CN101704972A - 高光泽快速成型聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高光泽快速成型聚丙烯材料,原料按重量份包括90-95份聚丙烯粉,5-10份无机填充剂、0.3-0.5份成核剂、0.2-1.0份流变改性剂、0.1-0.5份抗氧剂和0.05-0.1份偶联剂;本发明产品成型周期短,表面光泽度好,结晶度和表面洁净度高,具有优异的抗冲击强度、屈服强度和耐热及着(染)色性能,原料中填充剂和助剂用量小,相容性好,生产成本低;本发明提供的制备所述高光泽快速成型聚丙烯材料的方法,工艺简单,实施容易,能耗低,非常适合用于所述高光泽快速成型聚丙烯材料的规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料及其制备方法,特别涉及一种高光泽快速成型聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是塑料产业中发展得最为迅速的品种之一。它具有力学性能好、比重轻、无毒、易加工、耐腐蚀等优点,而且原料易得、价格低廉,因而在家电、汽车以及包装等领域得到了广泛的应用。高光泽快速成型聚丙烯材料因其表面光泽度好正在逐步取代价格较高的ABS等塑料,并广泛应用于对塑料有耐热性、光泽度和一定硬度要求的应用领域,如电饭煲、电熨斗、电水壶、电吹风、微波炉、取暖器和电烤面包机等小家电。我国作为世界上最大的小家电生产、消费和输出国,开发和生产高光泽快速成型聚丙烯将具有非常光明的前景。
目前国内外也有关于高光泽快速成型聚丙烯材料的报道或者应用,不同的高光泽快速成型聚丙烯材料,因选料和配方设计的差异,使产品光泽度、力学性能和耐热性能等就各有不同。总体而言,国内传统的高光泽聚丙烯材料一般采取大量无机填充物,造成产品比重高,力学性能低、光泽度低、流动性差成型困难、成型周期长,与国外同类产品相比存在较大性价比差距。
提供一种表面光泽度高、耐热性能好、强度好、比重低且能够快速成型、价格低廉的高光泽快速成型聚丙烯材料,对于促进保障产品质量、促进国内行业发展、提高经济效益具有重要意义。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一是提供一种高光泽快速成型聚丙烯材料,表面光泽度高、耐热性能好、强度好、比重低且能够快速成型、价格低廉。
本发明所述的高光泽快速成型聚丙烯材料,其原料按重量份包括如下组分:
聚丙烯 90-95份
填充剂 5-10份
成核剂 0.3-0.5份
流变改性剂 0.2-1.0份
偶联剂 0.05-0.1份
抗氧剂 0.1-0.5份
所述成核剂为β晶型成核剂Y-619。
进一步,所述原料按重量份还包括白矿油0.05-0.15份和硬脂酸盐润滑剂0.1-0.5份;
进一步,所述润滑剂为乙撑基双脂肪酸酰胺类润滑剂TAS-2A;
进一步,所述聚丙烯为聚丙烯均聚物粉状树脂,所述流变改性剂为过氧化二异丙苯或降温母粒,所述填充剂为沉淀硫酸钡、超微细滑石粉或纳米级活性轻质碳酸钙中的一种,所述偶联剂为钛酸酯偶联剂101或硅烷偶联剂KH-550,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯抗氧剂168或二者按2∶1重量比形成的复配物;
进一步,所述填充剂为98%沉淀硫酸钡。
本发明的目的之二在于提供制备所述高光泽快速成型聚丙烯材料的方法,包括如下步骤:
a.按照所述比例将聚丙烯、填充剂、偶联剂、成核剂、流变改性剂和抗氧剂于高速混合机中混合3-5分钟,得混合均匀的混合物料;
b.所得混合物料通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒;
c.对步骤b所得的塑料颗粒进行均化、干燥,即得所需的高光泽快速成型聚丙烯材料。
进一步,步骤b中,所述平行双螺杆挤出机共混挤出的工艺参数为:真空度要求为-0.04-0.08MPa、各加热区温度为:1区185-195℃、2区195-205℃、3区195-205℃、4区200-210℃、5区200-210℃、6区200-210℃、7区195-205℃、8区195-205℃、9区195-205℃和机头205-215℃,挤出机进料量为20-50kg/h,转速为300-400r/min;
进一步,步骤a中物料进入高速混合机前,按重量份加入白油0.05-0.15份和润滑剂0.1-0.5份。
本发明的有益效果是:
