CN105254999B - 一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料,其熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9%~12%,简支梁缺口冲击强度≥10kJ/m2,挠曲模量≥1100MPa,热变形温度≥80℃,其以聚丙烯树脂、耐划伤剂、抗氧剂和吸酸剂为主要原料制备而成,其中,以聚乙烯的量为基准,所述原料间的质量比为:聚丙烯树脂﹕耐划伤剂=100﹕0.065~0.28,聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.1~0.25,聚丙烯树脂﹕吸酸剂=100﹕0.05~0.1。本发明还公开了该聚丙烯树脂材料的制备方法。该聚丙烯树脂材料耐划伤和高抗冲,仅添加少量的添加剂就可直接注射制备护板和立柱等汽车内饰部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯材料,尤其涉及一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料及制备方法。
背景技术
伴随着汽车工业技术的发展、环保压力和消费需求等的不断提高,人们在对汽车轻质化、抗冲击、低油耗、安全等要求不断提高的同时,汽车仪表板、门护板等内饰件可能受到硬物的碰擦、划伤。汽车使用过程中受光、热老化作用影响,发生褪色、失去光泽、表面粉化、表面发粘及车内气味等缺陷也已成为让顾客对汽车的总体整车质量评价产生负面影响主要因素。但是,目前的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂多用大量矿物填充或成核剂改性聚丙烯,质量较重,抗冲击性能不高。
扬子石油化工股份有限公司的ZL01127076.4《釜内制备高结晶聚丙烯的方法》该方法中通过釜内聚合制备的聚丙烯具有较高的结晶度、刚性、表面耐刻划性及抗冲击性,但其耐老化性较差。现代自动车株式会社的ZL02160085.6的《具有抗冲击和抗擦伤性能的汽车车门装饰用聚丙烯树脂组合物》是采用高结晶聚丙烯、部分交联聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物橡胶和无机填料等经共混制备。可是,目前的耐划伤高抗冲聚丙烯树脂多用大量矿物填充或成核剂改性聚丙烯,质量较重,抗冲击性能不高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料。该聚丙烯树脂材料耐划伤且高抗冲,仅添加少量的添加剂就可直接注射制备护板和立柱等汽车内饰部件。
本发明的第二个目的是提供上述耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料的制备方法。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现:一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料,其熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9%~12%,简支梁缺口冲击强度(23℃)≥10kJ/m2,挠曲模量≥1100MPa,热变形温度≥80℃,其以聚丙烯树脂、耐划伤剂、抗氧剂和吸酸剂为主要原料制备而成,其中,以聚乙烯的量为基准,所述原料间的质量比为:
聚丙烯树脂﹕耐划伤剂=100﹕0.06~0.6
聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.1~0.25
聚丙烯树脂﹕吸酸剂=100﹕0.05~0.1。
本发明采用的聚丙烯树脂的熔体流动速率控制在26~30g/10min,键合乙烯含量在9~14%,其具有一定抗冲强度。添加一定量的耐划伤剂、抗氧剂、吸酸剂进行造粒,可使获得的聚丙烯材料的简支梁缺口冲击强度(23℃)≥10kJ/m2,挠曲模量≥1100MPa,热变形温度≥80℃,具有良好的刚韧平衡性、高温热变形温度、低收缩率、良好的耐划伤性和加工性能,以满足不同高速注塑加工设备的工艺要求。
作为本发明的一个实施方式,所述的聚丙烯树脂由以下方法制备而成:以丙烯为原料加入环管反应器中,并加入催化剂和外给电子体,控制环管反应器的反应压力为3.25~3.55MPa ,反应温度66.0℃±0.5℃,加入浓度为4700~5300ppm的氢气反应,得到熔体流动速率为65~75g/10min的聚丙烯粉料,然后再经过气相反应器,加入丙烯和乙烯,乙烯加入浓度9~14%,最终得到熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9~12%,重均分子量为19~21万,分子量分布为6~7的聚丙烯基础粉料。
本发明所述的催化剂为第四代Z-N催化剂,该第四代催化为芳香族双酯/硅氧烷组合,具有聚合活性高、立构定向性高、氢调平衡、聚合物等规指数可调的特点,且催化剂粒子破碎少,聚合物细粉含量低。作为本发明的一个实施例,所述第四代Z-N催化剂为北京奥达公司的DQC-602。
本发明所述的外给电子体可采用环己基-甲基-二甲氧基硅烷(Donor C)。
本发明所述抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按3﹕2比例的复合物。其中,所述酚类抗氧剂采用3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯(1010)。以聚丙烯总重量为基准,所述酚类抗氧剂添加重量为聚合粉料的0.05~0.15%。所述亚磷系抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(622)、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(PEP36)等,从抗氧化性能、色调方面考虑,可以优选168。以聚丙烯总重量为基准,所述磷系抗氧剂添加重量为聚合粉料的0.05~0.1%。
本发明所述的吸酸剂为硬脂酸钙。
本发明所述耐划伤剂为硅酮粉。
本发明的的第二个目的是通过以下技术方案来实现的:一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料的制备方法,包括以下步骤:
