚物；以及嵌段共聚物，其中，乙丙橡胶与本发明所述的均聚物共混。
[0012] 在另一个优选实施方式中，所述天然纤维可以为选自由以下各项组成的组中的至 少一种：洋麻（kenaf)、亚麻（flax)、大麻（hemp)、黄麻（jute)、蕉麻（abaca)、竹子、椰壳纤 维（coir)、菠萝、芒麻（ramie)、剑麻（sisal)和赫纳昆纤维（henequen)。
[0013] 此外，在另一个优选实施方式中，所述热塑性弹性橡胶可以为由乙烯和具有3-10 个碳的α-烯烃共聚的共聚物，或丁苯橡胶（SBR)。
[0014] 另外，在另一个优选实施方式中，所述热塑性弹性橡胶可以为选自由以下各项 组成的组中的至少一种：乙丙橡胶（EPR)、三元乙丙橡胶（ethylene-propylene-diene rubber) (EPDM)、乙烯-丁烯橡胶（EBR)、乙烯-辛烯橡胶（EOR)和丁苯橡胶（SBR)。
[0015] 此外，在另一个优选实施方式中，所述基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂的主 链可以为无规立构聚丙烯，其直径为〇. 5-200 μπι，并且2-lOwt%的无水马来酸结合到其 上。
[0016] 在另一个优选实施方式中，所述聚烯烃-天然纤维复合材料组合物可以进一步包 含选自以下各项的至少一种普通添加剂：抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、着色剂、增塑 剂、热稳定剂、滑爽剂和抗静电剂。
[0017] 另一方面，本发明提供了一种挤出成型的方法，包括在螺杆转速200-1，OOOrpm和 保留时间10-60秒的条件下将聚烯烃-天然纤维复合材料组合物熔融-挤出成型的过程。
[0018] 又另一方面，本发明提供了一种成型品，通过在螺杆转速200-1，OOOrpm和保留时 间10-60秒的条件下熔融-挤出成型聚烯烃-天然纤维复合材料组合物来制造。
[0019] 在下面讨论本发明的其他方面和优选实施方式。
[0020] 在下面讨论本发明的上述特征和其他特征。
【附图说明】
[0021] 现在，参考通过【附图说明】的某些示例性实施例，来详细地描述本发明的上述特征 和其他特征；在下面仅出于说明目的给出这些附图，因此并不限制本发明，并且其中：
[0022] 图1为在实施例1中制造的复合材料的电子显微镜照片。
[0023] 图2为在比较例1中制造的复合材料的电子显微镜照片。
[0024] 应该理解的是，所附附图不必按比例绘制，而是提供了说明本发明的基本原理的 各种优选特征的一定程度的简化表示。在此公开的本发明的具体设计特征，包括例如，特定 尺寸、方向、位置和形状，部分地由具体希望的应用和使用环境来确定。
[0025] 在这些附图中，贯穿附图中的多个图，参考标号是指本发明的相同或等效部分。
【具体实施方式】
[0026] 下面，将详细参考本发明的各个实施方式，其实施例在所述附图中说明并且在下 面描述。尽管结合示例性实施方式说明了本发明，但是应该明白的是，本发明的说明书并不 旨在将本发明限于这些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施方式， 还涵盖可以包括在所附权利要求限定的本发明精神和范围内的各种替代方案、改变、等效 物和其他实施方式。
[0027] 本发明涉及聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，包含：a)聚烯烃树脂，b)天然纤 维，c)热塑性弹性橡胶，以及d)基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂。即，本发明涉及复 合材料组合物，除了由a) 20-95wt%的聚稀径树脂和b) 3-40wt%的天然纤维制成的复合材 料之外，其进一步包含：c) l-30wt %的热塑性弹性橡胶，及d) I-IOwt %的基于聚丙稀的增 容剂，其用2-lOwt%的无水马来酸接枝。
[0028] 下面将更加详细地描述根据本发明的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物的每种 组分。
[0029] a)聚烯烃树脂
