CN106084454A - 一种耐寒抗冲击改性聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐寒抗冲击改性聚丙烯及其制备方法，包括如下重量份原料：PP 70～80份、POE 10～15份、SBS 5～10份、矿物添加剂20～30份、硅烷偶联剂10～15份、抗氧剂1～3份、分散剂5～8份。改性PP与纯PP相比，拉伸强度提高15～25%，冲击强度提高35～45%，成型收缩率降低80%以上。本发明利用POE、SBS和矿物原料等改性剂对PP进行共混改性，有效提高了PP耐低温性能，赋予改性聚丙烯复合材料优异的抗冲击性能、刚性、耐老化性和耐寒性；改性后的聚丙烯可达到汽车保险杠要求的冲击强度，可广泛应用于具有耐低温性能的汽车保险杆、仪表盘、健身架等零件加工，综合性能优异。

Description

一种耐寒抗冲击改性聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑胶领域，特别是涉及一种耐寒抗冲击改性聚丙烯及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）来源丰富、价格低廉、易于成型加工、产品综合性能优异，在化工、建筑、电力、汽车、机械、纺织、医疗、包装和建材家具等产业都得到了广泛应用。另外，聚丙烯还是制备健身器材的主要原料。但聚丙烯材料的抗低温性能不足，存在低温易脆化，耐冲击性能差，制品尺寸稳定性较低等缺点，不能满足产品的使用性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种耐寒抗冲击改性聚丙烯及其制备方法，能够解决现有聚丙烯塑料存在的上述不足之处，满足行业使用要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种耐寒抗冲击改性聚丙烯，包括如下重量份原料：聚丙烯70～80份、乙烯/辛烯共聚物10～15份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物5～10份、矿物添加剂20～30份、硅烷偶联剂10～15份、抗氧剂1010 1～3份、分散剂5～8份；其中，所述矿物添加剂为改性微硅粉、滑石粉和碳酸钙的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述改性微硅粉、滑石粉和碳酸钙的混合质量比为2～3：1：2。
在本发明一个较佳实施例中，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备改性微硅粉：取适量微硅粉置于箱式电阻炉内在500～550℃下煅烧3～4h，然后与改性剂、十二烷基苯磺酸钠按一定的质量比例混合，再加入占混合物总质量2～3倍的无水乙醇，高速搅拌混合后，置于水浴锅中反应，干燥后得到改性微硅粉；
（2）改性矿物添加剂：按配方比例，取步骤（1）中制备的改性微硅粉和滑石粉、碳酸钙混合形成矿物添加剂，然后向所述矿物添加剂中加入配方量的分散剂和硅烷偶联剂，用高速混合机搅拌混合10～30min，得到改性的矿物添加剂，备用；
（3）原料混合：取配方量的聚丙烯、乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物、抗氧剂1010和步骤（2）中改性后的矿物添加剂用高速混合机搅拌混合均匀；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中混合后的物料置入双螺杆挤出机中，进行混合成型、冷却、切粒得到改性聚丙烯粒料；
（5）真空干燥：将步骤（4）中得到的改性聚丙烯粒料置入真空干燥箱内干燥处理；
（6）注塑成型：将步骤（6）中真空干燥后的改性聚丙烯粒料用注塑机注塑成测试样条，进行性能测试。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述煅烧后的微硅粉与改性剂和十二烷基苯磺酸钠的混合质量比为10：3～4：2～3；所述搅拌速率为500～800r/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述挤出机的挤出工艺参数为：一区温度135～140℃，二区温度160～165℃，三区温度170～175℃，四区温度205～210℃，五区温度225～230℃，机头温度205～210℃；双螺杆转速为60～70r/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述真空干燥的条件为：真空度0.01～0.03MPa，温度70～80℃，时间30～60min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（6）中，所述注塑机的注塑工艺参数为：温度220～235℃，螺杆转速40～50r/min，注塑压力55～65MPa，保压时间15～20s。
