CN102485785A - 一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/04—Particle-shaped

Abstract

一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，由以下组分及其重量分数制备：聚丙烯切片58.5-79.8％，超细硫酸钡15-25％；纳米碳酸钙5-15％；抗氧剂0.1-0.5％，润滑剂0.1-1％。本发明使用高结晶聚丙烯使材料基体的耐热性得到整体提高，通过矿物填充改性后，可以达到5kg的压力下维卡软化点120℃；使用纳米级的矿物填充使复合物的耐划痕性大大提高，按照ASTMD2197测定该材料的铅笔硬度，可使该材料的表面硬度从3B-4B提高到HB-1H，同时还提高了复合物的光亮度，光泽度(gloss 60°)可达到89-94光泽单位，可制备高光聚丙烯材料。

Description

一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物改性加工技术领域，涉及一种聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有优良的物理机械性能、绝缘性和耐化学药品性等特点，是用途最广泛的通用塑料，已经广泛应用于汽车、电子、包装等领域。高结晶聚丙烯(HCPP)是一种高性能化专用树脂，高强度、高韧性、高刚性的特点使其性能接近工程塑料，其结晶度与一般聚丙烯相比从55％-65％提高到70％以上。也由于它的高结晶度，使它的耐热性能大大提高。
ABS树脂由嵌段丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚而成，是一种性能优良的热塑性塑料，具有较高的冲击强度、耐热性和尺寸稳定性，被广泛应用于电子电器产品、汽车、建筑及生活用品。
汽车内饰件和一些高档小家电的外壳、底座，都对材料的耐划痕性提出了相应要求。特别是想用聚丙烯替代耐热ABS时，还要求材料具有一定的耐热性，以防在使用过程中受热变形。在一些与食品接触的电器中，譬如豆浆机、榨汁机等，食品接触级聚丙烯比ABS更具有优势。
有关提高聚丙烯耐划痕性能已有一些报道。专利CN1590115A提到采用橡胶增韧技术，并加入高分子量有机硅弹性体及成核剂NA-21使材料的刚性和韧性达到了良好的平衡。专利CN1631959A中采用高结晶聚丙烯与滑石粉共混，制备了具有高刚性高耐热的耐划痕滑石粉填充聚丙烯。专利US5585420及US5731376提到加入高分子硅氧烷提高材料的耐划痕性。
通常使用橡胶增韧技术会使材料的耐热性下降，不能满足替代耐热ABS的要求，而单纯使用滑石粉来改善聚丙烯材料的耐划痕性，虽然可以提高其耐热性，但是材料作出的表面往往粗糙，没有高光的效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷提供一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料及其制备方法，该材料可替代耐热ABS，用于高档小家电、汽车等领域。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，由以下组分及其重量分数制备：
聚丙烯切片    58.5-79.8％
超细硫酸钡    15-25％
纳米碳酸钙    5-15％
抗氧剂        0.1-0.5％
润滑剂        0.1-1％
所述聚丙烯切片是高结晶均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其结晶度在30％-45％。
所述的超细硫酸钡，其D50在0.7-1.1μm，D97＜4μm。
所述的纳米碳酸钙，其D50在0.25-0.5μm。
所述的抗氧剂是抗氧剂1010和168的复配；其质量比为1010∶168＝1∶0～1∶1。
所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任一种。
一种制备上述耐热、耐划痕高光聚丙烯材料的方法，包含步骤：
(1)按照上述比例将聚丙烯切片、超细硫酸钡、纳米碳酸钙、抗氧剂和润滑剂在高速搅拌机中室温到50℃下搅拌1-8min；
(2)加入双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机各段温度为：一区190-200℃，二区205-210℃，三区210-220℃，四区205-210℃，挤出压力13-18MPa。
本发明使用高结晶聚丙烯使材料基体的耐热性得到整体提高，通过矿物填充改性后，可以达到5kg的压力下维卡软化点120℃，而普通的耐热ABS同样条件下维卡软化点在105-115℃；使用纳米级的矿物填充使复合物的耐划痕性大大提高，按照ASTMD2197测定该材料的铅笔硬度，可使该材料的表面硬度从3B-4B提高到HB-1H，同时还提高了复合物的光亮度，光泽度(gloss 60°)可达到89-94光泽单位，可制备高光聚丙烯材料。
