CN104177700A - 一种增强型聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强型聚丙烯的制备方法，该方法涉及的原料及其质量分数为以聚丙烯树脂的质量100％为基准，成核剂0.1～1％；抗氧剂0.1～0.5％；热稳定剂0.1～0.5％。先将聚丙烯、成核剂、抗氧剂、热稳定剂预先混和后，再将预混物在160～230℃下挤出造粒。本发明制备的聚丙烯，成核剂为巯基化七异丁基聚倍半硅氧烷改性山梨醇缩醛，其添加量为0.1～0.5％时，聚丙烯的力学性能可得到明显改善，拉伸强度和弯曲强度分别可增加3～5MPa。

Description

一种增强型聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明是关于一种增强型聚丙烯及其制备方法，特别涉及一种新型成核剂制备增强型聚丙烯的方法。
背景技术
聚丙烯是一种性能优异、无毒、价格低廉、易加工成型的半透明结晶型塑料，在日常生活及工业生产中有较为广泛的应用。然而，随着市场要求的不断提高，对于聚丙烯塑料各个方面的性能要求也越来越高。为了获得力学性能优异的聚丙烯产品，在树脂基体中加入增强改性剂成为经济、快捷的方法之一。
笼型聚倍半硅氧烷是一种新型的纳米级有机-无机杂化材料，因其独特的有机-无机杂化结构，优异的耐热性和力学性能，对于聚丙烯力学性能的改善具有重要意义。然而，其在聚丙烯树脂中存在一定的团聚，影响其改性效果。山梨醇类成核剂是聚丙烯的熔融型成核剂，分子间可自行缔合形成纤维状网络结构，并可与熔融的聚丙烯相容，形成均相的熔体，在聚丙烯熔体中有较好的分散性。美国专利US 20100249257公开了将山梨醇缩苯甲醛和不同类型聚倍半硅氧烷(包括环戊基聚倍半硅氧烷、异丁基聚倍半硅氧烷，三羟基聚倍半硅氧烷以及苯基聚倍半硅氧烷等)加入到聚丙烯树后，聚丙烯流变性能、力学性能以及结晶行为的变化。然而，却鲜有将山梨醇类成核剂与聚倍半硅氧烷以化学手段结合在一起以提高聚丙烯力学性能的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强型聚丙烯，所述的增强型聚丙烯具有良好的力学性能。
本发明的另一目的是提供上述增强型聚丙烯的制备方法。
本发明的一种增强型聚丙烯，的组成及其质量分数如下：
以聚丙烯树脂的质量100％为基准，成核剂为0.1～1％，抗氧剂为0.1～0.5％，热稳定剂为0.1～0.5％；成核剂是结构式如下所示：
式中，R＝异丁基。
所述的抗氧剂优选用二苯胺、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯或2,2’-甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)中的一种或几种。
所述的热稳定剂优选用硫醇甲基锡、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅或硬脂酸钙中的一种或几种。
本发明的聚丙烯的制备方法，先将聚丙烯、成核剂、抗氧剂、热稳定剂预先混合后，再将预混物在160～230℃下挤出造粒。
上述的预混合是将聚丙烯、成核剂、抗氧剂、热稳定剂依此加入到高速混合机中，转速为50～100rpm，搅拌时间为10～30分钟，制备成均匀的混合物。
上述的挤出造粒是通过双螺杆挤出机完成的，挤出机的转速为80～120rpm，挤出压力为900～1000pst，挤出机各个工作区段的温度范围为：一区160～180℃、二区170～190℃、三区180～200℃、四区190～210℃、五区200～230℃。
本发明的聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度等力学性能得到改善。当成核剂巯基化七异丁基聚倍半硅氧烷改性山梨醇缩醛的添加量为0.1～0.5wt％时，拉伸强度和弯曲强度分别可增加3～5MPa。
具体实施方式
实施例1：
选用巯基化七异丁基聚倍半硅氧烷改性山梨醇缩醛作为聚丙烯成核剂，称取质量为10g。结构如下示：
式中，R＝异丁基
再依此称取10kg聚丙烯(牌号1701)、10g季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯作为抗氧剂、10g亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯作为抗氧剂、30g硬脂酸钙作为热稳定剂。将上述原料加入到高速混合机中，调节转速为85rpm，搅拌20分钟，制备成均匀的混合物。
