CN102329457A

CN102329457A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法

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Publication number: CN102329457A
Application number: CN201110145740A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 徐永; 罗田元
Original assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法。聚丙烯复合材料按重量百分比由以下组分组成：PP树脂52-72％；相容剂1-6％；增韧剂10-20％；滑石粉6-20％；润滑剂0.3-0.5％；偶联剂0.2-1％；成核剂0.2-1％；分散剂0.5-2％；所述的相容剂是接枝PP和/或接枝POE。本发明与现有技术相比较，具有较高的冲击强度和较低收缩率，有较好的力学性能，流动性能，易于加工成型，而且耐热性能好，尺寸稳定性好。

Description

一种聚丙烯复合材料及其制备方法

[技术领域]

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。

[背景技术]

聚丙烯(PP)是一种高结晶性材料，它有较高的熔点，具有价格低廉，具有优良的物理及化学性能：耐化学药品性、优异的电绝缘性、较好的力学强度和良好的加工成型等特性，广泛应用于汽车、电气、机械、无线电、纺织、工程配件，日用品、周转箱、医疗卫生器材、建筑等材料。

目前很多厂家为降低成本增加市场竞争力度，在含有PP的塑胶制品的加工过程增加填料含量降低成本，但这样导致了含有PP的塑胶制品在加工时各组分分散性差，加工性能降低，如表面起麻点、条纹等因填料分散不良产生的缺陷，同时导致该含有PP的塑胶制品机械强度降低，极易破损。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种较低生产成本、较高冲击强度、较低收缩率的聚丙烯复合材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种聚丙烯复合材料，按重量百分比由以下组分组成：

PP树脂 52-72％；

相容剂 1-6％；

增韧剂 10-20％；

滑石粉 6-20％；

润滑剂 0.3-0.5％；

偶联剂 0.2-1％；

成核剂 0.2-1％；

分散剂 0.5-2％；

所述的相容剂是接枝PP和/或接枝POE。

所述的PP树脂为共聚PP，相对密度0.89-0.91g/cm3，融熔指数2.0-3.0g/10min。

所述的接枝PP为PP接枝马来酸酐，接枝率为0.7-1.2％，熔融指数为≥100g/10min；所述的接枝POE为POE接枝马来酸酐，接枝率为0.7-1.2％，熔融指数≥100g/10min。

所述的增韧剂为POE，相对密度0.8-0.9g/cm3，熔融指数≥20g/10min；所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂，耐温大于230℃。

所述滑石粉的相对密度2.7-2.8g/cm3，细度800-1250目。

所述的润滑剂为硬脂酸钙，所述的分散剂为PE蜡。

所述成核剂为所述成核剂为β晶型转化率≥90％，熔点大于300℃的芳酰胺类化合物。

以上所述的聚丙烯复合材料，按重量百分比由以下组分组成：

PP树脂 70-72％；

接枝PP 1.5-2.5％；

接枝POE 1-2％；

增韧剂 14-16％；

滑石粉 5-7％；

润滑剂 0.3-0.5％％；

偶联剂 0.2-1％；

成核剂 0.2-1％；

分散剂 0.5-2％。

一种上述聚丙烯复合材料的制备方法的技术方案，包括以下步骤：

a、按照权利要求1的重量百分比秤取原料，

b、先将PP树脂、增韧剂、相容剂、偶联剂在100-150r/min混合1-2min；再加入滑石粉、其他改性助剂在400-700r/min混合3-5min，形成混合物料；

c、将所述混合物料进行挤出，造粒，得到所述聚丙烯复合材料。

以上所述的制备方法，采用双螺杆挤出机挤出，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区165-180℃、二区220-230℃、三区220-230℃、四区210-220℃、五区170-180℃、六区170-180℃、七区170-180℃、八区200-210℃、机头210-220℃，熔体压力控制在0.7-1.0MPa，其中，八区开真空口进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450-550r/min。

本发明聚丙烯复合材料相容剂组分使PP树脂分子之间以及PP树脂与其他组分发生结合，从而提高PP填充材料的机械强度；滑石粉组分的存在有效地提高了PP填充材料的机械强度，降低了生产成本；润滑剂一起与PP树脂、滑石粉等其他组分共同作用，能有效地降低混合物的粘度，使得各组分分散均匀，使得PP具有优异的力学性能，特别是冲击强度，尺寸稳定性方面得到很大的提高。

