CN104140596B - 一种聚丙烯组合物及制备方法和应用 - Google Patents

一种聚丙烯组合物及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯组合物及制备方法和应用，其特征在于各原料按质量百分数的配比为：聚丙烯树脂50％‑70％；弹性体10％‑30％；高光泽填料5％‑20％；矿物填料5％‑30％；光亮润滑剂0.1％‑2％；其他添加剂0.1％‑5％。本发明的聚丙烯组合物具有低线性膨胀系数、高耐寒性、高光泽等优点，可用在注塑保温杯内层杯盖、注塑家电部件和注塑汽车制件中。

Description

一种聚丙烯组合物及制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术与科学领域，具体涉及一种改性聚丙烯组合物，特别涉及一种低线性膨胀系数、高耐寒性、高光泽度的聚丙烯组合物及其制备方法与用途。
背景技术
聚丙烯(PP)具有优良的综合性能、丰富的原料来源以及相对低廉的价格，同时又容易进行改性，因此基于PP的新材料层出不穷，在汽车、家电、工具设备、日常生活用品等行业中的应用日益扩大。但是聚丙烯线性膨胀系数(CLTE)较大，尺寸稳定性较差，注塑制件在成型后由于收缩容易产生变形，限制了其在汽车工业中的应用。因此汽车用聚丙烯一般会通过添加无机粉体、矿物填料、弹性体等其他助剂进行改性处理，改性处理后的聚丙烯成型收缩率降低，同时在注塑成型时材料的水平流动方向(FD)与垂直流动方向(TD)拥有相近的线性膨胀系数，可以满足一般汽车工业的需要。但在其他对外观要求较高领域如，汽车部分外饰件，家电、电动工具，保温杯盖等部件，则要求材料在满足均相线性膨胀系数较低的同时，拥有较高光泽度和较高的耐低温性能，上述改性方法的应用则被限制。
为了满足汽车制件的要求，专家提出了降低材料线性膨胀系数的方法，专利CN102329458A公开了具有低线性膨胀系数的汽车用聚丙烯组合物，此发明提供了一种具有较低线性膨胀系数，而且具有均相性的聚丙烯组合物。专利CN102276922A公开了一种采用高长径比无机填料与普通无机填料复配填充增强具有较低线性膨胀系数，在高低温循环中表现出良好的尺寸稳定性的聚丙烯组合物。但这两个专利都没有制件的表面光泽度和耐低温性能的介绍。
随着科技的进步以及高分子材料科学的发展，一款多用途型聚丙烯材料必将得到发展。其中特别是要求聚丙烯复合材料同时具有低线性膨胀系数、高光泽度和高耐寒性性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种同时具有低线性膨胀系数、高光泽度和高耐寒性能的聚丙烯组合物。
本发明的另一目的是提供上述聚丙烯组合物的制备方法及其应用。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明的聚丙烯组合物，其特点在于：各原料按质量百分数的配比为：
聚丙烯树脂50％-70％；
弹性体10％-30％；
高光泽填料5％-20％；
矿物填料5％-30％；
光亮润滑剂0.1％-2％；
其他添加剂0.1％-5％。
所述聚丙烯树脂优选为均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂或者几种组成的混合物，所述聚丙烯树脂熔体质量流动速率(MFR)在温度230℃、载荷重量2.16Kg的测试条件下为2-40g/10min，均聚聚丙烯悬臂梁缺口冲击强度≥1KJ/m2(23℃)，共聚聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度≥15KJ/m2(23℃)。
所述的弹性体优选为α烯烃共聚物，所述α烯烃共聚物为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物，所述弹性体密度为0.850-0.900g/cm3，熔体质量流动速率在温度190℃、载荷重量2.16Kg的测试条件下为0.1-40g/10min。
所述的高光泽填料为药用硫酸钡和玻璃微珠的一种或两种的混合物，其中药用硫酸钡的粒径在0.1-5μm，白度≥95，烧失量在800℃下≤3％；玻璃微珠粒径在1-50μm。
所述矿物填料为超细高硅滑石粉，所述超细高硅滑石粉优选为：粒径为0.1-3μm，二氧化硅含量≥65％，白度≥95，烧失量在800℃下≤3％。
所述光亮润滑剂为酰胺类润滑剂、金属皂类润滑剂或氧化聚乙烯蜡类润滑剂的一种或几种的混合物，优选苏州兴泰国光化学助剂有限公司TAF或日本花王EBS等。
本发明的聚丙烯组合物还可以包含其他添加剂，如抗氧剂、成核剂、相容剂和/或颜料。根据不同技术要求可以对上述添加剂单独或者复配使用，抗氧剂优选巴斯夫公司的1010。
本发明聚丙烯组合物的制备方法包含如下步骤：将聚丙烯树脂、弹性体、高光泽填料、矿物填料、光亮润滑剂和其他添加剂按比例加入到高速混合机中，以1000r/min的混合速度混合5min后，通过双螺杆挤出机进行熔融共混，再经过水冷拉条、风干、切粒工序后，得到聚丙烯组合物；所述双螺杆挤出机的长径比为(65-20)：1，双螺杆挤出机加工温度为170-250℃，真空度为0.04-0.08MPa。