本发明的有益效果是：本发明一种耐寒抗冲击改性聚丙烯及其制备方法，利用POE、SBS和矿物原料等改性剂对 PP 进行共混改性，有效提高了 PP 耐低温性能，同时使得改性聚丙烯在常温和低温下的抗冲击强度、冲击韧性和成型收缩率均有大幅度提高，赋予改性聚丙烯复合材料优异的抗冲击性能、刚性、耐老化性和耐寒性；改性后的聚丙烯可达到汽车保险杠要求的冲击强度，可广泛应用于具有耐低温性能的汽车保险杆、仪表盘、健身架等零件加工，综合性能优异。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
一种耐寒抗冲击改性聚丙烯，通过有机改性剂和无机矿物改性剂进行共同增韧增强改性处理，同时也改善其耐低温性能；具体包括如下重量份原料：
聚丙烯（PP）70份、乙烯/辛烯共聚物（POE）15份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物（SBS）10份、矿物添加剂20份、硅烷偶联剂10份、抗氧剂1010 1份、十二烷基苯磺酸钠5份；其中，所述矿物添加剂为改性微硅粉、滑石粉和碳酸钙以2：1：2的质量比混合的混合物。
上述耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备改性微硅粉：取适量微硅粉置于箱式电阻炉内在500℃下煅烧4h，然后与改性剂、十二烷基苯磺酸钠按10：3：2的质量比例混合，再加入占混合物总质量2～3倍的无水乙醇，在500～800r/min的转速下高速搅拌混合5～8min后，置于50℃水浴锅中反应60min，干燥后得到平均粒径为0.35μm的改性微硅粉；
上述改性处理后的微硅粉分散在水中72h后无沉淀析出，即改性处理有效增强了微硅粉的疏水性能，可增强其与聚丙烯的相容性；
（2）改性矿物添加剂：按配方比例，取步骤（1）中制备的改性微硅粉和滑石粉、碳酸钙按2：1：2的质量比形成矿物添加剂，然后向所述矿物添加剂中加入配方量的分散剂十二烷基苯磺酸钠和硅烷偶联剂，用高速混合机搅拌混合10～30min，得到改性的矿物添加剂，备用；
（3）原料混合：取配方量的聚丙烯、乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物、抗氧剂1010和步骤（2）中改性后的矿物添加剂用高速混合机搅拌混合10～30min至均匀；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中混合后的物料置入双螺杆挤出机中，进行混合成型、冷却、切粒得到改性聚丙烯粒料；所述挤出机的挤出工艺参数为：一区温度135℃，二区温度160℃，三区温度170℃，四区温度205℃，五区温度225℃，机头温度205℃；双螺杆转速为60r/min；
（5）真空干燥：将步骤（4）中得到的改性聚丙烯粒料置入温度为70℃真空度为0.01MPa的真空干燥箱内干燥处理60min；
（6）注塑成型：将步骤（6）中真空干燥后的改性聚丙烯粒料用注塑机注塑成测试样条，进行性能测试，同时做纯聚丙烯的注塑样条进行测试；所述注塑机的注塑工艺参数为：温度220℃，螺杆转速40r/min，注塑压力55MPa，保压时间15～20s。
实施例2
一种耐寒抗冲击改性聚丙烯，通过有机改性剂和无机矿物改性剂进行共同增韧增强改性处理，同时也改善其耐低温性能；具体包括如下重量份原料：
聚丙烯80份、乙烯/辛烯共聚物10份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物10份、矿物添加剂30份、硅烷偶联剂15份、抗氧剂1010 3份、十二烷基苯磺酸钠8份；其中，所述矿物添加剂为改性微硅粉、滑石粉和碳酸钙以3：1：2的质量比混合的混合物。
上述耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备改性微硅粉：取适量微硅粉置于箱式电阻炉内在550℃下煅烧3h，然后与改性剂、十二烷基苯磺酸钠按10：4：3的质量比例混合，再加入占混合物总质量2～3倍的无水乙醇，在500～800r/min的转速下高速搅拌混合5～8min后，置于60℃水浴锅中反应30min，干燥后得到平均粒径为0.35μm的改性微硅粉；
上述改性处理后的微硅粉分散在水中72h后无沉淀析出，即改性处理有效增强了微硅粉的疏水性能，可增强其与聚丙烯的相容性；
（2）改性矿物添加剂：按配方比例，取步骤（1）中制备的改性微硅粉和滑石粉、碳酸钙按3：1：2的质量比形成矿物添加剂，然后向所述矿物添加剂中加入配方量的分散剂十二烷基苯磺酸钠和硅烷偶联剂，用高速混合机搅拌混合10～30min，得到改性的矿物添加剂，备用；
