CN101092496A - 高光泽耐冲击填充改性聚丙烯及制法和应用 - Google Patents

高光泽耐冲击填充改性聚丙烯及制法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高光泽耐冲击填充改性聚丙烯及制法和应用。采用本发明的方法制备的聚丙烯材料的各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了高光泽聚丙烯材料耐冲击韧性不足及尺寸稳定性差等缺点，满足了家电行业对材料的外观、性能及工艺特性的要求。材料在23℃下的弯曲模量达1000MPa以上时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达6KJ/m2以上，同时仍具有很高的光泽度，光泽度≥60％；综合其他指标已经充分达到甚至超过家电行业对高光泽产品综合性能的要求。

Description

高光泽耐冲击填充改性聚丙烯及制法和应用
技术领域
本发明涉及一种改性聚丙烯的制备方法，特别涉及一种用于家用产品外壳的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯的制备方法。
技术背景
聚丙烯是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合而成，英文缩写为PP，其熔点为165～175℃，属半结晶性塑料。
聚丙烯树脂根据聚合方法和分子链段排列形式，主要分为共聚、均聚两大类。普通PP树脂很难满足各种行业的应用要求，改性聚丙烯材料的应用范围已经非常广泛，但如汽车、家电等行业，对改性PP的技术水平要求日益提高，同时对材料的加工特性也提出一些更高的要求。如改性聚丙烯作为吸尘器外壳材料，既要具有良好的耐冲击性能，又要具有优异的外观如高光泽等特点，另外需具备一定的尺寸稳定性和加工特性。
在聚丙烯用于高光泽产品时，单纯选用共聚聚丙烯虽然可以具备较高的耐冲击性能，但是难以获得具有较高光泽度的外观；而单纯选择均聚聚丙烯则虽然可以获得较高的光泽的外观制件，但是由于耐冲击性能较差，制件在使用中容易开裂，这就要求我们能够制备一种即具有相当的光泽度又具有一定的耐冲击性的改性聚丙烯材料，来扩大改性聚丙烯材料的应用领域。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种高光泽耐冲击填充改性聚丙烯制法和应用，以克服现有技术较难平衡各项性能的难题。
所说的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯组分和重量份数包括：
聚丙烯树脂    90～69份
增韧剂      0.1～6份
填充改性剂  10～25份
热稳定剂    0.2～1.0份
光稳定剂    0.1～1.0份
加工助剂    0.1～1.0份
所说的聚丙烯树脂为均聚PP和共聚PP的共混物，共混物中共聚PP的加入部分提高了材料的耐冲击韧性，均聚PP的加入平衡了材料的刚性；
共混物中，重量分数为：
均聚PP    95～85份
共聚PP    5～15份
所说的均聚PP，其特点为，按ISO非增强类热塑性塑料测试标准，弯曲模量1200MPa(23℃)；
所说的共聚PP，其特点为，按ISO非增强类热塑性塑料测试标准，悬臂量缺口冲击强度≥25KJ/m2(23℃)。
所说的增韧剂为聚烯烃弹性体：如多组分的烯烃、α烯烃和辛烯的三元共聚物(POE)、乙烯、丙烯和丁二烯的三元共聚物(EPDM)、苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBS)或氢化的乙烯、丁二烯或苯乙烯共聚物(SEBS)中的一种或其混合物；弹性体的加入大大的改善了体系的抗冲击韧性。
所说的填充改性剂选自硫酸钡或与碳酸钙的复配体系，其中硫酸钡，且粒径≥95％在分布0.5μm～3.0μm；其中碳酸钙为≥95％粒径分布在0.5μm～3.0μm；
硫酸钡与碳酸钙复配体系的重量份数为：
硫酸钡    100～50份
碳酸钙    0～50份
所说的热稳定剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能，可选自酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或一种以上复配，其中酚类可为四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6-二(1-苯基)乙基-4-壬基苯酚，亚磷酸酯类可为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，硫代酯可为硫代二丙酸双(十八)酯或硫代二丙酸二硬脂醇酯，优选的牌号为Ciba公司的Irganox 1010，为上述的一种或复合物。
所说的光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，可为受阻胺类或紫外线吸收剂；其中受阻胺类为双(2，2，6，6-四基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚-[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基]-[2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]中的一种或一种以上、紫外线吸收剂为苯并三唑类2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、二苯甲酮类(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮中的一种或一种以上；优选的光稳定剂为Ciba公司的TINUV 770；
所述的加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂(Cast、Znst)、硬脂酸复合酯或酰胺类(芥酸酰胺)中的一种或一种以上；
制备上述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯的方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯树脂、50～80％的填充改性剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂置于混合机中混合，混合机的转速为200～500转/分钟；
(2)再将剩余的填充改性剂、增韧剂加入混合机中混合，混合机的转速为450～500转/分钟，随之进入螺杆挤出机中以180～230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、干燥，即获得本发明的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯材料；
