本公開內(nèi)容涉及用于車輛風(fēng)道(機(jī)動(dòng)車空氣管，汽車風(fēng)管，automotiveairduct)的聚烯烴復(fù)合材料組合物(聚烯烴復(fù)合組合物，polyolefincompositecomposition)。更具體地，本公開內(nèi)容涉及可用作車輛風(fēng)道組成材料的聚烯烴復(fù)合材料組合物。

背景技術(shù)：

該部分中的陳述僅提供了與本公開內(nèi)容有關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

安裝在車輛上的空調(diào)系統(tǒng)具有甚至在天氣或行車條件變化時(shí)向車輛中的乘客提供舒適環(huán)境的功能。在車輛的空調(diào)系統(tǒng)中，吹風(fēng)沿著作為空氣的傳遞路徑的風(fēng)道移動(dòng)并經(jīng)由連接至風(fēng)道一端的通風(fēng)口吹入車輛中。

通常通過吹塑聚乙烯樹脂制造用于車輛空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道。然而，通過模制聚乙烯制造的實(shí)體型風(fēng)道(堅(jiān)固類型風(fēng)道，solidtypeairduct)由于密度大而變成減輕車輛重量的障礙。

在實(shí)體型風(fēng)道中，由于不良絕緣性產(chǎn)生水汽冷凝現(xiàn)象且車輛的冷卻和加熱效率降低，因此二氧化碳的排放量增加以及車輛的燃料效率降低。結(jié)果，將無紡布附接至實(shí)體型風(fēng)道的外部以減少噪聲同時(shí)改善絕緣性。然而，重量問題仍然存在且在添加制造過程上存在限制。

為了解決該問題，已經(jīng)繼續(xù)進(jìn)行了研究，其中使用發(fā)泡劑發(fā)泡的發(fā)泡體是輕的并且具有優(yōu)異的用于風(fēng)道的絕緣性。然而，由于構(gòu)成發(fā)泡體的樹脂種類的限制，發(fā)泡風(fēng)道可能不能獲得期望的強(qiáng)度，從而難以制造具有良好機(jī)械性能的風(fēng)道且存在最終生產(chǎn)的風(fēng)道的表面質(zhì)量不良的限制。

在韓國(guó)專利公開號(hào)10-2015-0143199中，描述了通過包含具有112至150℃結(jié)晶溫度的聚乙烯樹脂、低密度聚乙烯樹脂、無機(jī)填料、和烯烴類聚合物發(fā)泡的模制品。將具有通過差示掃描量熱計(jì)(dsc)測(cè)量的112至150℃的結(jié)晶溫度的聚丙烯樹脂包含在基體中以使其中當(dāng)通過快速表面升高制造模制品時(shí)在表面上發(fā)泡泡孔(發(fā)泡單元，foamingcell)解體的現(xiàn)象最小化。然而，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于聚丙烯樹脂和無機(jī)填料之間的相容性可能出現(xiàn)性能劣化，所以存在需要包含作為增容劑的烯烴類聚合物作為要求組分的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容提供了在沒有添加增容劑的情況下具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐熱性、和發(fā)泡性能的聚烯烴復(fù)合材料組合物。還提供了用聚烯烴復(fù)合材料組合物發(fā)泡模制(foam-mold)的用于車輛風(fēng)道的模制品。

在一個(gè)方面，本公開內(nèi)容提供了聚烯烴復(fù)合材料組合物，包含：基于聚烯烴復(fù)合材料組合物的總重量為65至94.5wt.％的聚乙烯樹脂；5至30wt.％的具有20至45％結(jié)晶度的長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂；以及0.5至5wt.％的無機(jī)填料。

在另一個(gè)方面，本公開內(nèi)容提供了通過混合和擠出組合物制備的聚烯烴復(fù)合材料。

在又一個(gè)方面，本公開內(nèi)容提供了通過模制聚烯烴復(fù)合材料制備的用于車輛風(fēng)道的模制品。

應(yīng)理解的是，如在本文中使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其他類似術(shù)語包括廣義的機(jī)動(dòng)車輛，如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(suv)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛(passengerautomobile)；包括各種艇和船的水運(yùn)工具；航空器等，并且包括混合動(dòng)力車輛(hybridvehicle)、電動(dòng)車輛、插入式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(plug-inhybridelectricvehicle)、氫動(dòng)力車輛和其他可替代燃料車輛(例如，源自除了石油之外的資源的燃料)。如在本文中提及的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車輛，例如汽油動(dòng)力和電動(dòng)力車輛。