本发明的聚丙烯组合物可以用于在注塑保温杯内层杯盖、注塑家电部件和注塑汽车制件中。
与现有技术相比本发明具有如下优点：本发明的聚丙烯组合物，具有低同向线性膨胀系数，提高制件的尺寸稳定性，满足不同汽车部件的应用，同时本发明的聚丙烯具有较高的光泽度和高的耐低温冲击性能，可以满足环境温度变化较大且对光泽度要求较高等特殊的应用领域，如汽车部分外饰件，家电、电动工具，保温杯盖等部件等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例所用原料为：
PP1：共聚聚丙烯树脂，其MFR在温度230℃，载荷重量2.16Kg的测试条件下为15g/10min，共聚聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度为≥15KJ/m2(23℃)，选用中国石化的YPJ-1215C。
PP2：均聚聚丙烯树脂，其MFR在温度230℃，载荷重量2.16Kg的测试条件下为10g/10min，均聚聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度为≥1KJ/m2(23℃)，选用韩国乐天化学的J-150H。
所用弹性体为：
弹性体1：选用美国陶氏公司的ENGAGE 7467，为乙烯-丁烯共聚物；
弹性体2：选用日本三井公司的DF610，为乙烯-丁烯共聚物；
弹性体3：选用美国陶氏公司的ENGAGE 8842，为乙烯-辛烯共聚物。
药用级硫酸钡选用青岛东凤化工有限公司的改性硫酸钡，其粒径在3μm，白度98，烧失量在800℃下1％；
玻璃微珠选用上海格润亚纳米材料有限公司产品，其粒径为28μm。
超细高硅滑石粉为美国特种矿物有限公司产品，其粒径为1.5μm，二氧化硅含量65％，白度95，烧失量在800℃下2％。
光亮润滑剂为：
光亮润滑剂1：苏州兴泰国光化学助剂有限公司TAF，为酰胺类润滑剂；
光亮润滑剂2：日本花王EBS，为酰胺类润滑剂；
光亮润滑剂3：霍尼韦尔AC316A，为氧化聚乙烯蜡类润滑剂；
抗氧剂为抗氧剂1010。
以下实施例中各原料的质量百分数配比见表1。
表1聚丙烯组合物的原料和用量(按质量百分比wt％)
实施例1
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备方法是按如下步骤进行：
将聚丙烯树脂、弹性体、药用硫酸钡、超细高硅滑石粉、光亮润滑剂和其他添加剂(抗氧剂)加入到高速混合机以1000r/min的混合速度混合5min后，再通过双螺杆挤出机进行熔融共混，双螺杆挤出机的长径比为35：1，双螺杆挤出机加工温度从下料口到模口依次为170℃、180℃、190℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、210℃，真空度为0.06MPa。
经熔融共混后，再经过水冷拉条、风干、切粒工序后得到所述低线性膨胀系数，高耐寒性，高光泽度聚丙烯组合物。
实施例2
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备过程同实施例1
实施例3
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备过程同实施例1
实施例4
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备过程同实施例1
对比例1
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备过程同实施例1
对比例2
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备过程同实施例1
对比例3
本实施例按聚丙烯组合物的各原料配方见表1，其制备过程同实施例1
将上述各实施例和对比例制备的材料进行注塑成型制备测试样条，其中测试方法为；
拉伸强度：按ISO527标准测试，速度为50mm/min；
弯曲强度：按ISO178标准测试，速度为2mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度：按ISO 180标准测试；
线性膨胀系数(CLTE)：按ISO 11359-2标准测试，使用热机械分析法(TMA)测试，测试温度为-30℃～80℃。
光泽度测试方法：按ASTM D2457标准测试60°光泽度。
测试结果如表2所示，实施例中的水平流动方向(FD)与垂直流动方向(TD)线性膨胀系数以及两者之间的差异较对比例中的样品小，说明材料的尺寸稳定性提高，实施例中的光泽度，也高于对比例中的光泽度，说明材料的光泽度明显提高，同时-30℃条件下悬臂梁冲击也高于对比例，说明材料的耐寒性能提高。
因而由各个实施例中与对比例中的线性膨胀系数、光泽度以及低温冲击结果可以看出，本发明通过加入超细高硅滑石粉，高光泽填料、弹性体和各种添加剂复配使用，克服了现有技术中制备聚丙烯组合物低线性膨胀系数、高光泽度、高耐寒性不能同时具备的特点，扩大了聚丙烯组合物材料的应用范围与领域，尤其在保温杯内层杯盖，家电外观件及汽车部件这些对外观光泽要求较高，高低温循环使用条件下尺寸要求稳定，且低温下韧性要求较高等领域。
表2各实施例聚丙烯组合物的性能测试结果

