CN102993556B - 聚丙烯复合物、其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚丙烯复合物、其制备方法及其应用，包含以下组分：聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、无机填料、抗氧剂及加工助剂份。其制备方法是将各组分混合均匀后加入螺杆挤出机中进行熔融共混反应并挤出造粒即得。本发明是通过聚乙烯、聚烯烃弹性体以及无机填料的作用，使得聚丙烯复合物具有较高的韧性，刚性不会降低。

Description

聚丙烯复合物、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯复合物、其制备方法及其应用。

背景技术

聚丙烯是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等领域广泛应用。但随着行业的发展，对材料性能的要求越来越高，普通的聚丙烯必须经过改性，赋予其高性能，方能满足需要。

通过新的加工方法及对聚丙烯进行共混改性，可以使聚丙烯实现高性能化。将聚丙烯与橡胶类的弹性体共混，可以有效地提高材料的韧性，但通常会使材料的强度、模量及耐热性等大幅度下降。采用填料填充聚丙烯，可以明显提高材料的刚性、硬度、热变形温度等，但通常会引起材料的韧性下降。填料填充的聚丙烯韧性下降主要是因为填料与聚丙烯基体间的极性相差大，界面结合力弱造成的，从而导致聚丙烯韧性下降。

发明内容

综上所述，本发明有必要提供一种具有很高的韧性和刚性较高的聚丙烯复合物。

进一步地，本发明还有必要提供一种制备聚丙烯复合物的方法。

进一步地，本发明还有必要提供一种聚丙烯复合物的用途。

一种聚丙烯复合物，按重量份数计，包含以下组分：

聚丙烯(PP)：74-98份；

聚乙烯(PE)：1-10份；

聚烯烃弹性体：1-10份；

无机填料：0.1-2份；

抗氧剂：0.2-4份。

优选地，所述聚丙烯为88-95重量份，所述聚乙烯为2-5重量份，所述无机填料为1-2重量份。

其中，所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯。

其中，所述聚丙烯熔融指数范围为0.1-100g/10min。

其中，所述聚乙烯的熔融指数范围为0.1-100g/10min，优选地，所述聚乙烯的熔融指数范围为0.1-30g/10min。

其中，所述聚乙烯包括线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种或多种。

其中，所述聚烯烃弹性体的熔融指数范围为0.1-100g/10min。其中，所述聚烯烃弹性体包括乙烯丁烯共聚物和/或乙烯辛烯共聚物。

其中，所述无机填料粒径低于10μm的无机填料，选自滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钡、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、炭黑和粘土中的一种或一种以上。本发明中的无机填料可在市面上购得。优选地，所述无机填料的粒径为0.001-10μm。更优选地，所述无及填料的粒径为500nm-10μm。

其中，所述抗氧剂为1010或168。

其中，所述聚丙烯复合物常温的悬梁臂缺口冲击强度为18.0-41.0KJ/m²，弯曲模量为1300-1345MPa。其中，所述组分还包括0.2-4重量份的加工助剂，所述加工助剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。

