CN105385032A - 一种各向同性聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

一种各向同性聚丙烯复合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种各向同性聚丙烯复合物，包括以下组分及其重量百分比含量：聚丙烯65-90％，乙烯-辛烯共聚物4-15％，高密度聚乙烯4-15％，热稳定剂0.2-2％，加工助剂0.2-2％，α成核剂0.1-0.5％，β成核剂0.1-0.5％。本发明还提供了一种各向同性聚丙烯复合物的制备方法，主要步骤包括高速混合机混合原料和双螺杆挤出机熔融挤出产品等。采用该发明制备获得的聚丙烯复合物力学性能优异，在注塑成汽车内饰零件后，表现为各向同性，纵向和横向的收缩率差异和力学性能差异得到了显著改善。

Description

一种各向同性聚丙烯复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种各向同性聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，各大汽车厂商之间的竞争越来越激烈，汽车内饰材料的成本、环保和节能减排的压力越来越大，聚丙烯以其极低的密度、无毒环保、低廉的价格以及优异的综合性能使其成为了汽车内饰轻量化、环保化以及低成本化的主流材料，逐渐取代PVC、ABS以及PC等塑料，成为汽车内饰上应用最广泛的塑料材料。
但是，聚丙烯属于半结晶性材料，在注塑零件过程中通常会在流动方向优先取向结晶，因此造成零件的各向异性，具体表现在零件纵向和横向收缩不一致，导致零件翘曲变形严重，同时造成零件在纵向和横向的力学性能差异显著，造成性能隐患。所以，如何克服聚丙烯复合物的各向异性是亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种各向同性聚丙烯复合物，该聚丙烯复合物力学性能优异，在注塑成汽车内饰零件后，表现为各向同性，纵向和横向的收缩率差异和力学性能差异得到了显著改善。
本发明的另一个目的还在于提供了一种各向同性聚丙烯复合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：
本发明的一种各向同性聚丙烯复合物，包括以下组分及其重量百分比含量：
上述的一种各向同性聚丙烯复合物，其中，所述聚丙烯为熔体流动速率为1～100g/10min的均聚聚丙烯。
上述的一种各向同性聚丙烯复合物，其中，所述的热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃类热稳定剂中的至少一种。
上述的一种各向同性聚丙烯复合物，其中，所述的加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类加工助剂中的至少一种。
上述的一种各向同性聚丙烯复合物，其中，所述α成核剂为山梨醇类、有机磷酸盐类、有机羧酸盐类和支化酰胺类成核剂中的至少一种。
上述的一种各向同性聚丙烯复合物，其中，所述β成核剂为脂肪族二羧酸盐类、环状二羧酸盐类、稀土类和芳香族二酰胺类成核剂中的至少一种。
本发明还提供了一种各向同性聚丙烯复合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照以下组分及其重量百分比含量准备原材料：聚丙烯65-90％，乙烯-辛烯共聚物4-15％，高密度聚乙烯4-15％，热稳定剂0.2-2％，加工助剂0.2-2％，α成核剂0.1-0.5％，β成核剂0.1-0.5％；
步骤2：将步骤1中的原材料加入高速混合机中干混3-5分钟；
步骤3：将步骤2中混合后的物料加入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在190-240℃，挤出造粒，得到最终产品。
上述的一种各向同性聚丙烯复合物的制备方法，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为40:1。
本发明中的热稳定剂的作用是抑制加工过程中聚丙烯产生的降解；加工助剂的作用是促进共混物各成分之间的良好分散性；乙烯-辛烯共聚物的作用是增加材料在低温状态下的韧性，防止制件在极端低温下发脆；高密度聚乙烯的作用是与乙烯-辛烯共聚物起到协效增韧的作用。
本发明的有益效果如下：