根據(jù)本文中所提供的公開內(nèi)容，進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解說明和具體實(shí)例旨在僅僅為了舉例說明的目的，而并非旨在限制本公開內(nèi)容的范圍。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖所示的本公開內(nèi)容的幾個(gè)實(shí)施方式對(duì)本公開內(nèi)容的上述和其他特征進(jìn)行詳細(xì)描述，在本文中在下面附圖僅通過說明的方式給出，因此并不限制本公開內(nèi)容，并且其中：圖1a和圖1b分別是在實(shí)施例1和比較例1中制備的發(fā)泡試樣的光學(xué)顯微照片。

應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖不必按比例繪制，提供了說明本公開內(nèi)容的基本原理的各種優(yōu)選特征的略微簡(jiǎn)化的表示。將通過特定的預(yù)期應(yīng)用和使用環(huán)境部分地確定如在本文中公開的本公開內(nèi)容的具體設(shè)計(jì)特征，包括例如具體尺寸、方位、位置、和形狀。

在附圖中，貫穿附圖的幾幅圖，參考標(biāo)號(hào)指代本公開內(nèi)容的相同或等效的部分。

具體實(shí)施方式

在下文中，現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本公開內(nèi)容的各個(gè)實(shí)施方式，本公開內(nèi)容的實(shí)例在附圖中示出并且在下文中描述。盡管將結(jié)合幾個(gè)實(shí)施方式描述本發(fā)明，然而應(yīng)理解的是，本說明書并不旨在將本公開內(nèi)容限于那些實(shí)施方式。相反，本公開內(nèi)容旨在不僅涵蓋所描述的實(shí)施方式，而且涵蓋可以包括在如由所附權(quán)利要求書限定的本公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)的各種替換、修改、等價(jià)物和其他實(shí)施方式。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面，描述了聚烯烴復(fù)合材料組合物、通過擠出該組合物制備的聚烯烴復(fù)合材料、和通過模制該復(fù)合材料制備的風(fēng)道制品。然而，這作為本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例提供并且本公開內(nèi)容的范圍不限于此，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)可以做出實(shí)施實(shí)例的各種轉(zhuǎn)換。

另外，除非貫穿說明書特別提及，否則“包括”或“包含”指代在沒有特別限制的情況下包含任何組分(可替換地，構(gòu)成元素)，且因?yàn)椴话ㄌ砑恿硗獾慕M分(可替換地，構(gòu)成元素)，所以可以不進(jìn)行分析。

本公開內(nèi)容提供了包含聚乙烯樹脂、具有20至45％的結(jié)晶度的長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂、和無機(jī)填料的聚烯烴復(fù)合材料組合物。

在發(fā)泡復(fù)合材料包含聚丙烯樹脂和無機(jī)填料的情況下，存在的缺點(diǎn)在于，由于不良的發(fā)泡性能引起發(fā)泡泡孔的尺寸較大并且發(fā)泡泡孔尺寸差異嚴(yán)重。為了解決該缺點(diǎn)，包含增容劑作為必要組分。然而，本公開內(nèi)容提供了通過包含具有45％或更低結(jié)晶度的長(zhǎng)鏈支化聚丙烯(pp)樹脂在沒有單獨(dú)的增容劑的情況下具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐熱性和改善的發(fā)泡性能的復(fù)合材料組合物。

如下將更詳細(xì)地描述根據(jù)本公開內(nèi)容的聚烯烴復(fù)合材料組合物的組分。

(1)聚乙烯樹脂-在本公開內(nèi)容的復(fù)合材料組合物中，作為聚乙烯樹脂，可以包含選自由高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、線性低密度聚乙烯(lldpe)、和乙烯乙酸乙烯酯(eva)組成的組中的至少一種。

使用具有0.5至10g/10min(230℃和2.16kgf)熔體指數(shù)的聚乙烯樹脂作為聚乙烯樹脂。當(dāng)聚乙烯樹脂的熔體指數(shù)低于0.5g/10min(230℃和2.16kgf)時(shí)，可能降低可模制性。相反，當(dāng)熔體指數(shù)高于10g/10min(230℃和2.16kgf)時(shí)，在風(fēng)道厚度均勻性方面存在問題。

在本公開內(nèi)容的聚烯烴復(fù)合材料組合物中，可以以65至94.5wt.％的含量包含聚乙烯樹脂。如果聚乙烯樹脂的含量低于65wt.％，則可能在可模制性方面存在問題，以及如果含量高于94.5wt.％，則可能在耐熱性方面存在問題。

