CN103254515A

CN103254515A - 一种耐低温共聚聚丙烯改性材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103254515A
Application number: CN2013101597000A
Authority: CN
Inventors: 郑京连; 黄志杰; 李俊; 张鑫
Original assignee: Shanghai Jun'er New Material Co Ltd; ZHEJIANG JUNER NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Cgn Juner New Materials Co ltd; SHANGHAI JUNER NEW MATERIALS CO Ltd; Zhejiang Juner New Materials Co ltd
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: CN103254515B

Abstract

本发明公开了一种耐低温共聚聚丙烯改性材料及其制备方法和应用，本发明的耐低温共聚聚丙烯改性材料，包括如下以重量百分比计的原料组成：共聚聚丙烯60%～98%；弹性体1%～20%；线性低密度聚乙烯0～10%；接枝聚乙烯0～8%；稳定剂0.1%～1%；加工助剂0.1%～1%。该改性材料既具有好的拉伸强度和高温性能，又具有良好的耐低温性能，即可提高目前聚丙烯塑料封条的性能，满足塑料封条高低温使用的要求，可用于制备各种塑料封条，如航空货柜封条、养殖封条、自锁式封条、防盗封条等等。

Description

一种耐低温共聚聚丙烯改性材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域中的聚丙烯改性材料，尤其涉及一种耐低温共聚聚丙烯改性材料及其制备方法和应用。

背景技术

塑料封条是一种塑料制成的配件，由两部分构成，一端是一个圆形或方形的塑料口，里面有一个钩状的弹性塑料扣，另一头是带有锯齿的塑料封条条身，条身可弯曲穿过前方的塑料口并形成环装，类似裤子的皮带一样可以用来捆扎封装；制作塑料封条通常采用一次注塑成型工艺，可制成黄色、蓝色、白色、绿色、橙色、红色等各种鲜艳颜色。由于封条条身上的锯齿可以与塑料口里面的弹性塑料扣密合，因此塑料封条能起到十分牢固的固定作用。具有不可重复使用，使用后打开必须剪断，具有很好的防盗、保密的功能等特点。现已广泛应用于电子、通信、食品、园艺、物流、空运及电力、港口、超市、银行等相关领域，如用于袋装物品封口、油罐器皿封锁、航空货柜封条、集装箱塑料封条、养殖封条、包装桶封装等等。甚至国内部分省市的高考试卷包装也由纸封条改用塑料封条，以严防泄题。

塑料封条所用的原料有：聚丙烯、聚乙烯和尼龙等，绝大部分是未改性的树脂原料。由于塑料封条一般要求在低温-40℃至高温50℃条件下使用，聚乙烯冲击韧性好而拉伸强度和耐高温性稍差；尼龙制作的塑料封条拉伸强度高但成本较高；而未改性的聚丙烯，拉伸强度和耐高温性好，而由于其低温脆性的缺点使其耐低温性较差，往往达不到使用要求。

目前，通过改性聚丙烯，可以克服其低温脆性的缺点，提高聚丙烯的综合性能来满足各种使用要求，改性聚丙烯已广泛应用于汽车和家电等领域。如公开号为CN101659768的中国专利公开了一种耐低温冲击聚丙烯组合物及其制备方法与作为汽车内饰件的应用，该聚丙烯组合物按重量百分比计包含如下组分：聚丙烯树脂40-79.8%，矿物填料15-35%，增韧剂5-30，抗氧剂0.1-1%，耐候剂0.1-1%。该组合物制成的汽车内饰件在0到-40℃具有良好的低温冲击性能。又如公开号为CN102796320的中国专利公开了一种耐低温冲击的聚丙烯组合物及其制备方法与应用，该聚丙烯组合物是由40-80%的聚丙烯，5-30%的弹性体，0-40%的无机填料和3-15%的耐低温冲击改性剂制备得到，所采用的耐低温冲击改性剂是由聚丙烯、聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物的三元共混物合金，其中耐低温冲击改性剂的加入明显降低了材料的脆韧转变温度，扩大了材料作为韧性材料使用的温度范围，在材料耐低温冲击韧性改善的同时，其刚性性能得以保持，能充分满足汽车行业的使用要求。但是，改性聚丙烯用于塑料封条的相关报导很少，也未查阅到改性聚丙烯材料用于塑料封条的相关专利。

发明内容

本发明提供了一种耐低温共聚聚丙烯改性材料，其既具有好的拉伸强度和高温性能，又具有良好的耐低温性能。

本发明还提供了一种耐低温共聚聚丙烯改性材料的制备方法，采用双螺杆熔融挤出，操作简单、易于控制，适于工业化生产。

本发明还提供了一种耐低温共聚聚丙烯改性材料的应用，其可用于制备各种塑料封条。

一种耐低温共聚聚丙烯改性材料，包括如下以重量百分比计的原料组成：

共聚聚丙烯 60%～98%；

弹性体 1%～20%；

线性低密度聚乙烯 0～10%；

接枝聚乙烯 0～8%；

稳定剂 0.1%～1%；

加工助剂 0.1%～1%。

所述的共聚聚丙烯为聚丙烯无规共聚物，其含有一定量的乙烯分子和丙烯分子，其中共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分含量为5%～18%，这类较高乙烯基含量的共聚聚丙烯在常温下具有良好的冲击性能，通过改性可进一步改善共聚聚丙烯改性材料的低温冲击性能。

作为优选，所述耐低温共聚聚丙烯改性材料，包括如下以重量百分比计的原料组成：

共聚聚丙烯 70%～90%；

弹性体 5%～18%；

线性低密度聚乙烯 0%～7%；

接枝聚乙烯 0%～5%；

稳定剂 0.2%～0.4%；

加工助剂 0.1%～0.5%。

以上述原料组成合成的耐低温共聚聚丙烯改性材料既具有较好的拉伸强度，又具有良好的冲击强度，在常温和低温下都具有优良的冲击性能，尤其在低温-40℃条件下，缺口冲击强度仍很高。

所述的弹性体的断裂伸长率大于600%，是一种耐低温性能优良的热塑性弹性体，该弹性体是一种利用茂金属催化技术与优化溶剂技术相结合合成的乙烯-辛烯共聚物，其中，共聚单体辛烯的含量为20%～30%。根据弹性体的伸长率以及乙烯-辛烯基的含量，所述的弹性体的熔体流动速率一般在190℃×2.16kg条件下为0.5g/10min～5g/10min，密度一般为0.85g/cm³～0.88g/cm³。所述的弹性体可选用陶氏ENGAGE^TM聚烯烃弹性体。

更为优选，所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，包括如下以重量百分比计的原料组成：

共聚聚丙烯 71.5%；

乙烯-辛烯共聚物 18%；

线性低密度聚乙烯 6%；

接枝聚乙烯 4%；

稳定剂 0.3%；

加工助剂 0.2%。

以上述原料组成合成的耐低温共聚聚丙烯改性材料拉伸强度大，在23℃和在-40℃的缺口冲击强度高，满足作为塑料封条高低温使用的要求。

乙烯-辛烯共聚物弹性体与共聚聚丙烯共混具有良好的相容性，可改善并提高共聚聚丙烯改性材料的冲击性能，并且对提升共聚聚丙烯改性材料的低温性能有明显效果。

所述的共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃×2.16kg条件下为5g/10min～30g/10min，进一步优选为7g/10min～20g/10min。合适的流动性的共聚聚丙烯作为共聚聚丙烯改性材料的基体树脂，可在保证材料加工性能要求的同时，还可保证材料有较好的拉伸强度和冲击强度。

所述的线性低密度聚乙烯，由乙烯和高级的α烯烃如丁烯、己烯或辛烯共聚合而生成，具有优异的抗环境应力开裂性，抗低温冲击性。加入线性低密度聚乙烯后，冲击强度得到提高，可减少价格较高的增韧弹性体的用量。

