CN107974025A - 一种无填充低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无填充低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法，包含以下重量份的组分制成：共聚聚丙烯64‑80份，茂金属聚乙烯12‑22份，增韧剂8‑14份，抗氧剂0.1‑1份经混合、挤出造粒制成。本发明利用茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂与聚丙烯的相互作用，来改善聚丙烯的结晶过程，解决了聚丙烯在无填充情况下收缩率大的问题，制备工艺简单、操作简便、成本低，可广泛应用于对收缩率要求较高的高档部件的直接注塑生产及用于再度改性的基础树脂。

Description

一种无填充低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性材料技术领域，具体涉及一种无填充低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有机械性能好、无毒、相对密度低、耐热、耐化学品、易于加工成型等优点，且价格低廉。其通过加工改性，能赋予该树脂突出的物理机械性能，并由此取代某些工程塑料，近年来在通用塑料工程化方面取得了很大进展，是五大通用合成树脂中增长速度最快、新品种开发最活跃的品种。尽管聚丙烯及聚丙烯合金材料在诸多领域有着广泛的应用，但此类材料的成型收缩率通常在1.0-2.0％之间，相比于某些工程塑料，如ABS的收缩率0.4-0.7％要大得多，在加工相对精密的部件时，受到了很大的限制，只有在保持或提高原有性能的同时，有效地降低成型收缩率，聚丙烯才有可能真正取代工程塑料。
目前改善聚丙烯材料收缩率的主要方法大致为以下两种：一是加入无机填料：本方法具有一定效果，但会导致材料的韧性下降；二是加入玻璃纤维：本方法效果明显，但加工难度提高，且会明显影响制品外观。另外，通过加入填充料(矿物粉或玻纤)使材料密度增加，这对减轻汽车、家电、摩托车等自身的重量是不利的。
专利申请号为201010605303提供了一种低收缩的复合材料及其制备方法，采用碳酸钙作为填料，虽然收缩率较低，但是密度较大，甚至达到1.2g/cm3。专利公开号为CN103044781A提供了一种高模量低收缩率地填充聚丙烯复合材料，采用改性纳米填料母粒作为填充料，虽然能做到低填充低收缩的效果，但是纳米改性方法较为复杂，不易量产。
因此，尽管上述文件披露了不同的的低收缩率聚丙烯的组合物，但是仍然需要一种生产工艺简单、成本较低、且无填充的低收缩率聚丙烯材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种无填充低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：
进一步方案，所述共聚聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯。
所述嵌段共聚聚丙烯在垂直方向上的收缩率≤1.2％。
所述茂金属聚乙烯熔体流动速率在190℃/2.16kg条件下为2.5-3.5g/10min、结晶温度为107-116℃、熔融温度为118-129℃。
所述增韧剂为POE。
所述抗氧剂为为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、硫代二丙酸双十八醇酯(DSTDP)中的至少一种。
本发明另一个发明目的是提供上述一种无填充低收缩聚丙烯复合材料的制备方法，将共聚聚丙烯64-80份、茂金属聚乙烯12-22份、增韧剂8-14份、抗氧剂0.1-1份加入高混机进行混合5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到无填充低收缩聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
本发明制备的无填充低收缩聚丙烯复合材料，通过使用嵌段共聚聚丙烯、茂金属聚乙烯以及POE，获得一种低收缩聚丙烯基材。聚丙烯和聚乙烯都是高结晶性塑料，二者单独使用是结晶度都很高，从而导致收缩率都相对较大，但是二者在混合使用时相互间都会不同程度地破坏各自的结晶，使整体成型收缩率下降。选用的茂金属聚乙烯和POE结构规整度都比较高，与聚丙烯能更进一步地相互作用从而获得更小的收缩率。
本发明的材料有着如下优势：
(1)本发明采用收缩率≤1.2％的嵌段聚丙烯为基础树脂，为后续改性料较小的收缩率提供了保障；并同时添加茂金属聚乙烯、增韧剂等，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有低收缩率的改性聚丙烯组合物。
(2)本发明制备的复合材料在保留聚丙烯优势性能的同时，有效降低其成型收缩率，拓宽了聚丙烯材料的应用领域。
(3)本发明所述的复合材料广泛应用于对收缩率要求较高的高档部件的直接注塑生产及用于再度改性的基础树脂。
(4)本发明幅度减少了无机粉体的用量，很好的控制组合物及其制品收缩率的同时，有效降低了其密度，进一步改善了性能的同时，为减少相同体积下制品的重量提供了有效手段。
(5)本发明利用茂金属聚乙烯、增韧剂与聚丙烯的相互作用，来改善聚丙烯的结晶过程，解决了聚丙烯在无填充情况下收缩率大的问题。
具体实施方式
实施例1
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合5min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得复合材料，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例2
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合10min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得复合材料，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例3
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合15min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得复合材料，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、195℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例4
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合15min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得复合材料，其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、175℃、175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为300转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例5
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合15min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得复合材料，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例6
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合15min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得复合材料，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、175℃、175℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
表1
表2
对比例1
将共聚聚丙烯86份、增韧剂14份、抗氧剂0.1-1份在高混机中混合5min，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表3。
对比例2
将均聚聚丙烯64份、高密度聚乙烯22份、增韧剂14份、抗氧剂0.1-1份在高混机中混合10min，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表3。
表3
通过表2、表3数据可以看出，本发明中由于采用收缩率≤1.2％的嵌段聚丙烯为基础树脂，并同时添加茂金属聚乙烯，使制得的复合材料有着较低的收缩率及冲击强度。
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 (7)

1.一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
共聚聚丙烯 64-80份，
茂金属聚乙烯 12-22份，
增韧剂 8-14份，
抗氧剂 0.1-1份。
2.根据权利要求1 所述的一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于：所述共聚聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯。
3.根据权利要求2 所述的一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于：所述嵌段共聚聚丙烯在垂直方向上的收缩率≤1.2%。
4.根据权利要求1 所述的一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于：所述茂金属聚乙烯熔体流动速率在190℃/2.16kg条件下为2.5-3.5g/10min、结晶温度为107-116℃、熔融温度为118-129℃。
5.根据权利要求1 所述的一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为POE。
6.根据权利要求1 所述的一种无填充低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5- 二叔丁基4- 羟基苯基) 丙酸] 季戊四醇酯（1010）、β-(3，5- 二叔丁基-4- 羟基苯基) 丙酸正十八碳醇酯（1076）、三-(2，4- 二叔丁基苯基) 亚磷酸酯（168）、硫代二丙酸双十八醇酯（DSTDP）中的至少一种。
7.一种如权利要求1 所述的一种无填充低收缩聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：将共聚聚丙烯64-80份、茂金属聚乙烯12-22份、增韧剂8-14份、抗氧剂0.1-1份加入高混机进行混合5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到无填充低收缩聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
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