CN105647000B - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种聚丙烯组合物及其制备方法,该组合物是由以下组分按重量份制备而成:聚丙烯50‑90份,茂金属丙烯‑乙烯弹性体1‑5份,聚丙烯蜡1‑10份,无机填料5‑20份,抗氧剂0.3‑0.6份。本发明中同时添加茂金属丙烯‑乙烯弹性体与聚丙烯蜡,增韧效果是单独添加茂金属丙烯‑乙烯弹性体时的2‑3倍,大幅的提高了聚丙烯组合物的增韧效果。在造粒的过程中,还可以解决断条、粒子空心等问题,本发明中茂金属丙烯‑乙烯弹性体的使用量很少,仅1‑5份,相对于一般增韧助剂10‑30份的添加量,用量非常少,从而降低组合物成本。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域,涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)合成工艺简便,其均衡性好、易加工、性优价廉,已成为塑料中发展最快的品种之一。但聚丙烯的韧性差,特别是低温下的韧性很差,使其应用受到了限制。
提高聚丙烯韧性的方法很多,主要有两个途径:
一、化学改性,在聚丙烯的聚合过程中添加一定量的乙烯,让乙烯和丙烯共聚生成乙丙橡胶的方法进行增韧;
二、物理改性,用聚丙烯和弹性体熔融共混的方法增韧。
目前,聚丙烯增韧最广泛的方法是通过熔融共混来达到,其常用的增韧弹性体有乙丙橡胶、乙烯-辛烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。如专利公开号为CN1381525A专利中提供了一种由聚丙烯和混合橡胶组分经共混得到的增韧聚丙烯及其制备方法。其中混合橡胶组分为平均粒径不大于0.5um的具有交联结构的粉末橡胶和未硫化的橡胶或热塑性弹性体中至少一种物质混合组成。该增韧聚丙烯中所含橡胶相的形态和粒径分布可通过改变所混入的具有交联结构的粉末橡胶的粒径及选择适当的未硫化橡胶或热塑性弹性体来进行控制,具有良好韧性和加工性能,并同时保持有较好的强度和刚性。专利公开号为CN101759911A专利中公开了一种具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料。该复合材料按以下重量百分比原料配制成:聚丙烯55-95%、硅灰石3-30%、其他无机填料0-10%、增韧剂POE0-20%、抗氧剂0.1-2%和其他助剂0-5.0%。该发明通过在增韧聚丙烯复合材料的基础配方中添加一种能够有效弥补增韧而牺牲刚性的无机填料,从而制备出具有优异刚韧性平衡性的聚丙烯复合材料。上述两专利公开的制备方法均需要添加大量的增韧剂,并且制备的组合物的增韧效果却不理想。
茂金属丙烯-乙烯弹性体是近年来新开发的一种热塑性弹性体,采用新型高效金属催化剂合成,分子量分布窄,短支链分布均匀。茂金属丙烯-乙烯弹性体既具有塑料的热塑性,又有橡胶的高弹性,与传统的乙丙橡胶相比,茂金属丙烯-乙烯弹性体具有流动性好,易加工,拉伸强度大,有明显的熔点等特点。
发明内容
为了克服聚丙烯韧性不足的缺陷,本发明的目的是提供一种聚丙烯组合物,该组合物的常温及低温韧性好。
本发明的另一个目的是提供一种上述弹性体增韧聚丙烯组合物的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种聚丙烯组合物,该组合物由以下组分按重量份制备而成:
聚丙烯 50-90份,
茂金属丙烯-乙烯弹性体 1-5份,
聚丙烯蜡 1-10份,
无机填料 5-20份,
抗氧剂 0.3-0.6份,
聚丙烯蜡在本体系中起到辅助增韧作用。本发明中同时添加茂金属丙烯-乙烯弹性体与聚丙烯蜡,增韧效果是单独添加茂金属丙烯-乙烯弹性体时的2-3倍,大幅的提高了聚丙烯组合物的增韧效果。在造粒的过程中,还可以解决断条、粒子空心等问题。
所述的聚丙烯蜡重均分子量为10000-25000。聚丙烯蜡在此分子量区间,辅助增韧的效果最为明显,同时还能起到相容剂的作用。
所述的茂金属丙烯-乙烯弹性体为线形丙烯-乙烯共聚物,其密度为0.8-0.90g/cm3、熔融指数是230℃,2.16kg条件下为20-30g/10min、重均分子量30000-50000;所述线形丙烯-乙烯共聚物中乙烯的质量含量为5-20%。
进一步,所述聚丙烯的熔融指数是230℃,2.16kg条件下为0.5-100g/10min,重均分子量30000-50000。
所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙或硫酸钡中的一种或几种。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂,辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂中一种。