所述的接枝聚乙烯，是一种以聚乙烯（高密度、低密度或线性低密度聚乙烯）为基料接枝极性单体，如所述接枝聚乙烯为接枝马来酸酐单体的接枝聚合物。所述的接枝聚乙烯，熔体流动速率在190℃×2.16kg条件下为0.1g/10min～5g/10min；马来酸酐（MAH）接枝率为0.3%-1.5%。加入接枝聚乙烯后，一方面可提高共聚聚丙烯、增韧用弹性体、线性低密度聚乙烯几种原料之间的相容性；另一方面还可提高耐低温共聚聚丙烯改性材料与各种极性着色剂之间的相容性，以便提高材料的色牢度、配出各种鲜艳颜色提高美观性。

所述的稳定剂选用塑料改性领域性价比较高的热氧稳定剂中的二种或三种。所述的热氧稳定剂可选用酚类抗氧剂（如：瑞士汽巴精化生产的Irganox1010）、亚磷酸酯辅助抗氧剂（如：瑞士汽巴精化生产的Irganox168）、硫酯类抗氧剂等。所述稳定剂为市售产品。

所述的加工助剂选用硅酮类或硬脂酸盐类。如硬脂酸锌是一种优良的润滑剂，能够改善加工性能，降低加工能耗。

一种耐低温共聚聚丙烯改性材料的制备方法，包括：

（1）将共聚聚丙烯、弹性体、线性低密度聚乙烯、接枝聚乙烯、稳定剂和加工助剂，加入到高速混合锅中，搅拌、混合均匀，得到混合物料；

（2）将混合物料放入双螺杆挤出机中，物料在螺杆内停留时间50秒～120秒，从双螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、干燥、切粒，即制得所述耐低温共聚聚丙烯改性材料。

其中，双螺杆挤出机由进料段到机头的温度依次为：175℃～185℃、210℃～220℃、210℃～220℃、210℃～220℃、210℃～220℃、210℃～220℃、210℃～220℃、210℃～220℃，模头的温度为215℃～225℃。

所述的双螺杆挤出机选用本领域常用的通用设备即可。

一种耐低温共聚聚丙烯改性材料的应用，所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料用于制作封条。

所述耐低温共聚聚丙烯改性材料用于制作封条的方法，包括：

将上述耐低温共聚聚丙烯改性材料压入模具中利用注射成型机进行一次注塑成型，得到预成型物质，注塑加工工艺条件为：

注射成型机由后段到喷嘴的温度依次为：195℃～205℃、205℃～215℃、210℃～220℃、215℃～225℃，模具温度为30℃～40℃，注射压力为70～90MPa，注射速度为60%-80%；

将预成型物质冷却，出模得到所需的封条。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明耐低温共聚聚丙烯改性材料既具有好的拉伸强度和高温性能，又具有良好的耐低温性能，即可提高目前聚丙烯塑料封条的性能，满足塑料封条高低温使用的要求。

（2）本发明采用特定的原料组成制得了能够满足塑料封条要求的耐低温共聚聚丙烯改性材料，使用后材料可回收利用，符合循环经济发展要求，环保性好。

（3）本发明制备方法操作简单，无需特殊的设备，成本低，适于工业化生产。

（4）本发明可用于制作各种塑料封条，如航空货柜封条、养殖封条、自锁式封条、防盗封条等等。同时，因聚丙烯改性材料具有良好的耐酸、耐碱性能和优异的绝缘性能，其用于制作的塑料封条还可用来固定电线、电缆等线路，应用广。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当明白，以下仅作为例示性，并不限制本发明的范围。

实施例1

将共聚聚丙烯、弹性体、线性低密度聚乙烯、接枝聚乙烯、稳定剂（包括Irganox1010和Irganox168）及加工助剂按表6中所示用量加入到高速混合锅中，搅拌、混合均匀，得到混合物料，其中原料来源及性能见表1。将混合物料由喂料器送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆内停留时间50秒～120秒，双螺杆挤出机由进料段到机头的温度依次为：180℃、215℃、215℃、215℃、215℃、215℃、215℃，模头的温度为：220℃。经过双螺杆高速（螺杆转速为600r/min）剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、干燥、切粒和包装，制得耐低温共聚聚丙烯改性材料。

