CN103289207A - 一种耐折白聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚合物加工技术领域，公开了一种耐折白聚丙烯材料及其制备方法。该聚丙烯材料是由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯50-85份；聚乙烯5-10份；乙烯-丙烯弹性体5-15份；填料5-25份；分散剂0-1份；抗氧剂0-1份和光稳剂0-1份。制备方法如下：将填料5-25份和分散剂0-1份在60-100℃高速混合机中使用500 1500rpm混合5-10min，然后将聚丙烯50-85份、聚乙烯5-10份、乙烯-丙烯弹性体5-15份、抗氧剂0-1份、光稳剂0-1份和已用分散剂处理的填料放入高速混合机中混合，转速1000-1500rpm，混合时间5-10min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，然后注塑成型得到聚丙烯材料。本发明具有工艺简单、操作方便和成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于聚合物加工技术领域，涉及一种耐折白聚丙烯(PP)材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料或粉料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。但是PP也存在一些不足之处，它的耐寒性差、低温易脆断、收缩率大、抗蠕变性差、制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形等缺点，因此需要对聚丙烯进行改性，聚丙烯的改性方法一般划分为化学改性和物理改性，化学改性主要包括共聚、接枝、交联、氯化等，是通过改变分子链的结构达到目的的；物理改性主要包括共混改性、填充改性、复合增强、表面改性等。
PP可以用作多种汽车零部件，现在典型的乘用车中，PP塑料部件占60多个，包括有多种外饰件和内饰件，如保险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘，其中前五种占全车PP用量的一半以上。此外，改性PP还可用作其他汽车内饰件，如杂物箱及盖板材料、立柱饰板等。可以看出，由于PP材料易于成型、成本低、可回收利用等优点，大部分的汽车内饰件都是用改性PP注塑成型的。但是PP内饰件在应用时也存在一些问题，也是长期以来困扰大家的一个问题：内饰件所用改性PP材料的配方体系一般为PP基料+填料+增韧剂+其他助剂。PP汽车内饰件注塑成型后，在使用过程中受到拉伸、弯曲、冲击等外力作用时经常会出现发白现象(称为应力发白)。若对已存在应力发白的试样进行热处理(如加热到玻璃化温度以上等)或在高压下拉伸，发白区能部分或全部消失。
余林华(江苏旭光聚合物有限公司)等在PP+滑石粉填充体系中加入1-5份的PP-g-MAH，可以消除应力发白(中国专利CN 102020806A)；姚富(重庆启蓝塑料有限公司)等提出在PP填充体系中加入抗应力发白母粒(EPR/POE/EPDM 40份，纳米级活性轻质碳酸钙30份，低分子量聚乙烯蜡0.5份)可以消除应力发白(中国专利CN 101709124A)；周英辉(上海金发科技发展有限公司)等的配方体系为共聚PP+均聚PP+PE+填料，提出改变混料方式，先将一部分PP基料和填充剂在高混机中混合，然后将剩余料进行混合再经双螺杆挤出造粒(中国专利CN 101058655A)。以上专利都是从提高体系的相容性出发所得出的结论，但是现在大多的PP产品都是使用的共聚PP，它们都没有从根本上改善PP与增韧剂之间的界面层。
发明内容
针对以上现有技术的局限性，本发明的目的是提供一种耐折白聚丙烯(PP)材料，该材料的成本较低。
本发明的另一个目的是提供一种上述耐折白聚丙烯(PP)材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种耐折白聚丙烯材料，该聚丙烯材料是由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯 50-85份；
聚乙烯 5-10份；
乙烯-丙烯弹性体 5-15份；
填料 5-25份；
分散剂 0-1份；
抗氧剂 0-1份；
光稳剂 0-1份。
所述的分散剂为0.05-0.25份。
所述的抗氧剂为0-0.5份。
所述的光稳剂为0.5-1份。
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯。
所述的聚乙烯选自高压低密聚乙烯(LDPE)、低压高密聚乙烯(HDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
所述的填料为无机填料，无机填料进一步选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡或云母中的一种或两种的复配；优选滑石粉800目、滑石粉1250目、碳酸钙800目、碳酸钙1000目、硫酸钡800目或硫酸钡1250目中的一种或两种的复配。
所述的分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物、锆类偶联剂、镁类偶联剂或锡类偶联剂；优选硅烷偶联剂KH550或KH570。
所述的抗氧剂选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫化合物；其中：受阻胺类抗氧剂进一步选自二芳基仲胺类、对苯二胺类、醛胺类、酮胺类、二苯胺类或脂肪胺类；受阻酚类抗氧剂进一步选自单酚抗氧剂、双分抗氧剂或多元酚抗氧剂；亚磷酸酯类抗氧剂进一步选自亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯或亚磷酸烷基芳基酯；含硫化合物进一步选自硫代酯、硫醚、二硫化物或硫醇；优选受阻酚类抗氧剂1010。
