CN105218951A - 一种低收缩率改性聚丙烯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩率改性聚丙烯材料，由以下按重量份数计的原料制备而成：聚丙烯树脂40-80份，四脚状氧化锌晶须2-5份，无机粉体10-20份，α成核剂0.05-1.2份，抗氧剂1-5份，高密度聚乙烯5-30份；所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯K9026，所述共聚聚丙烯K9026在230℃×2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min。本发明利用晶须、高密度聚乙烯和无机粉体三者的协同作用，特别是四脚状氧化锌晶须的添加，不仅大大降低了聚丙烯的成型收缩率，材料的力学性能也大大提高。

Description

一种低收缩率改性聚丙烯材料
技术领域
本发明涉及一种改性聚丙烯材料，具体涉及一种低收缩率改性聚丙烯材料，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
聚丙烯属于半结晶型树脂，其成型收缩率一般为1.4-2.6％，与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等无定形材料(成型收缩率为0.4-0.8％)相比要大得多。此处的成型收缩率又称二次收缩率，是指材料在注塑成型后注塑制品和模具型腔之间的尺寸差异。聚丙烯的收缩率控制对其应用范围影响较大，在制品的注塑、储存和使用过程中往往会出现收缩行为，导致制品产生翘曲，局部产生内应力及产品尺寸不稳定。因此，降低PP的收缩率成为改善PP性能的重要研究方向。
研究发现，结晶和取向是导致PP制品收缩的主要原因，现有技术中通常依靠单一组分或单一技术改进很难大幅度控制或降低聚丙烯的收缩率，即使降低了聚丙烯的收缩率，往往也以牺牲材料的其他性能为前提，如聚丙烯的收缩率虽然降到1%以下，甚至达到0.6%，但其力学性能下降较多，对材料的改性并不能满足实际需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低收缩率改性聚丙烯材料，该材料制成的制品尺寸稳定性高，收缩率低，且材料的力学性能也非常好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种低收缩率改性聚丙烯材料，由以下按重量分数计的原料制备而成：
聚丙烯树脂40-80份，四脚状氧化锌晶须2-5份，无机粉体10-20份，α成核剂0.05-1.2份，抗氧剂1-5份，高密度聚乙烯5-30份；所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯K9026，所述共聚聚丙烯K9026在230℃×2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min。
优选地，所述氧化锌晶须为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂修饰的氧化锌晶须，更优选地采用硅烷偶联剂修饰的四脚状氧化锌晶须，该修饰方法为本领域常用方法，在此不做详细描述。
优选地，所述无机粉体为纳米级无机粉体和微米级二氧化钛的混合物，所述纳米级无机粉体为纳米级碳酸钙、滑石粉或云母。
优选地，所述微米级二氧化钛的尺寸为3.0-8.0微米。
此处采用微米级二氧化钛主要是利用微米级二氧化钛对紫外光的优良屏蔽作用（纳米级的二氧化钛相对微米级二氧化钛而言对紫外光有更强的吸收），可以改善聚丙烯的耐候性。
优选地，所述α成核剂为芳基羧酸及其金属盐类α型成核剂。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚分类抗氧剂、硫酸酯类抗氧剂或亚磷酸盐类抗氧剂中的一种或其混合物。
本发明低收缩率的制备方法可用本领域常规方法制备，如：
（1）混料：将聚丙烯树脂、四脚状氧化锌晶须、无机粉体、α成核剂、抗氧剂和高密度聚乙烯等原料置于高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间3-5min，转速1000-1200r/min；
（2）造粒：将上述混合均匀的物料加入双螺旋杆挤出机中熔融混炼，然后挤出、切粒并干燥，最后得改性的低收缩率聚丙烯材料。
本发明所达到的有益效果：
四脚状氧化锌晶须（T-ZnOw）具有高度规整的三维立体结构，可以将其从中心延伸出的4个针状体直接插入聚丙烯内部，相对其他晶须而言能够更好地对聚丙烯进行增强和增韧，同时它的加入也会降低聚丙烯的收缩率，而且用量更少，高密度聚乙烯的加入能够在一定程度上阻碍聚丙烯的结晶，并以此来降低收缩率，无机粉体的添加同样也可以影响聚丙烯的结晶性能，降低聚丙烯的收缩率，本发明利用以上三者的协同作用，特别是四脚状氧化锌晶须的添加，不仅大大降低了聚丙烯的成型收缩率，材料的力学性能也大大提高；
结晶是聚丙烯发生收缩的主要原因之一，因此选择合适牌号的聚丙烯原料也非常重要，本发明选用燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026，其在230℃×2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min，该原料与其余组分的结合能更好解决聚丙烯材料的收缩率问题。
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。
以下实施例中原料均可由商业手段购买得到，其中聚丙烯树脂购自燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026，其在230℃×2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min，添加的T-ZnOw均是经过偶联剂修饰过的T-ZnOw，各实施例及对比例的制备方法均为本领域熟知的熔融共混法，如：（1）混料：将聚丙烯树脂、四脚状氧化锌晶须、无机粉体、α成核剂、抗氧剂和高密度聚乙烯等原料置于高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间3-5min，转速1000-1200r/min；
（2）造粒：将上述混合均匀的物料加入双螺旋杆挤出机中熔融混炼，然后挤出、切粒并干燥，最后得改性的低收缩率聚丙烯材料。
实施例1
按质量份数计，取聚丙烯树脂40份，硅烷偶联剂修饰的四脚状氧化锌晶须2份，纳米碳酸钙和微米级二氧化钛的混合物10份，其中纳米级碳酸钙和微米级二氧化钛的质量相等，二氧化钛粒度尺寸为3.0微米。芳基羧酸类α成核剂0.05份，硫酸酯类抗氧剂1份，高密度聚乙烯5份共混于高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间3min，转速1000r/min；
然后将上述得到的混合物加入双螺旋杆挤出机中熔融混炼，然后挤出、切粒并干燥，最后得改性的低收缩率聚丙烯材料。
实施例2
实施例2的制备方法同实施例1，各组分配比见表1，性能测试数据参见表2。其中无机粉体采用质量百分比各占50%的纳米滑石粉和5.0微米的二氧化钛，抗氧剂采用亚磷酸盐类抗氧剂，其余各组分同实施例1。
实施例3-4各组分同实施例2，各组分配比参见表1，性能测试数据参见表2。
对比例1
对比例1中各组分同实施例2，不同的是，对比例1中晶须改用硅烷偶联剂修饰的硫酸镁晶须，且用量升至10份，各组分配比参见表1，性能测试结果参见表2。
对比例2
对比例2中各组分同实施例2，不同的是，对比例2中将高密度聚乙烯(HDPE)改为线性低密度聚乙烯（LLDPE），各组分配比参见表1，性能测试结果参见表2。
对比例3
对比例3各组份同实施例2，不同的是对比例3中不添加T-ZnOw，对比例3的各组分配方参见表1，性能测试数据参见表2。
表1实施例1-4及对比例1-3的各组分配比表
表2实施例1-4和对比例1-3的性能测试结果
弯曲性能按照GB/T9341-2008测试；悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T1043-2008测试；成型收缩率按GB/T17037.4-2003测试。
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)