表1原料来源及性能

实施例2

制备方法如实施例1，原料来源及性能见表2，原料用量见表6。

表2原料来源及性能

实施例3

制备方法如实施例1，原料来源及性能见表3，原料用量见表6。

表3原料来源及性能

实施例4

制备方法如实施例1，原料来源及性能见表4，原料用量见表6。

表4原料来源及性能

实施例5

制备方法如实施例1，原料来源及性能见表5，原料用量见表6。

表5原料来源及性能

表6各实施例原料用量

性能测试

将上述实施例1～5制得的耐低温共聚聚丙烯改性材料粒料由注射成型机制备成测试样条。耐低温共聚聚丙烯改性材料缺口冲击强度样条，按GB/T1043.1-2008进行；密度样条，按GB/T1033.1-2008进行；弯曲模量样条，按GB/9341-2008进行；耐低温共聚聚丙烯改性材料进行性能测试。结果见表7。

表7各实施例性能测试结果

从上述测试数据可看出，实施例1-5制得的耐低温共聚聚丙烯改性材料，既有较好的强度，拉伸强度大于18MPa；又具有良好的冲击强度，在常温和低温下都具有优良的冲击性能，尤其在低温-40℃条件下缺口冲击强度大于5kJ/m²。

应用例

将上述实施例1-5制得的耐低温共聚聚丙烯改性材料压入模具中利用注射成型机进行一次注塑成型，得到预成型物质，注塑加工工艺条件为：

然后将预成型物质冷却，出模得到所需的封条。

由于制作封条的耐低温共聚聚丙烯改性材料具有优良的力学性能，见表7中的测试结果，从表7可得出耐低温共聚聚丙烯改性材料具有良好的拉伸强度和冲击强度，故利用该耐低温共聚聚丙烯改性材料制成的封条在具有优异力学性能的前提下还可满足其高低温使用的要求，非常适合用作货柜封条、养殖封条、自锁式封条、防盗封条等塑料封条。

Claims

1.一种耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，包括如下以重量百分比计的原料组成：

共聚聚丙烯 60%～98%；

弹性体 1%～20%；

线性低密度聚乙烯 0～10%；

接枝聚乙烯 0～8%；

稳定剂 0.1%～1%；

加工助剂 0.1%～1%；

其中，所述的共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分含量为5%～18%。

2.根据权利要求1所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，包括如下以重量百分比计的原料组成：

共聚聚丙烯 70%～90%；

弹性体 5%～18%；

线性低密度聚乙烯 0%～7%；

接枝聚乙烯 0%～5%；

稳定剂 0.2%～0.4%；

加工助剂 0.1%～0.5%。

3.根据权利要求1所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物，其中，共聚单体辛烯的含量为20%～30%。

4.根据权利要求3所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，包括如下以重量百分比计的原料组成：

共聚聚丙烯 71.5%；

乙烯-辛烯共聚物 18%；

线性低密度聚乙烯 6%；

接枝聚乙烯 4%；

稳定剂 0.3%；

加工助剂 0.2%。

5.根据权利要求1所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，所述弹性体的熔体流动速率在190℃×2.16kg条件下为0.5g/10min～5g/10min，密度为0.85g/cm³～0.88g/cm³。

6.根据权利要求1所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，所述共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃×2.16kg条件下为5g/10min～30g/10min。

7.根据权利要求1所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，所述接枝聚乙烯的熔体流动速率在190℃×2.16kg条件下为0.1g/10min～5g/10min。

8.根据权利要求7所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料，其特征在于，所述接枝聚乙烯为接枝马来酸酐单体的接枝聚合物，其中马来酸酐接枝率为0.3%-1.5%。

9.一种根据权利要求1-8中任一所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料的制备方法，包括：

10.一种根据权利要求1-8中任一所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料的应用，其特征在于：所述的耐低温共聚聚丙烯改性材料用于制作封条。