CN105153623A - 一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂 - Google Patents
一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105153623A CN105153623A CN201510458428.5A CN201510458428A CN105153623A CN 105153623 A CN105153623 A CN 105153623A CN 201510458428 A CN201510458428 A CN 201510458428A CN 105153623 A CN105153623 A CN 105153623A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inorganic powder
- finishing
- titanium dioxide
- parts
- polypropylene resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，由以下重量份数计的原料组成：聚丙烯50-80份，表面修饰的纳米级无机粉末2-20份，表面修饰的微米级二氧化钛0.5-3份，茂金属系聚烯烃弹性体8-15份，抗氧剂0.1-0.8份，所述为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。本发明使用的表面修饰的纳米级无机粉末在有效增强了最终聚丙烯树脂的强度和韧性，辅以微米级二氧化钛更加强了产品的光稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，属于复合材料技术领域。
背景技术
无机粉体在改性热塑性塑料学中应用广泛，通过无机粉体填充的聚丙烯材料，具有尺寸稳定性、刚性、耐热性、材料性价比提升等众多优点，在各种汽车塑料零部件中应用广泛，但是常规粒径（＞1μm）的无机粉体填充的聚丙烯材料，由于填料粉体粒径较大，材料的增强作用不明显，如中国专利CN101759934B公开的一种高流动、高韧性、低收缩率填充改性聚丙烯材料，该专利中无机填料粒径在0.5-2.5微米，材料各项性能并未有明显提高。
为适应汽车材料应用需求的不断提高，必须考虑使用纳米级无机微粒，然而，无机纳米微粒表面积大，活性高，为降低表面能，微粒容易团聚在一起，团聚后的微粒很难均匀分散在有机聚合物中，这将大大损害复合材料性能。特别是粒径小于100nm后，纳米颗粒的布朗运动自由程很大，即使液体中含有少量的纳米微粒，其布朗运动的自由程都会大于粒子之间的间距，这种高表面活性的纳米微粒由于布朗运动碰撞到一起，形成团聚体。因此，要想发挥无机纳米微粒在聚丙烯树脂中的增强增韧效果，首先要解决的就是有机聚合物和无机填料二者之间的相容性问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，很
好的解决了聚丙烯与无机纳米微粒的相容性问题，且材料的各项性能有很大提高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，按以下重量份数计的原料组成：聚丙烯50-80份，表面修饰的纳米级无机粉末2-20份，表面修饰的微米级二氧化钛0.5-3份，茂金属系聚烯烃弹性体8-15份，抗氧剂0.1-0.8份，所述聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。
优选地，所述表面修饰的纳米级无机粉末选自：氧化锌，碳酸钙，二氧化硅，镍，铜，滑石粉中的一种或多种。
优选地，所述表面修饰的纳米级无机粉末为十六烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米无机粉末，所述表面修饰的微米级二氧化钛为十六烷基三甲氧基硅烷修饰的微米级二氧化钛。
考虑到二氧化钛对紫外光的优良屏蔽作用，最初对配方进行研究时，无机填料全部选用的是纳米级二氧化钛，这样不仅能提高最终材料的力学性能又能增强其光稳性，然而试验后发现，材料的光稳性并未达到所期望的，后经研究并查阅资料发现，原因可能与微粒尺寸有关，微米级的二氧化钛几乎不吸收紫外光，而纳米级的二氧化钛对紫外光有强吸收。在改用纳米级无机填料和微米级二氧化钛复合使用后材料的力学性能和光稳性都有很大提高。
优选地，所述表面修饰的纳米级无机粉末及所述表面修饰的微米级二氧化钛均通过以下方法修饰：取一定质量的干燥的无机粉末于去离子水中超声分散一段时间，然后取相对于无机粉末1.5倍至2倍重量的十六烷基三甲氧基硅烷于无水乙醇中混合均匀，再将含十六烷基三甲氧基硅烷的无水乙醇加入到含有无机粉末的的去离子水中，加热50-80℃反应4-6小时，最后离心收集得到表面修饰后的无机粉末。得到表面修饰后的无机粉末还可用无水乙醇进行清洗，将更有利于后续使用。
优选地，所述表面修饰的微米级二氧化钛粒径大小为：3.0-6.0微米。
优选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述辅抗氧剂为硫醚类抗氧剂。
本发明所达到的有益效果：
本发明使用的表面修饰的纳米级无机粉末在有效增强了最终聚丙烯树脂的强度和韧性，辅以微米级二氧化钛更加强了产品的光稳定性；
本发明配方中其他原料避免了无机填料在聚丙烯中的团聚，特别是弹性体/表面修饰纳米弹性体的复合使用，使无机填料得到了更好的分散，解决了生产过程中出现的“搭桥”、“裂纹”现象，也使得产品在获得了良好的外观。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明使用的原料均可经商业手段购买得到。本发明的聚丙烯树脂制作方法也可通过本领域熟知的熔融共混法制得，其中作为优选的，将各组分原料按各自重量组分在高速混合其中干混5-15分钟，双螺旋杆各区温度设置为200-280℃，双螺杆挤出转速250-400转/分。
