CN103951874A - 一种超强超韧聚丙烯改性树脂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超强超韧聚丙烯改性树脂，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：PP 100、PP-g-MAH 4-6、改性POE 14-16、抗氧剂1010 0.008-0.01、抗氧剂DLTP 0.005-0.006、ZnSt 0.004-0.006、亚微米级复合改性重质碳酸钙 20-25；配方体系中改性POE作为聚烯烃热塑性弹性体，要比EPDM（三元乙丙橡胶聚合物）和SBS（苯乙烯-丁二烯弹性体）与PP基体的相容性更好。而且PP-g-MAH（PP接枝马来酸酐）的加入，进一步的增强了与PP基体的相容性，从而使得共混体韧性大幅度提高。

Description

一种超强超韧聚丙烯改性树脂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及聚丙烯棒材领域，确切地说是一种超强超韧聚丙烯改性树脂及其制备方法。

背景技术

以塑代钢、以塑代木已经成为材料发展的一种趋势。目前市场上主要替代钢（或铜、合金）等金属的材料主要是尼龙（PA）等的工程塑料；尼龙（PA）具有韧性好，耐磨力强，耐油，抗震，拉伸，弯曲强度好。因而被广泛用来加工各种耐磨的高强度零件，代替铜和合金作设备的耐磨损件。但因为尼龙本身易吸水、耐光性较差、尺寸稳定性差，再加上价格相对昂贵，故比较大的阻碍了尼龙棒的应用范围。

聚丙烯（PP）作为五大通用塑料材料之一，具有优良的综合性能、良好的化学稳定性、较好的成型加工性能，由于原料丰富、价格便宜，发展相当迅速，为通用树脂中发展最快的品种。但因聚丙烯是非极性聚合物，均聚物的低温性能和耐老化性能也较差，并且成型收缩率大，从而限制了聚丙烯的进一步开发应用。但通过化学方法如共聚、接枝、氯化、氯磺化或交联等改变聚丙烯的分子结构，或者采用物理方法如共混、增强、填充、加入添加剂可以改进聚丙烯性能或赋予聚丙烯以新的韧性、刚性和耐磨等性能，从而扩大其应用范围。通过对低成本的聚丙烯（PP）树脂进行合理的增强增韧改性以达到尼龙制品和金属制品的性能要求，用于制作耐磨零件，传动结构件，家用电器零件，汽车制造零件，丝杆纺织机械零件，化工机械零件，化工设备，如涡轮、齿轮、轴销、叶轮、曲柄、仪表板，驱动轴，阀门、叶片、丝杆、高压垫圈、螺丝、螺母、密封圈，梭子、套简，轴套连接器等。不仅具有技术层面的进步意义而且还具有优良的节能等社会经济效益。

发明内容

本发明目的就是为了克服聚丙烯材料的性能缺陷，提供一种超强超韧聚丙烯棒材（板材）改性树脂产品的制备方法，所述树脂产品具有韧性好，耐磨力强，拉伸，弯曲强度好且环保节能的优点，主要应用于制作驱动轴、齿轮等高强度机械零部件及板材。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超强超韧聚丙烯改性树脂，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：

所述的改性POE由下述重量份的原料制得：POE130-140，SBS5-8,白油膏1-2，对甲苯磺酰肼1-2，三丁基氯化锡1-2,氧化锌2-4、微胶囊化红磷1-2、邻苯二甲酸二正壬酯0.3-0.5、琥珀酸单甘酯1.2-1.5、蛋白石粉3-5，羊毛脂0.1-0.3、阿拉伯树胶粉5-7，抗氧剂6260.5-0.8；

所述的改性POE的制备方法为：将各原料混匀后，投入挤出机中混炼，挤出机温度控制在140-170℃，得挤出物即得；

所述的亚微米级复合改性重质碳酸钙由下述重量份的原料制得：重质碳酸钙80-90，轻质碳酸钙13-15，电石渣10-20，稻壳灰烬1-2，仲醇聚氧乙烯醚0.2-0.4、钛酸四异丙酯0.1-0.2、钛酸四丁酯0.1-0.2、硬脂酸铝2-5、丙烯酸甲酯1-2、剑麻纤维2-4、苯甲酸钡1-2；

所述的亚微米级复合改性重质碳酸钙的制备方法为：将电石渣、稻壳灰烬于900-950℃下闪烧9-12秒，取出冷却后，于浓度为10-15%的双氧水中边搅拌边泡30-40分钟后，再过滤，用去离子水洗净，烘干，得复配添加粉；复配添加粉与其余原料混匀后，烘干研磨成亚微米级粉末即得。

所述的一种超强超韧聚丙烯改性树脂，其特征在于：

所述的PP为大庆炼化的T30S，PP-g-MAH为南京聚隆公司生产，POE为杜邦7467。

所述的超强超韧聚丙烯改性树脂的制备方法，其特征在于：

依次按以下步骤进行：

首先，将亚微米级复合改性重质碳酸钙和PP-g-MAH、POE分别投入到混料机中，1000-1200转/分高速搅拌下升温至50-75℃后，再加入PP、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、ZnSt，使料温控制在50℃±5℃继续搅拌3分钟左右，出料；

第二步，把出料后得到的混合物加入到平行同向双螺杆挤出机中，挤出机各段的温度为170-235℃，熔体温度控制在180-210℃，熔体压力控制在2.8-3.0Mpa进行造粒，即得成品。

亚微米级复合改性重质碳酸钙由芜湖同达新材料科技有限公司生产。

本发明所制备的超强超韧聚丙烯棒材（板材）改性树脂产品在使用过程中具有成本低、高韧性、高刚性、吸水率低、易成型等方面优越的性能，具体体现在：

1、配方体系中改性POE作为聚烯烃热塑性弹性体，要比EPDM（三元乙丙橡胶聚合物）和SBS（苯乙烯-丁二烯弹性体）与PP基体的相容性更好。而且PP-g-MAH（PP接枝马来酸酐）的加入，进一步的增强了与PP基体的相容性，从而使得共混体韧性大幅度提高。

2、改性POE与亚微米级复合改性重质碳酸钙粉配合使用，一方面发挥当弹性体微粒子作为应力集中点时能引发大量的银纹和剪切带，消耗大量的银纹之间应力场相互干扰从而降低了银纹端的应力，达到增韧的效果。另一方面，亚微米级复合改性重质碳酸钙粉具有优良的表面活性和加工流动性，可以有效地填补有机分子之间的间隙，充分发挥小尺寸效应，起到协同增韧的效果。同时亚微米级复合改性重质碳酸钙粉作为无机刚性粒子，还可以有效地弥补PP共混体系刚性不足的缺陷，达到高刚性、高韧性的均衡效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

一种超强超韧聚丙烯改性树脂，其是由下述重量(kg)的原料制得：

所述的改性POE由下述重量(kg)的原料制得：POE140，SBS8,白油膏2，对甲苯磺酰肼2，三丁基氯化锡2,氧化锌4、微胶囊化红磷1、邻苯二甲酸二正壬酯0.5、琥珀酸单甘酯1.5、蛋白石粉5，羊毛脂0.3、阿拉伯树胶粉7，抗氧剂6260.8；

所述的改性POE的制备方法为：将各原料混匀后，投入挤出机中混炼，挤出机温度控制在150℃，得挤出物即得；

所述的亚微米级复合改性重质碳酸钙由下述重量(KG)的原料制得：重质碳酸钙80，轻质碳酸钙13，电石渣10，稻壳灰烬2，仲醇聚氧乙烯醚0.2、钛酸四异丙酯0.2、钛酸四丁酯0.2、硬脂酸铝5、丙烯酸甲酯1、剑麻纤维4、苯甲酸钡2；

所述的亚微米级复合改性重质碳酸钙的制备方法为：将电石渣、稻壳灰烬于950℃下闪烧10秒，取出冷却后，于浓度为10-15%的双氧水中边搅拌边泡30-40分钟后，再过滤，用去离子水洗净，烘干，得复配添加粉；复配添加粉与其余原料混匀后，烘干研磨成亚微米级粉末即得。

所述的PP为大庆炼化的T30S，PP-g-MAH为南京聚隆公司生产，POE为杜邦7467。

所述的超强超韧聚丙烯改性树脂的制备方法，

依次按以下步骤进行：

首先，将亚微米级复合改性重质碳酸钙和PP-g-MAH、POE分别投入到混料机中，1000转/分高速搅拌下升温至55℃后，再加入PP、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、ZnSt，使料温控制在50℃±5℃继续搅拌3分钟，出料；