本发明还提供一种聚丙烯复合物，按重量份数计，由以下组分组成：

聚丙烯(PP)：74-88份、88-94份、94-98份；

聚乙烯(PE)：1-2份、2-5份、5-10份；

聚烯烃弹性体：1-2份、2-5份、5-10份；

无机填料：0.1-1份、1-1.8份、1.8-2份；

抗氧剂：0.2-4份；

加工助剂：0.2-4份。

本发明还提供一种聚丙烯复合物，按重量份数计，由以下组分：

聚丙烯(PP)：88-94份；

聚乙烯(PE)：2-5份；

聚烯烃弹性体：2-5份；

无机填料：1-2份；

抗氧剂：0.2-4份。

本发明提供一种制备上述聚丙烯复合物的制备方法，包括以下步骤：

将聚丙烯、聚乙烯、无机填料、聚烯烃弹性体、抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；

将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分；

挤出物经水冷却，切粒，即得到聚丙烯复合物。

本发明还提供一种上述的聚丙烯复合物的用途，所述聚丙烯复合物用于制备的热水管和/或热水器内胆。

本发明中所述的熔融指数按国家标准ISO1133-2005标准进行测试；

本发明中所述冲击强度的测试按国家标准ISO180-2000标准进行测试，冲击缺口类型是悬臂梁缺口；

本发明中所述拉伸强度的测试按国家标准ISO527-1993标准进行测试；

本发明中所述弯曲模量的测试按国家标准ISO178-2001标准进行测试。

本发明中所述聚乙烯均为中国石油化工集团公司提供，线性低密度聚乙烯的产品型号为LLDPE7042，低密度聚乙烯的产品型号为LDPE2426H，高密度聚乙烯的产品型号为HDPE5000S。所述加工助剂可由汽巴精化（中国）公司提供。所述聚烯烃弹性体均由日本三井化学株式会社提供，产品型号为DF640。其他组分均可在市面上购得。

本发明是通过在聚丙烯复合物的组分中加入聚乙烯和无机填料，使聚乙烯、无机填料与聚烯烃弹性复合，促使弹性体分散得更均匀，粒径更小，并且促使聚丙烯生成小而均匀的球晶，使得聚合物具有较高的韧性，尤其刚性不会降低。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明聚丙烯复合物及其制备方法作进一步的描述。具体实施方式中的具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。

本发明有必要提供一种具有很高的韧性和较好的刚性的聚丙烯复合物，按重量份数计，包含以下组分：

聚丙烯：74-98份；

聚乙烯：1-10份；

聚烯烃弹性体：1-10份；

无机填料：0.1-2份；

抗氧剂：0.2-4份。

优选地，所述聚丙烯为88-95重量份，所述聚乙烯为2-5重量份，所述无机填料为1-2重量份。

更优选地，所述聚丙烯为90-94重量份，所述聚乙烯为3-5重量份，所述无机填料为1.5-2重量份。

本发明还提供一种工艺简单，生产效率高的制备上述聚丙烯复合物的方法，包括以下步骤：

将聚丙烯、聚乙烯、无机填料、聚烯烃弹性体、聚丙烯通用抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；

将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分；

挤出物经水冷却，切粒，即得到聚丙烯复合物。

该制备方法操作简单，生产效率高。

以下结合具体实施例对本发明聚丙烯复合物组分及其制备方法作进一步描述。

实施例1-5

将熔融指数为10g/10min的均聚聚丙烯、熔融指数为10g/10min的线性低密度聚乙烯、熔融指数为10g/10min的聚烯烃弹性体、粒径为100nm-10μm的无机填料、抗氧剂1010和加工助剂硬脂酸锌等各实施例组分的重量份按表1所示的比例进行混合后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为230℃，转速为50转/分，进行搅拌，反应后挤出、然后再冷却、切粒，即得到聚丙烯复合物。实施例1-5中所述聚烯烃弹性体可为乙烯丁烯共聚物，所述无机填料包括滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钡中的至少一种。上述各实施例组分中无机填料的粒径参阅表1，其性能参数如表1所示。

表1

对比例1-5

将熔融指数为10g/10min的均聚聚丙烯、熔融指数为10g/10min的聚乙烯、熔融指数为10g/10min的聚烯烃弹性体、粒径为100nm的碳酸钙、抗氧剂1010和加工助剂硬脂酸锌等各实施例组分的重量份按表1所示的比例进行混合后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为300转/分，进行搅拌，反应后挤出、然后再冷却、切粒，即得到聚丙烯复合物。上述各实施例组分中无机填料的粒径参阅表1。聚丙烯复合物性能参数如表1所示。

表2

从表1与表2中的数据可以得出，实施例1-5和对比例1-5的性能测试结果相对比可以看出，本发明的聚丙烯复合物在其配方中加入PP、PE、聚烯烃弹性体以及无机填料后，可以促使弹性体分散得更均匀，粒径更小，并且促使聚丙烯生成小而均匀的球晶，所以可以使得本发明的聚丙烯聚合物具有较高的冲击强度与弯曲模量，而且拉伸强度不会降低。本发明的聚丙烯复合物在常温下与在0℃条件下的悬臂梁缺口冲击强度相对于只加入PP、PE、聚烯烃弹性体以及无机填料其中的一种或者两种提高了6-12倍，且拉伸强度与纯PP几乎相同。所以本发明的聚丙烯复合物具有较高的韧性，而且刚性不会降低。