(1) 聚丙烯树脂的制备:以丙烯为原料加入环管反应器中,并加入催化剂和给电子体,控制环管反应器的反应压力为3.25~3.55MPa ,反应温度66.0℃±0.5℃,加入浓度为4700~5300ppm的氢气反应,得到熔体流动速率为65~75g/10min的聚丙烯粉料,然后再经过气相反应器,加入丙烯和乙烯,其中乙烯加入浓度9~14%,最终得到熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9~12%,重均分子量为19~21万,分子量分布为6~7的聚丙烯树脂粉料;
(2) 按上述比例往所述聚丙烯基础粉料中加入吸酸剂、耐划伤剂和抗氧剂,混合均匀后,挤出造粒,获得耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料。
本发明所述步骤(2)的挤出造粒温度为210~230℃。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
本发明生产的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂的耐划伤和抗冲击效果比普通聚丙烯提高20~40%。产品质量可达到添加少量或不加滑石粉、弹性体和色母后直接注塑汽车门板、仪表台、立柱、内饰件等汽车配件的要求。比大量矿物填充聚丙烯汽车内饰材料具有气味更低、更轻量化、更易环保回收。本发明提供的聚丙烯材料符合国家挥发性有机物含量(VOC)认证要求。
附图说明
图1是本发明实验例一与对比例一和对比例二耐划伤性能比较结果。
具体实施方式
以下通过实施例更加详细地阐述本发明内容,但是下述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述,而不是限制,因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变,都应认为是包括在权利要求书的范围内。
实施例1
聚丙烯树脂的制备:以丙烯为原料加入环管反应器中,并加入催化剂和外给电子体,控制环管反应器的反应压力为3.25~3.55MPa ,反应温度66.0℃±0.5℃,加入浓度为4700~5300ppm的氢气反应,得到熔体流动速率为65~75g/10min的聚丙烯粉料;然后再经过气相反应器,加入丙烯和乙烯,其中乙烯加入浓度9~14%,最终得到熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9~12%,重均分子量为19~21万,分子量分布为6~7的聚丙烯基础粉料。
本实施例中使用的催化剂为第四代Z-N催化剂北京奥达公司的DQC-602,该第四代催化为芳香族双酯/硅氧烷组合,具有聚合活性高、立构定向性高、氢调平衡、聚合物等规指数可调的特点,且催化剂粒子破碎少,聚合物细粉含量低。外给电子体可采用环己基-甲基-二甲氧基硅烷(Donor C)。
实施例2
取实施例1制备的聚丙烯基础粉料、吸酸剂、耐划伤剂和抗氧剂按以下质量比混合均匀后,在210~230℃挤出造粒,获得耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料。
聚丙烯树脂﹕耐划伤剂=100﹕0.5
聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.12
聚丙烯树脂﹕吸酸剂=100﹕0.05。
本实施例的抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按3﹕2比例的复合物。其中,所述酚类抗氧剂采用3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯(1010)。亚磷系抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(622)或双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(PEP36)。吸酸剂为硬脂酸钙,耐划伤剂为硅酮粉。
实施例3
取实施例1制备的聚丙烯基础粉料、吸酸剂、耐划伤剂和抗氧剂按以下质量比混合均匀后,在210~230℃挤出造粒,获得耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料。
聚丙烯树脂﹕耐划伤剂=100﹕0.3
聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.12
聚丙烯树脂﹕吸酸剂=100﹕0.05。
本实施例的抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按3﹕2比例的复合物。其中,所述酚类抗氧剂采用3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯(1010)。亚磷系抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(622)或双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(PEP36)。吸酸剂为硬脂酸钙,耐划伤剂为硅酮粉。
实施例4
取实施例1制备的聚丙烯基础粉料、吸酸剂、耐划伤剂和抗氧剂按以下质量比混合均匀后,在210~230℃挤出造粒,获得耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料。
聚丙烯树脂﹕耐划伤剂=100﹕0.1
聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.12
聚丙烯树脂﹕吸酸剂=100﹕0.05。
本实施例的抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按3﹕2比例的复合物。其中,所述酚类抗氧剂采用3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯(1010)。亚磷系抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(622)或双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(PEP36)。吸酸剂为硬脂酸钙,耐划伤剂为硅酮粉。
取上述实施例1~3中的聚丙烯树脂材料与新加坡住友AZ564和泰国SCGP740J进行性能对比,结果参见表1和表2。