1.一种低收缩率改性聚丙烯材料，其特征在于，由以下按重量份数计的原料制备而成：
聚丙烯树脂40-80份，四脚状氧化锌晶须2-5份，无机粉体10-20份，α成核剂0.05-1.2份，抗氧剂1-5份，高密度聚乙烯5-30份；所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯K9026，所述共聚聚丙烯K9026在230℃×2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩率改性聚丙烯材料，其特征是在于，所述氧化锌晶须为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂修饰的氧化锌晶须。
3.根据权利要求2所述的一种低收缩率改性聚丙烯材料，其特征是在于，所述无机粉体为纳米级无机粉体和微米级二氧化钛的混合物，所述纳米级无机粉体为纳米级碳酸钙、滑石粉或云母。
4.根据权利要求3所述的一种低收缩率改性聚丙烯材料，其特征是在于，所述微米级二氧化钛的尺寸为3.0-8.0微米。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种低收缩率改性聚丙烯材料，其特征是在于，所述α成核剂为芳基羧酸及其金属盐类α型成核剂。
6.根据权利要求1所述的一种低收缩率改性聚丙烯材料，其特征是在于，所述抗氧剂为受阻分类抗氧剂、硫酸酯类抗氧剂或亚磷酸盐类抗氧剂中的一种或其混合物。
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