以下实施例及对比例中所指的“表面修饰的纳米级无机粉末”，“表面修饰的微米级二氧化钛”均为十六烷基三甲氧基硅烷修饰的无机粉末，且通过以下方法修饰：取一定质量的干燥的无机粉末于去离子水中超声分散一段时间，然后取相对于无机粉末1.5倍至2倍重量的十六烷基三甲氧基硅烷于无水乙醇中混合均匀，再将含十六烷基三甲氧基硅烷的无水乙醇加入到含有无机粉末的的去离子水中，加热50-80℃反应4-6小时，最后离心收集得到表面修饰后的无机粉末。得到表面修饰后的无机粉末还可用无水乙醇进行清洗，将更有利于后续使用。
实施例1
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯50份，表面修饰的纳米级氧化锌粉末10份，表面修饰的微米级二氧化钛0.5份，茂金属系聚烯烃弹性体8份，抗氧剂0.1份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为3.0微米
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
实施例2
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯70份，表面修饰的纳米级镍粉末8份，表面修饰的微米级二氧化钛1.5份，茂金属系聚烯烃弹性体10份，抗氧剂0.5份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为6.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
实施例3
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯65份，表面修饰的纳米级碳酸钙粉末5份，表面修饰的微米级二氧化钛1.5份，茂金属系聚烯烃弹性体10份，抗氧剂0.6份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为5.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
实施例4
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯80份，表面修饰的纳米级碳酸钙粉末20份，表面修饰的微米级二氧化钛3份，茂金属系聚烯烃弹性体15份，抗氧剂0.8份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为5.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
实施例5
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯70份，表面修饰的纳米级碳酸钙粉末2份，表面修饰的微米级二氧化钛2份，茂金属系聚烯烃弹性体9份，抗氧剂0.1份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为5.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
对比例1
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯65份，表面修饰的纳米级碳酸钙粉末5份，表面修饰的微米级二氧化钛1.5份，茂金属系聚烯烃弹性体10份，抗氧剂0.6份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为5.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
对比例2
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯65份，表面修饰的纳米级碳酸钙粉末5份，表面修饰的微米级二氧化钛1.5份，抗氧剂0.6份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为5.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
对比例3
按以下重量份组分称取原料：聚丙烯65份，表面修饰的纳米级碳酸钙粉末5份，茂金属系聚烯烃弹性体10份，抗氧剂0.6份，其中抗氧剂以受阻酚类主抗氧剂与硫醚类辅抗氧剂质量比1:1添加，聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。以上所用二氧化钛粒径大小为5.0微米。
将以上原料按本领域熟知的熔融混合法制备最终产品。
性能测试
样品弯曲性能测试按ISO178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，跨距64mm，弯曲速度2mm/min；简支梁冲击性能测试按ISO179-1标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；雾度按GB/T2410-2008，收缩率按ISO2577进行，试样尺寸为150×100×3.2mm。光稳定性检测时用的是标准紫外线老化试验，辐射强度为600MJ。
表1是以上实施例及对比例的性能测试结果：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 雾度，% | 10.0 | 9.6 | 9.1 | 10.8 | 9.8 | 13 | 14.0 | 15.1 |
| 弯曲模量，MPa | 1907 | 2150 | 1928 | 1997 | 1895 | 1788 | 1801 | 1701 |
| 缺口冲击强度，23℃（KJ/m2） | 29 | 31 | 35 | 30 | 29 | 26 | 23 | 24 |
| 收缩(％ )24h 后 | 0.91 | 0.72 | 0.69 | 0.95 | 0.98 | 1.25 | 1.18 | 1.35 |
| 光稳定性观察表面异常 | 无裂缝 | 无裂缝 | 无裂缝 | 无裂缝 | 无裂缝 | 有裂缝 | 无裂缝 | 有裂缝 |
由表1可看出，本发明配方的聚丙烯树脂相对现有的同类型聚丙烯树脂配方有着更好的力学性能和光学性能，弯曲模量均保持在1850Mpa以上，雾度最低降至9.1%，产品韧性也非常好，收缩率在0.69-0.98%范围内，光稳定性非常好。