以下取实施例1的聚丙烯树脂材料与色母、抗氧剂、弹性体、滑石粉等制成塑胶产品进行拉伸、弯曲、冲击、耐划伤测试。其中,色母为黑色炭黑色母。抗氧剂助剂包为1010含量66.6%,168含量33.3%。弹性体为POE,牌号为三井化学公司的DF610。
实验例一:
实施例1的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂80份,滑石粉10份,弹性体10份,黑色色母0.25份,在高剪切混合机上混合均匀后,在注塑机上分别注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样条、耐划伤测试样片测试。
实验例二:
实施例1的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂70份,滑石粉20份,弹性体10份,抗氧剂助剂包1份在高剪切混合机上混合均匀后,在注塑机上分别注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样条、耐划伤测试样片测试。
实验例三:
实施例1的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂60份,滑石粉30份,弹性体10份,抗氧剂助剂包1份在高剪切混合机上混合均匀后,在注塑机上分别注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样条、耐划伤测试样片测试。
对比例一:
以泰国SCG化工P740J聚丙烯树脂80份,滑石粉10份,弹性体10份,黑色色母0.25份,在高剪切混合机上混合均匀后,在注塑机上分别注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样条、耐划伤测试样片测试。
对比例二:
以泰国SCG化工P740J聚丙烯树脂80份,滑石粉10份,弹性体10份,黑色色母0.25份,耐划伤添加剂三井化学产FINAXWAX-E含量0.15份,在高剪切混合机上混合均匀后,在注塑机上分别注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样条、耐划伤测试样片测试。
对比例三:
以EXXON的AZ564聚丙烯树脂70份,滑石粉20份,弹性体10份,抗氧剂助剂包1份,在高剪切混合机上混合均匀后,在注塑机上分别注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样条、耐划伤测试样片测试。
从表3和图1可以看出实验例一比对比例二、三有较高的光泽度、较高的抗冲击性和较高的耐划伤性能。
从表4可以看出,实验例二、三比对比例三有更好耐划伤性能。
Claims (5)
1.一种耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料,其特征在于,熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9%~12%,简支梁缺口冲击强度≥10kJ/m2,挠曲模量≥1100MPa,热变形温度≥80℃,其由聚丙烯树脂、耐划伤剂、抗氧剂和吸酸剂为原料制备而成,其中,以聚丙烯的量为基准,所述原料间的质量比为:聚丙烯树脂﹕耐划伤剂=100﹕0.06~0.6
聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.1~0.25
聚丙烯树脂﹕吸酸剂=100﹕0.05~0.1;
所述耐划伤剂为硅酮粉;
所述的聚丙烯树脂由以下方法制备而成:以丙烯为原料加入环管反应器中,并加入第四代Z-N催化剂芳香族双酯/硅氧烷组合物和外给电子体,控制环管反应器的反应压力为3.25~3.55MPa,反应温度66.0℃±0.5℃,加入浓度为4700~5300ppm的氢气反应,得到熔体流动速率为65~75g/10min的聚丙烯粉料;然后再经过气相反应器,加入丙烯和乙烯,乙烯加入浓度9~14%,最终得到熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9~12%,重均分子量为19~21万,分子量分布为6~7的聚丙烯树脂粉料。
2.根据权利要求1所述的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料,其特征在于,所述的外给电子体为环己基-甲基-二甲氧基硅烷;所述抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按3﹕2比例的复合物;所述的吸酸剂为硬脂酸钙。
3.根据权利要求2所述的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料,其特征在于,所述亚磷酸酯类抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯中的一种或两种以上的混合。
4.一种权利要求1~3任一项所述的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)聚丙烯树脂的制备:以丙烯为原料加入环管反应器中,并加入催化剂和外给电子体,控制环管反应器的反应压力为3.25~3.55MPa,反应温度66.0℃±0.5℃,加入浓度为4700~5300ppm的氢气反应,得到熔体流动速率为65~75g/10min的聚丙烯粉料;然后再经过气相反应器,加入丙烯和乙烯,其中乙烯加入浓度9~14%,最终得到熔体流动速率为26~30g/10min,键合乙烯含量为9~12%,重均分子量为19~21万,分子量分布为6~7的聚丙烯树脂粉料;
(2)按比例往所述聚丙烯树脂中加入吸酸剂、耐划伤剂和抗氧剂,混合均匀后,挤出造粒,获得耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料。
5.权利要求4所述的耐划伤、高抗冲聚丙烯树脂材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)的挤出造粒温度为210~220℃。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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