CN106554567B - 一种高抗冲聚丙烯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合成树脂领域，尤其涉及一种高抗冲聚丙烯树脂组合物及其制备方法。该高抗冲聚丙烯树脂组合物以重量份数计，包括以下组分：聚丙烯50～90份；聚丁烯合金10～50份；抗氧剂0～5份；填料0～30份；成核剂0～1份；所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯‑聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。本发明在聚丙烯中添加了特定的聚丁烯合金，在保持聚丙烯的耐热变形性能和刚性的同时，显著提高其韧性和抗冲性能。此外，本发明提供的树脂组合物中聚丁烯合金和聚丙烯相容性好，无需额外添加偶联剂或对聚丁烯合金进行表面处理，能够节约生产成本。

Description

一种高抗冲聚丙烯树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于合成树脂领域，尤其涉及一种高抗冲聚丙烯树脂组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。聚丙烯因原料来源丰富、合成工艺简单、价格低廉、综合性能良好等诸多优点而成为应用最为广泛的通用塑料之一，但聚丙烯却存在韧性低和抗冲性能差的致命缺陷。
研究发现，在丙烯聚合过程中，在其分子链中引入适量的乙烯或丁烯作为共聚单体可明显改善聚丙烯的韧性和抗冲性能，但这种化学改性的方法会受到耐热变形性能变差和刚性降低的制约，即它对聚丙烯韧性和抗冲性能的提高是有限的，否则将导致聚丙烯热变形温度降低，以及弯曲强度等物理性能变差。因此，如何在使聚丙烯保持较好耐热变形性能和刚性的前提下，进一步提升聚丙烯的韧性和抗冲性能，是目前亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高抗冲聚丙烯树脂组合物及其制备方法，本发明提供的聚丙烯树脂组合物兼具较高的热变形温度、弯曲强度、韧性和抗冲击性能。
本发明提供了一种高抗冲聚丙烯树脂组合物，以重量份数计，包括以下组分：
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。
优选的，所述聚丙烯中等规聚丙烯的含量≥90wt％。
优选的，所述聚丙烯的数均分子量为50000～150000。
优选的，所述聚丁烯合金的数均分子量为100000～200000。
优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种。
优选的，所述填料包括滑石粉、碳酸钙、云母和二氧化硅中的一种或多种。
优选的，所述成核剂包括成核剂NA-21、成核剂TMB-5、聚乙烯基环己烷、成核剂HPN-68L和成核剂HPN-20E中的一种或多种。
本发明提供了一种高抗冲聚丙烯树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
a)、原料共混挤出，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物；
所述原料包括50～90重量份的聚丙烯、10～50重量份的聚丁烯合金、0～5重量份的抗氧剂、0～30重量份的填料和0～1重量份的成核剂；
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。
优选的，所述共混挤出在螺杆挤出机中进行；
所述螺杆挤出机的共混区温度为165～240℃，机头温度为180～230℃。
优选的，所述螺杆挤出机的螺杆转速为50～300r/min。
与现有技术相比，本发明提供了一种高抗冲聚丙烯树脂组合物及其制备方法。本发明提供的高抗冲聚丙烯树脂组合物以重量份数计，包括以下组分：聚丙烯50～90份；聚丁烯合金10～50份；抗氧剂0～5份；填料0～30份；成核剂0～1份；所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。本发明在聚丙烯中添加了特定的聚丁烯合金，在保持聚丙烯的耐热变形性能和刚性的同时，显著提高其韧性和抗冲性能。此外，本发明提供的树脂组合物中聚丁烯合金和聚丙烯相容性好，无需额外添加偶联剂或对聚丁烯合金进行表面处理，因此能够节约生产成本。实验结果表明，本发明提供的高抗冲聚丙烯树脂组合物的拉伸屈服强度＞27MPa，弯曲强度＞22MPa，弯曲模量＞800MPa，缺口冲击强度＞28kJ/m2，热变形温度/Tff0.45＞80℃。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高抗冲聚丙烯树脂组合物，以重量份数计，包括以下组分：
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。
本发明提供的树脂组合物包括聚丙烯、聚丁烯合金、抗氧剂、填料和成核剂。在本发明提供的一个实施例中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述聚丙烯中等规聚丙烯的含量≥90wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述聚丙烯中除等规聚丙烯外的余量成分为间规聚丙烯和.或无规聚丙烯。在本发明提供的一个实施例中，所述聚丙烯的数均分子量为50000～150000；在本发明提供的另一个实施例中，所述聚丙烯的数均分子量为80000～100000。在本发明中，组合物中所述聚丙烯的含量为50～90重量份。在本发明提供的一个实施例中，组合物中所述聚丙烯的含量为65～85重量份，具体可选择为65重量份、75重量份或85重量份。
在本发明中，所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。在本发明提的一个实施例中，所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为70～85wt％，具体可选择为70wt％、75wt％或85wt％；所述聚丙烯的含量为13～25wt％，具体可选择为13wt％、21wt％或25wt％；所述聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为2～5wt％，具体可选择为2wt％、4wt％或5wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述聚丁烯合金的数均分子量为100000～200000；在本发明提供的一个实施例中，所述聚丁烯合金的数均分子量为150000～160000。在本发明中，组合物中所述聚丁烯合金的含量为10～50重量份。在本发明提供的一个实施例中，组合物中所述聚丁烯合金的含量为15～35重量份，具体可选择为15重量份、25重量份或35重量份。
在本发明中，所述抗氧剂包括但不限于抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种。在本发明中，组合物中所述抗氧剂的含量为0～5重量份。在本发明提供的一个实施例中，组合物中，所述抗氧剂的含量为0.1～3重量份，具体可选择为0.1重量份、0.2重量份、0.5重量份、0.6重量份、1重量份、1.1重量份、1.5重量份、2重量份、2.1重量份、2.5重量或3重量份。在本发明提供的一个实施例中，组合物中，以抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂2246中的一种或多种作为主抗氧剂，以抗氧剂168和/或抗氧剂626作为辅助抗氧剂。在本发明提供的一个实施例中，组合物中主抗氧剂的含量为0.1～1重量份，具体可选择为0.1重量份、0.5重量份或1重量份；组合物中辅助抗氧剂的含量为0.1～2重量份，具体可选择为0.1重量份、0.5重量份或2重量份。
在本发明中，所述填料包括但不限于滑石粉、碳酸钙、云母和二氧化硅中的一种或多种。在本发明提供的一个实施例中，所述填料的粒径100nm～50μm。在本发明中，组合物中所述填料的含量为0～30重量份。在本发明提供的一个实施例中，组合物中所述填料的含量为10～20重量份，具体可选择为10重量份、15重量份或20重量份。
在本发明中，所述成核剂包括但不限于成核剂NA-21、成核剂TMB-5、聚乙烯基环己烷、成核剂HPN-68L和成核剂HPN-20E中的一种或多种。在本发明中，组合物中成核剂的含量为0～1重量份。在本发明提供的一个实施例中，组合物中成核剂的含量为0.1～0.3重量份，具体可选择为0.1重量份、0.2重量份或0.3重量份。
本发明在聚丙烯中添加了特定的聚丁烯合金，在保持聚丙烯的耐热变形性能和刚性的同时显著提高其韧性和抗冲性能。此外，本发明提供的组合物中聚丁烯合金和聚丙烯相容性好，无需额外添加偶联剂或对聚丁烯合金进行表面处理，能够节约生产成本。实验结果表明，本发明提供的高抗冲聚丙烯树脂组合物的拉伸屈服强度＞27MPa，弯曲强度＞22MPa，弯曲模量＞800MPa，缺口冲击强度＞28kJ/m2，热变形温度/Tff0.45＞80℃。
本发明提供对了一种高抗冲聚丙烯树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
a)、原料共混挤出，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物；
所述原料包括50～90重量份的聚丙烯、10～50重量份的聚丁烯合金、0～5重量份的抗氧剂、0～30重量份的填料和0～1重量份的成核剂；
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60～90wt％，聚丙烯的含量为9.9～35wt％，聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1～5wt％。
在本发明提供的制备方法中，直接将原料共混挤出。其中，所述原料与上文树脂组合物包含的组分一致，在此不再赘述。在本发明中，所述共混挤出的温度优选为170～240℃，更优选为180～235℃，最优选为190～225℃。本发明对所述共混挤出的设备的没有特别限定，优选采用本领域技术人员熟知的螺杆挤出机，更优选为双螺杆挤出机。在本发明中，所述螺杆挤出机的长径比优选为(30～50)：1。在本发明中，螺杆挤出机运行过程中，所述螺杆挤出机的共混区温度优选为165～240℃，更优选为170～240℃，最优选为180～235℃，最最优选为190～225℃。在本发明提供的一个实施例中，所述螺杆挤出机具有六个共混温区，其中，一区温度优选为180～205℃，更优选为190～195℃；二区温度优选为185～215℃，更优选为195～205℃；三区温度优选为190～220℃，更优选为200～210℃；四区温度优选为195～225℃，更优选为205～215℃；五区温度优选为200～230℃，更优选为210～220℃；六区温度优选为195～235℃，更优选为205～225℃。在本发明中，螺杆挤出机运行过程中，所述螺杆挤出机的机头温度优选为180～230℃，更优选为190～220℃，最优选为195～205℃。在本发明中，螺杆挤出机运行过程中，所述螺杆挤出机的螺杆转速优选为50～300r/min，更优选为180～220r/min，最优选为195～205r/min。原料共混挤出后，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物。
本发明提供的制备方法在聚丙烯中添加了特定的聚丁烯合金，使制得的树脂组合物在保持了聚丙烯的耐热变形性能和刚性的同时，显著提高其韧性和抗冲性能。此外，本发明制备的树脂组合物中聚丁烯合金和聚丙烯相容性好，无需额外添加偶联剂或对聚丁烯合金进行表面处理，因此能够节约生产成本。实验结果表明，采用本发明提供的方法制成的高抗冲聚丙烯树脂组合物的拉伸屈服强度＞27MPa，弯曲强度＞22MPa，弯曲模量＞800MPa，缺口冲击强度＞28kJ/m2，热变形温度/Tff0.45＞80℃。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
1)成分设计：
2)制备树脂组合物：
按照1)中设计成分，将原料投加到长径比为40:1的双螺杆挤出机中，挤出机一区温度设置为190℃，二区温度设置为195℃，三区温度设置为200℃，四区温度设置为205℃，五区温度设置为210℃，六区温度设置为205℃，机头温度设置为200℃，螺杆转速设置为195r/min。原料在双螺杆挤出机中共混挤出，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物。
实施例2
1)成分设计：
2)制备树脂组合物：
按照1)中设计成分，将原料投加到长径比为40:1的双螺杆挤出机中，挤出机一区温度设置为195℃，二区温度设置为205℃，三区温度设置为210℃，四区温度设置为215℃，五区温度设置为220℃，六区温度设置为225℃，机头温度设置为210℃，螺杆转速设置为205r/min。原料在双螺杆挤出机中共混挤出，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物。
实施例3
1)成分设计：
2)制备树脂组合物：
按照1)中设计成分，将原料投加到长径比为40:1的双螺杆挤出机中，挤出机一区温度设置为195℃，二区温度设置为205℃，三区温度设置为205℃，四区温度设置为210℃，五区温度设置为215℃，六区温度设置为215℃，机头温度设置为205℃，螺杆转速设置为200r/min。原料在双螺杆挤出机中共混挤出，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物。
实施例4
对实施例1～3制成的高抗冲聚丙烯树脂组合物进行性能测试，结果如表1所示：
表1高抗冲聚丙烯性能
v通过表1可以看出，本申请制备的聚丙烯树脂组合物兼具良好的耐热变形性能、弯曲强度、韧性和抗冲击性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高抗冲聚丙烯树脂组合物，以重量份数计，由以下组分组成：
所述聚丙烯中等规聚丙烯的含量≥90wt％，所述聚丙烯的数均分子量为50000～150000；
所述聚丁烯合金由70～85wt％的聚丁烯、13～25wt％的聚丙烯和2～5wt％的聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物组成，所述聚丁烯合金的数均分子量为100000～200000。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述填料包括滑石粉、碳酸钙、云母和二氧化硅中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述成核剂包括成核剂NA-21、成核剂TMB-5、聚乙烯基环己烷、成核剂HPN-68L和成核剂HPN-20E中的一种或多种。
5.一种高抗冲聚丙烯树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
a)、原料共混挤出，得到高抗冲聚丙烯树脂组合物；
所述原料由50～90重量份的聚丙烯、10～50重量份的聚丁烯合金、0.1～3重量份的抗氧剂、10～20重量份的填料和0.1～0.3重量份的成核剂组成；
所述聚丙烯中等规聚丙烯的含量≥90wt％，所述聚丙烯的数均分子量为50000～150000；
所述聚丁烯合金由70～85wt％的聚丁烯、13～25wt％的聚丙烯和2～5wt％的聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物组成，所述聚丁烯合金的数均分子量为100000～200000。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述共混挤出在螺杆挤出机中进行；
所述螺杆挤出机的共混区温度为165～240℃，机头温度为180～230℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出机的螺杆转速为50～300r/min。
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