CN102558675A - 一种高熔体强度聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高熔体强度聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高聚丙烯熔体强度聚丙烯材料及其制备方法，其组成按重量百分比计为聚丙烯88-99％，聚乙烯0-10％，表面改性高分子量聚四氟乙烯0.1-1.0％，热稳定剂0.1-1.0％。具体制备方法是将聚丙烯、聚乙烯、表面改性高分子量聚四氟乙烯、热稳定剂用高速混料机混合均匀，置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。该聚丙烯材料的特征是熔体强度高，能有效降低熔融聚丙烯在挤出、吹塑应用领域的熔垂现象。该制备方法操作工艺简单，成本相对较低，材料改性效果明显。

Description

一种高熔体强度聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高熔体强度聚丙烯复合材料，更具体是通过添加一种表面改性高分子量聚四氟乙烯，从而有效改善熔融聚丙烯熔体强度，减少在挤出及吹塑过程中的熔垂滴落现象。本发明还涉及该复合材料的制备方法。
背景技术
聚合物的熔体强度是其应用于如挤出涂层、吹塑、型材挤塑、热成型和发泡等加工过程中的重要参数。
普通聚丙烯(PP)在粘弹态热成型时，随加工温度的上升其熔体强度也随之急剧下降，从而造成片材下垂、熔融热成型中局部变薄及结构共挤出时流动的不稳定。这是由于PP是一类结晶聚合物，加工温度区域窄，熔体强度低和应变硬化的不足造成其在熔融加工方面的缺点，因此PP一直被认为是一种难以热成型、挤出涂布和挤出发泡及吹塑成型的材料。
另一方面，用自由基聚合方法合成的低密度聚乙烯却具有较高的熔体强度和应变硬化的流变特性，而由齐格勒纳塔催化剂催化作用下的丙烯聚合，由于反应过程中没有分子间和分子内的链转移，只能生成没有支化的线型分子链，从而造成其在熔融加工过程中的不足。
原纤化聚四氟乙烯(PTFE)是一种熔体强度改性剂应用于聚烯烃行业，当温度低于19℃时，分子链在180°的旋转周期内含有13个CF2结构单元，当温度高于19℃时，则含有15个CF2结构单元，而这种结构容易产生原纤化而结团，从而对PTFE的加料过程产生影响。
专利CN101423615A报道用浮液型PTFE作为聚烯烃熔体强度改性剂，该方法是将分散在浮液中的PTFE与树脂混合后，再经过特定设备进行干燥，从而解决原纤化PTFE的加料问题，但需要专用的设备进行干燥，不仅提高成本，还使挤出造粒过程复杂化。
发明内容
本发明的目的是提供一种高熔体强度聚丙烯复合材料及其制备方法，更具体是通过添加一种经剪切作用以微絮状结构均匀混合于熔体中的表面改性高分子量聚四氟乙烯，其物理交联结构可以有效地提高熔体强度，减少熔垂现象，从而制备一种高熔体强度聚丙烯复合材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现
一种高熔体强度聚丙烯复合材料，由以下按重量百分比计的原料组成：
聚丙烯88-98％，聚乙烯0-10％，表面改性高分子量聚四氟乙烯0.1-1.0％，热稳定剂0.1-1.0％。
本发明所适用的聚丙烯复合材料体系中，
所述的聚丙烯为熔融指数(230℃×2.16kg)为0.5～2g/10min。
所述的聚乙烯是熔融指数为1～3g/10min(190℃×2.16kg)的低密度聚乙烯。
所述的表面改性高分子量聚四氟乙烯为MM5935EF。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种和几种组合；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种组合。更优选的，所述的主抗氧剂选用3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂选用618和168中的一种或两种组合。
上述聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤为：
3)按照权利要求1的组分重量配比称取原料。
4)将聚丙烯、聚乙烯、表面改性高分子量聚四氟乙烯、热稳定剂在高速混料机中干混3-5分钟。
3)将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其具体工艺为：挤出机温控一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
表面改性高分子量聚四氟乙烯是通过一种特殊的表面处理方法使原纤化PTFE规则的六面分子体结构发生变形，这种不规则六面体结构不易产生纤维化，易于保存，可以有效改善原纤化PTFE的加料问题。本发明直接在聚丙聚中均匀混入表面改性高分子量聚四氟乙烯，在通过双螺杆挤出机的剪切力作用下产生物理交联，形成网状结构，从而提高聚丙烯熔体强度，阻止熔垂滴落，此方法加工工艺简单，方便易行。
附图说明
图1为不同MM5935EF含量的离模膨胀比。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案进行具体说明，但不限制本发明的权利范围。
实施例1：
