CN103665546A - 一种对聚丙烯增韧改性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种对聚丙烯增韧改性的方法，其组分、组分份数及加工特征在于：a.将聚丙烯（PP）、弹性体（POE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和低密度线性聚乙烯（LLDPE）树脂在60℃~80℃温度下烘干，并以PP：POE：UHMWPE：LLDPE=100:3~25:2~15:5~20的质量比在高速搅拌机里完成混合，得到原料A；b.在原料A中加入稳定剂和润滑剂，质量比为聚丙烯：稳定剂：润滑剂=100:0.2:1，并进行高速搅拌混合，得到原料B；c.将原料B进行双螺杆挤出，加工段温度控制在160℃~210℃，螺杆转速控制在120~180rpm，得到增韧改性的聚丙烯，其悬臂梁冲击强度最多可提升13倍，拉伸屈服强度下降幅度不超过12%。

Description

一种对聚丙烯增韧改性的方法
技术领域
本发明涉及一种对聚丙烯增韧改性以提高其抗冲击性能的共混制备方法。
背景技术
聚丙烯(pp)是一种来源广、价格低廉的通用性塑料树脂，有着非常广泛的用途。但聚丙烯尤其是均聚聚丙烯的抗冲击性能很差，被列为脆性材料之列，限制了其在一些领域中的应用。早在20世纪50年代，就已开始研究塑料的增韧问题，代表品种为HIPS。早期的增韧改性只是共混弹性体，虽然其改性效果十分好，冲击强度可增大几倍到几十倍，但增韧的同时，却牺牲了材料的刚性。塑料共混弹性体材料的增韧机理可以用银纹-剪切带理论来解释：脆性基体内加入弹性体后，在外来冲击力作用下，弹性体可以引发大量银纹，而基体则产生剪切屈服，主要靠银纹、剪切带吸收冲击能量。具体过程为：产生的银纹的进一步发展并将终止于另一个弹性体或剪切带。同时银纹与银纹、银纹与剪切带之间又相互作用。如银纹与银纹相遇时，会使银纹转向或支化；银纹前峰处的应力集中，可以诱发新的剪切带。所有这些作用，都会大大缓解了材料的冲击破坏过程，并增加了破坏过程所需的能量，从而提高材料的韧性。
由上可见，跟其他一些譬如增加刚性增韧材料、交联增韧等增韧方法相比较，弹性体增韧改性无论从实际效果和理论模型上来讲都是最有效的，但刚性的损失也是显而易见的。此发明将在前人的增韧改性工作基础上引入超高分子量聚乙烯和低密度线性聚乙烯这两种也具有一定的抗冲击性能的聚合物，同弹性体一起作用，使其抗冲击性能明显提高的同时减小刚性的降低幅度，以达到一个理想的结果。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种对聚丙烯增韧改性的方法。
一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯（PP）、弹性体（POE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和低密度线性聚乙烯（LLDPE）树脂在60℃～80℃温度下烘干，并以PP：POE：UHMWPE：LLDPE=100:3～25:2～15:5～20的质量比在高速搅拌机里完成混合，得到原料A；
（2）在原料A中加入稳定剂和润滑剂，质量比为聚丙烯：稳定剂：润滑剂=100:0.2:1，并进行高速搅拌混合，得到原料B；
（3）将原料B进行双螺杆挤出，加工段温度控制在160℃～210℃，螺杆转速控制在120～180rpm，得到增韧改性的聚丙烯切片。
所述的聚丙烯包括均聚和共聚类型的聚丙烯，如上海赛科生产的S1003。
所述的弹性体为POE(Polyolyaltha Olfin)，是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，具体为陶氏的ENGAGE8842。
所述的超高分子量聚乙烯为分子量达150万以上的聚乙烯品种。
所述的低密度线性聚乙烯为密度不大于0.928g/cm3??????的线性低密度聚乙烯品种，具体为埃克森美孚的6101XR牌号。
所述的稳定剂为抗氧剂，具体为国药生产的1010和168牌号产品。
所述的润滑剂为液体石蜡。
