CN103113678A - 一种低收缩高耐热聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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CN103113678A CN2013100544237A CN201310054423A CN103113678A CN 103113678 A CN103113678 A CN 103113678A CN 2013100544237 A CN2013100544237 A CN 2013100544237A CN 201310054423 A CN201310054423 A CN 201310054423A CN 103113678 A CN103113678 A CN 103113678A
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Abstract

本发明提供一种由聚丙烯、增韧剂、矿物填充物、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂制备而成的低收缩高耐热聚丙烯组合物。本发明的聚丙烯组合物的基体树脂选用氢调法生产的共聚聚丙烯，在热老化过程中不存在过氧化物催化聚丙烯降解的反应，大大提高了聚丙烯长期耐热性能。并选用高效抗氧剂，并加入矿物填充物和增韧剂来改善聚丙烯的尺寸，改善了聚丙烯的收缩率大、尺寸稳定性差等缺点和不足，具有良好的综合性能，可用于替代ABS树脂，降低成本，具有很好的应用前景。

Description

一种低收缩高耐热聚丙烯组合物及其制备方法
 
技术领域
本发明属于高分子技术领域，涉及一种低收缩高耐热聚丙烯组合物及其制备方法。
 
背景技术
近年来，聚丙烯（PP）以其比重小、价格低、易回收、加工方便、化学稳定性好等优势，被广泛的应用于汽车内外饰件中，例如：保险杠、格栅、翼子板、门板、仪表板、立柱、方向盘、座椅、杂物箱、扶手等。同时为适应轻量化和节能减排的要求在电子电器、家电、园林园艺工具等领域的应用也越来越多，也越来越多的用于替代丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。
然而聚丙烯在拥有很多优势的同时也存在收缩率大、尺寸稳定性差的缺点，并由于聚丙烯含有不稳定的叔碳基团，在热和氧的作用下易受攻击而发生黄变、龟裂、粉化而导致其力学性能急剧下降或劣变，使材料失效。因此，需要对聚丙烯进行耐热性与尺寸稳定性改善。
近年来，人们围绕以上要求也做了很多工作，专利CN102408630A涉及了一种耐热氧老化聚丙烯复合物，但是其仅考虑耐热性，未涉及到对聚丙烯收缩率的改善，仍限制着聚丙烯的应用。
 
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物同时具有低收缩率、高耐热的特点。
本发明的另一个目的是提供上述聚丙烯组合物的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种低收缩高耐热聚丙烯组合物，该组合物由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯         70~77份，
增韧剂         3~10份，
矿物填充物      20份，
抗氧剂         0.6~1.0份，
光稳定剂       0.15~0.3份，
润滑剂         0.2~0.4份。
所述的聚丙烯为氢调法生产的共聚聚丙烯，分子量分布指数为4~6，熔融指数为26~60g/10min。
所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物中的至少一种。
所述的矿物填充物为滑石粉或云母粉中的至少一种。
所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂的复配物；主抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称抗氧剂1010）、1，3，5-三（4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基）-1，3，5-三嗪-2，4，6-（1H,3H,5H）-三酮（简称抗氧剂1790）、硫代二丙酸二硬脂醇酯（简称抗氧剂DSTDP）中的至少一种；辅抗氧剂为三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（简称抗氧剂168）。
所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂944，其化学名称为（聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基] [2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}）。
所述的润滑剂为硬脂酸钡、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺中至少一种。
制备上述的聚丙烯组合物的方法，按配比将聚丙烯、增韧剂、矿物填充物、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂一起加入高混机混合3~5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。
所述双螺杆挤出机各区温度为170℃~205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa ~ -0.06MPa。
本发明的聚丙烯组合物，其密度、收缩率均与ABS树脂相符，且同时具有高耐热性，符合汽车内外饰件、电动工具制件对塑料性能的要求，因此，本发明的聚丙烯组合物可以替代ABS树脂应用到汽车的内、外饰件上，如格栅、仪表板、门板、立柱、座椅护板等。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明的聚丙烯组合物的基体树脂选用氢调法生产的共聚聚丙烯，氢调法生产的共聚聚丙烯树脂与降解法生产的聚丙烯树脂相比，不含有过氧化物，在热老化过程中不存在过氧化物催化聚丙烯降解的反应。
2、本发明选用高效抗氧剂，并加入矿物填充物和增韧剂来改善聚丙烯的尺寸。
3、本发明的生产工艺流程简单、生产过程连续、生产效率高、产品质量稳定。
4、在保持聚丙烯基料优点的同时改善了聚丙烯的收缩率大、尺寸稳定性差等缺点和不足，具有良好的综合性能，可用于替代ABS树脂，降低成本，具有很好的应用前景。
 
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例中共聚聚丙烯选用熔融指数为26~60g/10min的、分子量分布指数为4~6的PPK7726H、PPK7760H、PPK9829H。
 
实施例1
将35份熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯PPK7726H，35份熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯PPK7760H，10份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，20份滑石粉，0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.2份抗氧剂DSTDP，0.2份光稳剂944，0.2份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，加入高速混合机中混合5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的替代ABS应用于汽车外饰件的格栅上。
 
实施例2
（1）将36份熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯PPK7726H，35份熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯PPK7760H，9份增韧剂乙烯-丙烯-二烯共聚物，20份滑石粉，0.2份抗氧剂1790，0.3份抗氧剂168，0.3份抗氧剂DSTDP，0.25份光稳剂944，0.2份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.1份润滑剂硬脂酸钡，加入高速混合机中混合4分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于汽车内饰件的汽车仪表板上。
 
实施例3
（1）将36份熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯PPK7726H，36份熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯PPK7760H，8份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，15份滑石粉，5份云母粉，0.2份抗氧剂1010，0.4份抗氧剂168，0.4份抗氧剂DSTDP，0.15份光稳剂944，0.3份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.1份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于汽车内饰件的汽车门板上。
 
实施例4
（1）将34份熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯PPK9829H，40份熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯PPK7760H，6份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，10份滑石粉，10份云母粉，0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.2份抗氧剂DSTDP，0.25份光稳剂944，0.2份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.2份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于汽车内饰的汽车立柱上。
 
实施例5
（1）将40份熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯PPK9829H，35份熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯PPK7760H，5份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，5份滑石粉，15份云母粉，0.2份抗氧剂1790，0.5份抗氧剂168，0.2份抗氧剂DSTDP，0.3份光稳剂944，0.2份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.1份润滑剂硬脂酸钡，加入高速混合机中混合5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.04MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于电动工具护罩上。
 
实施例6
（1）将42份熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯PPK9829H，35份熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯PPK7760H，3份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，20份云母粉，0.3份抗氧剂1010，0.3份抗氧剂168，0.2份抗氧剂DSTDP，0.3份光稳剂944，0.3份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.1份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于汽车座椅护板上。   
为了更好地表明本发明采用氢调法生产的共聚聚丙烯、高效抗氧剂及矿物填充物和增韧剂来制备的复合物具有明显的低收缩、耐热等性能，现按本发明的方法用降解法生产的共聚聚丙烯与其他助剂等制备聚丙烯复合物与本发明进行对比。
对比例1
（1）将75份熔融指数为26g/10min降解法生产的共聚聚丙烯PPK9026，5份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，20份滑石粉，0.1份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合2分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到对比例聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.02MPa。
 
对比例2
（1）将62份熔融指数为26g/10min降解法生产的共聚聚丙烯PPK9026，8份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，30份云母粉，0.1份抗氧剂1010，0.1份抗氧剂168，0.1份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.1份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合4分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到对比例聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa。
 
