Brevet FR2489349A1 — publié le 19820305

La prisente invention concerne des compositions de ré- sine à base de polypropylène qui sont douées d'excellentes propriétés de résistance au choc et de soudage. L'un des inconvénients du polypropylène est que sa ré- sistance au choc est médiocre. Afin d'améliorer cette mauvaise résistance au choc du polypropylène, il a été proposé un procédé de mélange du po- lypropylbne avec du polyéthylène basse densité, ul copolymère éthylène-propylène amorphe, ou un terpolymère éthylène-propy- lène amorphe, ce procédé étant bien connu dans la pratique. Cependant, il a l'inconvénient que les caractéristiques de soudage qui constituent des facteurs importants pour le mou- lage par injection sont gravement altérées bien que la résis- tance au choc soit améliorée. On a donc recherché depuis longtemps et continuellement à améliorer la mauvaise résistance au choc du polypropylène sans altérer les caractéristiques de soudage. Dans ce but, on a proposé différents procédés, y compris un procédé dansle- quel un copolymère séquencé particulier propylène-éthylène est utilisé comme résine de base et une petite quantité de polyéthylène basse densité y est ajoutée, comme décrit dans le brevet japonais N 39987/1976. Ces procédés ne sont pas cependant assez satisfaisants en ce qui concerne l'améliora- tion des caractéristiques de soudage. L'invention se propose de fournir des compositions de résine à base de polypropylène qui sont douées d'excellentes caractéristiques de résistance au choc et de soudage. On a découvert que le but de l'invention pouvait être atteint en utilisant un copolymère séquencé éthylène-propylè- ne cristallin comme résine de base et en y ajoutant un terpo- lymère élastique éthylène-propylène-diène ayant une viscosité Mooney comprise entre 70 et 150 (MI1+4, 100 C). La présente invention fournit donc une composition de résine à base de polypropylène, contenant de 50 à 97 % en poids d'un copolymère séquencé éthylène-propylène cristallin et de 50 à 3 % en poids d'un terpolymère élastique éthylène- propylène-diène ayant une viscosité Mooney de 70 à 150 (L1+4' 100 C). La résine de base telle qu'utilisée dans la présente invention est un copolymère séquencé éthylène-propylène cris- tallin. De préférence, le copolymère séquencé a un indice de fusion (IF) compris entre 0,2 et 10 g/10 minutes, de préfé- rence entre 0,5 et 8 g/10 minutes, et lune teneur en éthylène de 3 à 30 % en poids. La résine destinée à être utilisée en association avec la résine de base est un terpolymère élastique éthylène- propylène-diène ayant une viscosité Mooney (ML1+4, 100 C) de 70 à 150, de préférence de 80 à 120. Toutes les viscosités Mooney, telles que décrites dans le présent mémoire, sont dé- terminées dans les mêmes conditions que ci-dessus, c'est-à- dire MI1+4, 100 C. Dans le cas du terpolymère élastique, il est préféra- ble que la teneur en propylène soit comprise entre 20 et 60 % en poids, et que la teneur en diène soit de 1 à 15 % en poids. Des exemples de diènes à utiliser dans le terpolymère élastique comprennent l'hexadiène, le dicyclopentadiène, 1' éthylidènenorbornène, le méthylènenorbornène, le propylène- norbornène et l'isoprène, que l'on utilise dans les résines habituelles à base de diène. Il est essentiel, dans l'invention, que le terpolymère élastique éthylènepropylène-diène ayant une viscosité IMooney de 70 à 150, de préférence de 80 à 120, soit utilisé en com- binaison avec le copolymère séquence éthylène-propylène cris- tallin comme résine de base. C'est cette combinaison seule qui fournit une composition de résine à base de propylène douée d'excellentes caractéristiques de résistance au choc et de soudage. g Lorsque l'on n'utilise que le copolymère séquence éthy- lène-propylène cristallin, on ne peut améliorer la résistance au choc. Lorsqu'on utilise le copolymère séquencé éthylène- propylène cristallin en combinaison avec un terpolymère élas- tique éthylène-propylène, les caractéristiques de soudage de la composition de résine obtenue sont inférieures à celles du copolymère séquenc4 