CN106188862A - 具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，包括下述按重量份计的各组分：聚丙烯为20‑100份、聚丁烯‑1为1‑50份、抗氧剂为0.1‑1.0份、β‑成核剂为0.1‑1.0份、润滑剂为0.1‑1.0份、填充剂为0‑50份，以上组分经双螺杆挤出机但不限于该加工方式充分混合造粒制备得到聚丙烯复合材料。该复合材料在纯聚丙烯树脂中加入聚丁烯‑1，提高聚丙烯分子链间交缠程度，协同加入β成核剂，从而极大的提高了聚丙烯复合材料的抗蠕变性能。

Description

具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，尤其涉及一种具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，属于复合高分子材料领域。
背景技术
聚丙烯(PP)是塑料产业中发展最为迅速的塑料品种之一，其具有力学性能好、比重轻、无毒、易加工、耐腐蚀等优点，且原料来源广、价格低廉，在家电、汽车以及包装等领域得到了广泛的应用，尤其聚丙烯在汽车、电动工具、家电等领域的应用非常广泛。目前聚丙烯领域竞争十分激烈，但国内生产的聚丙烯树脂的附加值普遍较低，因此需要对聚丙烯进行改性，使聚丙烯向工程化塑料方向发展。
但由于PP树脂自身结构方面的限制，如分子链较为规整，分子链柔顺，其抗蠕变性能较差。当在一些应用领域如汽车、电动工具行业中使用时，聚丙烯通常和金属组装，而耐蠕变性能较差的聚丙烯会产生蠕变使得其在压力下产生永久变形，从而出现装配缝隙变大，甚至部分功能件会出现装配松动而引发安全问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，该复合材料的抗蠕变性能良好，为聚丙烯树脂的工程化提供了良好的基础。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，包括下述按重量份计的各组分：
所述聚丙烯在2.16kg且230℃条件下的熔体流动速率为0.5-60g/min，且该聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯及聚丙烯类共聚物中的至少一种；
所述聚丁烯-1在2.16kg且230℃条件下的熔体流动速率为0.5-60g/min，且该聚丁烯-1为全同聚丁烯-1和间同聚丁烯-1中的至少一种；
所述β-成核剂为稠环化合物、金属盐、二元羧酸复合物、芳香胺类和稀土化合物中的至少一种。
其进一步的技术方案是：
所述填充剂为滑石粉和云母粉中的至少一种。
所述填充剂的粒径为1-100μm。
所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
所述润滑剂为硬脂酸类、酰胺类和芥酸酰胺类润滑剂中的至少一种。
本申请中所使用的聚丁烯-1(即聚正丁烯，PB-1)的分子链骨架和PP完全相同，唯一的不同之处在于侧基，PB-1具有较大的乙基侧基，而PP的侧基为甲基。PP和PB-1分子链结构的相似性决定了二者优异的相容性；而侧基的不同则是两者之间性能差距很大的根源，具体表现在PB-1相比PP具有突出的耐热抗蠕变性、优异的韧性、耐环境应力开裂性。这是由于PB-1的侧基较大，其不同分子链的乙基侧基间会相互缠结形成类似微交联结构，因此具有优异的抗蠕变性能。本发明正是通过将PB-1加入聚丙烯提高聚丙烯材料的抗蠕变性能。
本申请中所使用的β成核剂主要用于诱导聚丙烯产生β晶型，而β晶型在PP被破坏时可以吸收较多的能量，在长期受力的情况下大大降低聚丙烯的变形度。
本发明的有益技术效果是：该聚丙烯复合材料在纯聚丙烯树脂中加入聚丁烯-1，提高聚丙烯分子链间交缠程度，协同加入β成核剂，从而极大的提高了聚丙烯复合材料的抗蠕变性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下具体实施例中所选用的原材料如下所述，但本申请中各组分所选用的原料并不限于下述规格的原材料。
均聚聚丙烯1(均聚PP1)：熔体流动速率(MFR)为30g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.9g/cm3。
均聚聚丙烯2(均聚PP2)：熔体流动速率(MFR)为15g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.9g/cm3。
聚正丁烯(PB-1)：熔体流动速率(MFR)为2g/10min(190℃，2.16kg)，密度为0.9g/cm3。
共聚聚丙烯1(共聚PP1)：熔体流动速率(MFR)为30g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.89g/cm3。
共聚聚丙烯2(共聚PP2)：熔体流动速率(MFR)为15g/10min(230℃，2.16kg)，密度0.89g/cm3。
无规共聚聚丙烯：熔体流动速率(MFR)为5g/10min(230℃，2.16kg)。
滑石粉：粒径1-5μm,生产厂家为厦门海川达工贸有限公司。
