CN103756141B - 一种聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双螺杆反应挤出聚丙烯/聚苯醚(PP/PPO)合金及其制备方法。这种聚丙烯/聚苯醚合金主要由聚丙烯79.9wt%~38wt%、聚苯醚15wt%~40wt%、苯乙烯5wt%~20wt%、自由基引发剂0.1‑2wt%组成。其制备方法为:将聚丙烯通过主喂料第一阶双螺杆挤出机,自由基引发剂溶入苯乙烯单体形成均一溶液,通过第一阶双螺杆挤出机液体物料加料口注入双。PPO树脂则通过第二阶挤出机的加料斗注入第二阶挤出机,与第一阶双螺杆挤出机输送过来的熔体进行共混加工最终形成PP/PPO合金。本发明提供的PP/PPO合金材料具有优异的综合力学性能,可以替代传统的ABS材料。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域,具体涉及一种双螺杆反应挤出聚丙烯/聚苯醚(PP/PPO)合金及其制备方法。
背景技术
聚苯醚(PPO)是一种非结晶性化合物,其特点是耐热性、化学性能、电性能、尺寸稳定性及耐水性都十分优良,但耐油性、耐溶剂性及加工流动性差。
聚丙烯(PP)是结晶性化合物,其力学性能、耐油性、耐溶剂以及加工流动性均十分优良,但高负荷下耐热变形性较差以及容易翘曲变形。将这两种树脂共混后,可以弥补各自的缺点,成为一种新的综合性能优良的塑料合金,性能可以和ABS媲美,但是成本低于ABS,有逐渐取代ABS材料的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用双阶双螺杆挤出机制备的聚丙烯/聚苯醚(PP/PPO)合金,满足汽车材料发展的需要。
为了达到上述目的,本发明技术方案提供了一种双螺杆反应挤出聚丙烯/聚苯醚(PP/PPO)合金,其原料主要由以下以重量百分数计的组分组成:
优选地,所述的自由基引发剂为偶氮化合物和过氧化物类自由基引发剂中的一种或其混合物。优选的,自由基引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或两种的混合物。
本发明还提供了上述聚丙烯/聚苯醚(PP/PPO)合金的制备方法,是通过双螺杆反应挤出,具体步骤包括:
(1)将聚丙烯通过主喂料加入的第一阶双螺杆挤出机;
将自由基引发剂溶于苯乙烯单体形成均一的自由基引发剂/苯乙烯溶液,从第一阶双螺杆挤出机的液体物料加料口注入第一阶双螺杆挤出机;液体物料加料口位于第一阶挤出机的1/3~9/20处。
聚丙烯在40~180℃下熔融;在180~200℃下苯乙烯发生接枝共聚反应;
第一阶双螺杆挤出机的温度40℃、120℃、180℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃.
优选的,第一阶双螺杆挤出机的长径比为54~60:1,液体物料加料口位于第一阶挤出机长径比18~22:1处。更优选的,第一阶双螺杆的长径比为56:1,液体物料加料口位于第一阶挤出机长径比20:1处。
用液体高压柱塞计量泵将自由基引发剂/苯乙烯溶液注入第一阶双螺杆挤出机,在第一阶双螺杆挤出机螺纹元件的作用下,自由基引发剂和苯乙烯均匀分散于塑化好的聚丙烯树脂熔体。在挤出机内部高温以及螺纹元件的剪切分散作用下,苯乙烯在自由基引发剂的引发作用下发生接枝共聚反应,一部分苯乙烯形成均聚物,一部分苯乙烯接枝到聚丙烯分子链上形成PP-g-PS接枝共聚物。
(2)将苯醚树脂(PPO)从第二阶挤出机的加料斗注入第二阶挤出机,与第一阶挤出机输送过来的熔体进行共混加工,温度为240℃、260℃、280℃、280℃、300℃、300℃,形成聚丙烯/聚苯醚合金。其中第一阶挤出机反应形成的PP-g-PS接枝物为PP/PPO合金的相容剂。
本发明采用反应挤出一步法制备PP/PPO树脂,生产工艺简单,不添加任何溶剂,因此可以达到低污染、低能耗的要求,符合当今汽车工业发展的低污染、低能耗的要求。在第一阶挤出机中以聚丙烯为基体聚合物,苯乙烯(St)单体作为反应单体,在自由基引发剂的引发下,一部分St和聚丙烯树脂接枝共聚形成聚丙烯/聚苯乙烯接枝共聚物(PP-g-PS),一部分St均聚形成聚苯乙烯(PS)。聚苯醚通过喂料螺杆加入第二阶挤出机中,与第一阶挤出机中的PP、PP-g-PS以及PS形成共混合金,PP-g-PS起到PP/PPO合金相容剂的作用。
本发明提供的PP/PPO合金材料具有优异的综合力学性能,可以替代传统的ABS材料。经检测,拉伸强度≥34MPa,弯曲模量≥1700MPa,23℃缺口冲击强度≥15KJ/m2,热变形温度(1.80MPa)≥90℃,完全可以替代ABS材料应用于汽车工业,主要用途是替代ABS材料用于汽车仪表板等汽车内饰材料。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)将30公斤聚丙烯T30S、49.9公斤聚丙烯PP 7033N通过主喂料加入长径比为56:1的第一阶双螺杆挤出机。
0.1公斤偶氮类自由基引发剂AIBN(偶氮二异丁腈)溶入5公斤苯乙烯单体形成均一溶液,用液体高压柱塞计量泵通过第一阶双螺杆挤出机长径比20:1处液体物料加料口注入双螺杆挤出机,在双螺杆挤出机螺纹元件的作用下均匀分散于塑化好的聚丙烯树脂熔体,形成PP-g-PS接枝物。
第一阶双螺杆挤出机分为八区段,一区进料温度为40℃,二区至八区的温度分别为120℃、180℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃。
在挤出机内部高温下以及螺纹元件的剪切分散作用下,苯乙烯在自由基引发剂的引发作用下发生接枝共聚反应,一部分苯乙烯形成均聚物,一部分苯乙烯接枝到聚丙烯分子链上形成PP-g-PS接枝共聚物。
(2)15公斤PPO 731树脂则通过第二阶挤出机的加料斗注入第二阶挤出机,与第一阶挤出机输送过来的熔体进行共混加工最终形成PP/PPO合金,其中第一阶挤出机反应形成的PP-g-PS接枝物为PP/PPO合金的相容剂。各区段的温度为240℃、260℃、280℃、280℃、300℃、300℃。
按相应标准测试其性能,列表如下:
性能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
