CN104086882A - 一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途及含有该针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途，所述针状硅灰石为经钛酸酯偶联剂进行表面处理、长径比为7：1~22：1的改性针状硅灰石。同时还公开了一种含针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料。针状硅灰石可明显改善聚丙烯材料的低温韧性保持率，可使得聚丙烯材料的-30℃低温韧性保持率在50%以上。针状硅灰石的添加量为聚丙烯质量的0.5~1.5wt%，打破了传统的针状硅灰石作为聚丙烯填充料使用且用量也比作为填充料使用的量小很多。

Description

一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途及含有该针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料
 
技术领域
     本发明涉及高分子材料改性领域，尤其涉及一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途及含有该针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料。
 
背景技术
随着现代科技的发展，人们对材料性能的要求越来越高，尤其对通用塑料聚丙烯材料。聚丙烯主要用于汽车、家电、管材、医疗、食品等领域。由于聚丙烯材料的低温韧性较差，如果用于低温环境就需要对其进行增韧改性以提高聚丙烯材料的低温韧性，常见的改善聚丙烯低温韧性的材料为三元乙丙橡胶（EPDM）、乙烯基弹性体（POE）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体（SBS）、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体（SEBS），其用量一般为聚丙烯质量的10wt%~40wt%。如：中国专利CN 1221607C利用SEBS增韧聚丙烯；中国专利CN 102311584 B、CN 102675745 A、CN 102516663 A都是利用POE增韧聚丙烯；中国专利CN 1119374 C利用EPDM和SBS增韧聚丙烯。
针状硅灰石目前主要是用于对聚丙烯的填充增强、降低成本，使得聚丙烯材料的模量和热变形有所提高，一般针状硅灰石的用量为聚丙烯质量的5%~50%。如：中国专利CN 103059415 A，其中就是将针状硅灰石作为填充、降本来使用，且其用量高，相当于基体树脂聚丙烯的份数；中国专利CN 102161820 A，将针状硅灰石作为填充物增强聚碳酸酯，且用量占整个组合物的5%~20%。然，将其作为聚丙烯耐寒剂的概念，在本发明之前并未出现。本发明首次将针状硅灰石作为聚丙烯材料的耐寒剂使用，可明显改善聚丙烯材料的低温韧性。且用量一般为聚丙烯质量的0.5wt%~1.5wt%，这个与传统的针状硅灰石作为填充增强剂用量相差甚远，且与传统的聚丙烯增韧剂（POE、EPDM等）相比，添加量较少。
 
发明内容
本发明提供一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途及含有该针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料，本发明首次提出将针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂使用，可部分或完全替代传统的聚丙烯增韧剂，对聚丙烯的低温韧性保持率有着显著的效果。
本发明的技术方案如下：
一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途，所述针状硅灰石为经钛酸酯偶联剂进行表面处理、长径比为7：1~22：1的改性针状硅灰石。
进一步，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯（NDZ-201）。
所述改性针状硅灰石的粒径为600~1250目。
本发明的另一个目的是提供一种含针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料，包括聚丙烯与上述改性针状硅灰石，所述改性针状硅灰石的用量为聚丙烯重量的0.5~1.5%。
进一步，所述聚丙烯为均聚聚丙烯。
还包括分别占聚丙烯重量的0.2~0.5%的抗氧剂、0.1~0.3%润滑剂与0.1~0.3%光稳剂。
所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗1010）和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗168）的复配物；所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺（EBS）；所述光稳剂为50%受阻胺光稳定剂2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯低聚丙烯混合物（UV-3853PP5）和2-（2-羟基-5-叔幸基苯基）苯并三唑（UV-5411）的复配物。
所述耐寒聚丙烯材料还包括占聚丙烯重量的10~40%的增韧剂，所述增韧剂为三元乙丙橡胶（EPDM）、乙烯基弹性体（POE）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体（SBS）或氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体（SEBS）。
本发明的有益之处：
1、本发明将针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂使用，特别是对均聚聚丙烯低温韧性的保持有着显著的效果。
2、将针状硅灰石与传统的聚丙烯增韧剂复配使用，其对聚丙烯低温韧性保持效果比两者分别单独使用效果好。
3、本发明的针状硅灰石使用量较小，一般其用量为聚丙烯质量的0.5%~1.5wt%，打破了传统的针状硅灰石作为聚丙烯填充料使用且用量也比作为填充料使用的量小很多。
4、拓宽了针状硅灰石的使用范围，打破了以往针状硅灰石主要作为聚丙烯的增强填充、降低成本使用。
 