本发明的高光泽快速成型聚丙烯材料以价格低廉的聚丙烯树脂作为主要原料,并适量添加填充剂、偶联剂、成核剂、流变改性剂和抗氧剂,本发明通过β晶型成核剂Y-619促进共混物中分子结晶并加快结晶速度、细化晶粒,使所得产品的表面光泽度好,洁净度高,成型周期大大缩短、同时具有优异的抗冲击强度、屈服强度和耐热性等综合性能;本发明使用的助剂用量远低于现有高光泽快速成型聚丙烯材料中的助剂用量,同时主要原料与各种助剂的相容性良好,助剂之间起到协同作用,在保障产品具有优异力学性能的同时大幅降低制造成本;本发明的原料中添加流变改性剂,流变改性剂的加入可与PP分子链段发生作用,在挤出混炼时让PP大分子链段发生部分断裂,使产品流动性能大幅度提高以弥补加入无机填充剂后使产品熔指产生下降的负面影响,从而使得本产品可注射大型薄壁或结构更为复杂的制品,使产品的应用领域进一步扩大。
本发明的制备所述高光泽快速成型聚丙烯材料的方法,其工艺简单,实施容易,能耗低,非常适合用于所述高光泽快速成型聚丙烯材料的规模化生产。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到启示。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
按重量份将95份聚丙烯粉、5份填充剂、0.3份β晶型成核剂Y-619、0.1份抗氧剂、0.05份偶联剂和0.5份流变改性剂于高速混合机中混合3分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒;所得塑料颗粒均化干燥后即为所需的高光泽快速成型聚丙烯材料.本实施例中,填充剂为沉淀硫酸钡,流变性改性剂为过氧化二异丙苯(DCP),偶联剂为钛酸酯偶联剂101、抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010,可使所得产品具有高光泽度和高硬度的表面,同时保障聚丙烯材料既有的弹性和尺寸的安定性,当然本实施例中,填充剂还可以为超微细滑石粉或纳米级活性轻质碳酸钙,流变改性剂还可以为降温母粒,偶联剂还可以为硅烷偶联剂KH-550,抗氧剂还可以为亚磷酸酯抗氧剂168或受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168按2∶1(重量比)的复配物.本实施例中,所述平行双螺杆挤出机共混挤出工艺参数为:真空度为-0.04-0.08MPa、挤出机各段温度为:1区185℃、2区195℃、3区195℃、4区200℃、5区200℃、6区200℃、7区195℃、8区195℃、9区195℃和机头205℃,平行双螺杆挤出机的进料量为20-50KG/h、转速为300-400r/min.
实施例2
按重量份将93份聚丙烯粉料、7份填充剂、0.3份β晶型成核剂Y-619和0.5份流变改性剂、0.07份偶联剂、0.2份抗氧剂于高速混合机中混合5分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒;所得粒料均化干燥后即为高光泽快速成型聚丙烯材料。本实施例中,填充剂为超微细滑石粉,流变改性剂为DCP;偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168。本实施例中,所述平行双螺杆挤出机共混挤出的工艺参数为:真空度为-0.04-0.08MPa、挤出机各区温度为:1区195℃、2区205℃、3区205℃、4区210℃、5区210℃、6区210℃、7区205℃、8区205℃、9区205℃和机头215℃,平行双螺杆挤出机的进料量为20-50KG/h。
实施例3
按重量份将92份聚丙烯粉、8份填充剂、0.5份β晶型成核剂Y-619和0.4份流变改性剂、0.08份偶联剂、0.2份抗氧剂于高速混合机中混合5分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒;所得粒料进行均化干燥,即得高光泽快速成型聚丙烯材料。本实施例中,填充剂为纳米级活性轻质碳酸钙,流变改性剂为降温母粒、偶联剂为钛酸酯偶联剂101、抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168按2∶1重量比形成的复配物;本实施例中,所述平行双螺杆挤出机共混挤出的工艺参数为:真空度高于-0.04-0.08MPa、挤出机各段温度1区185℃、2区200℃、3区200℃、4区200℃、5区200℃、6区205℃、7区205℃、8区205℃、9区205℃和机头215℃,平行双螺杆挤出机的进料量为20-50KG/h.