[0030] 在构建本发明的复合材料组合物时，作为基础树脂（base resin)包括的聚稀径 树脂可以是选自由以下各项组成的组中的至少一种：选自由均聚聚乙烯和均聚聚丙烯组成 的组中的均聚物；由选自由乙烯、丙烯、丁烯、辛烯组成的组中的共聚单体共聚的无规共聚 物；嵌段共聚物，其中乙丙橡胶与所述均聚物共混；及具有聚丙烯分支的高熔体强度聚丙 稀（high melt strength polypropylene)(高恪体强度 PP ;HMS PP)。优选地，所述聚稀径 树脂可以为均聚聚丙烯，或由丙烯单体和12mol %或更少的乙烯或基于C4-Cltl烯烃的单体 共聚的无规共聚物，并且这时，具有优异的硬度和抗冲击性的优点。更优选地，所述聚烯烃 树脂可以为88-99mol%的丙烯单体和l-12mol%的乙烯单体的共聚物，并且这时，由于较 低的表面硬度劣化，具有改善耐刮擦性的效果。此外，对于聚烯烃树脂，可以使用具有熔融 指数为8-150g/10min(230°C、2. 16Kgf )的聚烯烃树脂。如果所述聚烯烃树脂的熔融指数 低于8g/10min(230°C、2. 16Kgf)，可成型加工性将劣化，并且如果高于150g/10min(230°C、 2. 16Kgf)，可能出现抗冲击强度劣化的问题。
[0031] 所述聚烯烃树脂在本发明复合材料组合物中的含量可以为20-95wt %，优选为 50-90wt%。如果所述聚烯烃树脂含量低于20wt%，则可能存在硬度和可成型性劣化的缺 陷，并且如果高于95wt%，则可能出现低温抗冲击性能劣化的问题。
[0032] b)天然纤维
[0033] 在构造本发明复合材料组合物时，所述天然纤维可以为选自由以下各项组成的组 中的至少一种：洋麻、亚麻、大麻、黄麻、蕉麻、竹子、椰壳纤维、菠萝、苎麻、剑麻和赫纳昆纤 维。
[0034] 所述天然纤维在本发明复合材料组合物中的含量可以为3_40wt%，优选 3-20wt %。如果所述天然纤维含量低于3wt %，则可能导致所述复合材料性质出现不良结 果，且如果高于40wt%，则过多的量可以降低经济可行性。
[0035] c)热塑性弹性橡胶
[0036] 在构造本发明复合材料组合物时，对所述热塑性弹性橡胶的组成没有限制，但优 选可以使用乙烯和具有3-10个碳的α -烯烃的共聚物橡胶或丁苯橡胶（SBR)。这时，对所述 α-烯烃的组成没有限制，例如它可以为丙烯、丁烯、戊稀、己稀、庚烯和辛烯等。所述热塑性 弹性橡胶可以优选为选自由以下各项组成的组中的至少一种：乙丙橡胶（EPR)、三元乙丙 橡胶（EPDM)、乙烯-丁烯橡胶（EBR)、乙烯-辛烯橡胶（EOR)和丁苯橡胶（SBR)。可以优选所 述热塑性弹性橡胶中的乙烯-辛烯橡胶（EOR)，因为具有长侧链的壬烯改善抗冲击强度的 效果是最优选的，并且可以最大程度上降低相对劣化的硬度。此外，优选使用所述热塑性弹 性橡胶中的乙烯-丁烯橡胶（EBR)，并且尤其是在改善低温抗冲击性方面，可以优选这样的 乙烯-丁烯橡胶（EBR)，其具有50mol %以上的丁烯共聚单体含量，0. 5-150g/10min (190°C、 2. 6kg · f)的熔融指数，以及0. 868-0. 885g/cc的密度。
[0037] 本发明复合材料组合物中所述热塑性弹性橡胶的含量可以为l_30wt%，优选 l-20wt %。如果所述热塑性弹性橡胶含量低于Iwt %，则可能存在抗冲击强度劣化的缺陷， 并且如果高于30wt%，则可能出现可成型性和硬度劣化的问题。
[0038] d)基于聚丙烯的增容剂
[0039] 在构造本发明复合材料组合物时，作为增容剂，可以使用基于无水马来酸接枝聚 丙烯的增容剂。所述增容剂用于提高所述聚烯烃树脂与所述天然纤维之间的相容性，并且 其可以为在聚烯烃主链或末端包含可以与所述天然纤维反应的活性基团（例如羧基和羟 基等）的至少一种改性聚丙烯树脂。所述基于聚丙烯的增容剂可以为改性聚丙烯树脂，其 中2-10wt% (优选3-5wt%)的选自马来酸、无水马来酸、羧酸、羟基等的活性基团接枝到 所述聚丙烯树脂上。
[0040] 通常，基于乙烯的聚合物具有由双键形成的结构，并且在所述双键周围可以具有 三维结构的多种不同形式。聚丙烯是代表性的有规立构的聚合物，并且其可以具有其中取 代基（CH 3)的布置不规则的无规立构结构，其中取代基在一个方向上连接的全同立构结构， 以及其中取代基垂直地与某些规则度结合的间同立构结构。物理性质诸如聚合物强度可以 根据聚合物的三维结构变化，并且所述结构可以对确定结晶度和相容性有很多影响。这是 为了确定在三维堆叠过程中多少分子可以定位在狭窄空间中，并且所述结构越致密，所述 聚合物的结晶度就越高，但存在相容性较低的缺陷。在所述聚丙烯的三维结构中，结晶度以 无规立构〈间同立构〈全同立构的顺序增加。目前增容剂市场上销售的大部分聚丙烯是使 用全同立构聚丙烯（iPP)结构作为主链的材料，并且因为其高结晶度，硬度极佳，但是存在 与天然纤维相容性较低的缺陷。