éthylène-propylène cristallin utilisé comme résine de base, bien que la résistance au choc soit améliorée. Ainsi, on ne peut atteindre le but de l'invention. Lorsque la viscosité IMooney du terpolymère élastique éthylène-propylène-diène est inférieur à 70, les caractéris- tiques de soudage sont inférieures à celles du copolymère sé- quencé éthylène-propylène. Ainsi, dans ce cas également, le but de l'invention ne peutit être atteint. D'autre part, lors- que la viscosité i ooney est supérieure à 150, on se heurte à des problèmes indésirables. Par exemple, il devient difficile de réaliser une dispersion uniforme par malaxage, et l'apti- tude au moulage est altérée. Ainsi, il est important dans l' invention que la viscosité Mooney du terpolymère élastique éthylène-propylène diène soit limitée à la gamme de 70 à 150, en particulier de 80 à 120. En outre, m6me si l'on utilise un homopolymère de poly- propylène comme résine de base et qu'on le mélange avec le terpolymère élastique éthylène-propylène-diène tel qu'utilisé dans l'invention, les caractéristiques de soudage ne peuvent être améliorées. La Demanderesse a tout d'abord découvert d'une façon inattendue que le mélange du terpolymère élastique éthylène- propylène-diène ayant une gamme spécifique de viscosité Moo- ney avec le copolymère séquence éthylène-propylène cristallin donnait la composition de résine à base de propylène douée d' excellentes caractéristiques de résistance au choc et de sou- dage. la composition de résine à base de polypropylène de l'invention contient de 50 à 97 % en poids, de préférence de à 95 " en poids, du copolymère séquencé éthylène-propylène cristallin et de 50 à 3 % en poids, de préférence de 40 à 5 % en poids, du terpolymère élastique éthylène-propylène-diène. Lorsque la proportion du terpolymère élastique éthylène- propylène-diène est inférieure à 3 % en poids, la résistance au choc du produit est altérée. Par contre, lorsqu'elle est supérieure à 50 % en poids, la rigidité du produit est rédui- te et, de plus, le coet du produit est défavorablement accru. La composition de résine à base de polypropylène de l' invention peut contenir des additifs auxiliaires habituels, par exemple des antioxydants, des stabilisants à la chaleur, des agents absorbant les ultraviolets, et des colorants. En outre, on peut ajouter des quantités appropriées (générale- ment de 0 à 50 % en poids à la composition) de charges telles que du carbonate de calcium, du kaolin, du talc, de l'amiante et des fibres de verre. Pour préparer la composition de résine à base de poly- propylène douée d'excellentes caractéristiques de résistance au choc et de soudage selon l'invention, le copolymère sé- quencé éthylène-propylène cristallin et le terpolymère élas- tique éthylène-propylène-diène et, éventuellement, les addi- tifs auxiliaires et les charges sont mélangés, malaxés inti- mement à une température de 170 à 250 C à l'aide d'une ex- trudeuse, d'un malaxeur, d'un mélangeur Banbury, etc.. puis généralement mis en pastilles. Le moulage par injection des pastilles ainsi obtenues à une température de 200 à 300 C donne une pièce moulée douée d'excellentes caractéristiques de soudage ainsi que de résistance au choc. Ainsi, la pièce moulée peut avantageusement être utilisée sous une forme ap- propriée comme pièce pouvant être soudée pour des automobi- les, des appareils électriques, etc.. La composition de résine à base de polypropylène de l' invention est également appropriée pour être utilisée dans le moulage par soufflage. L'exemple non limitatif suivant est donné à titre d'il- lustration de l'invention. Exemple Conformément aux formulations indiquées sur le Tableau I, les ingrédients sont mélangés, malaxés à l'aide d'un mé- langeur Banbury, et le mélange résultant est moulé en une feuille. La feuille ainsi obtenue est pulvérisée ou mise sous forme de pastilles à l'aide d'une pastilleuse de feuille, et les pastilles résultantes sont moulées par injection pour fournir une pièce d'essai. En outre, le produit moulé par in- jection est découpé pour fournir un