CN102295808B - 一种耐应力发白聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐应力发白聚丙烯组合物及其制备方法。所述耐应力发白聚丙烯组合物包括如下按重量百分比计算的组分组成：35%-82%聚丙烯树脂；2%-12%相容剂；5%-15%耐应力发白剂；10%-40%填充剂；0.2%-1.0%抗氧剂；0.2%-1.0%加工助剂；所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯的混合物；所述耐应力发白剂为聚乙烯与热塑性弹性体的混合物；所述相容剂为聚丙烯与不饱和羧酸或其酸酐的接枝聚合物。本发明所述耐应力发白聚丙烯组合物兼具良好的综合力学性能，以及具有良好的耐应力发白特性，可以应用于家用电器、玩具、汽车零部件以及电动工具等领域。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯改性技术领域，具体地说，涉及一种耐应力发白聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）由于价格低廉，易于加工成型及其具有密度低，耐化学腐蚀和自身优异的物理力学性能等优点，其应用非常广泛，成为发展最快的通用性塑料。但是PP由于自身的结构特点，导致缺口冲击强度低，同时也致使PP在使用过程中易受到拉伸、弯曲、冲击等外力的影响而出现应力发白现象，严重时还会影响产品的性能和质量，所以在一些如家用电器、玩具、汽车零部件以及电动工具等应用领域，同时需要PP具有良好的冲击强度以及优异的耐应力发白性能。于是许多专利通过多种途径解决聚丙烯的缺口冲击强度低及应力发白问题。例如，专利CN101709124A公开了一种耐折叠抗应力发白聚丙烯材料，通过在高抗冲聚丙烯基材里添加弹性体及自制的抗应力发白母粒提高材料的韧性和耐应力发白性能，虽然所述的材料显示出非常高的抗冲击性能，但是共聚聚丙烯用量太多，致使材料的刚性下降严重，同时耐应力发白也没有期望的那么高。专利CN101058655A公开了一种耐应力发白及应力开裂填充聚丙烯材料，通过聚乙烯来改善应力发白，但是其采用的是嵌段共聚聚丙烯，且共聚聚丙烯用量过多，致使材料的耐应力发白并不是很好。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中聚丙烯材料耐应力发白性能的不足的缺陷，提供一种具有良好耐应力发白性能的聚丙烯组合物。
本发明的另一个目的是提供上述耐应力发白聚丙烯组合物的制备方法。
上述发明目的通过如下技术方案予以实现：
一种耐应力发白聚丙烯组合物，包括如下按重量百分比计算的组分组成：
聚丙烯树脂 35%-82%；
相容剂 2%-12%；
耐应力发白剂 5%-15%；
填充剂 10%-40%；
抗氧剂 0.2%-1.0%；
加工助剂 0.2%-1.0%；
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯的混合物。
所述耐应力发白剂为聚乙烯与热塑性弹性体的混合物。
作为一种优选方案，所述耐应力发白剂中，聚乙烯占耐应力发白剂的30~50重量%，热塑性弹性体占耐应力发白剂的50~70重量%。
所述相容剂为聚丙烯与不饱和羧酸或其酸酐的接枝聚合物。相容剂的加入，提高了聚丙烯与填充剂的界面粘接力，当材料受到外力的冲击时，填充剂不易从两相间剥离，从而进一步改善了应力发白现象。
作为一种优选方案，所述均聚聚丙烯占聚丙烯树脂的30~50重量%，所述无规共聚聚丙烯占聚丙烯树脂的50~70重量%。
所述均聚聚丙烯的熔体指数优选为1g/10min ~60g/10min(230℃/2.16kg)；所述无规共聚聚丙烯的熔体指数优选为1g/10min ~35g/10min(230℃/2.16kg)。
作为一种优选方案，所述相容剂优选为马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）。
所述聚乙烯优选为高密度聚乙烯（HDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）中的任意一种或几种的混合物。
所述聚乙烯的熔体流动速率优选为1g/10min~30g/10min（190℃/2.16kg）。
所述热塑性弹性体为聚乙烯与含有2~10个碳原子的α-烯烃共聚物或这种共聚物的马来酸酐接枝物。
所述α-烯烃优选为丙烯、丁烯、戊烯、己烯或辛烯，但不限于这些物质。
作为一种优选方案，所述热塑性弹性体优选为乙烯-辛烯共聚物或乙烯辛烯共聚物的马来酸酐接枝物。
所述填充剂优选为经硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂活化处理的填充剂，所述填充剂选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硅灰石、云母、二氧化硅中的任意一种或几种的混合物。