实施例4
按重量份将94份聚丙烯粉、6份填充剂、0.5份β晶型成核剂Y-619和0.6份流变改性剂、0.05份偶联剂、0.4份抗氧剂于高速混合机中混合5分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却;所得粒料进行均化干燥,即得高光泽快速成型聚丙烯材料。本实施例中,填充剂为超微细滑石粉、偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、流变改性剂为降温母粒、抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168按2∶1重量比形成的复配物;本实施例中,所述挤出工艺为真空度为-0.04∽0.08、挤出温度1区195℃、2区200℃、3区200℃、4区205℃、5区205℃、6区210℃、7区195℃、8区195℃、9区205℃和机头205℃,平行双螺杆挤出机的进料量20-50KG/h。
实施例5
按重量份将93份聚丙烯粉、7份填充剂、0.5份β晶型成核剂Y-619、0.8份流变改性剂、偶联剂0.1份、抗氧剂0.4份、白油0.07和润滑剂0.1份于高速混合机中混合5分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却;所得粒料进行均化干燥,即得高光泽快速成型聚丙烯材料。本实施例所述填充剂为98%沉淀硫酸钡,流变改性剂为降温母粒,润滑剂为乙撑基双脂肪酸酰胺类润滑剂TAS-2A,偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168按2∶1重量比形成的复配物,本实施例添加了白油及润滑剂,可有效提高各种助剂的分散性,使配方各组分分散更加均匀;本发明中的润滑剂可以是硬脂酸钙、硬脂酸锌、低分子量聚乙烯/聚丙烯蜡、乙撑基双脂肪酸酰胺等,通过比较我们最终选用了光泽度最高、分散效果最佳的乙撑基双脂肪酸酰胺类润滑剂TAS-2A作为润滑剂。本实施例中,所述平行双螺杆挤出机共混挤出的工艺参数为:真空度为-0.04∽0.08Mpa之间、挤出温度:1区195℃、2区195℃、3区195℃、4区210℃、5区210℃、6区210℃、7区195℃、8区205℃、9区195℃和机头215℃,平行双螺杆挤出机的进料量为20-50KG/h,螺杆转速为300-400r/min。
实施例6
按重量份将95聚丙烯粉、5份填充剂、0.5份β晶型成核剂Y-619、0.7份流变改性剂、0.1份偶联剂、0.5份抗氧剂、0.05份白油和0.5份润滑剂于高速混合机中混合3分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒,所得粒料均化干燥后即得高光泽快速成型聚丙烯材料。本实施例所述填充剂为98%沉淀硫酸钡,流变改性剂为过氧化二异丙苯,偶联剂为钛酸酯偶联剂101、抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168,润滑剂为乙撑基双脂肪酸酰胺类润滑剂TAS-2A;本实施例中,共混挤出工艺条件为:真空度-0.04∽0.08MPa、加工温度:1区195℃、2区195℃、3区195℃、4区210℃、5区210℃、6区210℃、7区195℃、8区195℃、9区195℃和机头205℃,平行双螺杆挤出机的进料量为20-50KG/h。
实施例7
按重量份将90份聚丙烯粉、10份填充剂、0.5份β晶型成核剂Y-619、1.0份流变改性剂、0.1份偶联剂、0.5份抗氧剂、0.15份白油和0.1份润滑剂于高速混合机中混合5分钟后通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却;所得的冷却后的物料进行干燥,即得高光泽快速成型聚丙烯材料。本实施例所述填充剂为纳米级活性轻质碳酸钙,流变改性剂为降温母粒,偶联剂为钛酸酯偶联剂101、抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168,润滑剂为乙撑基双脂肪酸酰胺类润滑剂TAS-2A;本实施例中,共混挤出工艺条件为:真空度-0.04∽0.08Mpa加工温度:1区185℃、2区195℃、3区195℃、4区210℃、5区210℃、6区210℃、7区205℃、8区195℃、9区195℃和机头205℃,平行双螺杆挤出机的进料量为20-50KG/h。
各实施例产品均按照表1标准进行检测:
表1
性能Properties | 测试标准Test Standard | 测试条件Test Condition |