热变形温度(1.80MPa) | ℃ | ISO75/1-93 | 95 |
拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 36 |
弯曲模量 | MPa | ISO178/2-93 | 1750 |
23℃缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 16.5 |
实施例2
(1)将20公斤聚丙烯S700、42.5公斤聚丙烯PP SP179通过主喂料加入长径比为56:1的第一阶双螺杆挤出机。
0.5公斤过氧化物类自由基引发剂过氧化苯甲酰BPO溶入12公斤苯乙烯单体形成均一溶液,用液体高压柱塞计量泵通过第一阶挤出机长径比20:1处液体物料加料口注入双螺杆挤出机,在双螺杆挤出机螺纹元件的作用下均匀分散于塑化好的聚丙烯树脂熔体。一区进料温度为40℃,二区至八区的温度分别为120℃、180℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃。
在挤出机内部高温下以及螺纹元件的剪切分散作用下,苯乙烯在自由基引发剂的引发作用下发生接枝共聚反应,一部分苯乙烯形成均聚物,一部分苯乙烯接枝到聚丙烯分子链上形成PP-g-PS接枝共聚物。
(2)25公斤PPO 540Z树脂则通过第二阶挤出机的加料斗注入第二阶挤出机,与第一阶挤出机输送过来的熔体进行共混加工最终形成PP/PPO合金,其中第一阶挤出机反应形成的PP-g-PS接枝物为PP/PPO合金的相容剂。各区段的温度为240℃、260℃、280℃、280℃、300℃、300℃。
按相应标准测试其性能,列表如下:
性能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
热变形温度(1.80MPa) | ℃ | ISO75/1-93 | 108 |
拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 39 |
弯曲模量 | MPa | ISO178/2-93 | 1980 |
23℃缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 19.7 |
实施例3
(1)将38公斤聚丙烯PP K9017通过主喂料加入长径比为56:1的第一阶双螺杆挤出机,2公斤过氧化物自由基引发剂过氧化二异丙苯DCP溶入20公斤苯乙烯单体形成均一溶液,用液体高压柱塞计量泵通过第一阶挤出机长径比20:1处液体物料加料口注入双螺杆挤出机,在双螺杆挤出机螺纹元件的作用下均匀分散于塑化好的聚丙烯树脂熔体。一区进料温度为40℃,二区至八区的温度为120℃、180℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃。
在挤出机内部高温下以及螺纹元件的剪切分散作用下,苯乙烯在自由基引发剂的引发作用下发生接枝共聚反应,一部分苯乙烯形成均聚物,一部分苯乙烯接枝到聚丙烯分子链上形成PP-g-PS接枝共聚物。
(2)40公斤PPO GX503树脂则通过第二阶挤出机的加料斗注入第二阶挤出机,与第一阶挤出机输送过来的熔体进行共混加工最终形成PP/PPO合金,其中第一阶挤出机反应形成的PP-g-PS接枝物为PP/PPO合金的相容剂。各区段的温度为240℃、260℃、280℃、280℃、300℃、300℃。
按相应标准测试其性能,列表如下:
性能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
热变形温度(1.80MPa) | ℃ | ISO75/1-93 | 117 |
拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 43 |
弯曲模量 | MPa | ISO178/2-93 | 2230 |
23℃缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 21.2 |
Claims (6)
1.一种聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法,其特征在于,由二阶双螺杆挤出机反应挤出,具体步骤如下:
(1)按如下配比取原料
将聚丙烯通过主喂料加入第一阶双螺杆挤出机;将自由基引发剂溶于苯乙烯单体形成均一的自由基引发剂/苯乙烯溶液,从第一阶双螺杆挤出机的液体物料加料口注入第一阶双螺杆挤出机;
液体物料加料口位于第一阶挤出机的1/3~9/20处;
第一阶双螺杆挤出机中,聚丙烯在40~180℃下熔融;在180~200℃下苯乙烯发生接枝共聚反应;
(2)将聚苯醚从第二阶挤出机的加料斗注入第二阶挤出机,与第一阶双螺杆挤出机输送过来的熔体在240~300℃下进行共混加工,形成聚丙烯/聚苯醚合金。
2.权利要求1所述的一种聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的自由基引发剂为偶氮化合物和过氧化物类自由基引发剂中的一种或其混合物。
3.权利要求1或2所述的一种聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的自由基引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或两种的混合物。
4.权利要求1所述的聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,第一阶双螺杆的长径比为54~65:1,液体物料加料口位于第一阶挤出机长径比18~22:1处。
5.权利要求1或4所述的聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,第一阶双螺杆的长径比为56:1,液体物料加料口位于第一阶挤出机长径比20:1处。
6.权利要求1所述的聚丙烯/聚苯醚合金的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,用液体高压柱塞计量泵将自由基引发剂/苯乙烯溶液注入第一阶双螺杆挤出机。
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