所述的主抗氧剂为四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010);所述的辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。
本发明的另一个目的是提供上述聚丙烯组合物的制备方法,先将50-90份聚丙烯、1-5份茂金属丙烯-乙烯弹性体、1-10份聚丙烯蜡、5-20份无机填料和0.3-0.6份抗氧剂,放入高速混合器中干混3-5分钟;然后将混合好的物料用挤出机熔融挤出、造粒即得;所述挤出机为双螺杆挤出机,进料段温度160-180℃,压缩段温度180-220℃,塑化段温度200-220℃,均化段温度200-220℃,模口温度190-220℃。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
1、本发明采用茂金属丙烯-乙烯弹性体作为增韧剂,由于茂金属丙烯-乙烯弹性体既具有塑料的热塑性,又有橡胶的高弹性,其与传统的乙丙橡胶相比,茂金属丙烯-乙烯弹性体具有流动性好,易加工,拉伸强度大,有明显的熔点等特点,所以茂金属丙烯-乙烯弹性体可大幅增高聚丙烯组合物的韧性。
2、聚丙烯蜡在本体系中起到辅助增韧作用。本发明中同时添加茂金属丙烯-乙烯弹性体与聚丙烯蜡,增韧效果是单独添加茂金属丙烯-乙烯弹性体时的2-3倍,大幅的提高了聚丙烯组合物的增韧效果。在造粒的过程中,还可以解决断条、粒子空心等问题。
3、本发明中茂金属丙烯-乙烯弹性体的使用量很少,仅1-5份,相对于一般增韧助剂10-30份的添加量,用量非常少,从而降低组合物成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
在实施例及对比例配方中,聚丙烯选用熔融指数为0.5-100g/10min(230℃,2.16kg) 、重均分子量30000-50000。
所用的茂金属丙烯-乙烯弹性体为埃克森美孚化工公司生产的线形丙烯-乙烯共聚物,其密度为0.80-0.90g/cm3,熔融指数为20-30g/10min,重均分子量30000-50000。
聚丙烯蜡的重均分子量范围为10000-25000。
所用的滑石粉的粒径范围均为10微米。
所用的碳酸钙为纳米碳酸钙,其粒径范围均为40纳米。
所用的主抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂1010,化学名称为四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。辅抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂168,化学名称为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
实施例1
将50份均聚聚丙烯、5份茂金属丙烯-乙烯弹性体、10份聚丙烯蜡、20份滑石粉、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度160℃,压缩段温度180℃,塑化段温度200℃,均化段温度200℃,模口温度190℃。
对比例1-1
将50份均聚聚丙烯、5份茂金属丙烯-乙烯弹性体、20份滑石粉、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度160℃,压缩段温度180℃,塑化段温度200℃,均化段温度200℃,模口温度190℃。
对比例1-2
将50份均聚聚丙烯、30份乙烯-辛烯弹性体、20份滑石粉、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度160℃,压缩段温度180℃,塑化段温度200℃,均化段温度200℃,模口温度190℃。
实施例2
将70份无规共聚聚丙烯、3份茂金属丙烯-乙烯弹性体、5份聚丙烯蜡、12份碳酸钙、0.15份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度180℃,压缩段温度220℃,塑化段温度220℃,均化段温度220℃,模口温度220℃。
对比例2-1
将70份无规共聚聚丙烯、3份茂金属丙烯-乙烯弹性体、12份碳酸钙、0.15份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度180℃,压缩段温度220℃,塑化段温度220℃,均化段温度220℃,模口温度220℃。
对比例2-2
将70份无规共聚聚丙烯、18份乙烯-辛烯弹性体、12份碳酸钙、0.15份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度180℃,压缩段温度220℃,塑化段温度220℃,均化段温度220℃,模口温度220℃。
实施例3
将90份嵌段共聚聚丙烯、1份茂金属丙烯-乙烯弹性体、1份聚丙烯蜡、5份硫酸钡、0.2份抗氧剂1010、0.4份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度170℃,压缩段温度200℃,塑化段温度210℃,均化段温度210℃,模口温度200℃。