(2)長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂-在本公開內(nèi)容的復(fù)合材料組合物中，作為聚丙烯樹脂，可以使用具有45％或更低結(jié)晶度，可替換地具有20至45％結(jié)晶度的長(zhǎng)鏈支化pp樹脂。當(dāng)聚丙烯樹脂的結(jié)晶度是45％或更低時(shí)，可以預(yù)期發(fā)泡性能改善的效果，但是當(dāng)結(jié)晶度高于45％時(shí)，結(jié)晶度高并且可能降低發(fā)泡性能。

長(zhǎng)鏈支化pp樹脂在熔融期間具有高熔體強(qiáng)度，因?yàn)樘?至100條長(zhǎng)鏈分支(長(zhǎng)鏈支鏈，longchainbranch)結(jié)合至線性聚丙烯。可以使用其中結(jié)合了每一千個(gè)碳原子四個(gè)(4/1,000c)或更多，更具體地4至20個(gè)/1,000c的鏈分支的長(zhǎng)鏈支化pp樹脂作為長(zhǎng)鏈支化pp樹脂。即，將鏈分支結(jié)合到聚丙烯樹脂且增加熔體強(qiáng)度以獲得防止泡孔在發(fā)泡過程中破裂并且形成均勻發(fā)泡泡孔(泡孔，foamcell)的效果。然而，當(dāng)結(jié)合至線性聚丙烯的鏈分支數(shù)小于4/1,000c時(shí)，熔體強(qiáng)度降低，因此可能不能構(gòu)成均勻的發(fā)泡泡孔。進(jìn)一步地，當(dāng)結(jié)合至線性聚丙烯的鏈分支數(shù)大于20/1,000c時(shí)，熔體強(qiáng)度過高，因此存在可加工性降低的問題。

由于長(zhǎng)鏈支化pp樹脂具有高于聚乙烯的熔點(diǎn)，所以可以預(yù)期改善最終的模制品的耐熱性的效果。

在本公開內(nèi)容的聚烯烴復(fù)合材料組合物中，可以以5至30wt.％的含量包含長(zhǎng)鏈支化pp樹脂。如果長(zhǎng)鏈支化pp樹脂的含量低于5wt.％，則可能在發(fā)泡和可模制性方面存在問題，以及如果含量高于30wt.％，則可能在經(jīng)濟(jì)和流動(dòng)性方面存在問題。

(3)無機(jī)填料-無機(jī)填料是用于增強(qiáng)剛度并改善發(fā)泡性能的組分且在其選擇上不受特別的限制。無機(jī)填料可以是選自由滑石、碳酸鈣、硫酸鈣、氧化鎂、硬脂酸鈣、硅灰石、云母、二氧化硅(硅石)、硅酸鈣、粘土、晶須、和炭黑組成的組中的至少一種。在無機(jī)填料的使用中，認(rèn)為隨著無機(jī)填料含量增加，樹脂組合物的剛度和強(qiáng)度升高是明顯的。可替換地，可以使用硅灰石或晶須作為無機(jī)填料。

包含在本發(fā)明的復(fù)合材料組合物中的無機(jī)填料的平均粒徑是約0.5至10μm，以及可替換地是1至4μm。當(dāng)無機(jī)填料的平均粒徑小于0.5μm時(shí)，在聚烯烴復(fù)合材料的生產(chǎn)力方面存在問題。當(dāng)無機(jī)填料的平均粒徑大于10μm時(shí)，可能降低聚烯烴復(fù)合材料的發(fā)泡性能。

在本公開內(nèi)容的聚烯烴復(fù)合材料組合物中，可以以0.5至5wt.％的含量包含無機(jī)填料。如果無機(jī)填料的含量低于0.5wt.％，則可能在發(fā)泡奇核行為(foamingoddnucleiaction)方面存在問題，以及如果含量高于5wt.％，則可能存在熔體強(qiáng)度降低的問題。

(4)添加劑-本公開內(nèi)容的聚烯烴復(fù)合材料組合物除了聚乙烯樹脂、長(zhǎng)鏈支化pp樹脂、和無機(jī)填料之外可以包含通常用于本領(lǐng)域的添加劑。在沒有限制的情況下，添加劑可以是選自由抗氧化劑、紫外線穩(wěn)定劑、阻燃劑、著色劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、增滑劑(slipagent)、和抗靜電劑組成的組中的至少一種。

在可用于制備聚烯烴復(fù)合材料的已知范圍內(nèi)，通過考慮整體制備量、制備過程等可以在最佳范圍內(nèi)調(diào)節(jié)添加劑的用量。然而，如果限制添加劑的含量，基于100重量份的聚烯烴復(fù)合材料組合物，可以在0.01至10重量份的范圍內(nèi)使用添加劑。