所述的增韧聚丙烯其悬臂梁冲击强度最多可提升13倍，拉伸屈服强度下降幅度不超过12%。
本发明中，增韧聚丙烯的抗冲击强度测试参照GB/T 1843-2008标准进行，拉伸强度参照GB/T2040-2006进行。
本发明所采用的POE弹性体是近年来新开发出来的一种热塑性弹性体，和以前的EPDM相比，POE与PP有更好的混合分散效果，共混物的相态更为细微化，因而使抗冲击性得以提高；超高分子量聚乙烯兼有不错的抗冲击强度和较高的拉伸强度，但单独加工条件较高，故引入有一定韧性的线性低密度聚乙烯共混提高其加工性能，三者根据需要改变组分配比，在提高冲击性能的同时也能照顾拉伸强度，可以得到预期的刚性/韧性搭配，大大拓展了聚丙烯的应用范围。增韧改性方法以高效地提高聚丙烯的抗冲击强度，这种方法带来的刚性性能下降幅度微小。
具体实施方式
下面通过具体实施例来阐述本发明的内容，但本发明保护范围并不仅限于此。
实施例1：
按如下原料质量比进行此次试验：
1）聚丙烯              100份（上海赛科S1003）；
2）弹性体               5份（陶氏ENGAGE8842）；
3）超高分子量聚乙烯     10份；
4）低密度线性聚乙烯     10份（埃克森美孚6101XR）；
5）抗氧剂               0.1（国药1010）；
   抗氧剂               0.1（国药168）；
6）润滑剂               1（国药液体石蜡）。
取聚丙烯2000g，弹性体100g，超高分子量聚乙烯200g，低密度线性聚乙烯200g，在60℃鼓风烘干4小时后加入高混机进行搅拌；再加入2g抗氧剂1010，2g抗氧剂168和20g液体石蜡继续高速搅拌使物料混合均匀。
将所得混料加入双螺杆挤出机中共混挤出，加工段温度控制在160℃~210℃，螺杆转速控制在120~180rpm，得到增韧改性的聚丙烯切片，然后进行样条注塑。注塑螺杆温度在200℃~220℃，注塑模具尺寸符合GB/T2040-2006 和GB/T 1843-2008，分别得到哑铃状拉伸测试用样条和缺口冲击测试用样条。在适用上述标准的力学拉伸试验机和悬臂梁冲击试验机上进行相应测试，得到相应的拉伸屈服强度和悬臂梁缺口冲击强度，如表1。
相对未改性的聚丙烯，增韧聚丙烯的是缺口冲击强度为原来的1.57倍，拉伸屈服强度下降幅度为3.2%，冲击强度提升幅度之大和屈服强度下降幅度之小对比明显，达到了韧性和刚性兼顾的要求。
实施例2：
按如下原料质量比进行此次试验：
1）聚丙烯              100份（上海赛科S1003）；
2）弹性体               15份（陶氏ENGAGE8842）；
3）超高分子量聚乙烯     5份；
4）低密度线性聚乙烯     5份（埃克森美孚6101XR）；
5）抗氧剂               0.1（国药1010）；
   抗氧剂               0.1（国药168）；
6）润滑剂               1（国药液体石蜡）。
取聚丙烯2000g，弹性体300g，超高分子量聚乙烯100g，低密度线性聚乙烯100g，在60℃鼓风烘干4小时后加入高混机进行搅拌；再加入2g抗氧剂1010，2g抗氧剂168和20g液体石蜡继续高速搅拌使物料混合均匀。
将所得混料加入双螺杆挤出机中共混挤出，加工段温度控制在160℃~210℃，螺杆转速控制在120~180rpm，得到增韧改性的聚丙烯切片，然后进行样条注塑。注塑螺杆温度在200℃~220℃，注塑模具尺寸符合GB/T2040-2006 和GB/T 1843-2008，分别得到哑铃状拉伸测试用样条和缺口冲击测试用样条。在适用上述标准的力学拉伸试验机和悬臂梁冲击试验机上进行相应测试，得到相应的拉伸屈服强度和悬臂梁缺口冲击强度，如表1。
相对未改性的聚丙烯，增韧聚丙烯的是缺口冲击强度为原来的6.71倍，拉伸屈服强度下降幅度为8.5%，冲击强度提升幅度之大和屈服强度下降幅度之小对比明显，达到了韧性和刚性兼顾的要求。
实施例3：
按如下原料质量比进行此次试验：
1）聚丙烯              100份（上海赛科S1003）；