对比例3-1
将90份嵌段共聚聚丙烯、1份茂金属丙烯-乙烯弹性体、5份硫酸钡、0.2份抗氧剂1010、0.4份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度170℃,压缩段温度200℃,塑化段温度210℃,均化段温度210℃,模口温度200℃。
对比例3-2
将90份嵌段共聚聚丙烯、10份乙烯-辛烯弹性体、5份硫酸钡、0.2份抗氧剂1010、0.4份抗氧剂168,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。进料段温度170℃,压缩段温度200℃,塑化段温度210℃,均化段温度210℃,模口温度200℃。
性能评价方式及实行标准:
将上述各实施例造粒好的粒子,在90-100℃的鼓风烘箱中干燥2-3小时,然后在注塑成型机上注塑成型制样。
拉伸性能测试按ISO 527-2进行;弯曲性能测试按ISO 178进行;悬臂梁缺口冲击强度测试按ISO 180进行。
表1
从实施例1,2,3和各自对比例可以看出,(1)对比例1-2、对比例2-2、对比例3-2中添加了乙烯-辛烯弹性体作为增韧剂,对比例1-1、对比例2-1、对比例3-1添加了茂金属丙烯-乙烯弹性体,不管是常温冲击强度还是低温冲击强度,茂金属丙烯-乙烯弹性体的增韧效果要比普通乙烯-辛烯弹性体的增韧效果好。(2)本发明实施例1-3中同时添加有茂金属丙烯-乙烯弹性体与聚丙烯蜡,增韧效果是单独添加茂金属丙烯-乙烯弹性体时的2-3倍,大幅的提高了聚丙烯组合物的增韧效果。
上述的对实施例的描述是为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他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揭示,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)

1.一种聚丙烯组合物,其特征在于:该组合物是由以下组分按重量份制备而成:
聚丙烯 50-90份,
茂金属丙烯-乙烯弹性体 1-5份,
聚丙烯蜡 1-10份
无机填料 5-20份,
抗氧剂 0.3-0.6份;
所述的聚丙烯蜡重均分子量为10000-25000。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物,其特征在于:所述的茂金属丙烯-乙烯弹性体为线形丙烯-乙烯共聚物,其密度为0.8-0.90g/cm3、熔融指数在230℃,2.16kg条件下为20-30g/10min、重均分子量30000-50000。
3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯组合物,其特征在于:所述线形丙烯-乙烯共聚物中乙烯的质量含量为5-20%。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物,其特征在于:所述聚丙烯的熔融指数在230℃,2.16kg条件下为0.5-100g/10min,重均分子量30000-50000。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物,其特征在于:所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙或硫酸钡中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物,其特征在于:所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂;所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂,辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂中一种。
7.根据权利要求6所述的一种聚丙烯组合物,其特征在于:所述的主抗氧剂为四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯;所述的辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于:先将50-90份聚丙烯、1-5份茂金属丙烯-乙烯弹性体、1-10份聚丙烯蜡、5-20份无机填料和0.3-0.6份抗氧剂,放入高速混合器中干混3-5分钟;然后将混合好的物料用挤出机熔融挤出、造粒即得;所述挤出机为双螺杆挤出机,进料段温度160-180℃,压缩段温度180-220℃,塑化段温度200-220℃,均化段温度200-220℃,模口温度190-220℃。
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