将聚丙烯89.3％、聚乙烯10％、MM5935EF 0.3％、热稳定剂10100.1％、热稳定剂1680.2％、热稳定剂DSTP 0.1％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例2：
将聚丙烯89.3％、聚乙烯10％、MM5935EF 0.5％、热稳定剂10100.1％、热稳定剂1680.2％、热稳定剂DSTP 0.1％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例3：
将聚丙烯94.2％、聚乙烯5％、MM5935EF 0.2％、热稳定剂10100.15％、热稳定剂1680.3％、热稳定剂DSTP 0.15％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例4：
将聚丙烯94.0％、聚乙烯5％、MM5935EF 0.4％、热稳定剂10100.15％、热稳定剂1680.3％、热稳定剂DSTP 0.15％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例5：
将聚丙烯99.0％、MM5935EF 0.2％、热稳定剂10100.2％、热稳定剂1680.4％、热稳定剂DSTP 0.2％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例6：
将聚丙烯98.9％、MM5935EF 0.3％、热稳定剂10100.2％、热稳定剂1680.4％、热稳定剂DSTP 0.2％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例7：
将聚丙烯98.8％、MM5935EF 0.5％、热稳定剂10100.2％、热稳定剂1680.4％、热稳定剂DSTP 0.2％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
性能评价方式
将按上述方法制得的材料粒子在100-110℃的鼓风干燥箱中干燥1-2小时，各个材料的熔体强度用离模膨胀比B进行表征。不同MM5935EF含量的离模膨胀比如图1所示。
离模膨胀比B以材料粒子在熔融指数仪上测得的数据计算可得，测试在230℃同载荷的条件进行。离模膨胀比B[(D-D0)/D0，D挤出条刚离开口模时的直径，D0口模内孔直径/2.095mm]进行评价。离模膨胀比越大，材料的熔体强度越大，反之则越小。
表1实施例材料配方及性能表
从表1数据可知，在相同的聚丙烯复合材料配方中，添加有表面改性高分子量聚四氟乙烯的离模膨胀比B明显提高，同时，随着表面改性高分子量聚四氟乙烯添加量的增加，离模膨胀比B也不断增大，当添加量达到0.3％时，离模膨胀比增大效果比较明显，说明，在聚丙烯中加入一定量的表面改性高分子量聚四氟乙烯可有效提高聚丙烯复合材料的熔体强度，从而满足聚丙烯复合材料具有抗熔垂滴落的材料特征。

Claims (7)

1.一种高熔体强度聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下按重量百分比计的原料组成：
聚丙烯88-98％，聚乙烯0-10％，表面改性高分子量聚四氟乙烯0.1-1.0％，热稳定剂0.1-1.0％。
2.根据权利要求1所述的高熔体强度聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为熔融指数在230℃，2.16kg的测试条件下为0.5～2g/10min。
3.根据权利要求1所述的高熔体强度聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯在190℃，2.16kg的测试条件下，是熔融指数为1～3g/10min的低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的高熔体强度聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的表面改性高分子量聚四氟乙烯为MM5935EF。
5.根据权利要求1所述的高熔体强度聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种和几种组合；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种组合。
6.根据权利要求5所述的高熔体强度聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂选用3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂选用618和168中的一种或两种组合。
7.一种制备权利要求1所述高熔体强度聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：其步骤为：
1)按照权利要求1的组分重量配比称取原料。
2)将聚丙烯、聚乙烯、表面改性高分子量聚四氟乙烯、热稳定剂在高速混料机中干混3-5分钟。
3)将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其具体工艺为：挤出机温控一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
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