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：
实施例1：
组分            重量分数
聚丙烯切片      59.7％
超细硫酸钡      25％
纳米碳酸钙    15％
抗氧剂1010    0.1％
抗氧剂168     0.1％
润滑剂        0.1％
按照上述比例将聚丙烯切片、超细硫酸钡、纳米碳酸钙、抗氧剂和润滑剂在高速搅拌机中室温下，预混和处理2分钟，加入双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。工艺为：一区200℃，二区205℃，三区210℃，四区205℃，挤出压力15MPa。
实施例2：
组分          重量分数
聚丙烯切片    74.2％
超细硫酸钡    18％
纳米碳酸钙    7％
抗氧剂1010    0.2％
抗氧剂168     0.1％
润滑剂        0.5％
按照上述比例将聚丙烯切片、超细硫酸钡、纳米碳酸钙、抗氧剂和润滑剂在高速搅拌机中预混和处理好，处理温度35℃，处理时间3分钟，加入双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。工艺为：一区195℃，二区205℃，三区210℃，四区205℃，挤出压力15MPa。
实施例3：
组分          重量分数
聚丙烯切片    68.8％
超细硫酸钡    20％
纳米碳酸钙    10％
抗氧剂1010    0.1％
抗氧剂168     0.1％
润滑剂        1％
按照上述比例将聚丙烯切片、超细硫酸钡、纳米碳酸钙、抗氧剂和润滑剂加入高速搅拌机，50℃预混和处理5分钟。再加入双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。工艺为：一区200℃，二区205℃，三区205℃，四区215℃，挤出压力14MPa。
各实例的性能测试数据依次如下表所示：
  测试项目   测试标准   单位  实施例1  实施例2  实施例3
  拉伸强度   ASTMD 638   MPa   40   25   20
  弯曲强度   ASTM D790   MPa   60   45   40
  弯曲模量   ASTM D790   MPa   3300   2800   2500
  简支梁缺口冲击强度   ASTMD 6110   kJ/m2   3.0   2.8   2.7
  维卡软化点(5kg)   ℃   120   118   120
  铅笔硬度   HB   HB   1H
  光泽度   Gloss 60°   光泽单位   90   89   93
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，其特征在于：由以下组分及其重量分数制备：
聚丙烯切片    58.5-79.8％
超细硫酸钡    15-25％
纳米碳酸钙    5-15％
抗氧剂        0.1-0.5％
润滑剂        0.1-1％。
2.根据权利要求1所述的耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯切片是高结晶均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其结晶度在30％-45％。
3.根据权利要求1所述的耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，其特征在于：所述的超细硫酸钡，其D50在0.7-1.1μm，D97＜4μm。
4.根据权利要求1所述的耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，其特征在于：所述的纳米碳酸钙，其D50在0.25-0.5μm。
5.根据权利要求1所述的耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂1010和168以1∶0～1∶1的质量比复配。
6.根据权利要求1所述的耐热、耐划痕高光聚丙烯材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任一种。
7.一种制备权利要求1-6中任一所述的耐热、耐划痕高光聚丙烯材料的方法，其特征在于：包含步骤：
(1)按照权利要求1中所述的比例将聚丙烯切片、超细硫酸钡、纳米碳酸钙、抗氧剂和润滑剂在高速搅拌机中在室温到50℃下搅1-8min；
(2)加入双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的挤出机各段温度为：一区190-200℃，二区205-210℃，三区210-220℃，四区205-210℃，挤出压力13-18MPa。
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