CN103571057B - 一种改性聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种改性聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改性聚丙烯组合物及其制备方法，属于高分子材料改性的技术领域。该复合聚丙烯材料由以下以重量百分数计的原料组成：聚丙烯100份，笼型倍半硅氧烷类成核剂0.001～1份，抗氧剂0.1～3份。该聚丙烯组合物的制备方法是先将聚丙烯、笼型倍半硅氧烷类成核剂和抗氧剂在高速搅拌机中预混合；再将混合物在双螺杆挤出机熔融共混挤出，并冷却切粒。本发明的改性聚丙烯组合物具有高强度、高模量以及高热变形温度。

Description

一种改性聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性聚丙烯组合物及其制备方法，属于高分子材料改性技术领域。
背景技术
多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种优越高分子材料增强剂，由多面体低聚倍半硅氧烷改性高分子材料制备的有机-无机杂化结构纳米材料与传统的无机纳米材料相比有以下优点：(1)多面体低聚倍半硅氧烷的合成工艺相对简单并且结构精确可控；(2)多面体低聚倍半硅氧烷的有机-无机杂化结构纳米颗粒在通用高分子材料中具有良好的分散；(3)可以通过简单的化学反应来控制多面体低聚倍半硅氧烷纳米颗粒的尺寸，结构和性质，从而达到控制所需材料宏观性能和赋予其功能性的目的。
通用高分子材料具有易熔融加工和低成本的优势，然而由于自身固有的低模量、低强度和低稳定性，使其在某些应用领域受到限制。复合改性通用高分子材料的方法可以大大提高单一材料的性能，满足材料发展。将多面体低聚倍半硅氧烷有机-无机杂化纳米材料与通用高分子材料聚丙烯进行复合改性，这种新型复合材料不仅具备通用高分子材料成本低、加工成型容易、韧性好等优点，而且又具有无机材料的力学性能优异、耐高温、使用寿命长等优点。相对于传统通用塑料复合改性，这种新的复合改性聚合物的方法可以有效解决通用塑料应用的屏障，充分发挥其在建筑、石油化工、矿业等领域中的应用潜力。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物具有高强度、高模量以及高热变形温度的特点。
本发明的另一个目的是提供一种改性聚丙烯组合物的制备方法。
本发明中的改性聚丙烯组合物，该组合物包含以下成分(重量百分比)：聚丙烯100份，笼型倍半硅氧烷类成核剂0.001～1份，抗氧剂：0.1～3份。
本发明中的笼型倍半硅氧烷类成核剂为八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷，其结构为：
其中，
本发明中的抗氧剂为抗氧剂1076，抗氧剂1024，抗氧剂1010和抗氧剂168的一种或多种。
本发明提供的纳米复合聚丙烯组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)首先按照配比将聚丙烯、笼型倍半硅氧烷类成核剂、抗氧剂在高速混合机中预混合；
(2)将步骤(1)得到的预混合物加入双螺杆挤出机中熔融混合；
(3)将步骤(2)得到的物料挤出后冷却，切粒，即得到改性聚丙烯组合物。
本发明的聚丙烯组合物，由于含有高效的笼型倍半硅氧烷类成核剂，可以使聚丙烯树脂具有较高的刚性和热变形温度，其效果优于市售成核剂。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明，本发明的范围不受这些实施例的限制。本发明的范围在权利要求书中提出。
对比例1
将100份聚丙烯(中石化扬子石油化工股份有限公司，熔体流动速率为2.2g／10min)，0.3份抗氧剂1076(宜兴市天使合成化学有限公司)在高速混合机中混合均匀3分钟，将所得混合物在双螺杆挤出机(南京科倍隆科亚挤出装备有限公司，ZSK35)中熔融共混，双螺杆挤出机每段温度设定为T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝200℃，T5＝210℃，T6＝220℃，T7＝220℃，T8＝220℃，转速350r/min，冷却切粒，采用注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
对比例2
将100份聚丙烯(同对比例1)，0.04份成核剂NA-11(日本旭电化公司生产)，0.3份抗氧剂1076(同对比例1)在高速混合机中混合均匀3分钟，将所得混合物在双螺杆挤出机(同对比例1)中熔融共混，双螺杆挤出机每段温度设定为T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝200℃，T5＝210℃，T6＝220℃，T7＝220℃，T8＝220℃，转速350r/min，冷却切粒，采用注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
对比例3
除了将对比2中所述的成核剂NA-11用量改为0.08份外，其余条件与对比例1相同。将组合物粒料注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
实施例1
将100份聚丙烯(同对比例1)，0.004份成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷(自制)，0.3份抗氧剂1076(同对比例1)在高速混合机中混合均匀3分钟，将所得混合物在双螺杆挤出机(同对比例1)中熔融共混，双螺杆挤出机每段温度设定为T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝200℃，T5＝210℃，T6＝220℃，T7＝220℃，T8＝220℃，转速350r／min，冷却切粒，采用注塑法制成标准样条，经过测试得到聚丙烯组合物的性能如表1所示。
实施例2
除了将实施例1中所述成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷的用量改为0.01份外，其余条件与实施例1相同。将组合物粒料注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
实施例3
除了将实施例1中所述成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷的用量改为0.04份外，其余条件与实施例1相同。将组合物粒料注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
实施例4
除了将实施例1中所述成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷的用量改为0.08份外，其余条件与实施例1相同。将组合物粒料注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
实施例5
除了将实施例1中所述成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷的用量改为0.2份外，其余条件与实施例1相同。将组合物粒料注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
实施例6
除了将实施例1中所述成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷的用量改为0.4份外，其余条件与实施例1相同。将组合物粒料注塑法制成标准样条，经过测试得到所述聚丙烯组合物的性能如表1所示。
表1
由表1的对比例和实施例的实验数据可以看出，自制成核剂八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷的效果优于市售成核剂，使聚丙烯的拉伸强度、弯曲模量和热变形温度提高的幅度大于市售成核剂对聚丙烯所起到的作用。当自制成核剂的含量很小时，对聚丙烯仍然有较好的改性效果。

Claims (3)

1.一种改性聚丙烯组合物，其特征在于所述聚丙烯组合物包含以下组分，以重量份计：聚丙烯100份，笼型倍半硅氧烷类成核剂0.001～1份，抗氧剂0.1～3份，所述笼型倍半硅氧烷类成核剂为八(2，2’-亚甲基-双(4，6-二叔丁基苯酚))磷酸乙铵基笼型倍半硅氧烷，其结构为：
其中，
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯组合物，其特征在于所述抗氧剂选自抗氧剂1076，抗氧剂1024，抗氧剂1010和抗氧剂168的一种或多种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的改性聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：
(1)首先按照配比将聚丙烯、笼型倍半硅氧烷成核剂和抗氧剂在高速混合机中预混合；
(2)将步骤(1)得到的预混合物加入双螺杆挤出机中熔融混合；
(3)将步骤(2)得到的物料挤出后冷却，切粒，即得到所述改性聚丙烯组合物。
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