实施例6-10

将共聚聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、粒径为100-200nm之间的无机填料、抗氧剂1010和加工助剂硬脂酸锌等的组分进行混合后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为300转/分，进行搅拌，反应后挤出、然后再冷却、切粒，即得到聚丙烯复合物。所述组分的重量份按表3所示。上述各共聚聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体的熔融指数以及无机填料的粒径按表3所示。聚丙烯复合物性能参数如表3所示。实施例6-10中所述聚烯烃弹性体可为乙烯丁烯共聚物。聚乙烯可为低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的混合物。所述无机填料包括滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钡中的一种。

表3

请参阅表3的数据，结合实施例1、6-7与实施例9-10之间对比可以得知，本发明的聚丙烯复合物中聚丙烯熔融指数范围为0.1-100g/10min时，优选地，聚丙烯熔融指数范围为10-30g/10min时，本发明的聚丙烯复合物性能较佳，且其拉伸强度保持在28MPa以上，以及弯曲模量保持在1350MPa以上。

实施例11-15

将均聚聚丙烯、低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、粒径为0.5-0.8μm之间的无机填料、抗氧剂1010和加工助剂硬脂酸锌等组分进行混合后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为190℃，转速为400转/分，进行搅拌，反应后挤出、然后再冷却、切粒，即得到聚丙烯复合物。所述组分的重量份按表3所示，上述各共聚聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体的熔融指数均为10g/10min，所述无机填料的粒径按表4所示。聚丙烯复合物性能参数如表4所示。实施例11-15中的所述聚烯烃弹性体可为乙烯辛烯共聚物与乙烯丁烯共聚物两者的混合物。

表4

实施例11-13与实施例14-15对比，请结合表4的数据，说明本发明中采用PE、聚烯烃弹性体以及无机填料复配，其中所述无机填料重量份为0.1-2重量份时，既大幅度地提高了复合材料的常温和低温韧性，又保证了复合材料的刚性。进一步地，所述无机填料重量份为1-1.8份时，该聚丙烯复合材料的拉伸强度为29KJ/m²以上，最接近纯PP的拉伸强度，尤其在常温下悬臂梁缺口冲击强度为20KJ/m²以上，效果较佳。

从以上表1至表4的性能测试结果的数据可以看出，本发明中所述聚乙烯、聚烯烃弹性体与聚丙烯协同作用，可最大限度地提高聚丙烯复合材料的韧性和刚性。其中0.1-2重量份的所述无机填料可有效地保证聚丙烯复合材料的刚性性能。所以本发明中采用聚乙烯和聚烯烃弹性体和无机填料复配，既可以提高聚丙烯复合材料的韧性，有保证了聚丙烯复合材料的刚性。

本发明的聚丙烯复合能广泛的应用于化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等领域，尤其适用于制备热水管、热水器内胆等对韧性以及强度要求较高的制品。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚丙烯复合物，其特征在于，按重量份数计，由以下组分组成：

聚丙烯：88-94份；

聚乙烯：1-10份；

聚烯烃弹性体：1-10份；

无机填料：0.1-2份；

抗氧剂：0.2-4份；

加工助剂：0.2-4份；

所述聚丙烯的熔融指数范围为0.1-30g/10min；

所述无机填料的粒径为500nm-10μm。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚乙烯包括线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚烯烃弹性体包括乙烯丁烯共聚物和/或乙烯辛烯共聚物。

4.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述无机填料包括滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钡、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、炭黑和粘土中的一种以上。

5.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚乙烯的熔融指数范围为0.1-30g/10min。

6.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯的熔融指数范围为10-30g/10min。

7.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述无机填料的重量份数为1-1.8份。

8.根据权利要求1至3任一项所述的聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯复合物常温的悬梁臂缺口冲击强度为18.0-41.0KJ/m²，弯曲模量为1300-1345MPa。

9.一种权利要求1至8任一项所述的聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将聚丙烯、聚乙烯、无机填料、聚烯烃弹性体、抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分；

挤出物经水冷却，切粒，即得到聚丙烯复合物。

10.如权利要求1至8任一项所述的聚丙烯复合物的用途，其特征在于：所述聚丙烯复合物用于制备的热水管和/或热水器内胆。