具体实施方式
下面结合一些实施例与对比例对本发明作进一步说明。
实施例以及对比例中用到的材料有：
均聚聚丙烯      S1003  上海赛科；
均聚聚丙烯   K1885  中石化燕山石化；
均聚聚丙烯   HI828  韩国三星；
均聚聚丙烯   HX3900  韩国SK；
针状硅灰石A  型号：1250目（长径比7：1、粒径1250目） 辽宁天石矿业有限公司；
针状硅灰石B  型号：G-80（长径比15：1、粒径800目） 辽宁天石矿业有限公司；
针状硅灰石C  型号：F-90（长径比22：1、粒径600目） 辽宁天石矿业有限公司；
抗氧剂A  Irganox1010 瑞士汽巴精化；
抗氧剂B  Irganox168 瑞士汽巴精化； 
润滑剂  EBS印尼朝阳化学有限公司；
光稳剂A   UV-3853PP5 美国氰特；
光稳剂B  UV-5411 美国氰特；
增韧剂A  POE ENGAGE8842 美国陶氏；
增韧剂B  POE LC670 韩国LG。
以下悬臂梁缺口冲击强度执行GB/T 1843。
本发明所列出的实施例只是本发明的典型实施例，然本发明的保护范围不局限于此。
注：低温韧性保持率=（-30℃的冲击强度/23℃的冲击强度）*100%。
针状硅灰石的改性是在针状硅灰石中加入占总质量1%钛酸酯偶联剂（NDZ-201）进行表面处理所得。即由1%偶联剂NDZ-201和99%的针状硅灰石处理所得。具体处理方式如下：先称取99质量份的针状硅灰石于高速混合机中，接着称取1质量份的偶联剂NDZ-201从高速混合机的上端小孔缓慢加入且开动混合机进行混合得改性针状硅灰石。
 