[0041] 此外，所述基于聚丙烯的增容剂的粒径对聚丙烯树脂与所述天然纤维之间界面粘 合强度和分散效率起重要作用。因此，优选可以将所述增容剂的直径调整为0. 5-200 μ m，优 选1-100 μ m。如果所述基于聚丙烯的增容剂的粒径太小，如低于0. 5 μ m，生产率会劣化，且 如果直径大于200 μ m，所述聚丙烯树脂和所述天然纤维之间的界面粘合强度和分散效率将 大幅下降。
[0042] 在现有技术中，使用无水马来酸含量较低的基于微粒型聚丙烯的增容剂来提高所 述聚烯烃树脂与所述天然纤维之间的相容性，但是缺陷为尺寸稳定性不足，并且因为这类 基于聚丙烯的增容剂具有较低的界面粘合强度，物理性质变化较大。相反地，在本发明中可 以使用基于聚丙烯的增容剂，其主链为无规立构聚丙烯（aPP)，并且其无水马来酸结合率高 达2-lOwt%，并且其粒径可小至0. 5-200 μπι。与现有增容剂相比较，本发明的增容剂与天 然纤维具有更好的粘合性，并且具有更小的直径，从而可以快速渗透到所述天然纤维中，并 且改善界面粘合强度。因此，其特征为改善尺寸稳定性、机械性质和表面质量。
[0043] 所述增容剂在本发明复合材料组合物中的含量可以为l-10wt%，优选2_7wt%。 如果所述增容剂含量低于lwt%，机械性质、尺寸稳定性和表面质量的改善可能有限，因 为所述聚丙烯树脂与所述天然纤维之间的界面粘合强度和分散效率变差；并且如果高于 10wt%，会出现由于所述聚丙烯/天然纤维复合材料的抗冲击强度下降所产生的问题。 [0044] 此外，在构造本发明的复合材料组合物时，连同所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、 所述热塑性弹性橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂一起，还可以进一步添加至少一种常用添 加剂，如抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、着色剂、增塑剂、热稳定剂、滑爽剂等。可以考虑 生产的总量、制造方法等因素，将所述添加剂的量调节到已知可用于制造复合材料组合物 的每个范围内的最佳范围。此外，可以在混合所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、所述热塑性 弹性橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂的步骤中进一步添加所述添加剂，并且也可以在混合 后，在单独的添加步骤中添加。
[0045] 另一方面，本发明的特征为使用具有至少两个轴的挤出机通过熔融挤出上述组合 物，制造聚烯烃-天然纤维复合材料的方法。
[0046] 即，所述聚烯烃-天然纤维复合材料是在混合所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、所 述热塑性弹性橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂后，通过挤出方法制造的。
[0047] 在本发明中，所述熔融-挤出可以在螺杆转速200-1，OOOrpm和停留时间为5-90 秒的条件下进行。优选在螺杆转速300-800rpm和停留时间为10 - 60秒的条件下进行。这 时，为了有效诱发将所述天然纤维分散在所述挤出机中所需要的剪切流（shear flow)和拉 伸流（elongational flow)，所述螺杆转速可以优选为200rpm或更快，并且为了防止所述 聚烯烃树脂和所述基于聚丙烯的增容剂降解以及天然纤维的损坏，所述螺杆转速可以优选 为1，OOOrpm或更低。此外，为了充分混合所述聚烯烃树脂、所述天然纤维、所述热塑性弹性 橡胶和所述基于聚丙烯的增容剂，在所述挤出机中的停留时间应为10秒或更长，并且为了 防止降解和提高生产率，停留时间应为60秒或更短。
[0048] 根据ASTM标准测试方法D790,通过上述方法制造的所述聚烯烃-天然纤维复合材 料可以具有弯曲模量为10, 〇〇〇kg/cm2或更高，优选为13, 000-38, 000kg/cm2 ;根据ASTM标 准测试方法D638,拉伸强度为100kg/cm2或更高，优选150-450kg/cm 2;根据ASTM标准测试 方法D256, IZOD抗冲击强度为3kg · cm或更高，优选为4-60kg · cm ;及根据ASTM标准测试 方法D648,热变形温度为80°C或更高，优选为110_160°C。
