CN101255251A - 弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯及其制备方法 Download PDF

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CN101255251A CNA2008100233260A CN200810023326A CN101255251A CN 101255251 A CN101255251 A CN 101255251A CN A2008100233260 A CNA2008100233260 A CN A2008100233260A CN 200810023326 A CN200810023326 A CN 200810023326A CN 101255251 A CN101255251 A CN 101255251A
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吴锡忠
崔益华
韩琛
沈玉海
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Abstract

本发明涉及一种弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯及其制备方法。所述弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯，由如下组分按质量份复配而成：聚丙烯80～95，无机刚性粒子5～20，二异氰酸酯0.5～2.0，聚醚二元醇1.0～4.0，分子量在0.5～3.0万的马来酸酐接枝的聚丙烯2.5～10，抗氧剂10101～2。其制备方法为：(1)将无机刚性粒子在70～100℃下，干燥1～2小时；(2)将无机刚性粒子和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010投入混合机中混合并低速搅拌3～8分钟；(3)将聚醚二元醇加入混合机中，低速搅拌15～20分钟后再加入二异氰酸酯高速搅拌45～60分钟，得到预混料；(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。本发明制作简单，加工性能好，成本低等优点，利用其对聚丙烯进行改性能增加材料的强度及韧性。

Description

弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯加工改性工艺，具体说明是一种用填充材料对聚丙烯进行加工改性而制得弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯及其制备方法。
背景技术
目前国内外对聚丙烯(PP)增强增韧主要有以下方法。
1、弹性体对聚丙烯增韧改性
将弹性体与聚丙烯及添加剂混合后挤出、造粒可以显著提高聚丙烯的冲击强度，增韧效果较好。
2、无机刚性粒子对聚丙烯增韧增强改性
将无机刚性粒子与聚丙烯及添加剂混合后挤出、造粒可以显著提高聚丙烯的拉伸强度，增强效果较好。
3、弹性体、无机刚性粒子两者共混对聚丙烯改性
将弹性体、无机刚性粒子与聚丙烯及添加剂混合后挤出、造粒对材料的强度和韧性都有较好的改性效果。
上述现有工艺中单独使用弹性体可以提高材料的韧性但会降低材料的强度；单独使用无机刚性粒子可以提高材料的强度但会降低材料的韧性；弹性体、无机刚性粒子共同加入会使弹性体和无机刚性粒子两种作用相互抵消，使体系韧性达到一定程度不能进一步增加。
发明内容
本发明要解决的上述在单独使用弹性体或无机刚性粒子以及弹性体和无机刚性粒子混用对聚丙烯进行改性效果均不理想的问题，提供一种弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯及其制备方法。
本发明所述弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯由如下组分复配而成：
(1)聚丙烯          80～95质量份；
(2)无机刚性粒子    5～20质量份；
(3)二异氰酸酯      0.5～2.0质量份；
(4)聚醚二元醇              1.0～4.0质量份；
(5)马来酸酐接枝的聚丙烯    2.5～10.0质量份。
(6)抗氧剂1010              1.0～2.0质量份。
上述无机刚性粒子为微米级，选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石中的一种或两种，当无机刚性粒子为两种时其重量配比为1∶2-2∶1。
上述马来酸酐接枝的聚丙烯分子量在0.5～3.0万之间。
本发明的制备方法包括如下步骤：
(1)将无机刚性粒子在70～100℃下，干燥1～2小时；
(2)将无机刚性粒子和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以300～600转/分的低速搅拌3～8分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以300～600转/分的低速搅拌15～20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以1500～2500转/分的高速搅拌45～60分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
本发明采用原位合成法合成弹性体并包覆在无机刚性粒子表面，形成核-壳结构，使弹性体、无机刚性粒子有机结合起来，能显著增加聚丙烯的韧性与强度，并具有加工性能好，成本低等优点，相比无机刚性粒子、弹性体及两者共混，本发明具有明显优势，可广泛用于聚丙烯改性生产中。
经检测，采用本发明制得的改性聚丙烯的性能如下：
断裂伸长率               120～510％
弯曲模量                 1022～1257MPa
弯曲强度                 22.31～27.63MPa
简支梁缺口冲击强度       23.53～56.52kJ/m2
熔融指数                 7.6～10.1g/10min
具体实施方式
实施例1
1、原料用量
①PP                    95质量份；
②滑石粉(粒度3000目)    5质量份；
③二异氰酸酯            0.5质量份；
④聚醚二元醇                    1.0质量份；
⑤马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为5.0质量份；
⑥抗氧剂1010                    1.0质量份。
2、制备过程
(1)将滑石粉在80℃下，干燥1小时；
(2)将滑石粉和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以300转/分的低速搅拌3分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以400转/分的低速搅拌15分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以2000转/分的高速搅拌60分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
3、实施效果
本实施例制得的成品的性能如下：
密度                  0.91g/cm3
断裂伸长率            110％
弯曲模量              1030MPa
弯曲强度              24.63MPa
简支梁缺口冲击强度    23.53kJ/m2
熔融指数              8.10g/10min
实施例2
1、原料用量
①PP                   80质量份；
②滑石粉               20质量份；
③二异氰酸酯           2.0质量份；
④聚醚二元醇           4.0质量份；
⑤马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为10质量份；
⑥抗氧剂1010            2.0质量份
2、制备过程
(1)将滑石粉在80℃下，干燥2小时；
(2)将滑石粉和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以300转/分的低速搅拌8分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以400转/分的低速搅拌20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以2000转/分的高速搅拌60分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
3、实施效果
本实施例制得的成品的性能如下：
密度                  1.01g/cm3
断裂伸长率            465％
弯曲模量              1127MPa
弯曲强度              26.67MPa
简支梁缺口冲击强度    49.36kJ/m2
熔融指数              9.96g/10min
实施例3
1、原料用量
①PP                  90质量份；
②碳酸钙              10质量份；
③二异氰酸酯          1.0质量份；
④聚醚二元醇          2.0质量份；
⑤马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为7.5质量份；
⑥抗氧剂1010          1.0质量份。
2、制备过程
(1)将碳酸钙在80℃下，干燥2小时；
(2)将碳酸钙和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以300转/分的低速搅拌8分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以300转/分的低速搅拌20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以1500转/分的高速搅拌60分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
(3)实施效果
本实施例制得的成品的性能如下：
密度            0.94g/cm3
断裂伸长率      512％
弯曲模量                1029MPa
弯曲强度                24.27MPa
简支梁缺口冲击强度      57.06kJ/m2
熔融指数                8.17g/10min
实施例4
1、原料用量
①PP                90质量份；
②硅灰              10质量份；
③二异氰酸酯        0.5质量份；
④聚醚二元醇        1.0质量份；
⑤马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为5.0质量份；
⑥抗氧剂1010        1.0质量份
2、制备过程
(1)将硅灰石在70下，干燥2小时；
(2)将硅灰石和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以600转/分的低速搅拌5分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以600转/分的低速搅拌15分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以2500转/分的高速搅拌45分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
(3)实施效果
本实施例制得的成品的性能如下：
密度                    0.95g/cm3
断裂伸长率              175％
弯曲模量                1120MPa
弯曲强度                25.67MPa
简支梁缺口冲击强度      29.53kJ/m2
熔融指数                9.12g/10min
实施例5
1、原料用量
①PP             80质量份；
②碳酸钙        10质量份；
③滑石粉        10质量份
④二异氰酸酯    2.0质量份；
⑤聚醚二元醇    4.0质量份；
⑥马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为10质量份；
⑦抗氧剂1010    1.0质量份。
2、制备过程
(1)将碳酸钙、滑石粉在80下，干燥2小时；
(2)将碳酸钙、滑石粉和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以600转/分的低速搅拌5分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以600转/分的低速搅拌20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以2500转/分的高速搅拌45分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
(3)实施效果
本实施例制得的成品的性能如下：
密度                  1.00g/cm3
断裂伸长率            480％
弯曲模量1             105MPa
弯曲强度              26.12MPa
简支梁缺口冲击强度    51.03kJ/m2
熔融指数              9.58g/10min
实施例6
1、原料用量
①PP            80质量份；
②硅灰          10质量份；
③滑石粉        10质量份
④二异氰酸酯    2.0质量份；
⑤聚醚二元醇    4.0质量份；
⑥马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为5.0质量份；
⑦抗氧剂1010    1.0质量份
2、制备过程
(1)将硅灰石、滑石粉在100℃下，干燥1小时；
(2)将硅灰石、滑石粉和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以600转/分的低速搅拌5分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以600转/分的低速搅拌20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以2500转/分的高速搅拌50分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
(3)实施效果
本实施例制得的成品的性能如下：
密度                    1.01g/cm3
断裂伸长率              155％
弯曲模量                1320MPa
弯曲强度                27.17MPa
简支梁缺口冲击强度      24.53kJ/m2
熔融指数                9.72g/10min
实施例7
1、原料用量
①PP                85质量份；
②硅灰石            10质量份；
③碳酸钙            5质量份
④二异氰酸酯        1.5质量份；
⑤聚醚二元醇        3.0质量份；
⑥马来酸酐接枝的聚丙烯，其用量为5.0质量份；
⑦抗氧剂1010        1.0质量份
2、制备过程
(1)将硅灰石、碳酸钙在100℃下，干燥1小时；
(2)将硅灰石、碳酸钙和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以600转/分的低速搅拌3分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以600转/分的低速搅拌20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以2500转/分的高速搅拌60分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
(3)实施效果
所得材料的性能如下：
密度                    0.99g/cm3
断裂伸长率              205％
弯曲模量                1230MPa
弯曲强度                26.17MPa
简支梁缺口冲击强度      25.95kJ/m2
熔融指数                8.67g/10min