云母粉：粒径5-15μm，生产厂家为江门市精达云母材料有限公司。
β成核剂：NAB-83，生产厂家为呈和科技股份有限公司。
抗氧剂1010：生产厂家为南京华立明化工有限公司。
抗氧剂168：生产厂家为南京华立明化工有限公司。
硬脂酸钙：生产厂家为中山市华明泰化工材料有限公司。
按照表1中各组分用量制备具体实施例1-4的聚丙烯复合材料，其制备方法可采用本领域常规的技术方案，具体到具体实施例1-4，可按表1中用量秤取各组分，然后将各组分在高速混合机中混合5min后，经双螺杆挤出机挤出造粒，相应工艺参数为：一区190℃，二区205℃，三区220℃，四区210℃，机头210℃，双螺杆挤出机转速为500转/分。将得到的产品进行相关的实验测试，拉伸强度测试：GB/T1040测试标准；缺口冲击强度测试：GB/T1843测试标准；耐蠕变性能测试：GB6095-85测试标准，其中试样尺寸为120×10×4mm，测试温度为23℃，应力23MPa，记录48h后样条最外层的应变(％)。
表1具体实施例1-4
按照表2中各组分用量制备具体实施例5-8的聚丙烯复合材料，其制备方法可采用本领域常规的技术方案，具体到具体实施例5-8，可按表2中用量秤取各组分，然后将各组分在高速混合机中混合5min后，经双螺杆挤出机挤出造粒，相应工艺参数为：一区200℃，二区205℃，三区220℃，四区210℃，机头210℃，双螺杆挤出机转速为500转/分。将得到的产品进行相关的实验测试，拉伸强度测试：GB/T1040测试标准；缺口冲击强度测试：GB/T1843测试标准；耐蠕变性能测试：GB6095-85测试标准，其中试样尺寸为120×10×4mm，测试温度为23℃，应力23MPa，记录48h后样条最外层的应变(％)。
表2具体实施例5-8
按照表3中各组分用量制备具体实施例9-12的聚丙烯复合材料，其制备方法可采用本领域常规的技术方案，具体到具体实施例9-12，可按表3中用量秤取各组分，然后将各组分在高速混合机中混合5min后，经双螺杆挤出机挤出造粒，相应工艺参数为：一区200℃，二区205℃，三区220℃，四区210℃，机头210℃，双螺杆挤出机转速为500转/分。将得到的产品进行相关的实验测试，拉伸强度测试：GB/T1040测试标准；缺口冲击强度测试：GB/T1843测试标准；耐蠕变性能测试：GB6095-85测试标准，其中试样尺寸为120×10×4mm，测试温度23℃，应力23MPa，记录48h后样条最外层应变(％)。
表3具体实施例9-12
按照表4中各组分用量制备具体实施例13-16的聚丙烯复合材料，其制备方法可采用本领域常规的技术方案，具体到具体实施例13-16，可按表4中用量秤取各组分，然后将各组分在高速混合机中混合5min后，经双螺杆挤出机挤出造粒，相应工艺参数为：一区200℃，二区205℃，三区220℃，四区210℃，机头210℃，双螺杆挤出机转速为500转/分。将得到的产品进行相关的实验测试，拉伸强度测试：GB/T1040测试标准；缺口冲击强度测试：GB/T1843测试标准；耐蠕变性能测试：GB6095-85测试标准，其中试样尺寸为120×10×4mm，测试温度为23℃，应力23MPa，记录48小时后样条最外层的应变(％)。
表4具体实施例13-16
由上述具体实施例1-16的测试结果可以看出，通过在聚丙烯树脂中加入PB-1以及β成核剂，大大的提高了聚丙烯树脂的抗蠕变性能，拓展了聚丙烯树脂在电动工具和汽车方面的应用，有利于聚丙烯树脂的工程化，具有很大的经济效益。
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 (5)

1.一种具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，其特征在于：包括下述按重量份计的各组分：
所述聚丙烯在2.16kg且230℃条件下的熔体流动速率为0.5-60g/min，且该聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯及聚丙烯类共聚物中的至少一种；
所述聚丁烯-1在2.16kg且230℃条件下的熔体流动速率为0.5-60g/min，且该聚丁烯-1为全同聚丁烯-1和间同聚丁烯-1中的至少一种；
所述β-成核剂为稠环化合物、金属盐、二元羧酸复合物、芳香胺类和稀土化合物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述填充剂为滑石粉和云母粉中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述填充剂的粒径为1-100μm。
4.根据权利要求1所述的具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的具有优异抗蠕变性能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸类、酰胺类和芥酸酰胺类润滑剂中的至少一种。
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