[0049] 另一方面，本发明的特征为通过熔融-挤出成型上述组合物而制造的成型品。以 这种方式制造的成型品可用作车辆内部和外部材料。
[0050] 在本发明中，除了上述内容以外的事物并没有特别限制，因为它们可以根据情况 添加或删除。
[0051] 此外，除非在本发明说明书中特别说明，否则"包含"或"包括"是指包括任何组分 (或成分），而没有特别限制，且不得 解释为不能添加其他组分（或成分）。
[0052] 下面将参考以下实施例，详细描述如上所述的本发明的聚烯烃-天然纤维复合材 料组合物、用于制造所述复合材料的方法以及由其制造的成型品。然而，下面的内容仅用于 理解本发明，并且本发明的范围并不限于此或受其限制，并且显然相关领域的技术人员知 道可以在本发明的范围内对所述实施方式进行各种修改。
[0053] 实施例
[0054] 下面的实施例说明了本发明，但并不旨在限制本发明。
[0055] 实施例1
[0056] 将基于聚丙烯的增容剂（其主链为无规立构聚丙烯，并且直径为100 μπι，并且 4wt%的无水马来酸接枝到其上）添加到聚丙烯树脂、洋麻（作为天然纤维）和乙烯-丁烯 橡胶（EBR)(作为热塑性弹性橡胶）的混合物中，然后混合。使用双螺杆挤出机（螺杆直径： 30mm，L/D 40)，在挤出温度160-200°C和螺杆转速400rpm的挤出条件下制造聚丙烯-天然 纤维复合材料，然后使用注塑机器使样品成型。
[0057] 实施例2
[0058] 重复实施例1的过程，除了改变用于成型样品的聚丙烯树脂、天然纤维、热塑性弹 性橡胶和基于聚丙烯增容剂的混合比。
[0059] 实施例3
[0060] 重复实施例1的过程，除了使用所述聚丙烯树脂、所述天然纤维和SBR(作为所述 热塑性弹性橡胶）使样品成型。
[0061] 比较例1
[0062] 重复实施例1的过程，除了不使用所述基于聚丙烯的增容剂使样品成型。
[0063] 比较例2
[0064] 将基于聚丙烯的增容剂（其主链为无规立构聚丙烯，并且直径为3mm，并且4wt% 的无水马来酸接枝到其上）添加到聚丙烯树脂、洋麻（作为天然纤维）和聚氨酯橡胶（作 为热塑性弹性橡胶）的混合物中，然后混合。并且重复实施例1的过程使样品成型。
[0065] 比较例3
[0066] 重复实施例1的过程，除了使用基于聚丙烯的增容剂（其主链为全同立构聚丙烯， 并且直径为100 μ m，并且4wt %的无水马来酸接枝到其上），作为基于聚丙烯的增容剂使样 品成型。
[0067] 比较例4
[0068] 重复实施例1的过程，除了不使用所述热塑性弹性橡胶。
[0069] 根据以下方法测量了依照实施例1-3和比较例1-4制造的样品的物理性质，且结 果列于下表1。
[0070] 物理性质的测量方法
[0071] 1)拉伸强度（断裂）：根据ASTM标准测试方法D638测量。
[0072] 2)弯曲模量：根据ASTM标准测试方法D790测量。
[0073] 3) IZOD抗冲击强度：根据ASTM标准测试方法D256在23°C下测量。
[0074] 4)热变形温度：根据ASTM标准测试方法D648测量。
[0075] 5)收缩比：根据HPC方法测量。
[0076] 表 1
[0077]
[0078] 从表1可以看出，与比较例1-4的样品相比，实施例1-3样品的主要性质例如拉伸 强度、弯曲模量、抗冲击强度、热变形温度和收缩比得到改善。
[0079] 相反，比较例1的样品（其不含所述基于聚丙烯的增容剂），在所述聚烯烃树脂与 所述天然纤维之间的界面粘合强度较低并且分散效率较低。因此，可以看出，与实施例1-3 相比，比较例1样品的拉伸强度、弯曲模量、抗冲击强度、热变形温度和收缩比等显著下降。
[0080] 比较例2的样品（其含有粒径相对较大的基于聚丙烯的增容剂），难以渗透到所述 天然纤维中。因此，可以看出，与实施例1-3相比，比较例2样品的拉伸强度、弯曲模量、抗 冲击强度、热变形温度、收缩比等略有下降。
[0081] 可以看出，由于所述增容剂的高结晶度，比较例3样品（其含有主链为全同立构聚 丙烯（iPP)结构的基于聚丙烯的增容剂）的弯曲模量极佳，但其抗冲击强度较低。
[0082] 可以看出，比较例4样品（其不含所述热塑性弹性橡胶）的抗冲击强度显著下降。
[0083] 此外，图1和图2比较了在实施例1和比较例1中制造的复合材料样品的电子显 微镜照片。
[0084] 从图2可以看出，与比较例1的复合材料相比，在实施例1的复合材料的电子显微 镜照片中，聚丙烯和天然纤维非常有效地结合。
[0085] 工业实用性
