CN104693596B - 一种耐刮擦聚丙烯树脂及制备方法 - Google Patents

一种耐刮擦聚丙烯树脂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐刮擦聚丙烯树脂，其是由聚丙烯树脂35‑60份、超细氢氧化镁20‑55份、耐刮擦复配树脂3.3‑11份、相容剂3‑7份、偶联剂1.5‑2份、抗氧剂0.1‑2份、润滑剂0.5‑1份经混合、挤出造粒制备而成。本发明的改性聚丙烯树脂，不仅保留了聚丙烯树脂原有的优良性能，其耐刮擦、表面光泽度得到了提高；另外本发明耐刮擦复合树脂体系均为固体，给加工带来方便、性价比高、均衡性好的优点。

Description

一种耐刮擦聚丙烯树脂及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种耐刮擦聚丙烯树脂及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）树脂不仅质量轻、价格相对低廉，并且还具有良好的耐化学腐蚀性、耐热性，及均衡的机械力学性能和优良的可加工性，因此被广泛应用于家电、汽车、电子电器等领域。在日益激烈的市场竞争中，聚丙烯类树脂正逐步取代一些价格较高的通用塑料。然而，随着社会的发展和人们生活品质的提高，对使用的材料也提出了越来越高的要求，聚丙烯材料的表面耐划伤性能很差，很大程度上降低了制品的美观程度，而且在制品表面产生的刮痕也会导致应力集中，限制了其使用。因此，提高聚丙烯材料的表面耐刮擦性能是一个重要的研究课题。刮伤是材料表面的一种破坏方式，其类型和机制相当复杂，影响因素很多，聚丙烯的分子结构、填料、润滑剂及抗冲击改性剂等都影响着聚丙烯的耐刮擦行为。聚丙烯材料在压入力、滑动力或横(侧) 向力的作用下发生屈服，产生延性/脆性破坏从而造成刮痕。刮痕导致的不平表面产生不均匀的光散射和“刮痕发白”。
目前，提高聚丙烯树脂耐刮擦性的最常用的方法，就是在其中填充滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠、硅灰石、玻璃纤维等无机填料，然后通过添加阻燃剂的方法提高聚丙烯类树脂的阻燃性，但这种方法在提高聚丙烯类树脂的耐刮擦性和阻燃性之后，往往会降低其表面光泽度。换而言之，这类方法无法同时提高聚丙烯类树脂的耐刮擦性、表面光泽度。因此，目前市场急需开发一种加工方便、操作简单且性能均衡的高光泽耐刮擦阻燃聚丙烯类树脂。
普通的聚丙烯树脂表面铅笔硬度在2B-HB级，很难达到耐刮擦的要求。聚丙烯树脂和其它树脂相容性不是很好，容易会产生相分离，直接影响到产品的各项力学性能及光泽度和表面耐刮擦性，这也使得这类组合物的应用受到了限制。
发明内容
发明的目的在于为为了解决上述技术的缺陷而提供一种耐刮擦聚丙烯树脂及其制备方法，该聚丙烯树脂具有性价比高、加工容易、均衡性好、耐刮擦、高表面光泽度等优点，同时该制备方法流程简单、高效、产品质量稳定。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐刮擦聚丙烯树脂，由以下组份按重量份制备而成：
聚丙烯树脂 35-60份，
超细氢氧化镁 20-55份，
耐刮擦复配树脂 3.3 -11份，
相容剂 3-7份，
偶联剂 1.5-2份，
抗氧剂 0.1-2份，
润滑剂 0.5-1份。
所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂、高结晶聚丙烯树脂中至少一种。
所述的耐刮擦复配树脂为主体树脂和增稠剂按重量比为10:1组成；所述的主体树脂选自四溴双酚A环氧树脂或缩水甘油醚型环氧树脂；所述的增稠剂选自4,4'-二羟基二苯醚、4,4'-二氨基二苯甲烷或4,4'-二羟基二苯砜中的一种。
其中缩水甘油醚型环氧树脂有E-20、E-21、E-14。
所述的超细氢氧化镁的平均粒径为0.6-1.5um。
所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝乙烯/乙酸乙烯共聚物、丙烯酸接枝乙烯- 辛烯共聚物中的一种。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按重量比为1：1组成。
所述受阻酚类抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）；所述的亚磷酸酯类抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）。
所述的润滑剂选自硬酯酸钙、硬酯酸锌、硬酯酸镁、硬酯酸单甘油酯、三硬酯酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺或乙撑双油酸酰胺中的至少一种。
所述的偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
制备上述的耐刮擦聚丙烯树脂的方法，是将聚丙烯树脂、超细氢氧化镁、耐刮擦复配树脂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂，按配比加入到高速搅拌机中充分混合；混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒得耐刮擦聚丙烯树脂；所述的双螺杆挤出机的长径比为20：1~50：1，转速为180-600转/分，螺杆各区的温度为180℃-230℃。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明制得的耐刮擦聚丙烯树脂材料不仅具有良好的耐刮擦性能，而且耐刮擦复合树脂体系占聚丙烯树脂总重量比在11%以下，从而提高了聚丙烯树脂材料表面光泽度；
（2）本发明耐刮擦聚丙烯复合树脂的生产原料均为固体，给加工带来方便、性价比高、均衡性好的优点；