环境温度 | 23℃ | / |
性能Properties | 测试标准Test Standard | 测试条件Test Condition |
环境湿度 | 50% | / |
拉伸强度 | ASTM D638 | 50mm/min |
断裂伸长率 | ASTM D638 | 50mm/min |
弯曲强度 | ASTM D790 | 1.3mm/min |
弯曲模量 | ASTM D790 | 1.3mm/min |
缺口冲击 | ASTM D256 | 4J摆锤 |
熔体指数 | ASTM D1238 | 230℃,2.16KG |
得到各实施例产品的性能,如表2:
表2
实施例 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(%) | 缺口冲击(KJ/m2) | 弯曲模量(MPa) | 弯曲强度(MPa) | 熔体指数(g/10min) | 产品光泽度 |
1 | 24.1 | 140 | 12.2 | 1102 | 31.2 | 19.9 | 较佳 |
2 | 27.3 | 138 | 12 | 1200 | 34.3 | 19.5 | 一般 |
3 | 26.5 | 145 | 16 | 1189 | 32.2 | 20.3 | 一般 |
4 | 27.1 | 140 | 12.5 | 1345 | 33 | 21.5 | 一般 |
5 | 26.3 | 130 | 13 | 1112 | 31 | 23 | 最佳 |
6 | 23.5 | 124 | 11 | 1080 | 28.9 | 20.4 | 较佳 |
7 | 28.3 | 148 | 14 | 1380 | 35.5 | 18 | 一般 |
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种高光泽快速成型聚丙烯材料,其特征在于:原料按重量份包括如下组分:
聚丙烯 90-95份
填充剂 5-10份
成核剂 0.3-0.5份
流变改性剂 0.2-1.0份
偶联剂 0.05-0.1份
抗氧剂 0.1-0.5份
所述成核剂为β晶型成核剂Y-619。
2.根据权利要求1所述的高光泽快速成型聚丙烯材料,其特征在于:所述原料按重量份还包括白矿油0.05-0.15份和硬脂酸盐润滑剂0.1-0.5份。
3.根据权利要求2所述的高光泽快速成型聚丙烯材料,其特征在于:所述润滑剂为乙撑基双脂肪酸酰胺类润滑剂TAS-2A。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的高光泽快速成型聚丙烯材料,其特征在于:所述聚丙烯为聚丙烯均聚物粉状树脂,所述流变改性剂为过氧化二异丙苯或降温母粒,所述填充剂为沉淀硫酸钡、超微细滑石粉或纳米级活性轻质碳酸钙中的一种,所述偶联剂为钛酸酯偶联剂101或硅烷偶联剂KH-550,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯抗氧剂168或二者按2∶1重量比形成的复配物。
5.根据权利要求4所述的高光泽快速成型聚丙烯材料,其特征在于:所述填充剂为98%沉淀硫酸钡。
6.制备权利要求1所述的高光泽快速成型聚丙烯材料的方法,其特征在于:包括如下步骤:
a.按照所述比例将聚丙烯、填充剂、偶联剂、成核剂、流变改性剂和抗氧剂于高速混合机中混合3-5分钟,得混合均匀的混合物料;
b.所得混合物料通过平行双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒;
c.对步骤b所得的塑料颗粒进行均化、干燥,即得所需的高光泽快速成型聚丙烯材料。
7.根据权利要求6所述的制备高光泽快速成型聚丙烯材料的方法,其特征在于:步骤b中,所述平行双螺杆挤出机共混挤出的工艺参数为:真空度要求为-0.04-0.08MPa、各加热区温度为:1区185-195℃、2区195-205℃、3区195-205℃、4区200-210℃、5区200-210℃、6区200-210℃、7区195-205℃、8区195-205℃、9区195-205℃和机头205-215℃,挤出机进料量为20-50kg/h,转速为300-400r/min。
8.根据权利要求6或7所述的制备高光泽快速成型聚丙烯材料的方法,其特征在于:步骤a中物料进入高速混合机前,按重量份加入白油0.05-0.15份和润滑剂0.1-0.5份。
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