1.α成核剂可以大幅度提高聚丙烯材料的刚性，但其冲击性能略有下降；而β成核剂可以大幅提高聚丙烯材料的冲击强度，其刚性略有下降。将两种成核剂复配使用，不仅可以同时提高聚丙烯材料的刚性和冲击性能，而且由于结晶过程中α成核剂和β成核剂的协效成核作用，聚丙烯在注塑零件的过程中，在流动方向和垂直流动方向晶体等效生长，最终零件的纵横向收缩率和力学性能表现为各向同性。
2.本发明提供的材料具有优异的综合性能。注塑成汽车内饰立柱后，通过零件纵向和横向分别截取力学样条后测试性能，拉伸强度≥22MPa，弯曲模量≥1000MPa，缺口冲击强度≥7KJ/m2。
具体实施方式
下面将结合两个对比例和三个实施例，对本发明作进一步说明。
对比例1
将77kg聚丙烯、0.25kg酚类热稳定剂、0.25kg亚磷酸酯类热稳定剂、0.3kg加工助剂、0.2kg芳基磷酸盐类成核剂、8kg乙烯-辛烯共聚物、10kg高密度聚乙烯置于高速混合机中混合后，再在双螺杆挤出机中熔融混合后造粒，得到最终产品。
上述原料的型号和厂家如下表所示：
原料名称 型号 厂家
聚丙烯 S700 扬子石化
酚类热稳定剂 1010 美国雅宝
亚磷酸酯类热稳定剂 168 美国雅宝
加工助剂 EBS 美国雅宝
芳基磷酸盐类成核剂 TMP-5 山西煤科院
乙烯辛烯共聚物 DF610 美国陶氏化学
高密度聚乙烯 5000S 扬子石化
对比例2
将77kg聚丙烯、0.25kg酚类热稳定剂、0.25kg亚磷酸酯类热稳定剂、0.3kg加工助剂、0.2kg芳香族二酰胺类成核剂、8kg乙烯-辛烯共聚物、10kg高密度聚乙烯置于高速混合机中混合后，再在双螺杆挤出机中熔融混合后造粒，得到最终产品。
上述原料的型号和厂家如下表所示：
原料名称 型号 厂家
聚丙烯 S700 扬子石化
酚类热稳定剂 1010 美国雅宝
亚磷酸酯类热稳定剂 168 美国雅宝
加工助剂 EBS 美国雅宝
芳香族二酰胺类成核剂 TMB-5 山西煤科院
乙烯辛烯共聚物 DF610 美国陶氏化学
高密度聚乙烯 5000S 扬子石化
实施例1
将77kg聚丙烯、0.25kg酚类热稳定剂、0.25kg亚磷酸酯类热稳定剂、0.3kg加工助剂、0.1kg芳基磷酸盐类成核剂、0.1kg芳基二酰胺类成核剂、8kg乙烯-辛烯共聚物、10kg高密度聚乙烯置于高速混合机中混合3-5分钟后，将混合后的物料加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在190-240℃，挤出造粒，得到最终产品。
上述原料的型号和厂家如下表所示：
原料名称 型号 厂家
聚丙烯 S700 扬子石化
酚类热稳定剂 1010 美国雅宝
亚磷酸酯类热稳定剂 168 美国雅宝
加工助剂 EBS 美国雅宝
芳基磷酸盐类成核剂 TMP-5 山西煤科院
芳香族二酰胺类成核剂 TMB-5 山西煤科院
乙烯辛烯共聚物 DF610 美国陶氏化学
高密度聚乙烯 5000S 扬子石化
实施例2
将80.5kg聚丙烯、0.3kg酚类热稳定剂、0.3kg亚磷酸酯类热稳定剂、0.5kg加工助剂、0.2kg有机羧酸盐类成核剂、0.2kg芳基二酰胺类成核剂、9kg乙烯-辛烯共聚物、9kg高密度聚乙烯置于高速混合机中混合3-5分钟后，将混合后的物料加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在190-240℃，挤出造粒，得到最终产品。
上述原料的型号和厂家如下表所示：
原料名称 型号 厂家
聚丙烯 Z30S 中石化
酚类热稳定剂 1076 美国雅宝
亚磷酸酯类热稳定剂 627AV 美国科聚亚
加工助剂 EBS 美国雅宝
有机羧酸盐类成核剂 HPN-68L 美国美利肯
芳基二酰胺类成核剂 NU-11 日本旭电化
乙烯辛烯共聚物 7467 美国陶氏化学
高密度聚乙烯 8008 兰州石化
实施例3
将77聚丙烯、0.5kg酚类热稳定剂、0.5kg亚磷酸酯类热稳定剂、0.7kg加工助剂、0.3kg有机羧酸盐类成核剂、0.3kg稀土类成核剂、10kg乙烯-辛烯共聚物、12kg高密度聚乙烯置于高速混合机中混合3-5分钟后，将混合后的物料加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在190-240℃，挤出造粒，得到最终产品。
上述原料的型号和厂家如下表所示：
原料名称 型号 厂家
聚丙烯 T30S 大庆石化
酚类热稳定剂 3114 美国雅宝
亚磷酸酯类热稳定剂 PEP-36 日本艾迪科
加工助剂 EBS 美国雅宝
有机羧酸盐类成核剂 NA-11 日本旭电化
稀土类成核剂 WBG-3 广东炜林纳功能