将上述混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900pst，挤出机转速为90rpm，双螺杆挤出机各个工作区段的温度设置分别为170℃、180℃、190℃、200℃、210℃，挤出后经水冷、造粒得到增强型聚丙烯。
通过上述方法制备出增强型的聚丙烯样品，依据国标GB/T1040-2006和GB/T9341-2008，将得到的粒料注塑成标准试样进行力学测试，结果显示，相比于空白组样品，实验组样品的弯曲强度从59.0MPa提高到61.3MPa，弯曲模量从983MPa上升到1176MPa，拉伸强度也从34.4MPa提高到36.4MPa。
实施例2：
选用巯基化七异丁基聚倍半硅氧烷改性山梨醇缩醛作为聚丙烯成核剂，称取质量为100g。再依此称取10kg聚丙烯(牌号1701)、30g2,2’-甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)作为抗氧剂、10g三盐基硫酸铅作为热稳定剂、10g二盐基亚磷酸铅作为热稳定剂。将上述原料加入到高速混合机中，调节转速为100rpm，搅拌10分钟，制备成均匀的混合物。
将上述混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为950pst，挤出机转速为120rpm，双螺杆挤出机各个工作区段的温度设置分别为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃，挤出后经水冷、造粒得到增强型聚丙烯。
通过上述方法制备出增强型的聚丙烯样品，依据国标GB/T1040-2006和GB/T9341-2008，将得到的粒料注塑成标准试样进行力学测试，结果显示，相比于空白组样品，实验组样品的弯曲强度从59.0MPa提高到62.1MPa，弯曲模量从983MPa上升到1543MPa，拉伸强度也从34.4MPa提高到36.9MPa。
实施例3：
选用巯基化七异丁基聚倍半硅氧烷改性山梨醇缩醛作为聚丙烯成核剂，称取质量为50g。再依此称取10kg聚丙烯(牌号1701)、50g二苯胺作为抗氧剂、50g硫醇甲基锡作为热稳定剂。将上述原料加入到高速混合机中，调节转速为50rpm，搅拌30分钟，制备成均匀的混合物。
将上述混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为1000pst，挤出机转速为80rpm，双螺杆挤出机各个工作区段的温度设置分别为180℃、190℃、200℃、210℃、230℃，挤出后经水冷、造粒得到增强型聚丙烯。
通过上述方法制备出增强型的聚丙烯样品，依据国标GB/T1040-2006和GB/T9341-2008，将得到的粒料注塑成标准试样进行力学测试，结果显示，相比于空白组样品，实验组样品的弯曲强度从59.0MPa提高到62.0MPa，弯曲模量从983MPa上升到1287MPa，拉伸强度也从34.4MPa提高到37.5MPa。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，以上实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种增强型聚丙烯，其特征在于，所述增强型聚丙烯的组成及其质量分数如下：以聚丙烯树脂的质量100％为基准，成核剂为0.1～1％，抗氧剂为0.1～0.5％，热稳定剂为0.1～0.5％；成核剂是结构式如下所示：
式中，R＝异丁基。
2.如权利要求1所述的聚丙烯，其特征是抗氧剂选用二苯胺、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯或2,2’-甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的聚丙烯，其特征是所述的热稳定剂选用硫醇甲基锡、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅或硬脂酸钙中的一种或几种。
4.权利要求1的聚丙烯的制备方法，其特征是先将聚丙烯、成核剂、抗氧剂、热稳定剂预先混合后，再将预混物在160～230℃下挤出造粒。
5.权利要求4所述的方法，其特征是所述预混合为将聚丙烯、成核剂、抗氧剂、热稳定剂依次加入到高速混合机中，转速为50～100rpm，搅拌时间为10～30分钟，制备成均匀的混合物。
6.权利要求4所述的方法，其特征是所述的挤出机转速为80～120rpm，挤出压力为900～1000pst。
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