所述的光稳剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂；其中：二苯甲酮类光稳剂进一步选自2，4-二羟基二苯甲酮(UV-0)、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)；苯并三唑类光稳剂进一步选自2-(2’-羟基苯基)苯并三唑；受阻胺类光稳剂进一步选自三丙酮胺；优选二苯甲酮类光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)。
本发明还提供了一种上述耐折白聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
将填料5-25份和分散剂0-1份在60-100℃高速混合机中使用500-1500rpm混合5-10min，然后将聚丙烯50-85份、聚乙烯5-10份、乙烯-丙烯弹性体5-15份、抗氧剂0-1份、光稳剂0-1份和已用分散剂处理的填料放入高速混合机中混合，转速1000-1500rpm，混合时间5-10min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，然后注塑成型得到聚丙烯材料。
所述的双螺杆挤出机为适用于挤出聚丙烯的双螺杆挤出机。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、本发明仍然采用目前的加工技术成型，可操作性高。
2、本发明采用了一种乙烯-丙烯基增韧剂，可提高整个PP填充体系的相容性。
3、本发明所使用的增韧剂价格要低于常规的乙烯-辛烯增韧剂(POE)。
4、本发明具有工艺简单、操作方便和成本低的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
所用双螺杆挤出机的长径比35∶1，生产厂家：德国BRABEBDER公司。
所用的注塑机生产厂家：香港奥克兰机械有限公司，型号：A80-210-4。
以下所用PP树脂为共聚PP；
所用的分散剂KH550为市售；所用的填料是经过分散剂KH550在80℃高温处理；
所用的抗氧剂1010为市售；
所用的光稳剂UV-531为市售。
本发明的产品是采用ISO的标准进行测试，注塑样品在23℃、相对湿度50％条件下稳定24h后进行性能测试，所进行的物理机械性能测试有：
熔体流动速率：ISO 1133标准，所用条件：2.16kg，230℃
拉伸性能：ISO 527-1，2标准，所用条件：50mm/min
弯曲性能：ISO 178标准，所用条件：2mm/min
悬臂梁缺口冲击性能：ISO 180标准，所用条件：5.5J摆锤
应力发白测试：10cm×8cm×2.5cm注塑板材，采用落锤冲击，10J冲击后无明显发白
实施例1
将1250目滑石粉5kg、分散剂KH550 0.05kg在60℃高速混合机中使用500rpm混合5min。
将共聚PP85kg、HDPE5kg、乙烯-丙烯弹性体5kg、抗氧剂1010 0.5kg、光稳剂UV-531 0.5kg和用KH550处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1000rpm，混合时间5min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。性能测试结果见表1。
实施例2
将800目滑石粉25kg、分散剂KH550 0.25kg在80℃高速混合机中使用1000rpm混合8min。
将共聚PP50kg、HDPE10kg、乙烯-丙烯弹性体15kg、抗氧剂1010 0.25kg、光稳剂UV-531 1kg和用KH550处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1500rpm，混合时间10min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。性能测试结果见表1。
实施例3
将填料1250目的硫酸钡18kg、分散剂KH550 0.18kg在100℃高速混合机中使用1500rpm混合5min。
将共聚PP65kg、LLDPE7kg、乙烯-丙烯弹性体10kg、光稳剂UV-531 1kg和用KH550处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1250rpm，混合时间7min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。性能测试结果见表1。
实施例4
将填料1000目的碳酸钙10kg、分散剂KH570 0.1kg在80℃高速混合机中使用500rpm混合10min。
将共聚PP70kg、LDPE10kg、乙烯-丙烯弹性体10kg、抗氧剂1010 0.4kg、光稳剂UV-5310.8kg和用KH570处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1500rpm，混合时间8min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。性能测试结果见表1。
实施例5
将填料800目的硫酸钡15kg、分散剂KH570 0.15kg在80℃高速混合机中使用500rpm混合5min。
将共聚PP60kg、HDPE10kg、乙烯-丙烯弹性体15kg、抗氧剂1010 0.4kg、光稳剂UV-531 0.8kg和用KH570处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1250rpm，混合时间7min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。性能测试结果见表1。
实施例6
将填料800目的碳酸钙15kg、分散剂KH570 0.15kg在80℃高速混合机中使用500rpm混合5min。
将共聚PP60kg、HDPE10kg、乙烯-丙烯弹性体15kg、抗氧剂1010 0.4kg、光稳剂UV-5310.8kg和用KH570处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1250rpm，混合时间7min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。性能测试结果见表1。