第二步，把出料后得到的混合物加入到平行同向双螺杆挤出机中，挤出机各段的温度为175-190℃，熔体温度控制在180-210℃，熔体压力控制在2.8-3.0Mpa进行造粒，即得成品。

按照以下标准进行测试性能:

本发明的拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T1040-2006进行检测，

本发明的弯曲强度、弯曲模量按照GB/T9341-2008进行检测，

本发明的悬臂梁冲击强度按照GB/T1843-1996进行检测，

本发明的热变形温度按照GB1633-2000进行检测，

本发明的熔融指数按照GB/T3682-2000进行检测，

将本发明实施例1所制备的超强超韧聚丙烯棒材（板材）树脂产品与纯PA6树脂相比较，详细指标见表1：

表1

性能	本实施例	PA6
			拉伸强度/MPa	45	40
断裂伸长率/%	200	135
			弯曲强度/MPa	45	30
弯曲模量/MPa	1500	1400
			悬臂梁缺口冲击强度/(kJ/m2)	42	35
热变形温度(1.82MPa)/℃	102	75
			水分/（%）	0.3	1.1
熔融指数(g/10min)	3.5	2.0

从表1的指标来看，本发明本实施例所制备的超强超韧聚丙烯棒材（板材）树脂产品保持着优异的加工流动性，而且，拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度及热变形性能都比纯PA6有所提高。较好的实现了高韧性和高模量的统一，是一种新型的超强超韧改性树脂产品，可广泛用来加工各种耐磨的高强度零件，代替铜和合金以及尼龙等工程塑料，制作设备的耐磨损件，具有优良的应用空间。

Claims (3)

1.一种超强超韧聚丙烯改性树脂，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：

PP                              100

PP-g-MAH                         4-6

改性POE                         14-16

抗氧剂1010                    0.008-0.01 

抗氧剂DLTP                     0.005-0.006         

ZnSt                           0.004-0.006

亚微米级复合改性重质碳酸钙     20-25；

所述的改性POE由下述重量份的原料制得：POE130-140，SBS 5-8,白油膏1-2，对甲苯磺酰肼1-2，三丁基氯化锡1-2, 氧化锌2-4、微胶囊化红磷1-2、邻苯二甲酸二正壬酯0.3-0.5、琥珀酸单甘酯1.2-1.5、蛋白石粉3-5，羊毛脂0.1-0.3、阿拉伯树胶粉5-7，抗氧剂626 0.5-0.8；

所述的改性POE的制备方法为：将各原料混匀后，投入挤出机中混炼，挤出机温度控制在140-170℃，得挤出物即得；

所述的亚微米级复合改性重质碳酸钙由下述重量份的原料制得：重质碳酸钙80-90，轻质碳酸钙13-15，电石渣10-20，稻壳灰烬1-2，仲醇聚氧乙烯醚 0.2-0.4、钛酸四异丙酯0.1-0.2、钛酸四丁酯0.1-0.2、硬脂酸铝2-5、丙烯酸甲酯1-2、剑麻纤维2-4、苯甲酸钡1-2；

所述的亚微米级复合改性重质碳酸钙的制备方法为：将电石渣、稻壳灰烬于900-950℃下闪烧9-12秒，取出冷却后，于浓度为10-15%的双氧水中边搅拌边泡30-40分钟后，再过滤，用去离子水洗净，烘干，得复配添加粉；复配添加粉与其余原料混匀后，烘干研磨成亚微米级粉末即得。

2.根据权利要求1所述的一种超强超韧聚丙烯改性树脂，其特征在于：

所述的PP为大庆炼化的T30S，PP-g-MAH为南京聚隆公司生产，POE为杜邦7467。

3.一种如权利要求1所述的超强超韧聚丙烯改性树脂的制备方法，其特征在于：

依次按以下步骤进行：

首先，将亚微米级复合改性重质碳酸钙和PP-g-MAH、 POE分别投入到混料机中，1000-1200转/分高速搅拌下升温至50-75℃后，再加入PP、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、ZnSt，使料温控制在50℃±5℃继续搅拌3分钟左右，出料；

第二步，把出料后得到的混合物加入到平行同向双螺杆挤出机中，挤出机各段的温度为170-235℃，熔体温度控制在180-210℃，熔体压力控制在2.8-3.0Mpa进行造粒，即得成品。