所述的抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂、亚磷酸酯类辅抗氧剂的混合物。
所述受阻酚类主抗氧剂，优选IRGANOX 1010、IRGANOX 1076、IRGANOX 3114、CYANOX 1790、ANOX330；所述亚磷酸酯类辅抗氧剂优选为分子量较大、化学稳定性好的亚磷酸酯类辅抗氧剂，优选IRGAFOS 168、IRGAFOS 126、IRGAFOS P-EPQ、Ultranox 627A。
所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的任意一种或几种的混合物。
所述耐应力发白聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
按重量百分比称取各组分于混合机混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，最终得到产品。
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比优选为32~45，加工温度优选为190~230℃，螺杆转速优选为300~500RPM。
本发明制备的组合物兼具良好的综合力学性能，以及具有良好的耐应力发白特性，将复合物制备成100*100*3mm的方板，承受重500g、直径为50mm的钢球从300mm高度的跌落测试，其发白区域直径可低至5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯作为基材，无规共聚聚丙烯与嵌断共聚聚丙烯相比，更不容易发白，但是韧性较差，我们通过加入聚乙烯与热塑性弹性体，既能改善材料的应力发白，又能提到材料的韧性；此外由于相容剂提高了聚丙烯与填充剂的界面粘接力，当材料受到外力的冲击时，填充剂不易从两相间剥离，从而进一步改善了应力发白现象；本发明制备的组合物兼具良好的综合力学性能，以及具有良好的耐应力发白特性，将复合物制备成100*100*3mm的方板，承受重500g、直径为50mm的钢球从300mm高度的跌落测试，其发白区域直径可低至5mm。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
本发明实施例所涉及的原料如下：
聚丙烯树脂1：均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯的混合物，其中，均聚聚丙烯为35重量份，无规共聚聚丙烯为65重量份；
聚丙烯树脂2：均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯的混合物，其中，均聚聚丙烯为50重量份，无规共聚聚丙烯为50重量份；
共聚聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯；
相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH），接枝率为0.8%；
耐应力发白剂1：HDPE与POE的混合物，其中，HDPE为 40重量份，具有熔体指数8g/10min, POE为乙烯-辛烯共聚物，为60重量份，其辛烯含量为25重量%；
耐应力发白剂2：LLDPE与POE-g-MAH的混合物，其中，LLDPE为 45重量份，具有熔体指数20g/10min, POE-g-MAH为乙烯-辛烯共聚物与马来酸酐接枝物，为 55重量份，其辛烯含量为25重量%，马来酸酐接枝率0.3%；
填充剂1：硫酸钡，其平均粒径为2μm；
填充剂2：滑石粉，其平均粒径为3μm；
本发明实施例所涉及的性能测试如下：
密度按ISO 1183标准测试，熔体指数按ISO 1133测试，拉伸强度按ISO 527标准测试，弯曲强度及弯曲模量按ISO 178标准测试，悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180标准测试；
耐应力发白测试：在环境温度约23℃条件下，将复合物制备成100*100*3mm的方板，承受重500g, 直径为50mm的钢球从300mm高度的跌落测试，记录发白区的直径（每个待测材料取10个样品的平均值）。
实施例1~4
将各种物料按照表1中配比于混合机中混匀后加入到双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，最终得到产品。其中：螺杆长径比在32~45之间，加工温度为190~230℃，螺杆转速为300~500RPM。所制得的产品按照ISO标准进行检测，其性能列于表2中。
对比例1~4
按照实施例1的操作程序，使用共聚聚丙烯为基材，同时不加入相容剂，其具体组分列于表1，性能列于表2。
表1
| 组份 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| 聚丙烯树脂1 | 50 | 65 | - | - | - | - | 58 | - |
| 聚丙烯树脂2 | - | - | 40 | 72 | - | - | - | 77 |