本发明的产品，采用ISO标准进行检测。测试试样，由CJ80NC型注塑机在200～230℃下注塑成型。
物理机械性能的测试方法：
1)  密度
按ISO1183
2)  拉伸强度
按ISO527测试
速度：50mm/min
3)  悬臂缺口冲击强度
按ISO180测试
4)  熔体流动速率
按ISO1133测试
条件：230℃/2.16KG
5)  弯曲模量
按ISO178测试
速度：2mm/min
6)  光泽度测试
按GB8807标准
60°角。
采用上述方法结果表明，所说的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯材料的各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了材料具有高光泽度的同时，又具有一定的耐冲击性能，满足了家电行业对材料的外观和性能以及尺寸稳定性和加工性能的要求。材料在23℃下的弯曲模量达1200MPa以上时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达6KJ/m2以上，并且光泽度≥60％；综合其他指标已经充分达到甚至超过家电行业对高光泽聚丙烯材料综合性能的要求。
由此可见，本发明的产品的特点是耐冲击高光泽度等综合性能集于一身；采用均聚聚丙烯和共聚聚丙烯按特定比例复配作为改性基材，同时改善体系的光泽度和一定的韧性；采用一定粒径分布的硫酸钡或与碳酸钙复合填充改性以改善尺寸稳定性；采用增韧改性剂改善体系抗冲击性能来制备高光泽、耐冲击填充改性聚丙烯，可用于家电行业的外观组件。
具体的实施方式
采用生产产品的主要设备有：
高速混合机：转速200～500转/分
双螺杆挤出机螺杆转速250-400rpm，机筒温度200～230℃
水槽水温：20～50℃
切粒机转速：600～900rpm
实施例1
    名称     物质名称     用量(重量)
聚丙烯树脂     均聚聚丙烯     65份
    共聚聚丙烯     4份
    增韧剂     POE     6份
    填充改性剂     硫酸钡     25份
    热稳定剂     1010     0.2份
    光稳定剂     770     0.1份
    加工助剂     芥酸酰胺     0.1份
其中硫酸钡粒径≥95％在分布0.5μm～3.0μm；其中碳酸钙为≥95％粒径分布在0.5μm～3.0μm。
制备方法：
(1)将聚丙烯树脂、50％的填充改性剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂置于混合机中混合，混合机的转速为200转/分钟；
(2)再将剩余的填充改性剂、增韧剂加入混合机中混合，混合机的转速为450转/分钟，随之进入螺杆挤出机中以180℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、干燥，即获得本发明的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯材料；
对实施例1的产品进行检测，其结果如表1：
表1
    性能 单位     实施例1
    密度 g/cm3     1.10
    拉伸强度 MPa     23
    悬臂梁缺口冲击强度 KJ/m2     8
    弯曲模量 MPa     1355
    熔融指数 g/10min     9.8
    光泽度 ％     65
实施例2
    名称     物质名称     用量
    聚丙烯树脂     均聚聚丙烯     65份
    共聚聚丙烯     10份
    增韧剂     POE     5份
填充改性剂     硫酸钡     10份
    碳酸钙     10份
    热稳定剂     1010     0.2份
    光稳定剂     770     0.1份
    加工助剂     芥酸酰胺     0.1份
其中硫酸钡粒径≥95％在分布0.5μm～3.0μm；其中碳酸钙为≥95％粒径分布在0.5μm～3.0μm。
制备方法：
(1)将聚丙烯树脂、50％的填充改性剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂置于混合机中混合，混合机的转速为500转/分钟；
(2)再将剩余的填充改性剂、增韧剂加入混合机中混合，混合机的转速为500转/分钟，随之进入螺杆挤出机中以230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、干燥，即获得本发明的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯材料；
对实施例2的产品进行检测，其结果如表2：
表2
    性能   单位     实施例1
    密度   g/cm3     1.05
    拉伸强度   MPa     22
    悬臂梁缺口冲击强度   KJ/m2     10
    弯曲模量   MPa     1332
    熔融指数   g/10min     10.4
    光泽度   ％     67
实施例3
    名称     物质名称     用量
    聚丙烯树脂     均聚聚丙烯     85.5份
    共聚聚丙烯     4.5份
    增韧剂     POE     0.1份
    填充改性剂     硫酸钡     10份
    热稳定剂     1010     0.2份
    光稳定剂     770     0.1份
    加工助剂     芥酸酰胺     0.1份
其中硫酸钡粒径≥95％在分布0.5μm～3.0μm；其中碳酸钙为≥95％粒径分布在0.5μm～3.0μm。
制备方法：
(1)将聚丙烯树脂、50％的填充改性剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂置于混合机中混合，混合机的转速为500转/分钟；
(2)再将剩余的填充改性剂、增韧剂加入混合机中混合，混合机的转速为500转/分钟，随之进入螺杆挤出机中以230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、干燥，即获得本发明的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯材料；
对实施例3的产品进行检测，其结果如表3：
表3
    性能   单位     实施例1
    密度   g/cm3     0.98
    拉伸强度   MPa     23
    悬臂梁缺口冲击强度   KJ/m2     6
    弯曲模量   MPa     1302
    熔融指数   g/10min     12.1
    光泽度   ％     71