（3）本发明技术方案中的制备方法流程简单、高效、制备的产品质量稳定。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
以下实施例中，所得产品的测试方法与标准为：
拉伸性能（位伸强度和断裂伸长率）按照ASTM-D638标准测试。
弯曲性能（弯曲强度和弯曲模量）按照ASTM-D790标准测试。
铅笔硬度按照GB/T 6739-2006标准测试。
实施例中缩水甘油醚型环氧树脂选用E-20、E-21、E-14。
实施例1
将28份均聚聚丙烯树脂、20份高结晶聚丙烯树脂、40份超细氢氧化镁、7份E-21、0.7份4,4'-二羟基二苯醚、3份马来酸酐接枝聚丙烯、2份乙烯基三氯硅烷、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.5份硬酯酸钙，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为40:1，挤出机转速为数300转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间190℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦的聚丙烯树脂，其相关性能测试详见表1。
实施例2
将25份均聚聚丙烯树脂、20份高结晶聚丙烯树脂、55份超细氢氧化镁、10份E-20、1份4,4'-二羟基二苯醚、7份马来酸酐接枝聚丙烯、2份乙烯基三甲氧基硅烷、0.3份抗氧剂1076、0.3份抗氧剂168、0.6份硬酯酸钙，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为20:1，挤出机转速为数600转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间190℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦聚丙烯树脂，其相关性能测试详见表1。
实施例3
将30份均聚聚丙烯树脂、25份高结晶聚丙烯树脂、25份超细氢氧化镁、3份E-21、0.3份4,4'-二羟基二苯醚、5份丙烯酸接枝聚乙烯、2份乙烯基三甲氧基硅烷、0.5份抗氧剂1076、0.5份抗氧剂168、0.5份硬酯酸单甘油酯、0.5份乙撑双油酸酰胺，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为50:1，挤出机转速为数180转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间190℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦的聚丙烯树脂，其相关性能测试详见表1。
实施例4
将30份均聚聚丙烯树脂、21份高结晶聚丙烯树脂、35份超细氢氧化镁、8份E-14、0.8份4,4'-二氨基二苯甲烷、5份丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物、1.5份γ- 氨丙基三乙氧基硅烷、1份抗氧剂1076、1份抗氧剂168、0.5份三硬酯酸酰胺，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为40:1，挤出机转速为数320转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间185℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦的聚丙烯树脂，其相关性能测试详见表1。
对实施例1-4制备得到的耐刮擦聚丙烯树脂按标准进行性能测试，结果如表1所示：
表1：实施例1-4制备得到的耐刮擦聚丙烯树脂性能指标
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度（Mpa） 34 37 32 35
断裂伸长率% 14 12 17 16
弯曲模量（Mpa） 1345 1335 1342 1244
弯曲强度（Mpa） 45 48 43 46
悬臂梁缺口冲击强度（J/m）） 40 70 55 60
光泽度 91 92 90 92
铅笔硬度（级） 2H HB H H
从上表1性能测试结果得出，本发明将超细氢氧化镁、聚丙烯树脂、耐刮擦复配树脂进行共混，并加入相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂等，制备的聚丙烯树脂材料的耐刮擦性能得到了改进，其中在加入7.7份耐刮擦复配树脂时（如实施例1），聚丙烯树脂材料的硬笔硬度达到最优为2H，而纯聚丙烯树脂的铅笔硬度一般在2B~3B。同时随着耐刮擦剂加量的增加，其刚性、耐刮擦性能均有一定程度的提高。而且本发明制备的聚丙烯树脂材料的光泽度均达到90以上，从而扩大了材料的应用范围。
实施例5
将40份均聚聚丙烯树脂、20份超细氢氧化镁、5份E-21、0.5份4,4'-二羟基二苯醚、5份马来酸酐接枝乙烯/乙酸乙烯共聚物、2份偶联剂KR-9S、0.5份抗氧剂1076、0.5份抗氧剂168、0.5份润滑剂乙撑双硬脂酸酰胺，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为50:1，挤出机转速为数180转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间190℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦的聚丙烯树脂。
实施例6