对比例3
（1）将88份熔融指数为26g/10min降解法生产的共聚聚丙烯PPK9026，2份增韧剂乙烯-辛烯共聚物POE8150，10份滑石粉，0.2份光稳剂944，0.2份润滑剂乙撑双硬脂酰胺，0.2份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合4分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到对比例聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.04MPa。
性能评价方式及使用标准：
材料的综合力学性能通过ASTM标准测试熔融指数、拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度、密度、收缩率进行评价，材料的耐热性在150℃长期通风的烘箱内进行测试：
实施例1-6的配方及各项性能测试结果见如下表1，对比例1-3的配方及各项性能测试结果见如下表2。
表1
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
共聚聚丙烯PP K7726H 35 36 36      
共聚聚丙烯PP K9829H       34 40 42
共聚聚丙烯PP K7760H 35 35 36 40 35 35
乙烯-丙烯二烯共聚物   9        
增韧剂POE8150 10     6 5 3
滑石粉 20 20 15 10 5  
云母粉     5 10 15 20
抗氧剂1010 0.2   0.2 0.2   0.3
抗氧剂1790   0.2     0.2  
抗氧剂168 0.4 0.3 0.4 0.2 0.5 0.3
抗氧剂DSTDP 0.2 0.3 0.4 0.2 0.2 0.2
光稳剂944 0.2 0.25 0.15 0.25 0.3 0.3
乙撑双硬脂酰胺 0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.3
硬脂酸钡   0.1     0.1  
硬脂酸钙     0.1 0.2   0.1
检测项目(ASTM) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
融指g/10min 16 18 19 23 24 25
拉伸强度MPa 28 29 29 26 26 27
弯曲强度MPa 40 42 41 36 37 39
简支梁缺口冲击KJ/m2 27 25 22 28 25 23
密度g/cm3 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05
收缩率% 0.6 0.62 0.64 0.63 0.66 0.62
150℃热老化h 3438 3570 4107 3238 3692 3409
表2
组分 对比例1 对比例2 对比例3
共聚聚丙烯PPK9026 75 62 88
增韧剂POE8150 5 8 2
滑石粉 20   10
云母粉   30  
抗氧剂1010   0.1  
抗氧剂168   0.1  
光稳剂944     0.2
乙撑双硬脂酰胺   0.1 0.2
硬脂酸钙 0.1 0.1 0.2
检测项目(ASTM) 对比例1 对比例2 对比例3
融指g/10min 23 20 24
拉伸强度MPa 18 23 21
弯曲强度MPa 25 30 29
简支梁缺口冲击KJ/m2 30 23 18
密度g/cm3 1.05 1.12 0.96
收缩率% 0.85 0.65 1.31
150℃热老化h 255 596 432
从上表１、表２可明显地看出，本发明选用氢调法生产的共聚聚丙烯同时选用高效抗氧剂及光稳剂，能够很好的提升聚丙烯的长期耐热性；150℃热老化时间均在3000多小时以上，比现有技术中聚丙烯的150℃热老化时间有很显著的提高。同时用适量的矿物填充物和增韧剂改善了聚丙烯的尺寸，使改性聚丙烯的密度、收缩率与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）相近，可用于替代ABS，广泛的应用于汽车内外饰件保险杠、格栅、翼子板、门板、仪表板、立柱、方向盘、座椅、杂物箱、扶手等方面。
上述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 (9)

1.一种低收缩高耐热聚丙烯组合物，其特征在于：该组合物由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯         70~77份，
增韧剂         3~10份，
矿物填充物       20份，
抗氧剂         0.6~1.0份，
光稳定剂       0.15~0.3份，
润滑剂         0.2~0.4份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的聚丙烯为氢调法生产的共聚聚丙烯，分子量分布指数为4~6，熔融指数为26~60g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的矿物填充物为滑石粉或云母粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂的复配物；主抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、1，3，5-三（4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基）-1，3，5-三嗪-2，4，6-（1H,3H,5H）-三酮、硫代二丙酸二硬脂醇酯中的至少一种；辅抗氧剂为三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的光稳定剂为（聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基] [2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}）。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸钡、硬脂酸钙硬脂酸盐类、乙撑双硬脂酰胺中是至少一种。
8.一种制备如权利要求所述的聚丙烯组合物的方法，其特征在于：按配比将聚丙烯、增韧剂、矿物填充物、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂一起加入高混机混合3~5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机各区温度为170℃~205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa ~ -0.06MPa。
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