CN103910940A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯60~90份，增韧剂10~20份，矿物填充物0~20份，其他助剂0.4~1.0份。本发明选用高流动性的高结晶共聚聚丙烯和低流动性的共聚聚丙烯基体树脂按照1：1的配比，通过添加适量增韧剂改善组合物的韧性，并通过加入无机矿物填料改善尺寸稳定性，使该聚丙烯组合物具有良好的刚性、耐冲击性能和较高的断裂伸长率，尺寸稳定性，很好的满足了割草机用材的需求，具有良好的应用前景。该聚丙烯组合物的生产工艺流程简单、生产过程连续、生产效率高、产品质量稳定。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用
 
技术领域
本发明属于高分子技术领域，涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法与在割草机制作中的应用。
 
背景技术
近年来，聚丙烯（PP）以其比重小、价格低、易回收、加工方便、化学稳定性好，成型加工性好等优势，被广泛的应用于汽车、电子电器、家电、园林园艺工具等领域。
在园林园艺工具领域，割草机作为一个重要的工具，近年来发展迅猛，常见的割草机类型如收集型割草机，覆盖式割草机及组合型割草机等，基于轻量化和最佳性价比的要求，割草机的很多部件越来越到的使用聚丙烯材料，比如割草机主机壳、割草机把手、割草机出草口挡板、割草机集草篮等部件。割草机作为一种园林园艺使用工具，其使用工况千差万别，很多情况下在有小石子等杂物的环境中工作，在割草过程中小石子等杂物可能伴随草一起被割草机收集进集草篮，或被割草机割刀高速运转带动撞击到主机壳、出草口挡板等，在此工况下要求所使用的聚丙烯材料需要有很高的刚性、韧性及延展性，同时需要聚丙烯材料刚性和韧性达到适当的平衡点，才能保证割草机正常安装适用及保证特殊工况下的安全。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物同时具有高刚性、高韧性及延展性，并刚性和韧性达到适当的平衡点，因而可应用于制作割草机某些部件如割草机主机壳、割草机把手、割草机出草口挡板、割草机集草蓝等。
本发明的另一个目的是提供上述聚丙烯组合物的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种割草机用聚丙烯组合物，该组合物由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯         60~90份，
增韧剂         10~20份，
矿物填充物     0~20份，
其他助剂       0.4~1.0份。
所述的聚丙烯为高结晶共聚聚丙烯和共聚聚丙烯基体树脂按照重量比1：1的配比组成，其中高结晶共聚聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为60~100g/10min，结晶度为70%~75%，共聚聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为2~4g/10min。
所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的至少一种。
所述的矿物填充物为碳酸钙和硫酸钡中的至少一种，优选的碳酸钙和硫酸钡为2000目。
所述其他助剂选自抗氧剂、光稳剂、润滑剂中的一种或几种。优选的主抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称抗氧剂1010）、辅抗氧剂为三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（简称抗氧剂168）、光稳定剂为受阻胺类光稳定剂944，其化学名称为（聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基] [2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}）、润滑剂为硬脂酸钙。
制备上述的聚丙烯组合物的方法，按配比将聚丙烯、增韧剂、其他助剂一起加入高混机混合3~4分钟；再按配比将矿物填充物加入高混机中再混3~5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。
所述双螺杆挤出机各区温度为170℃~205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa~-0.06MPa。
本发明选用高流动性的高结晶共聚聚丙烯和低流动性的共聚聚丙烯基体树脂按照1：1的配比，通过添加适量增韧剂改善组合物的韧性，并通过加入无机矿物填料进一步改善尺寸稳定性，使该聚丙烯组合物具有良好的刚性、耐冲击性能和较高的断裂伸长率。
本发明的聚丙烯组合物，其刚性好、韧性好、延展性好，且刚性和韧性达到很好的平衡点，同时该聚丙烯组合物密度小、尺寸稳定，符合割草机对塑料材料功能和性能的需求，在割草机主机壳、割草机把手、割草机出草口挡板、割草机集草篮等部件上具有很好的应用前景。
本发明具有如下优点和有益效果：
1、本发明的聚丙烯组合物的基体树脂选用高结晶共聚聚丙烯和共聚聚丙烯基体树脂，两种不同基体树脂按照1：1的配比复合，保证了聚丙烯组合物的刚性、韧性及延展性。
2、本发明的生产工艺流程简单、生产过程连续、生产效率高、产品质量稳定。
3、在保持聚丙烯基料优点的同时改善了聚丙烯的尺寸稳定性，具有良好的综合性能，可用于割草机等园林园艺工具，降低成本，具有很好的应用前景。
 