[具体实施方式]

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

PP树脂为共聚PP，相对密度0.89-0.91g/cm3，融熔指数2.0-3.0g/10min(230℃，2.16kg)，如中石化产品：EP300H。

接枝PP为PP接枝马来酸酐接枝率为0.7-1.2％，熔融指数为≥100g/10min；(如沈阳四维高聚物塑胶有限公司产品：SWJ-1B)。接枝POE为POE接枝马来酸酐，接枝率为0.7-1.2％，熔融指数为≥100g/10min(230℃，2.16kg)(如佛山市南海伯晨高分子新材料有限公司产品：PC-28))。

偶联剂为钛酸酯偶联剂要求其与填料粘接好，耐温大于230度，(如南京曙光化工集团产品：NDZ-101)。

滑石粉为相对密度2.7-2.8g/cm³，细度800-1250目(采用广州黄埔天泰轻化有限公司产品)。

增韧剂为POE，相对密度0.8-0.9g/cm³，熔融指数为≥20g/10min(230℃，2.16kg)。

润滑剂为硬脂酸钙。(采用郑州锦德食品添加剂有限责任公司产品)

分散剂市售PE蜡(如成都祥和涂料有限公司产品：聚乙烯腊XH-202B，)。

成核剂为芳酰胺类化合物(成核剂要求：β晶型转化率≥90％，熔点大于300℃，如：上海科塑高分子材料有限公司的产品NA-9930T))。

本发明以下实施例提供了一种具有优良的分散性能、机械强度和加工性能的聚丙烯复合材料。该聚丙烯复合材料包括如下重量百分比的配方组分：

PP树脂 52-72％；

接枝PP 1-3％；

接枝POE 1-3％；

增韧剂 10-20％；

滑石粉 6-20％；

润滑剂 0.3-0.5％；

偶联剂 0.2-1％；

成核剂 0.2-1％；

分散剂 0.5-2％；

聚丙烯复合材料中各组分所构成的混合物在挤出过程中的高速剪切作用下，相容剂组分使PP树脂分子之间以及PP树脂与其他组分发生结合，从而提高聚丙烯复合材料的机械强度；滑石粉组分的存在有效地提高了聚丙烯复合材料的机械强度，降低了生产成本；润滑剂一起与PP树脂、滑石粉等其他组分共同作用，能有效地降低混合物的粘度，使得各组分分散均匀，使得PP具有优异的力学性能，特别是冲击强度，尺寸稳定性方面的性能得到提高。

本发明聚丙烯复合材料的制备方法包括如下步骤：

S1：按照聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

S2：将称取的各组分混合，形成混合物料；

S3：将所述混合物料进行挤出，造粒，得到所述聚丙烯复合材料。

在上述聚丙烯复合材料制备方法S2步骤中，各组分应该尽可能的混合均匀。该混合物料形成方法优选如下：

先将PP树脂、增韧剂、接枝相容剂、偶联剂在100-150r/min混合1-2min；再加入滑石粉及各类润滑剂，分散剂等在400-700r/min混合3-5min，形成混合物料。

在S2步骤中各组分经混合后所形成的混合物料的挤出优选采用双螺杆挤出机挤出。该混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别优选为：一区180℃、二区230℃、三区230℃、四区220℃、五区180℃、六区170℃、七区170℃、八区210℃、机头220℃，熔体压力控制在0.7-1.0MPa，其中，八区开真空口进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为500r/min。

在上述S1～S3步骤的中，各组分在高速剪切作用下迅速升温使得各组分分子间互相之间发生作用，从而形成本发明实施例的聚丙烯复合材料，并赋予该聚丙烯复合材料优异的流动性能、分散性能、机械强度、加工性能和抗氧化性能。该聚丙烯复合材料制备方法采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。

本发明聚丙烯复合材料具有上述优异的性能，如将该聚丙烯复合材料先在鼓风烘箱中80～90℃的条件下干燥1～2小时，然后用干燥好的聚丙烯复合材料注射成型机成型各类制件和产品。具有尺寸稳定性和良好的机械性能，较降低成本等诸多优势。

实施例1

聚丙烯复合材料重量百分比的配方组分如下：

PP树脂 72％；

接枝PP 2％；

增韧剂 10％；

滑石粉 14％；

润滑剂 0.5％；

钛酸酯偶联剂 0.3％；

成核剂 0.7％；

分散剂 0.5％。

聚丙烯复合材料制备方法如下：

S1：按照上述聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

S2：先将PP树脂、增韧剂、接枝相容剂、偶联剂在100-150r/min混合1min；再加入滑石粉及各类润滑剂，分散剂等在400-500r/min混合5min；形成混合物料。

S3：将所述混合物料进行挤出，造粒，得到所述PP填充复合材料；该混合物料在L/D、36:1型号的双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区180℃、二区230℃、三区230℃、四区220℃、五区180℃、六区170℃、七区170℃、八区210℃、机头220℃，熔体压力控制在0.7-1.0MPa，其中，八区开真空口进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为500r/min。

实施例2

聚丙烯复合材料重量百分比的配方组分如下：

PP树脂 52％；

接枝PP 2％；

接枝POE 1.5％；

增韧剂 20％；

滑石粉 20％；

润滑剂 0.5％；

钛酸酯偶联剂 1％；

成核剂 1％；

分散剂 2％。

聚丙烯复合材料制备方法如下：

S1：按照上述聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

实施例3

聚丙烯复合材料重量百分比的配方组分如下：

填充材料重量百分比的配方组分如下：

PP树脂 62.3％；

接枝PP 3％；

接枝POE 3％；

增韧剂 20％；

滑石粉 10％；

润滑剂 0.3％；

钛酸酯偶联剂 0.2％；

成核剂 0.2％；

分散剂 1％。

聚丙烯复合材料制备方法如下：

S1：按照上述聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

实施例4

PP树脂 72％；

接枝PP 2％；

接枝POE 1％；

增韧剂 16％

滑石粉 6％；

润滑剂 0.4％；

钛酸酯偶联剂 0.6％；

成核剂 0.6％；

分散剂 1.4％。

聚丙烯复合材料制备方法如下：

S1：按照上述聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

性能测试实验：

将上述实施例1至实施例4中制得的PP填充复合材料进行性能测试，测试结果见下述表1中数据。

表1

从上表1可以看出，实施例1至4与对比例相比较具有较高的冲击强度和较低收缩率，有较好的力学性能，流动性能，易于加工成型，而且耐热性能好，尺寸稳定性好。其中，实施例4的性价比最高。

对比例为94％PP+6％滑石粉母粒，(对比例中PP为共聚PP，如中石化产品：EP300H，融熔指数3.0g/10min(230℃，2.16kg)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：

PP树脂 52-72％；

相容剂 1-6％；

增韧剂 10-20％；

滑石粉 6-20％；

润滑剂 0.3-0.5％；

偶联剂 0.2-1％；

成核剂 0.2-1％；

分散剂 0.5-2％；

所述的相容剂是接枝PP和/或接枝POE。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的PP树脂为共聚PP，相对密度0.89-0.91g/cm3，融熔指数2.0-3.0g/10min。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的接枝PP为PP接枝马来酸酐，接枝率为0.7-1.2％，熔融指数为≥100g/10min；所述的接枝POE为POE接枝马来酸酐，接枝率为0.7-1.2％，熔融指数≥100g/10min。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为POE，相对密度0.8-0.9g/cm3，熔融指数≥20g/10min；所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂，耐温大于230℃。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉的相对密度2.7-2.8g/cm3，细度800-1250目。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙，所述的分散剂为PE蜡。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为β晶型转化率≥90％，熔点大于300℃的芳酰胺类化合物。

8.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：

PP树脂 70-72％；

接枝PP 1.5-2.5％；

接枝POE 1-2％；

增韧剂 14-16％；

滑石粉 5-7％；

润滑剂 0.3-0.5％％；

偶联剂 0.2-1％；

成核剂 0.2-1％；

分散剂 0.5-2％。

9.一种权利要求1所述聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)按照权利要求1的重量百分比秤取原料，

b)先将PP树脂、增韧剂、相容剂、偶联剂在100-150r/min混合1-2min；再加入滑石粉、其他改性助剂在400-700r/min混合3-5min，形成混合物料；

c)将所述混合物料进行挤出，造粒，得到所述聚丙烯复合材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，采用双螺杆挤出机挤出，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区165-180℃、二区220-230℃、三区220-230℃、四区210-220℃、五区170-180℃、六区170-180℃、七区170-180℃、八区200-210℃、机头210-220℃，熔体压力控制在0.7-1.0MPa，其中，八区开真空口进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450-550r/min。