Claims (1)

1.一种用在注塑保温杯内层杯盖中的聚丙烯组合物，其特征在于各原料按质量百分数的配比为：
聚丙烯树脂 50％-70％；
弹性体 10％-30％；
高光泽填料 5％-20％；
矿物填料 5％-30％；
光亮润滑剂 0.1％-2％；
其他添加剂 0.1％-5％；
所述高光泽填料为药用级硫酸钡或玻璃微珠的一种或两者的混合物，所述矿物填料为超细高硅滑石粉；所述药用级硫酸钡的粒径在0.1-5μm、白度≥95且烧失量在800℃下≤3％；所述玻璃微珠的粒径在1-50μm；所述超细高硅滑石粉的粒径为0.1-3μm、二氧化硅含量≥65％、白度≥95且烧失量在800℃下≤3％；
所述光亮润滑剂为酰胺类润滑剂、金属皂类润滑剂或氧化聚乙烯蜡类润滑剂的一种或几种的混合物；
所述其他添加剂为抗氧剂、成核剂、相容剂和/或颜料；
所述弹性体为α烯烃共聚物，所述α烯烃共聚物为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中至少两种的混合物，所述弹性体密度为0.850-0.900g/cm3，所述弹性体的熔体质量流动速率在温度190℃、载荷重量2.16Kg的测试条件下为0.1-40g/10min；
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的混合物，所述聚丙烯树脂熔体质量流动速率在温度230℃、载荷重量2.16Kg的测试条件下为2-40g/10min，所述均聚聚丙烯在23℃时的悬臂梁缺口冲击强度≥1KJ/m2，所述共聚聚丙烯在23℃时的悬臂梁缺口冲击强度≥15KJ/m2。
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