CN102304251A - 高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法 - Google Patents

高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法 Download PDF

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黄家奇
程健
白海
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Abstract

本发明涉及高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法。该方法所用原料如下：高韧性共聚聚丙烯树脂、高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂、硫酸钡、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和加工助剂。本发明配方中的增韧剂结构中结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶的乙烯和辛烯长链贡献弹性，可大幅提高组合物的抗冲击韧性；抗氧剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能；光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；加工助剂选用硬脂酸锌，其主要作用是提高加工性能。该方法获得的聚丙烯复合材料的断裂伸长率为188%，熔体流动速率为26.3g/10min（230℃/2.16kgf），弯曲模量2447。

Description

高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高断裂伸长率高流动性高刚性聚丙烯组合物、及其制备方法和用途，所述聚丙烯组合物可用于汽车保险杠、挡泥板等结构复杂的大型薄壁制品，具有较高的流动性和刚性，并且同时具有较高的断裂伸长率。
背景技术
聚丙烯材料由于原料丰富，价格便宜，综合力学性能良好，易加工成型等优点在各领域得到了广泛应用，特别是在汽车行业中，随着轻量化及成本的考虑会使塑料件在汽车上的用量越来越大。与其他塑料材料相比，聚丙烯材料的需求增长更为迅速，原因在于其具有比重低、易回收和价格便宜等优势。聚丙烯材料已在汽车中得到了广泛的应用，例如汽车内外饰件，如仪表板、门板、保险杠、挡泥板等。
汽车行业中的产品设计向形状复杂、壁薄、质量轻的方向发展。这就必然要求用来制造这些塑料制品的塑料材料具备较好的流动性、较高的断裂伸长率、较高的刚性等性能。尽管聚丙烯材料具有众多优点，但是，聚丙烯树脂的固有限制在于，非常难以获得优异的流动性和优异的断裂伸长率或刚性之间的平衡。这就要求我们能够制备一种即具有高流动、高断裂伸长率，又具有较高刚性的聚丙烯复合材料，以满足汽车行业曰益苛刻的要求。
发明内容
为了解决现有技术中聚丙烯材料单一复配方法存在的刚性、韧性和流动性的相互制约的问题，本发明提供一种高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法。
 实现上述目的的技术解决方案如下：
高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下重量份的原料：
高韧性共聚聚丙烯树脂                 40
高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂     31
硫酸钡                             8
滑石粉                            12
增韧剂                             8
抗氧剂                            0.3
光稳定剂                         0.3
加工助剂                         0.4，
所述增韧剂为聚烯烃弹性体（POE），所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂，所述光稳定剂为双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸脂，所述加工助剂为硬脂酸锌；所述硫酸钡的粒度为2500目，滑石粉的粒度为5000目，所述硫酸钡和滑石粉为填充改性剂；
将上述配方中的高韧性共聚聚丙烯树脂、高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、加工助剂置于高速混合机中搅拌混合2～5分钟，混台机的转速为650～1300转/分钟，获得混合物；
将填充改性剂和混合物送入双螺杆挤出机，在温度180～230℃条件下熔融混炼、挤出造粒，即获得高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料；所述聚丙烯复合材料的断裂伸长率为188%，熔体流动速率为26.3g/10min（230℃/2.16kgf），弯曲模量为2447。
所述的高韧性共聚聚丙烯树脂的熔融指数（MI）为2g/l0min，缺口冲击强度为40kJ/m2。
所述的高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂的熔融指数（MI）为50g/10min，缺口冲击强度为5kJ/m2。
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比不小于40。
本发明配方中的增韧剂选用聚烯烃弹性体POE（乙烯一辛烯共聚物），其结构中结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶的乙烯和辛烯长链贡献弹性，可大幅提高组合物的抗冲击韧性。
抗氧剂选用四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂，可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能。
光稳定剂选用双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸脂，可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能。
加工助剂选用硬脂酸锌，其主要作用是提高加工性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步地描述。
高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法，取以下原料：
高韧性共聚聚丙烯树脂40Kg、高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂31Kg、硫酸钡（2500目）8 Kg、滑石粉（5000目）12 Kg、聚烯烃弹性体POE8 Kg、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂0.3 Kg、双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸脂0.3 Kg、硬脂酸锌0.4 Kg。
其中高韧性共聚聚丙烯树脂的熔融指数（MI）为1～3g/l0min，缺口冲击强度为30～50kJ/m2；高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂的熔融指数（MI）为25～60g/10min，缺口冲击强度为3～7 kJ/m2。
抗氧剂四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂的商品牌号为 Irganox 1010。
光稳定剂双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸脂的商品牌号为 TINUV 770 的N-烷基化类光稳定剂。
将上述配方中的高韧性共聚聚丙烯树脂、高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、加工助剂置于高速混合机中搅拌混合4分钟，混台机的转速为1000转/分钟，获得混合物；
将填充改性剂硫酸钡、滑石粉和混合物送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的螺杆长径比不小于40。在温度200℃条件下熔融混炼、挤出造粒，即获得高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料；所述聚丙烯复合材料的断裂伸长率为188%，熔体流动速率为26.3g/10min（230℃/2.16kgf），弯曲模量2447。

Claims (4)

1.高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下重量份的原料：
高韧性共聚聚丙烯树脂                   40
高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂     31
硫酸钡                                          8
滑石粉                                         12
增韧剂                                         8
抗氧剂                                        0.3
光稳定剂                                    0.3
加工助剂                                   0.4，
所述增韧剂为聚烯烃弹性体POE，所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂，所述光稳定剂为双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸脂，所述加工助剂为硬脂酸锌；所述硫酸钡的粒度为2500目，滑石粉的粒度为5000目，所述硫酸钡和滑石粉为填充改性剂；
将上述配方中的高韧性共聚聚丙烯树脂、高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、加工助剂置于高速混合机中搅拌混合2～5分钟，混台机的转速为650～1300转/分钟，获得混合物；
将填充改性剂和混合物送入双螺杆挤出机，在温度180～230℃条件下熔融混炼、挤出造粒，即获得高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料；所述聚丙烯复合材料的断裂伸长率为188%，熔体流动速率为26.3g/10min（230℃/2.16kgf），弯曲模量为2447。
2.根据权利要求1所述的高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高韧性共聚聚丙烯树脂的熔融指数（MI）为2g/l0min，缺口冲击强度为40kJ/m2。
3.根据权利要求1所述的高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高流动性高结晶共聚聚丙烯树脂的熔融指数（MI）为50g/10min，缺口冲击强度为5kJ/m2。
4.根据权利要求1所述的高流动性高断裂伸长率高刚性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比不小于40。
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