| 共聚聚丙烯 | - | - | - | 54 | 72 | - | - | |
| 相容剂 | 8 | 4 | 10 | 5 | - | - | - | |
| 耐应力发白剂 1 | 6 | 10 | - | - | 10 | - | 6 | - |
| 耐应力发白剂 2 | - | - | 14 | 7 | - | 7 | 7 | |
| 填充剂1 | 35 | 10 | 15 | - | 35 | - | 35 | - |
| 填充剂2 | - | 10 | 20 | 15 | - | 20 | - | 15 |
| 抗氧剂 | 0.4 | 0.7 | 0.5 | 0.2 | 0.6 | 0.3 | 0.4 | 0.2 |
| 加工助剂 | 0.6 | 0.3 | 0.5 | 0.8 | 0.4 | 0.7 | 0.6 | 0.8 |
表2
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| 密度,g/cm3 | 1.25 | 1.06 | 1.21 | 1.01 | 1.26 | 1.05 | 1.25 | 1.01 |
| 熔体指数, g/10min | 10.8 | 12.7 | 13.3 | 10.5 | 11.7 | 13.8 | 11.8 | 11 |
| 拉伸强度, MPa | 22.2 | 27.5 | 26.3 | 23.7 | 22.5 | 24.3 | 21.0 | 22.3 |
| 弯曲模量, MPa | 1435 | 1853 | 1580 | 1656 | 1564 | 1645 | 1350 | 1425 |
| 悬臂梁缺口冲击强度, kJ/m2 | 20 | 18 | 25 | 22 | 23 | 21 | 17 | 24 |
| 耐应力发白测试,发白区直径,mm | 8 | 10 | 5 | 7 | 18 | 25 | 14 | 12 |
Claims (8)
1.一种耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，包括如下按重量百分比计算的组分组成：
聚丙烯树脂 35%-82%；
相容剂 2%-12%；
耐应力发白剂 5%-15%；
填充剂 10%-40%；
抗氧剂 0.2%-1.0%；
加工助剂 0.2%-1.0%；
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯的混合物；
所述耐应力发白剂为聚乙烯与热塑性弹性体的混合物；
所述相容剂为聚丙烯与不饱和羧酸或其酸酐的接枝聚合物；
所述均聚聚丙烯占聚丙烯树脂的30~50重量%，所述无规共聚聚丙烯占聚丙烯树脂的50~70重量%；
所述耐应力发白剂中，聚乙烯占耐应力发白剂的30~50重量%，热塑性弹性体占耐应力发白剂的50~70重量%；
所述均聚聚丙烯的熔体指数为1g/10min ~60g/10min；所述无规共聚聚丙烯的熔体指数为1g/10min ~35g/10min。
2.根据权利要求1所述耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的任意一种或几种的混合物；所述聚乙烯的熔体流动速率为1g/10min~30g/10min。
3.根据权利要求1所述耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述热塑性弹性体为聚乙烯与含有2~10个碳原子的α-烯烃共聚物或这种共聚物的马来酸酐接枝物。
4.根据权利要求3所述耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物或乙烯辛烯共聚物的马来酸酐接枝物。
5.根据权利要求1所述耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述填充剂为经硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂活化处理的填充剂；所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硅灰石、云母、二氧化硅中的任意一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的混合物。
7.根据权利要求1所述耐应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的任意一种或几种的混合物。
8.权利要求1所述耐应力发白聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量百分比称取各组分于混合机混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，最终得到产品。
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