可以另外在聚乙烯樹脂、長(zhǎng)鏈支化pp樹脂、和無機(jī)填料的混合過程中添加添加劑，或在單獨(dú)的添加過程中通過輥壓混合研磨(rollmixingmilling)來添加添加劑。

根據(jù)另一個(gè)方面，本公開內(nèi)容提供了通過擠出聚烯烴復(fù)合材料組合物制備的聚烯烴復(fù)合材料。具體地，在混合聚乙烯樹脂、長(zhǎng)鏈支化pp樹脂、和無機(jī)填料之后，在雙軸或更多軸擠出機(jī)中熔融擠出混合物來制備聚烯烴復(fù)合材料。

可以在200至1000rpm的螺桿轉(zhuǎn)速的條件下以5至90秒的停留時(shí)間進(jìn)行熔融擠出過程，以及可替換地，可以在300至800rpm的螺桿轉(zhuǎn)速條件下以10至60秒的停留時(shí)間進(jìn)行熔融擠出過程。在這種情況下，為了有效誘導(dǎo)剪切流和拉伸流用于混合和研磨樹脂并且將無機(jī)填料分散在擠出機(jī)中，可以期望的是螺桿轉(zhuǎn)速是200rpm或更高，以及可替換地，螺桿轉(zhuǎn)速小于1,000rpm以防止聚烯烴樹脂的劣化。進(jìn)一步地，為了混合和研磨聚乙烯樹脂、長(zhǎng)鏈支化pp樹脂、和無機(jī)填料，擠出機(jī)中的停留時(shí)間可以是5秒或更久，以及為了防止劣化并改善生產(chǎn)力，停留時(shí)間可以小于90秒。

進(jìn)一步地，熔融擠出過程的溫度可以是160至200℃。當(dāng)熔融擠出溫度低于160℃時(shí)，難以熔融復(fù)合材料組合物，因此在復(fù)合材料的生產(chǎn)方面存在困難。當(dāng)熔融擠出溫度高于200℃時(shí)，可能劣化聚乙烯樹脂和長(zhǎng)鏈支化pp樹脂。

本公開內(nèi)容中提供的聚烯烴復(fù)合材料具有根據(jù)astmd790的5,000kg/cm²或更高，可替換地12,000kg/cm²或更高的撓曲模量。通過astmd638的拉伸強(qiáng)度是100kg/cm²或更高，可替換地是200kg/cm²或更高。通過astmd648的熱變形溫度可以是60℃或更高，以及可替換地是90℃或更高。在本公開內(nèi)容中，除了描述的內(nèi)容之外的細(xì)節(jié)如果需要可以進(jìn)行調(diào)節(jié)并且不受特別限制。

根據(jù)另一個(gè)方面，本公開內(nèi)容提供了通過使用經(jīng)過上述方法制備的聚烯烴復(fù)合材料制備的用于車輛風(fēng)道的模制品?？梢詫⒆鳛檐囕v內(nèi)部/外部材料的風(fēng)道應(yīng)用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)。

聚烯烴復(fù)合材料可以添加有發(fā)泡劑并通過通常已知的模制方法模制來制備用于風(fēng)道的模制品。在用于風(fēng)道的模制品中，具有20至50μm的平均直徑的發(fā)泡泡孔均勻分布在基礎(chǔ)樹脂中。

發(fā)泡劑是指用于發(fā)泡模制聚烯烴樹脂的材料，且本公開內(nèi)容在其選擇上不受特別的限制。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)聚乙烯樹脂和長(zhǎng)鏈支化pp樹脂的種類、特征、用途、加工方法、條件等通過考慮化學(xué)發(fā)泡劑、物理發(fā)泡劑等可以適當(dāng)?shù)剡x擇和使用發(fā)泡劑。發(fā)泡劑可以包括但不限于偶氮二羧酸酰胺(azodicarboxylicamide)、n,n’-二亞硝基五亞甲基四胺(n,n’-dinitrosopentamethylenetetraamine)、p,p’-氧基雙(苯磺酰肼)(p,p’-oxybis(benzenesulfonylhydrazide))、5-苯基四唑、對(duì)甲苯磺酰肼、二氧化碳、氮?dú)?、碳酸氫鈉等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員通過考慮發(fā)泡劑的發(fā)泡能力等可以適當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)泡劑的含量?；?00重量份的由聚乙烯樹脂和長(zhǎng)鏈支化pp樹脂組成的聚烯烴基礎(chǔ)樹脂，可以以1至10重量份以及可替換地2至5重量份添加發(fā)泡劑。當(dāng)發(fā)泡劑的添加量小于1重量份時(shí)，不能充分形成分布在聚烯烴基體上的發(fā)泡泡孔，因此難以確保最終的聚烯烴樹脂模制品的絕緣性。當(dāng)添加量大于10重量份時(shí)，過量形成發(fā)泡泡孔，因此可能大大降低模制品的機(jī)械性能。