将20份均聚聚丙烯树脂、15份高结晶聚丙烯树脂、20份超细氢氧化镁、4份E-14、0.4份4,4'-二羟基二苯醚、6份马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、2份乙烯基三甲氧基硅烷、0.05份抗氧剂1076、0.05份抗氧剂168、0.5份乙撑双油酸酰胺，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为40:1，挤出机转速为数320转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间185℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦的聚丙烯树脂。
实施例7
将35份均聚聚丙烯树脂、25份高结晶聚丙烯树脂、30份超细氢氧化镁、5份四溴双酚A环氧树脂、0.5份4,4'-二羟基二苯砜、4份马来酸酐接枝聚丙烯、2份乙烯基三氯硅烷、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.5份硬酯酸镁，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为40:1，挤出机转速为数340转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间180℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间220℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦的聚丙烯树脂。
实施例8
将25份均聚聚丙烯树脂、20份高结晶聚丙烯树脂、55份超细氢氧化镁、10份E-20、1份4,4'-二羟基二苯醚、7份马来酸酐接枝聚丙烯、2份乙烯基三甲氧基硅烷、0.3份抗氧剂1076、0.3份抗氧剂168、0.6份硬酯酸锌，加入到高速搅拌机中充分混合均匀后，经过输送物料装置，将物料加入到双螺杆挤出机中，其长径比为20:1，挤出机转速为数600转/分，带有精确的温度控制和真空排气设备，各区温度设置分别为：一区间190℃，二区间200℃，三、四区间210℃，五区间230℃，该螺杆挤出机带有精确的温度控制和真空排气设备，物料在螺杆中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒，制得耐刮擦聚丙烯树脂。
上述的对实施例的描述是为了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它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提示，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)

1.一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的耐刮擦复配树脂为主体树脂和增稠剂按重量比为10:1组成；
所述耐刮擦聚丙烯树脂是由以下组份按重量份制备而成：
聚丙烯树脂 35-60份，
超细氢氧化镁 20-55份，
耐刮擦复配树脂 3.3 -11份，
相容剂 3-7份，
偶联剂 1.5-2份，
抗氧剂 0.1-2份，
润滑剂 0.5-1份；
所述的主体树脂为四溴双酚A环氧树脂或缩水甘油醚型环氧树脂；所述的增稠剂选自4,4'-二羟基二苯醚、4,4'-二氨基二苯甲烷或4,4'-二羟基二苯砜中的一种。
2.根据权利要求1 所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂、高结晶聚丙烯树脂中至少一种。
3.根据权利要求1 所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的超细氢氧化镁的平均粒径为0.6-1.5μm 。
4.根据权利要求1 所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝乙烯/ 乙酸乙烯共聚物、丙烯酸接枝乙烯- 辛烯共聚物中的一种。
5.根据权利要求1 所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按重量比为1：1组成；所述受阻酚类抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；所述的亚磷酸酯类抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
6.根据权利要求1 所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的润滑剂选自硬酯酸钙、硬酯酸锌、硬酯酸镁、硬酯酸单甘油酯、乙撑双硬脂酸酰胺或乙撑双油酸酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1 所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述的偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种耐刮擦复配树脂在耐刮擦聚丙烯树脂中的应用，其特征在于：所述耐刮擦聚丙烯树脂的制备方法为：将聚丙烯树脂、超细氢氧化镁、耐刮擦复配树脂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂，按配比加入到高速搅拌机中充分混合；混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中进行剪切、混炼、熔合，最后挤出、拉条、冷却、切粒得耐刮擦聚丙烯树脂；所述的双螺杆挤出机的长径比为20：1~50：1，转速为180-600转/分，螺杆各区的温度为180℃-230℃。
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