（3）原料混合：取配方量的聚丙烯、乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物、抗氧剂1010和步骤（2）中改性后的矿物添加剂用高速混合机搅拌混合10～30min至均匀；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中混合后的物料置入双螺杆挤出机中，进行混合成型、冷却、切粒得到改性聚丙烯粒料；所述挤出机的挤出工艺参数为：一区温度140℃，二区温度165℃，三区温度175℃，四区温度210℃，五区温度230℃，机头温度210℃；双螺杆转速为70r/min；
（5）真空干燥：将步骤（4）中得到的改性聚丙烯粒料置入温度为70～80℃真空度为0.01～0.03MPa的真空干燥箱内干燥处理30～60min；
（6）注塑成型：将步骤（6）中真空干燥后的改性聚丙烯粒料用注塑机注塑成测试样条，进行性能测试，同时做纯聚丙烯的注塑样条进行测试；所述注塑机的注塑工艺参数为：温度235℃，螺杆转速50r/min，注塑压力65MPa，保压时间15～20s。
上述方法得到的改性聚丙烯测试样条，经力学性能测试和耐寒测试后，与纯聚丙烯相比，在常温下，其拉伸强度提高15%，冲击强度提高35%，成型收缩率降低80%以上，在-20℃下的低温环境，其拉伸强度提高25%，冲击强度提高45%，低温下能长期保持机械性能，冲击断面由脆性断裂转变为韧性断裂。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种耐寒抗冲击改性聚丙烯，其特征在于，包括如下重量份原料：聚丙烯70～80份、乙烯/辛烯共聚物10～15份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物5～10份、矿物添加剂20～30份、硅烷偶联剂10～15份、抗氧剂1010 1～3份、分散剂5～8份；其中，所述矿物添加剂为改性微硅粉、滑石粉和碳酸钙的混合物。
2.根据权利要求1所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯，其特征在于，所述改性微硅粉、滑石粉和碳酸钙的混合质量比为2～3：1：2。
3.根据权利要求1所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯，其特征在于，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备改性微硅粉：取适量微硅粉置于箱式电阻炉内在500～550℃下煅烧3～4h，然后与改性剂、十二烷基苯磺酸钠按一定的质量比例混合，再加入占混合物总质量2～3倍的无水乙醇，高速搅拌混合后，置于水浴锅中反应，干燥后得到改性微硅粉；
（2）改性矿物添加剂：按配方比例，取步骤（1）中制备的改性微硅粉和滑石粉、碳酸钙混合形成矿物添加剂，然后向所述矿物添加剂中加入配方量的分散剂和硅烷偶联剂，用高速混合机搅拌混合10～30min，得到改性的矿物添加剂，备用；
（3）原料混合：取配方量的聚丙烯、乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物、抗氧剂1010和步骤（2）中改性后的矿物添加剂用高速混合机搅拌混合均匀；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中混合后的物料置入双螺杆挤出机中，进行混合成型、冷却、切粒得到改性聚丙烯粒料；
（5）真空干燥：将步骤（4）中得到的改性聚丙烯粒料置入真空干燥箱内干燥处理；
（6）注塑成型：将步骤（6）中真空干燥后的改性聚丙烯粒料用注塑机注塑成测试样条，进行性能测试。
5.根据权利要求4所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述煅烧后的微硅粉与改性剂和十二烷基苯磺酸钠的混合质量比为10：3～4：2～3；所述搅拌速率为500～800r/min。
6.根据权利要求4所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述挤出机的挤出工艺参数为：一区温度135～140℃，二区温度160～165℃，三区温度170～175℃，四区温度205～210℃，五区温度225～230℃，机头温度205～210℃；双螺杆转速为60～70r/min。
7.根据权利要求4所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述真空干燥的条件为：真空度0.01～0.03MPa，温度70～80℃，时间30～60min。
8.根据权利要求4所述的耐寒抗冲击改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述注塑机的注塑工艺参数为：温度220～235℃，螺杆转速40～50r/min，注塑压力55～65MPa，保压时间15～20s。
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