Claims (9)

1.一种高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，组分和重量份数包括：
聚丙烯树脂    90～69份
增韧剂        0.1～6份
填充改性剂    10～25份
热稳定剂      0.2～1.0份
光稳定剂      0.1～1.0份
加工助剂      0.1～1.0份
所说的增韧剂为聚烯烃弹性体。
2.根据权利要求1所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，所说的聚丙烯树脂为均聚PP和共聚PP的共混物。
3.根据权利要求2所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，共混物中，重量分数为：
均聚PP    95～85份
共聚PP    5～15份。
4.根据权利要求1所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，所说的聚烯烃弹性体选自：
多组分的烯烃、α烯烃和辛烯的三元共聚物(POE)、
乙烯、丙烯和丁二烯的三元共聚物(EPDM)、
苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBS)或
氢化的乙烯、丁二烯和苯乙烯共聚物(SEBS)的一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，所说的填充改性剂选自硫酸钡或与碳酸钙的复配体系，重量份数为：
硫酸钡    100～50份
碳酸钙   0～50份。
6.根据权利要求1所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，所说的热稳定剂选自酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或一种以上复配；
所说的光稳定剂选自受阻胺类(HALS)或紫外线吸收剂。
7.根据权利要求1所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯，其特征在于，所说的加工助剂选自低分子酯类硬脂酸、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类(芥酸酰胺)中的一种或其混合物。
8.制备权利要求1～7任一项所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯的方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯树脂、50～80％的填充改性剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂置于混合机中混合，混合机的转速为200～250转/分钟；
(2)再将剩余剩余的填充改性剂和增韧剂加入混合机中混合，混合机的转速为450～500转/分钟，随之进入螺杆挤出机中以180～230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、干燥，即获高光泽耐冲击填充改性聚丙烯。
9.权利要求1～7任一项所述的高光泽耐冲击填充改性聚丙烯的应用，其特征在于，用于制备家电类以及外观需具备良好光泽度产品的外壳，如电饭堡、空调、吸尘器、饮水机等。
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