当无机填料（纳米级无机粉末、微米级二氧化钛）未经修饰时，产品的强度、韧性及光学性能均有所下降，未添加茂金属系聚烯烃弹性体时，聚丙烯产品出现了裂缝，缺口冲击强度与弯曲模量均有明显下降（参见对比例2和实施例3的性能测试数据），而二氧化钛的添加对材料的光稳定性有很大影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，其特征在于，按以下重量份数计的原料组成：聚丙烯50-80份，表面修饰的纳米级无机粉末2-20份，表面修饰的微米级二氧化钛0.5-3份，茂金属系聚烯烃弹性体8-15份，抗氧剂0.1-0.8份，所述聚丙烯为在230℃、2.16kg荷重条件下测得的熔体流动速率在40-100g/10min的嵌段共聚聚丙烯。
2.根据权利要求1所述的一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述表面修饰的纳米级无机粉末选自：氧化锌，碳酸钙，二氧化硅，镍，铜，滑石粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述表面修饰的纳米级无机粉末为十六烷基三甲氧基硅烷修饰的纳米无机粉末，所述表面修饰的微米级二氧化钛为十六烷基三甲氧基硅烷修饰的微米级二氧化钛。
4.根据权利要求3所述的一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述表面修饰的纳米级无机粉末及所述表面修饰的微米级二氧化钛均通过以下方法修饰：取一定质量的干燥的无机粉末于去离子水中超声分散一段时间，然后取相对于无机粉末1.5倍至2倍重量的十六烷基三甲氧基硅烷于无水乙醇中混合均匀，再将含十六烷基三甲氧基硅烷的无水乙醇加入到含有无机粉末的的去离子水中，加热50-80℃反应4-6小时，最后离心收集得到表面修饰后的无机粉末。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述表面修饰的微米级二氧化钛粒径大小为：3.0-6.0微米。
6.根据权利要求5所述的一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述辅抗氧剂为硫醚类抗氧剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510458428.5A CN105153623A (zh) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | 一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510458428.5A CN105153623A (zh) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | 一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105153623A true CN105153623A (zh) | 2015-12-16 |
Family
ID=54794690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510458428.5A Pending CN105153623A (zh) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | 一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105153623A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114316452A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 苏州浩纳新材料科技有限公司 | 一种超疏水发泡聚丙烯及其制备方法 |
| CN114507392A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-17 | 福建师范大学泉港石化研究院 | 无机增韧聚丙烯复合材料、制备方法及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1289795A (zh) * | 2000-08-25 | 2001-04-04 | 中国科学院化学研究所 | 一种交联聚丙烯树脂材料及其用途 |
| CN102516663A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 一种高强度、超高韧性聚丙烯纳米复合材料及其制备方法 |
| CN104592632A (zh) * | 2015-01-19 | 2015-05-06 | 河南科技大学 | 高韧性高模量聚丙烯复合材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-07-30 CN CN201510458428.5A patent/CN105153623A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1289795A (zh) * | 2000-08-25 | 2001-04-04 | 中国科学院化学研究所 | 一种交联聚丙烯树脂材料及其用途 |
| CN102516663A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 一种高强度、超高韧性聚丙烯纳米复合材料及其制备方法 |
| CN104592632A (zh) * | 2015-01-19 | 2015-05-06 | 河南科技大学 | 高韧性高模量聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ROSE A.RYNTZ主编，顾嫒娟译: "《塑料和涂层——耐久性 稳定化 测试》", 31 July 2003, 化学工业出版社、材料科学与工程出版中心，2003年7月第1版第1次印刷 * |
