CN102344609A - 一种耐蠕变的聚丙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料工程领域，公开了一种耐蠕变的聚丙烯组合物及其制备方法与应用。本发明的耐蠕变聚丙烯组合物是由40～80％的聚丙烯树脂、5～30％的弹性体、10～40％的高长径比无机填料和0.01～0.5％的成核剂制备得到，所用的成核剂为α-晶体成核剂。本发明采用HAR无机填料和α-晶体成核剂复合改性的聚丙烯组合物具有良好的耐蠕变性能，由其制得的注塑制件在实际使用条件下尺寸稳定，变形较小，可充分满足汽车和家电等相关行业的使用要求。

Description

一种耐蠕变的聚丙烯组合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于材料工程领域，具体涉及一种聚丙烯组合物，特别涉及一种耐蠕变的聚丙烯组合物及其制备方法与应用。

背景技术

聚丙烯因其具有质量轻、耐溶剂、易加工、优异的机械性能、易回收等优点，在汽车工业、家电及机械等领域均获得了广泛的应用。然而聚丙烯的耐蠕变性能较差，在一些场合作为结构材料使用时往往会因为蠕变较大而提前失稳。比如在汽车领域，众所周知，汽车部件需要通过卡口或者其他方法装配固定在汽车车体上，由于塑料与金属制件的热膨胀系数差异较大，在温度发生变化时，就会产生蠕变。在这种情况下，如果材料本身的耐蠕变性能较差，就容易发生变形和扭曲，从而导致汽车部件失效或者视觉间隙不合格。因此提高聚丙烯材料耐蠕变性能就成为一个迫切需要解决的问题。

为了满足材料制件的使用要求，近年来人们提出了一些提高材料耐蠕变性能的方法。CN1212340C公开了一种抗蠕变无规聚丙烯共聚物的制备方法，通过控制共聚反应的条件来实现对无规共聚物结构和性能的优化，所制备的聚丙烯材料抗蠕变性能优良。CN1834145A则提供了一种具有相对较低的成型收缩率和良好尺寸稳定性的聚丙烯组合物。中国专利01129106.0报道了一种用于生产冷热水用建筑管材的纳米聚丙烯管材专用料，是由共聚聚丙烯、有机化纳米粘土、纳米银离子抗菌剂和润滑分散剂组成，该发明提供的纳米抗菌聚丙烯管材专用料具有很好的抗收缩性、抗蠕变性和弹性模量。

从目前已公开报道的国内外专利来看，涉及汽车家电领域的耐蠕变聚丙烯改性材料很少。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种耐蠕变的聚丙烯组合物。

本发明的另一目的在于提供上述耐蠕变的聚丙烯组合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述耐蠕变的聚丙烯组合物的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种耐蠕变的聚丙烯组合物，是由以下质量百分比的成分制备得到：

聚丙烯树脂：         40～80％

弹性体：             5～30％

高长径比无机填料：   10～40％

成核剂：             0.01～0.5％；

优选地，上述耐蠕变的聚丙烯组合物由以下质量百分比的成分制备得到：

聚丙烯树脂：       50～70％

弹性体：           10～20％

高长径比无机填料： 15～30％

成核剂：           0.05～0.2％；

所述耐蠕变的聚丙烯组合物的制备原料还可以包括颜料；由于本发明的耐蠕变的聚丙烯组合物常用于注塑汽车、家电等制件，为了达到美观需要，常制作成不同颜色。

所述的颜料为有机颜料和/或无机颜料；有机颜料有永固红、永固黄、酞菁蓝、酞菁绿等，无机颜料有二氧化钛、碳黑、氧化铁红、氧化铁黑、群青等。这些颜料可以根据注塑件颜色要求单独使用，也可以复合使用。

所述颜料占耐蠕变的聚丙烯组合物质量的0.05～5％，优选0.5～3％。

所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，所述的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯可以采用正离子配位聚合、Ziegler-Natta负离子配位聚合或者用茂金属催化剂合成；

所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔体流动速率(MFR)为5～60g/10min，其中均聚聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度≥0.5KJ/m²(23℃)，共聚聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度≥3KJ/m²(23℃)，共聚聚丙烯可以选择无规、嵌段或枝形共聚物中的一种以上。

所述的弹性体为乙烯-α-烯烃共聚物；所述弹性体的密度为0.850～0.950g/cm³，优选0.850～0.890g/cm³；所述弹性体的熔体质量流动速率为0.2～30g/10min(2.16kg，190℃)，优选0.5～13g/10min(2.16kg，190℃)；

所述α烯烃的碳原子数为2～10，优选4～8。

所述的高长径比(HAR)无机填料为HAR滑石粉、HAR硅灰石、HAR云母粉或HAR晶须中的一种以上；所述高长径比(HAR)无机填料的粒径≤15μm，长径比≥5∶1；优选粒径≤10μm，长径比≥10∶1。

所述的成核剂为α-晶体成核剂，具体为2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠、二(4-叔丁基-苯氧基)磷酸钠、双[2，2-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸羟基铝]、双(2-烷基，4-烷基苯氧基)磷酸盐、二环[2，2，1]庚烷二羧酸钠或二环[2，2，1]庚烷二羧酸钙中的一种以上，优选其中的两种以上混合物。

上述耐蠕变的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯树脂、弹性体和成核剂混合，从挤出机主喂料口进料，HAR无机填料从挤出机侧喂料口进料，于170～240℃下熔融混炼0.1～5min，螺杆长径比不小于32，挤出，水冷拉条，切粒，即得耐蠕变的聚丙烯组合物。

上述的耐蠕变的聚丙烯组合物的制备方法，是将聚丙烯树脂、弹性体和成核剂混合，采用任何可以将这些物料混合均匀的设备，包括但不限于高速混合机、低速混合机、密炼机；在混合方式上可以采用一步法将所有组份一次投入进行混合，也可以采用二步法或多步法将二种组份先混合均匀再和其他组分混合，混合方式多种多样，可以根据生产的实际情况加以调整。物料混合搅拌时间为0.5～60min，较为理想的混料搅拌时间为1～15min；混物料混合均匀后，通过双螺杆挤出机或往复式单螺杆挤出机主喂料口进料，HAR无机填料采用侧喂料方式进料，挤出熔融混炼温度为170～240℃，较为理想的挤出熔融混炼温度为190～210℃。挤出造粒、水冷、风干，粒径在任何方向的尺寸为1～5mm，较为理想的粒径尺寸为2～3mm，包装即可。

上述的耐蠕变的聚丙烯组合物可以用于制作汽车或家电制件。

本发明采用的高长径比无机填料能增加无机填料与基体树脂的界面结合面积，采用的成核剂能完善基体树脂的结晶程度，对于提高聚丙烯组合物的抗蠕变性能效果显著。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1.本发明采用HAR无机填料和α-晶体成核剂复合改性的聚丙烯组合物具有良好的耐蠕变性能；

2.本发明的耐蠕变的聚丙烯组合物注塑制件在实际使用条件下尺寸稳定，变形较小，可充分满足汽车和家电等相关行业的使用要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种耐蠕变的聚丙烯组合物的制备，包括以下步骤：

按表1的配方称量原料，其中的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔体流动速率(MFR)为30g/10min；其中的弹性体为乙烯-α-烯烃的共聚物，其密度为0.870g/cm³，其熔体质量流动速率为0.5g/10min(2.16kg，190℃)，α-烯烃的碳原子数为8；其中的高长径比(HAR)无机填料为HAR滑石粉，粒径为4.7μm，长径比为15∶1；其中的成核剂1为2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠；其中的成核剂2为二环[2，2，1]庚烷二羧酸钠；其中的成核剂3为苯甲酸钠；其中的抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚；其中的耐候剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮；其中的润滑剂为硬脂酸钙。

将除HAR无机填料之外的其余成分混合，从双螺杆挤出机主喂料口进料，HAR无机填料从挤出机侧喂料口进料，于190℃的温度下熔融混炼0.5min，螺杆长径比为32，挤出，水冷拉条，风干，切粒2mm，即得耐蠕变的聚丙烯组合物。

实施例2-7

实施例2-7耐蠕变的聚丙烯组合物其原料配方按表1，其制备步骤和参数同实施例1。

对比例1-5

对比例1-5的聚丙烯组合物其原料配方按表2，其制备步骤和参数同实施例1。

表1实施例1-7耐蠕变的聚丙烯组合物的原料和用量及最终产品的蠕变率(按质量百分比％)

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
								共聚聚丙烯	64.4	40.3	50.3	30.9	38	40	-
均聚聚丙烯	-	27	10	20	12	30	55.8
								弹性体	10	8	14	30	18	19	12
HAR无机填料	25	24	25	17	30	10	32
								成核剂1	-	0.1	0.05-	0.05	0.1	-	-
成核剂2	0.1	-	0.05	-	0.05	0.2	0.1
								成核剂3	-	-	-	0.05	0.05	-	0.1
抗氧剂	0.2	0.2	0.2	0.5	0.4	0.3	-
								耐候剂	0.2	0.2	0.2	0.5	0.4	0.3	-
润滑剂	0.2	0.2	0.2	1	1	0.2	-
								蠕变(应变％)	3.69	3.65	3.42	4.38	3.51	3.91	2.98

表2 对比例1-5聚丙烯组合物的原料和用量及最终产品的蠕变率(按质量百分比％)

	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5
						共聚聚丙烯	66.4	71.4	70.3	20	-
均聚聚丙烯	-	20	10	40	65
						弹性体	8	8	18	9	14
非HAR无机填料	25	-	-	30	20
						成核剂1	-	-	0.1	-	-
成核剂2	-	-	-	-	0.1
						成核剂3	-	-	-	-	0.1
抗氧剂	0.2	0.2	0.2	0.5	0.5
						耐候剂	0.2	0.2	0.2	0.5	0.3
润滑剂	0.2	0.2	0.2	-	-
						蠕变(应变％)	7.41	11.26	10.17	6.83	6.12

蠕变性能测试方法：

按照GB-6059-85的规定进行，试验设备为弯曲蠕变试验机，测试温度条件为室温(23℃)，试样尺寸为120mm×15mm×10mm，每根试样施加30MPa的应力，记录第100小时试样最外层的应变％。

由表1和表2可以看出，本发明采用HAR无机填料和α-晶体成核剂复合改性的方法克服了现有技术中制备的聚丙烯组合物耐蠕变性能差的缺点，所得注塑制件在实际使用条件下的尺寸更加稳定，安全性能更高，能够满足不同行业的使用要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于是由以下质量百分比的成分制备得到：

聚丙烯树脂：          40～80％

弹性体：              5～30％

高长径比无机填料：    10～40％

成核剂：              0.01～0.5％；

所述的高长径比无机填料为高长径比滑石粉、高长径比硅灰石、高长径比云母粉或高长径比晶须中的一种以上；所述高长径比无机填料的粒径≤15μm，长径比≥5∶1；

所述的成核剂为2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠、二(4-叔丁基-苯氧基)磷酸钠、双[2，2-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸羟基铝]、双(2-烷基，4-烷基苯氧基)磷酸盐、二环[2，2，1]庚烷二羧酸钠或二环[2，2，1]庚烷二羧酸钙中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于是由以下质量百分比的成分制备得到：

聚丙烯树脂：        50～70％

弹性体：            10～20％

高长径比无机填料：  15～30％

成核剂：            0.05～0.2％。

3.根据权利要求1或2所述的耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于：

所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；

所述的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔体流动速率为5～60g/10min。

4.根据权利要求1或2所述的耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于：

所述的弹性体为乙烯-α-烯烃共聚物；

所述弹性体的密度为0.850～0.9500g/cm³，所述弹性体的熔体质量流动速率为0.2～30g/10min；

所述α烯烃的碳原子数为2～10。

5.根据权利要求4所述的耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于：

所述弹性体的密度为0.850～0.890g/cm³，所述弹性体的熔体质量流动速率为0.5～13g/10min；

所述α烯烃的碳原子数为4～8。

6.根据权利要求1或2所述的耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于：所述高长径比无机填料的粒径≤10μm，长径比≥10∶1。

7.根据权利要求1或2所述的耐蠕变的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的成核剂为2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠、二(4-叔丁基-苯氧基)磷酸钠、双[2，2-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸羟基铝]、双(2-烷基，4-烷基苯氧基)磷酸盐、二环[2，2，1]庚烷二羧酸钠或二环[2，2，1]庚烷二羧酸钙中的两种以上混合物。

8.权利要求1或2所述耐蠕变的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将聚丙烯树脂、弹性体和成核剂混合，从挤出机主喂料口进料，高长径比无机填料从挤出机侧喂料口进料，于170～240℃下熔融混炼0.1～5min，螺杆长径比不小于32，挤出，水冷拉条，切粒，即得耐蠕变的聚丙烯组合物。

9.根据权利要求8所述耐蠕变的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：所述熔融混炼的温度为190～210℃。

10.权利要求1或2所述耐蠕变的聚丙烯组合物用于制作汽车或家电制件。