Claims (5)

1、一种弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯，其特征在于由如下组分复配而成：
(1)聚丙烯                  80～95质量份；
(2)无机刚性粒子            5～20质量份；
(3)二异氰酸酯              0.5～2.0质量份；
(4)聚醚二元醇              1.0～4.0质量份；
(5)马来酸酐接枝的聚丙烯    2.5～10.0质量份；
(6)抗氧剂1010              1.0～2.0质量份。
2、如权利要求1所述的弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯，其特征在于所述无机刚性粒子为微米级，选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石中的一种或两种，当无机刚性粒子为两种时其重量配比为1∶2-2∶1。
3、如权利要求1所述的弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯，其特征在于所述马来酸酐接枝的聚丙烯分子量在0.5～3.0万之间。
4、权利要求1或2或3所述弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将无机刚性粒子在70～100℃下，干燥1～2小时；
(2)将无机刚性粒子和聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯及抗氧剂1010按比例投入混合机中混合并以300～600转/分的低速搅拌3～8分钟；
(3)将聚醚二元醇加入混合机中，以300～600转/分的低速搅拌15～20分钟使材料混合均匀，然后再加入二异氰酸酯以1500～2500转/分的高速搅拌45～60分钟，得到预混料；
(4)将预混料经挤出机挤出造粒后，即得成品。
5、如权利要求1或2所述的弹性体包覆无机刚性粒子填充聚丙烯，其特征在于所用的无机刚性粒子经二异氰酸酯及聚醚二元醇在高速混合机中经搅拌，原位聚合生成聚氨酯并在无机刚性粒子表面包覆，形成的核-壳结构材料填充聚丙烯。
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