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下所用高结晶共聚聚丙烯、共聚聚丙烯均为市售。
实施例1
将30份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为80g/10min、结晶度为72%的高结晶共聚聚丙烯，30份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为3g/10min的共聚聚丙烯，20份增韧剂乙烯-辛烯共聚物，0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168， 0.2份光稳剂944，0.4份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合4分钟，再将20份2000目硫酸钡加入高混机中再混5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于割草机出草口挡板上。
 
实施例2
将35份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为80g/10min、结晶度为72%的高结晶共聚聚丙烯，35份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为3.5g/10min的共聚聚丙烯，15份增韧剂乙烯-辛烯共聚物， 0.1份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168， 0.2份光稳剂944，0.3份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合4分钟，再将15份2000目碳酸钙加入高混机中再混5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于割草机主机壳上。
 
实施例3
将40份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为100g/10min、结晶度为70%的高结晶共聚聚丙烯，40份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为3g/10min的共聚聚丙烯，12份增韧剂乙烯-辛烯共聚物， 0.1份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168， 0.2份光稳剂944，0.2份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合4分钟，再将8份2000目碳酸钙加入高混机中再混4分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.05MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于割草机出草口挡板上。
 
实施例4
将36.5份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为80g/10min、结晶度为72%的高结晶共聚聚丙烯，36.5份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为3g/10min的共聚聚丙烯，17份增韧剂乙烯-辛烯共聚物， 0.1份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168， 0.1份光稳剂944，0.2份润滑剂硬脂酸钙，加入高速混合机中混合4分钟，再将10份2000目硫酸钡加入高混机中再混3分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于割草机集草篮上。
 
实施例5
将45份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为60g/10min、结晶度为75%的高结晶共聚聚丙烯，45份在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为2g/10min的共聚聚丙烯，10份增韧剂乙烯-丙烯共聚物， 0.1份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168， 0.1份光稳剂944，加入高速混合机中混合3分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。其中双螺杆挤出机各区温度为170℃-195℃-190℃-195℃-200℃-205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.06MPa。
本实施例的产品已经成功的应用于割草机把手上。
 
性能评价方式及使用标准：
材料的综合力学性能通过ASTM标准测试拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度、密度进行评价：
实施例1-5的配方见如下表1，各项性能测试结果见如下表2。
表1
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
高结晶共聚聚丙烯 30 35   36.5  
高结晶共聚聚丙烯     40    
高结晶共聚聚丙烯         45
共聚聚丙烯 30   40 36.5 45
共聚聚丙烯   35      
增韧剂 乙烯-辛烯共聚物 20 15 12 17  
增韧剂 乙烯-丙烯共聚物         10
抗氧剂1010 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1
抗氧剂168 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
光稳剂944 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1
润滑剂硬脂酸钙 0.4 0.3 0.2 0.2  
2000目碳酸钙   15 8    
2000目硫酸钡 20     10  
表2
ASTM 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度（Mpa） 18.7 18.7 19 19.2 19.7
断裂伸长率（%） 825 920 920 849 905
弯曲强度（Mpa） 23.7 24.1 25.1 24.7 25.3
弯曲模量（Mpa） 959 918 1197 950 967
IZOD缺口冲击(Kj/m2） 44 45 46 48 42
密度（g/cm3） 1.04 1.02 0.97 0.98 0.9
上述实施例的产品具有较高的刚性和韧性平衡性，良好的延展性，所得的聚丙烯组合物使用于割草机部件通过了割草机整机1m跌落试验及割草机耐石子冲击的模拟试验，并通过了割草机实际试割使用20000次的试验，该聚丙烯组合物综合性能优异，在割草机等园林园艺工具上有很好的应用前景。
上述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 (8)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于：该组合物由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯         60~90份，
增韧剂         10~20份，
矿物填充物     0~20份，
其他助剂       0.4~1.0份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的聚丙烯为高结晶共聚聚丙烯和共聚聚丙烯按照重量比1：1的配比组成，其中高结晶共聚聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为60~100g/10min，结晶度为70%~75%，共聚聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下熔融指数为2~4g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的矿物填充物为碳酸钙和硫酸钡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述其他助剂选自抗氧剂、光稳剂和润滑剂中的一种或几种。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的聚丙烯组合物的方法，其特征在于：按配比将聚丙烯、增韧剂、其他助剂一起加入高混机中预混3~4分钟；再按配比将矿物填充物加入高混机中再混3~5分钟；再将此混合物投入双螺杆挤出机经挤出造粒得到聚丙烯组合物。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机各区温度为170℃~205℃，机头温度为210℃，真空度为-0.03MPa ~ -0.06MPa。
8.权利要求1-5任一项所述的聚丙烯组合物在割草机制作中的应用。
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