材料有限公司
乙烯辛烯共聚物 8137 美国陶氏化学
高密度聚乙烯 8008 兰州石化
将对比例1和2，以及实施例1-3中所获得的产品通过注塑机注塑成汽车立柱后，测试纵向和横向收缩率，并通过制样机零件取样条测试纵向和横向力学性能，结果如下表所示：
性能 单位 测试标准 对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度 MPa DIN ENISO 527 36 31 33.5 34.5 33.2
弯曲模量 MPa DIN ENISO 178 1470 923 1250 1300 1215
缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 7.1 15.8 8.7 9.1 9.7
收缩率 ％ / 1.45 1.40 1.50 1.45 1.40
拉伸强度 MPa DIN ENISO 527 34 29.1 32.8 33.2 32.1
弯曲模量 MPa DIN ENISO 178 1236 795 1206 1275 1189
缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 5.8 13.9 8.5 8.8 9.4
收缩率 ％ / 1.72 1.65 1.55 1.50 1.45
通过上表可以清晰的看到，本发明的材料注塑成汽车内饰立柱后，通过零件纵向和横向分别截取力学样条后测试性能，拉伸强度≥22MPa，弯曲模量≥1000MPa，缺口冲击强度≥7KJ/m2。这体现了通过本发明获得的材料具有优异的综合性能。
同时，本发明采用了α成核剂和β成核剂。α成核剂可以大幅度提高聚丙烯材料的刚性，但其冲击性能略有下降；而β成核剂可以大幅提高聚丙烯材料的冲击强度，其刚性略有下降。将两种成核剂复配使用，不仅可以同时提高聚丙烯材料的刚性和冲击性能，而且由于结晶过程中α成核剂和β成核剂的协效成核作用，聚丙烯在注塑零件的过程中，在流动方向和垂直流动方向晶体等效生长，最终零件的纵横向收缩率和力学性能表现为各向同性。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种各向同性聚丙烯复合物，其特征在于，包括以下组分及其重量百分比含量：
2.如权利要求1所述的一种各向同性聚丙烯复合物，其特征在于，所述聚丙烯为熔体流动速率为1～100g/10min的均聚聚丙烯。
3.如权利要求1所述的一种各向同性聚丙烯复合物，其特征在于，所述热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃类热稳定剂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种各向同性聚丙烯复合物，其特征在于，所述的加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类加工助剂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种各向同性聚丙烯复合物，其特征在于，所述α成核剂为山梨醇类、有机磷酸盐类、有机羧酸盐类和支化酰胺类成核剂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种各向同性聚丙烯复合物，其特征在于，所述β成核剂为脂肪族二羧酸盐类、环状二羧酸盐类、稀土类和芳香族二酰胺类成核剂中的至少一种。
7.一种如权利要求1所述的各向同性聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照以下组分及其重量百分比含量准备原材料：聚丙烯65-90％，乙烯-辛烯共聚物4-15％，高密度聚乙烯4-15％，热稳定剂0.2-2％，加工助剂0.2-2％，α成核剂0.1-0.5％，β成核剂0.1-0.5％；
步骤2：将步骤1中的原材料加入高速混合机中干混3-5分钟；
步骤3：将步骤2中混合后的物料加入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在190-240℃，挤出造粒，得到最终产品。
8.如权利要求7中所述的一种各向同性聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为40:1。
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