| 乔玉林编著: "《纳米颗粒的润滑和自修复技术》", 30 September 2005, 国防工业出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114316452A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 苏州浩纳新材料科技有限公司 | 一种超疏水发泡聚丙烯及其制备方法 |
| CN114507392A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-17 | 福建师范大学泉港石化研究院 | 无机增韧聚丙烯复合材料、制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huda et al. | The effect of silane treated-and untreated-talc on the mechanical and physico-mechanical properties of poly (lactic acid)/newspaper fibers/talc hybrid composites | |
| CN104592632B (zh) | 高韧性高模量聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| JP5092216B2 (ja) | プロピレン系樹脂組成物の製造方法、プロピレン系樹脂組成物およびそれからなる射出成形体 | |
| CN107075189B (zh) | 聚烯烃树脂组成物 | |
| CN102516663A (zh) | 一种高强度、超高韧性聚丙烯纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN104629184B (zh) | 一种含聚丁烯合金的复合材料及其制备方法 | |
| Villanueva et al. | Comparative study of nanocomposites of polyolefin compatibilizers containing kaolinite and montmorillonite organoclays | |
| CN103059409A (zh) | 一种低气味、低散发改性聚丙烯材料及其制备方法 | |
| Morreale et al. | The role of filler type in the photo‐oxidation behaviour of micro‐and nano‐filled polypropylene | |
| KR101019261B1 (ko) | 재생 폴리에틸렌을 이용한 전선용 파형관 | |
| Mohaiyiddin et al. | Preparation and characterization of palm kernel shell/polypropylene biocomposites and their hybrid composites with nanosilica | |
| CN102443216A (zh) | 一种抗老化、耐黄变、低气味聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN101759934A (zh) | 一种高流动、高韧性、低收缩率填充改性聚丙烯材料 | |
| JP5297808B2 (ja) | マスターバッチおよびその製造方法 | |
| Hemmasi et al. | Studying the effect of size of bagasse and nanoclay particles on mechanical properties and morphology of bagasse flour/recycled polyethylene composites | |
| CN106633412A (zh) | 一种高断裂伸长率聚丙烯组合物及其制备方法 | |
| CN106883542A (zh) | 一种超高冲击耐热抗静电再生hips改性材料及其制备方法 | |
| CN105153623A (zh) | 一种高强度增韧填充改性聚丙烯树脂 | |
| CN104109289A (zh) | 高填充注塑材料组合物及其制备方法 | |
| Low et al. | Evaluation of rice straw as natural filler for injection molded high density polyethylene bio-composite materials | |
| Syed et al. | Studies on the physico‐mechanical, thermal, and morphological behaviors of high density polyethylene/coleus spent green composites | |
| Morreale et al. | Accelerated weathering of PP based nanocomposites: Effect of the presence of maleic anhydryde grafted polypropylene. | |
| Khalaf et al. | Compatibility study in natural rubber and maize starch blends | |
| JP6704551B1 (ja) | 溶融混合物、溶融混合物の製造方法、組成物、組成物の製造方法並びに成形品 | |
| Su et al. | Mechanical and rheological properties of PP/SEBS/OMMT ternary composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151216 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |