CN101921430A - 高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，由以下重量配比的原料配制成：55-68％的高结晶聚丙烯；20-25％的填充剂；0-2％的分散剂；0-1％的偶联剂；0-15％的增韧剂；0.2-1％的抗氧剂AT-10；0.2-1％的抗氧剂AT-168。本发明的有益效果主要体现在：采用PP材料高结晶技术制备，成本低，性能好，高强度高韧性，制造工艺简单。

Description

高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有价格便宜、密度小、耐化学腐蚀性好、刚性优良以及制件成型工艺简单等优点，但聚丙烯也有明显缺陷，即低温冲击性能差，为此，很多科技工作者针对这一缺点进行了大量的改性研究。他们通过加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体或三元乙丙橡胶等对聚丙烯进行增韧，随着弹性体含量的增加，缺口冲击强度大幅度提高，但却使刚性急剧下降。市场上很多制品由于在生产、使用或为了应付野蛮装卸的需要，既对制品的缺口冲击强度要求高，又要求其保待必要的刚性，而目前的聚丙烯树脂往往难以满足客户的要求，大大限制了聚丙烯树脂的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，由以下重量配比的原料配制成：(％)
高结晶聚丙烯            55-68；
填充剂                  20-25；
分散剂                  0-2；
偶联剂                 0-1；
增韧剂                 0-15；
抗氧剂AT-10            0.2-1；
抗氧剂AT-168           0.2-1。
进一步地，所述高结晶聚丙烯为熔融指数是1-25g/10min的高结晶聚丙烯。
进一步地，所述填充剂为超细碳酸钙，其粒径为2500-3000目。
进一步地，所述分散剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺。
进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
进一步地，所述增韧剂为乙烯与辛烯共聚物。
一种制备上述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)将填充剂，分散剂，抗氧剂加入高混机中进行预混合，边搅拌滴加偶联剂，使填充剂表面形成氢键；
(3)再将高结晶聚丙烯、弹性体加入高混机中进行干混3-5分钟；
(4)后经双螺杆挤出机加温、混合塑化、熔融、剪切、挤出造粒，其中，挤出时螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
本发明的有益效果主要体现在：采用PP材料高结晶技术制备，成本低，性能好，高强度高韧性，制造工艺简单。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为任一种高结晶聚丙烯，熔融指数可以为1-25g/10min。填充剂为超细碳酸钙，其粒径为2500-3000目。分散剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺。偶联剂为钛酸酯偶联剂，牌号为NT201。增韧剂为乙烯与辛烯共聚物。抗氧剂AT-10为金海雅宝公司产，化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。抗氧剂AT-168为金海雅宝公司产，化学名称为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
本发明的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯的原料及配比：
高结晶聚丙烯            55-68；
填充剂                  20-25；
分散剂                  0-2；
偶联剂                  0-1；
增韧剂                  0-15；
抗氧剂AT-10             0.2-1；
抗氧剂AT-168            0.2-1。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)将填充剂，分散剂，抗氧剂加入高混机中进行预混合，边搅拌滴加偶联剂，使填充剂表面形成氢键；
(3)再将高结晶聚丙烯、弹性体加入高混机中进行干混3-5分钟；
(4)后经双螺杆挤出机加温、混合塑化、熔融、剪切、挤出造粒，其中，挤出时螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
性能评价方式及实行标准将按上述方法完成造粒的粒子材料事先在80～90℃的鼓风烘箱中烘燥2～4小时，然后再将烘燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。注射成型模温控制在40℃左右。试样尺寸根据ISO标准分别为：
拉伸样条：ISO527，试样为1B型样条
弯曲样条：ISO 178，试样尺寸：80*10*4mm；
悬臂梁缺口冲击样条：ISO 179，试样尺寸80*10*4mm；
熔融指数：ISO 1183，230℃/2.16kg；
表观质量样板：自定义标准，试样尺寸：90*55*2mm。
所制备好的试样最后再根据相应的测试标准进行相关性能的测试分析。材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度的数值进行评判；材料的成型流动性能通过在上述条件下所测得的材料的熔融指数数值的大小进行评判。材料的表观质量根据样板表面的光滑度及光泽度按自定义的“少量云斑，光滑、有光泽，微量云斑和大量云斑”四个等级进行表征。
实施例1
将重量比为聚丙烯68.1％，填充剂19％，分散剂0.8％，偶联剂0.5％，增韧剂11％，抗氧剂AT-10 0.3％，抗氧剂AT-168 0.3％在高速混合器中于室温状态下干混，经240～230℃熔融挤出，造粒制成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
对比例1
将重量比为聚丙烯68.9％，填充剂19％，偶联剂0.5％，增韧剂11％，抗氧剂AT-10 0.3％，抗氧剂AT-168 0.3％在高速混合器中于室温状态下干混，经240～230℃熔融挤出，造粒制成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
对比例2
将重量比为聚丙烯68.6％，填充剂19％，分散剂0.8％，增韧剂11％，抗氧剂AT-10 0.3％，抗氧剂AT-168 0.3％在高速混合器中于室温状态下干混，经240～230℃熔融挤出，造粒制成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
对比例3
将重量比为聚丙烯79.1％，填充剂19％，分散剂0.8％，偶联剂0.5％，抗氧剂AT-10 0.3％，抗氧剂AT-168 0.3％在高速混合器中于室温状态下干混，经240～230℃熔融挤出，造粒制成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
对比例4
将重量比为聚丙烯68.1％，填充剂19％，分散剂0.8％，偶联剂0.5％，增韧剂15％，抗氧剂AT-10 0.3％，抗氧剂AT-168 0.3％在高速混合器中于室温状态下干混，经240～230℃熔融挤出，造粒制成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
对比例5
将重量比为聚丙烯79.6％，填充剂19％，分散剂0.8％，偶联剂0.5％，增韧剂15％，抗氧剂AT-10 0.3％，抗氧剂AT-168 0.3％在高速混合器中于室温状态下干混，经240～230℃熔融挤出，造粒制成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
表1：高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯材料配方及材料性能表
Figure BSA00000233226000061
对比实施例1与对比例1、2结果表明，通过向材料内添加分散剂以及偶联剂等化学助剂，使得碳酸钙表面形成强有力的氢键，增加与聚丙烯材料的融合，同时，由于使用的是超细碳酸钙，材料在受到外界冲击时，碳酸钙的的小分子即会大量吸收冲击能量，避免冲击断裂。对比实施例1与对比例3、5结果表明，通过添加增韧剂，也可大幅提高材料的抗冲性能，但随着添加比例的增加，材料的冲击性能的提升率逐渐变小，同时拉伸以及弯曲性能却大幅下降。对比实施例1与对比例4结果表明，使用高结晶聚丙烯其综合性能将大大优于普通聚丙烯。
表2：高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯材料配方及材料性能表
Figure BSA00000233226000071
通过比较实施例2、3、4、5、6、7结果表明，增韧剂的合理比例为13％。