实施例1
将重量份为100份聚丙烯S1003，0.5份的改性针状硅灰石1250目，0.1份的抗氧剂Irganox1010，0.1份的抗氧剂Irganox168，0.1份的润滑剂EBS，0.05份的光稳剂UV-3853PP5，0.05份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-1。
实施例2
将重量份为100份的聚丙烯K1885，1.5份的改性针状硅灰石G-80，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.3份的抗氧剂Irganox168，0.3份的润滑剂EBS，0.2份的光稳剂UV-3853PP5，0.1份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-1。
实施例3
将重量份为100份的聚丙烯HI828，1.0份的改性针状硅灰石F-90，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.2份的抗氧剂Irganox168，0.2份的润滑剂EBS，0.15份的光稳剂UV-3853PP5，0.1份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-1。
对比例1
将重量份为100份的聚丙烯S1003，0.1份的抗氧剂Irganox1010，0.1份的抗氧剂Irganox168，0.1份的润滑剂EBS，0.05份的光稳剂UV-3853PP5，0.05份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-1。
对比例2
将重量份为100份的聚丙烯K1885，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.3份的抗氧剂Irganox168，0.3份的润滑剂EBS，0.2份的光稳剂UV-3853PP5，0.1份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-1。
对比例3
将重量份为100份的聚丙烯HI828，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.2份的抗氧剂Irganox168，0.2份的润滑剂EBS，0.15份的光稳剂UV-3853PP5，0.1份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-1。
从上表实施例1~3和对比例1~3的性能对比可看出，本发明加入改性针状硅灰石作为耐寒剂可使得聚丙烯材料的低温韧性保持率都在50%以上，而未加针状硅灰石耐寒剂的对比例1-3中的聚丙烯材料低温韧性保持率不到30%。
实施例4
将重量份为100份的聚丙烯HX3900，1.0份的改性针状硅灰石1250目，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.2份的抗氧剂Irganox168，0.25份的润滑剂EBS，0.15份的光稳剂UV-3853PP5，0.15份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-2。
实施例5
将重量份为100份的聚丙烯HX3900，10份的增韧剂POE ENGAGE8842，1.0份的改性针状硅灰石1250目，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.2份的抗氧剂Irganox168，0.25份的润滑剂EBS，0.15份的光稳剂UV-3853PP5，0.15份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-2。
实施例6
将重量份为100份的聚丙烯HX3900，40份的增韧剂POE LC670，1.0份的改性针状硅灰石G-80，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.2份的抗氧剂Irganox168，0.25份的润滑剂EBS，0.15份的光稳剂UV-3853PP5，0.15份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-2。
对比例4
将重量份为100份的聚丙烯HX3900，10份的增韧剂POE ENGAGE8842，0.2份的抗氧剂Irganox1010，0.2份的抗氧剂Irganox168，0.25份的润滑剂EBS，0.15份的光稳剂UV-3853PP5，0.15份的光稳剂UV-5411经高混机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒。接着用单螺杆注塑机注塑成标准样条，在温度为23℃±2℃和湿度为RH50%±5%的条件下放置至少24小时，再进行常温与低温状态下的悬臂梁缺口冲击测试，其低温条件为：-30℃、3小时。测试结果见表-2。
从以上实施例4~6和对比例4可看出，传统的增韧剂POE对聚丙烯的增韧效果与本发明的改性针状硅灰石耐寒剂相比，其常温下增韧效果与本发明相当；但在低温下条件下，对比例4的聚丙烯韧性保持率为50.1%，明显地低于本发明实施例4-6的低温韧性保持率。
另外，实施例5-6中将传统的增韧剂与本发明的改性针状硅灰石耐寒剂复配使用，其效果比两者单独使用的实施例4、对比例4的效果均好，其低温韧性保持率可达60%以上、低温悬臂梁缺口冲击也高出一倍以上。

Claims (8)

1.一种针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途，其特征在于：所述针状硅灰石为经钛酸酯偶联剂进行表面处理、长径比为7：1~22：1的改性针状硅灰石。
2.根据权利要求1所述针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯。
3.根据权利要求1所述针状硅灰石作为聚丙烯耐寒剂的用途，其特征在于：所述改性针状硅灰石的粒径为600~1250目。
4.一种含针状硅灰石的耐寒聚丙烯材料，其特征在于：所述耐寒聚丙烯材料包括聚丙烯与上述权利要求1-3任一项所述的改性针状硅灰石，所述改性针状硅灰石的用量为聚丙烯重量的0.5~1.5%。
5.根据权利要求4所述的耐寒聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯。
6.根据权利要求4所述的耐寒聚丙烯材料，其特征在于：所述耐寒聚丙烯材料还包括分别占聚丙烯重量的0.2~0.5%的抗氧剂、0.1~0.3%润滑剂与0.1~0.3%光稳剂。
7.根据权利要求6所述的耐寒聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配物；所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；所述光稳剂为50%受阻胺光稳定剂2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯低聚丙烯混合物和2-（2-羟基-5-叔幸基苯基）苯并三唑的复配物。
8.根据权利要求4所述的耐寒聚丙烯材料，其特征在于：所述耐寒聚丙烯材料还包括占聚丙烯重量的10~40%的增韧剂，所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯基弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体或氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体。
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