échantillon destiné à l' essai de résistance au choc Izod. Ces pièces d'essai servent à réaliser des essais physiques. Les résultats sont indiqués au Tableau II. La résistance à la traction, l'allongement à la trac- tion et la résistance au choc Izod, qui sont des propriétés physiques générales, sont mesurées par les méthodes d'essai classiques (selon les méthodes définies dans JIS K 7113 et K 7110). En ce qui concerne les caractéristiques de soudage, 1' essai d'allongement à la traction est réalisé en utilisant une pièce d'essai (Type: haltère 1T0 2, épaisseur 2 mm) selon la norme JIS K 7113, et l'essai de résistance au choc en traction est réalisé en utilisant une pièce d'essai (Type L) selon la norme ASTM D 1822. Les symboles utilisés dans le Tableau I sont les sui- vants: PP Homopolymère de propylène (IF=3,5, masse volumique (D = 0,91 g/cm3) BPP-1 Jopolymère séquence éthylène-propylène (IF=2,3, D= 0,91, teneur en éthylène= 10 %a en poids) BPP-2 Copolymère séquencé éthylènepropylène (IF=2,8, D= 0,91, teneur en éthylène= 9,7 % en poids) EPR-1 Copolymère élastique éthylène-propylène (viscosité Mooney=40, teneur en propylène= 49 % en poids) EPR-2 Copolymère élastique éthylène-propylène (viscosité Mooney=70, teneur en propylène= 26 % en poids) EPDMi-1 Terpolymère élastique éthylène-propylène-éthylidène norbornène (viscosité Mooney=65, teneur en propylène=43 % en poids, teneur en éthylidènenorbornène= 5 /o en poids) EPDM--2 Terpolymère élastique éthylène-propylène-éthylidène- norbornène (viscosité MIooney= 88, teneur en propylène= 28 % en poids, teneur en éthylidènenorbornène= 5 % en-poids) EPDM-3 Terpolymère élastique éthylène-propylène-hexadiène (viscosité Mooney=97, teneur en propylène= 27 % en poids, teneur en hexadiène= 3 % en poids) TABILEAU I Composition iio * 6* 8* 9* PP SBI3P1-1 - 100 - 100 BIP-2 EPR-1 EPR-2 - - 15 E1'DIi'-1 1EP'1,i-2 - 15 - * Exemples comparatifs co -0 Co "O EPD 1-5 TABLEAU II Propriétés physiques Résistance Allongement à la trac- à la trac- tion tion (N/cm) (%/) 3138 700 3040 700 3040 700 3354 700 2746 600 générales Résistance au choc (N. cm/cm) 230C -30o C 784,5 833,5 Caractéristiques de soudage Allongement à Résistance au la traction choc en trac- (%) tion (N.crn/cm2) 1 206 1745,5 )55 *Exemples comparatifs 4-. co no do Composi- tion N m 6* 7* 8* 9+ D'après les résultats du Tableau II, on peut voir que les compositions de résine à base de polypropylène NO 1 à 4 selon la présente invention sont douées d'excellentes carac- téristiques de résistance au choc et de soudage en comparai- son des compositions de résine à base de polypropylène 1o 5 à 9 données à titre comparatif et qui n'entrent pas dans le cadre de l'invention. Revendications 1 - Composition de résine à base de polypropylène, ca- ractérisée en ce qu'elle contient de 50 à 97 % en poids d'un copolymère séquencé éthylène-propylène cristallin et de 50 à 53 5o en poids d'un terpolymère élastique éthylène-propylène- diène ayant une viscosité Mooney ( +4,100 C) de 70 à 150. 1+4' 2 - Composition de résine à base de polypropylène selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient de à 95,i- en poids du copolymère séquencé éthylène-propylène cristallin et de 40 à 5 % en poids d'un terpolymère élasti- que éthylène-propylène-diène ayant une viscosité Mooney (1M1+4' 100 C) de 80 à 120. 3 - Composition de résine à base de polypropylène selon la revendication 1, caractérisée en ce que le copolymère sé- quencé éthylène-propylène cristallin a un indice de fusion (IF) de 0,2. 10g par 10 minutes et une teneur en éthylène de 3 à 30 % en poids. 4 - Composition de résine à base de polypropylène selon la revendication 1, caractérisée en ce que le terpolymère élastique éthylène-propylènediène a une teneur en propylène de 20 à 60 % en poids. - Composition de résine à base de polypropylène selon la revendication 1, caractérisée en ce que le composant diène du terpolymère élastique éthylène-propylène-diène est choisi parmi l'hexadiène, le dicyclopentadiène, l'éthylidènenorbor- nène, le méthylènenorbornène, le propylènenorbornène et 1' isoprène.