模制方法的實(shí)例可以包括吹塑方法，且本發(fā)明并不特別限于該聚烯烴復(fù)合材料的模制方法。

在下文中，為了幫助了解本發(fā)明，提出了優(yōu)選的示例性實(shí)施方式，但是以下實(shí)施例舉例說明了本發(fā)明，且本發(fā)明的范圍不限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例

下列實(shí)施例示出了本公開內(nèi)容并且不旨在對(duì)其進(jìn)行限制。

實(shí)施例1至2和比較例1至3

以在下列表1中列出的組成比混合聚乙烯樹脂、長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂、和滑石。將混合物置入雙軸擠出機(jī)(30mm的螺桿直徑和l/d40)中，然后以400rpm的螺桿轉(zhuǎn)速共混35秒同時(shí)在160至200℃的溫度下熔融來制備聚烯烴復(fù)合材料?；?00重量份的聚烯烴復(fù)合材料，另外混合三(3)重量份的發(fā)泡劑，然后通過使用發(fā)泡注射模制機(jī)模制試樣。

[組合物]

(1)聚乙烯樹脂

(1-1)高密度聚乙烯：具有2g/10min的熔體指數(shù)和0.94g/cm³的密度的聚乙烯樹脂。

(1-2)低密度聚乙烯：具有5g/10min的熔體指數(shù)和0.92g/cm³的密度的聚乙烯樹脂。

(2)長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂。

(2-1)長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂：具有40％結(jié)晶度并結(jié)合有每一千個(gè)碳原子平均十個(gè)(10/1,000c)鏈分支的聚丙烯樹脂。

(2-2)長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂：具有53％結(jié)晶度并結(jié)合有平均10/1,000c鏈分支的聚丙烯樹脂。

(3)無機(jī)填料。

滑石：平均直徑為3μm。

測(cè)試實(shí)施例

通過以下方法測(cè)量實(shí)施例1和2以及比較例1至3中制備的聚烯烴復(fù)合材料發(fā)泡試樣的性能并且其結(jié)果列出在下列表1中。

1)機(jī)械性能

-拉伸強(qiáng)度(屈服)：根據(jù)astmd638測(cè)量拉伸強(qiáng)度。

-撓曲模量：根據(jù)astmd790測(cè)量撓曲模量。

-懸臂梁沖擊強(qiáng)度：根據(jù)astmd256在23℃下測(cè)量懸臂梁沖擊強(qiáng)度。

2)耐熱性

根據(jù)astmd648測(cè)量熱變形溫度。

3)發(fā)泡性能

-通過使用光學(xué)顯微鏡在1×1cm范圍內(nèi)測(cè)量發(fā)泡泡孔的平均直徑。

[表1]

根據(jù)表1，使用長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂(40％結(jié)晶度)的實(shí)施例1和2的試樣具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐熱性、和發(fā)泡性能。

相反，可以看出比較例1和2的試樣是不含長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂的復(fù)合材料，以及與實(shí)施例1和2的試樣相比，機(jī)械性能不良，且耐熱性和發(fā)泡性能非常低。

比較例3的試樣是包含具有高結(jié)晶度的長(zhǎng)鏈支化聚丙烯樹脂的復(fù)合材料，以及與實(shí)施例1和2的試樣相比，可以看出機(jī)械性能和耐熱性處于幾乎相同的水平，但是發(fā)泡性能較低。

在圖1a和圖1b中，分別示出了根據(jù)實(shí)施例1和比較例1制備的聚烯烴復(fù)合材料的發(fā)泡試樣的光學(xué)顯微照片。

當(dāng)比較圖1a和圖1b的光學(xué)顯微照片時(shí)，可以看出在實(shí)施例1的試樣(a)中，在風(fēng)道中形成具有小和均勻尺寸的泡孔(cell)，而在比較例1的試樣(b)中，形成具有不均勻尺寸的泡孔。

已參照其幾個(gè)實(shí)施方式詳細(xì)描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以在這些實(shí)施方式中進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書及其等價(jià)物中進(jìn)行限定。