Claims (7)

1.一种高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，其特征在于：由以下重量配比的原料配制成：(％)
高结晶聚丙烯                   55-68；
填充剂                         20-25；
分散剂                         0-2；
偶联剂                         0-1；
增韧剂                         0-15；
抗氧剂AT-10                    0.2-1；
抗氧剂AT-168                   0.2-1。
2.根据权利要求1所述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，其特征在于：所述高结晶聚丙烯为熔融指数是1-25g/10min的高结晶聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，其特征在于：所述填充剂为超细碳酸钙，其粒径为2500-3000目。
4.根据权利要求1所述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，其特征在于：所述分散剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺。
5.根据权利要求1所述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
6.根据权利要求1所述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯，其特征在于：所述增韧剂为乙烯与辛烯共聚物。
7.一种制备权利要求1所述的高强度高抗冲击矿物填充聚丙烯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)按重量配比秤取原料；
(2)将填充剂，分散剂，抗氧剂加入高混机中进行预混合，边搅拌滴加偶联剂，使填充剂表面形成氢键；
(3)再将高结晶聚丙烯、弹性体加入高混机中进行干混3-5分钟；
(4)后经双螺杆挤出机加温、混合塑化、熔融、剪切、挤出造粒，其中，挤出时螺杆各加温区温度设置分别为：一区240～250℃，二区240～250℃，三区230～240℃，四区230～240℃，五区230～240℃，六区230～220℃，七区230～220℃，八区230～220℃，主机频率为450rpm，主机电流为130A。
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