[0086] 如上所述，本发明（其包括基于聚丙烯的增容剂（其主链为无规立构聚丙烯结构、 粒径较小并且无水马来酸含量较高）连同在由所述聚烯烃树脂和所述天然纤维制成的复 合材料中热塑性弹性橡胶），可以进一步改善所述聚烯烃树脂与所述天然纤维之间的界面 粘合强度和分散效率。因此，所述复合材料组合物获得了显著改善复合材料的拉伸强度、弯 曲模量、抗冲击强度、热变形温度、收缩比等的效果。因此，本发明的复合材料具有优异的机 械性质、尺寸稳定性和表面质量，可用作环保型车辆内部和外部材料。
[0087] 已经参考优选实施例详细描述了本发明。然而，本领域技术人员应当理解的是，可 以在不偏离本发明的原理和精神的情况下改变这些实施例，本发明的范围在所附权利要求 及其等效物中限定。
【主权项】
1. 一种聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，包含： 聚烯烃树脂，20-95wt% ; 天然纤维，3-40wt% ; 热塑性弹性橡胶，l-30wt% ;以及 基于聚丙烯的增容剂，I-IOwt%，其主链为无规立构聚丙烯，并且其直径为 0? 5-200ym，并且用2-10wt%的无水马来酸接枝。2. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述聚烯烃树脂为 选自由以下各项组成的组中的至少一种：选自由均聚聚乙烯和均聚聚丙烯组成的组中的均 聚物；由选自由乙烯、丙烯、丁烯、和辛烯组成的组中的共聚单体共聚的无规共聚物；以及 其中乙丙橡胶与所述均聚物共混的嵌段共聚物。3. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述天然纤维为选 自由以下各项组成的组中的至少一种：洋麻、亚麻、大麻、黄麻、蕉麻、竹子、椰壳纤维、菠萝、 苎麻、剑麻和赫纳昆纤维。4. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述热塑性弹性橡 胶是由乙烯和具有3-10个碳的a-烯烃共聚的共聚物、或丁苯橡胶。5. 根据权利要求4所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述热塑性弹性橡 胶为选自由以下各项组成的组中的至少一种：乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-丁烯橡胶、 乙烯-辛烯橡胶和丁苯橡胶。6. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其中，所述基于无水马来 酸接枝聚丙烯的增容剂的主链为无规立构聚丙烯，其直径为〇. 5-200ym，并且2-lOwt%的 无水马来酸结合到其上。7. 根据权利要求1所述的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，还包含选自以下各项的 至少一种普通添加剂：抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、着色剂、增塑剂、热稳定剂、滑爽剂 和抗静电剂。8. -种挤出成型方法，包括在螺杆转速200-1，OOOrpm和停留时间10-60秒的条件下将 权利要求1的组合物熔融-挤出成型的过程。9. 一种成型品，通过在螺杆转速200-1，OOOrpm和停留时间10-60秒的条件下，将权利 要求1的组合物熔融-挤出成型来制造。
【专利摘要】本发明涉及用于挤出成型的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物。并且本发明更具体地涉及这样的聚烯烃-天然纤维复合材料组合物，其包括聚烯烃树脂、天然纤维、热塑性弹性橡胶和基于无水马来酸接枝聚丙烯的增容剂，并且通过经由调整基于聚丙烯的增容剂的三维结构和粒度以及马来酸的结合率，得到改善尺寸稳定性、机械性质和表面质量的效果，用作挤出成型品的材料。
【IPC分类】C08L9/06, C08L23/12, C08L97/02, C08L23/08, C08L51/06
【公开号】CN104893092
【申请号】CN201410844117
【发明人】权五德, 金大植, 郑镐根, 南炳国, 曹成旼, 李亨新, 高埈熙
【申请人】现代自动车株式会社, 乐天化学株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年12月30日
【公告号】DE102014226948A1, US20150252179
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