2）弹性体               20份（陶氏ENGAGE8842）；
3）超高分子量聚乙烯     5份；
4）低密度线性聚乙烯     5份（埃克森美孚6101XR）；
5）抗氧剂               0.1（国药1010）；
   抗氧剂               0.1（国药168）；
6）润滑剂               1（国药液体石蜡）。
取聚丙烯2000g，弹性体400g，超高分子量聚乙烯100g，低密度线性聚乙烯100g，在60℃鼓风烘干4小时后加入高混机进行搅拌；再加入2g抗氧剂1010，2g抗氧剂168和20g液体石蜡继续高速搅拌使物料混合均匀。
将所得混料加入双螺杆挤出机中共混挤出，加工段温度控制在160℃~210℃，螺杆转速控制在120~180rpm，得到增韧改性的聚丙烯切片，然后进行样条注塑。注塑螺杆温度在200℃~220℃，注塑模具尺寸符合GB/T2040-2006 和GB/T 1843-2008，分别得到哑铃状拉伸测试用样条和缺口冲击测试用样条。在适用上述标准的力学拉伸试验机和悬臂梁冲击试验机上进行相应测试，得到相应的拉伸屈服强度和悬臂梁缺口冲击强度，如表1。
相对未改性的聚丙烯，增韧聚丙烯的是缺口冲击强度为原来的9.37倍，拉伸屈服强度下降幅度为10.7%，冲击强度提升幅度之大和屈服强度下降幅度之小对比明显，达到了韧性和刚性兼顾的要求。
表1 原始聚丙烯(S1003)和各实施例中增韧聚丙烯的性能测试结果对比：
Figure 2013106083963100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims (8)

1.一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯（PP）、弹性体（POE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和低密度线性聚乙烯（LLDPE）树脂在60℃～80℃温度下烘干，并以PP：POE：UHMWPE：LLDPE=100:3～25:2～15:5～20的质量比在高速搅拌机里完成混合，得到原料A；
（2）在原料A中加入稳定剂和润滑剂，质量比为聚丙烯：稳定剂：润滑剂=100:0.2:1，并进行高速搅拌混合，得到原料B；
（3）将原料B进行双螺杆挤出，加工段温度控制在160℃～210℃，螺杆转速控制在120～180rpm，得到增韧改性的聚丙烯切片。
2.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的聚丙烯包括均聚和共聚类型的聚丙烯，如上海赛科生产的S1003。
3.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的弹性体为POE(Polyolyaltha Olfin)，是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，具体为陶氏的ENGAGE8842。
4.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯为分子量达150万以上的聚乙烯品种。
5.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的低密度线性聚乙烯为密度不大于0.928g/cm3??????的线性低密度聚乙烯品种，具体为埃克森美孚的6101XR牌号。
6.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的稳定剂为抗氧剂，具体为国药生产的1010和168牌号产品。
7.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的润滑剂为液体石蜡。
8.根据权利要求1所述一种对聚丙烯增韧改性的方法，其特征在于，所述的增韧聚丙烯其悬臂梁冲击强度最多可提升13倍，拉伸屈服强度下降幅度不超过12%。
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