表1
从表1中可以看出，在不同乙烯-丙烯基弹性体添加量下，其应力发白的测试结果均为无明显发白，从实验结果可以分析出，共聚PP用量在50-85份之间变化，乙烯-丙烯基弹性体在5-15份之间变化，PE含量在5-10份之间变化时，使用落锤冲击实验所验证的材料的抗应力发白性能都很优异，即在该配比下，乙烯与丙烯的界面层已经达到了足够的厚度，可以抵抗外力对材料的冲击，以及释放内应力得到性能稳定的制品，在所规定的变化范围内，各个组分添加量的多少仅仅会影响材料的力学性能，对材料的抗应力发白性能影响不大。
实施例7
将填料1250目的滑石粉10kg、分散剂KH550 1kg在60℃高速混合机中使用500rpm混合8min。
将共聚PP60kg、LDPE10kg、乙烯-丙烯弹性体10kg、抗氧剂1010 0.2kg和用KH550处理的填料滑石粉，放入高速混合机中混合，转速1250rpm，混合时间7min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。
实施例8
将填料1250目的滑石粉25kg、共聚PP65kg、LDPE10kg、乙烯-丙烯弹性体10kg、抗氧剂1010 0.5kg和光稳剂UV-531 0.5kg，放入高速混合机中混合，转速1250rpm，混合时间7min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。
实施例9
将填料1000目的碳酸钙5kg、分散剂KH550 0.05kg在100℃高速混合机中使用1500rpm混合10min；填料1250目的滑石粉10kg、分散剂KH550 0.1kg在100℃高速混合机中使用1500rpm混合10min。
将共聚PP65kg、HDPE8kg、乙烯-丙烯弹性体12kg、用KH550处理的1000目碳酸钙5kg、用KH550处理的1250目滑石粉10kg、抗氧剂1010 1kg和光稳剂UV-531 0.8kg，放入高速混合机中混合，转速1250rpm，混合时间7min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒；然后在注塑模具中注塑成型得到制品。
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 (10)
1.一种聚丙烯材料，其特征在于：该聚丙烯材料是由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯 50-85份；
聚乙烯 5-10份；
乙烯-丙烯弹性体 5-15份；
填料 5-25份；
分散剂 0-1份；
抗氧剂 0-1份；
光稳剂 0-1份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的分散剂为0.05-0.25份；所述的抗氧剂为0-0.5份；所述的光稳剂为0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚乙烯选自高压低密聚乙烯、低压高密聚乙烯或线性低密度聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的填料为无机填料，无机填料进一步选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡或云母中的一种或两种的复配；优选滑石粉800目、滑石粉1250目、碳酸钙800目、碳酸钙1000目、硫酸钡800目或硫酸钡1250目中的一种或两种的复配。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物、锆类偶联剂、镁类偶联剂或锡类偶联剂；优选硅烷偶联剂KH550或KH570。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫化合物；其中：受阻胺类抗氧剂进一步选自二芳基仲胺类、对苯二胺类、醛胺类、酮胺类、二苯胺类或脂肪胺类；受阻酚类抗氧剂进一步选自单酚抗氧剂、双分抗氧剂或多元酚抗氧剂；亚磷酸酯类抗氧剂进一步选自亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯或亚磷酸烷基芳基酯；含硫化合物进一步选自硫代酯、硫醚、二硫化物或硫醇；优选受阻酚类抗氧剂1010。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的光稳剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂；其中：二苯甲酮类光稳剂进一步选自2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；苯并三唑类光稳剂进一步选自2-(2’-羟基苯基)苯并三唑；受阻胺类光稳剂进一步选自三丙酮胺；优选二苯甲酮类光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
9.权利要求1至8任一所述的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
将填料5-25份和分散剂0-1份在60-100℃高速混合机中使用500-1500rpm混合5min-10min，然后将聚丙烯50-85份、聚乙烯5-10份、乙烯-丙烯弹性体5-15份、抗氧剂0-1份、光稳剂0-1份和已用分散剂处理的填料放入高速混合机中混合，转速1000-1500rpm，混合时间5-10min；将混合物在130～220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，然后注塑成型得到聚丙烯材料。
10.根据权利要求9所述的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机为适用于挤出聚丙烯的双螺杆挤出机。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |