CN108395613A - 一种用于中空成型的聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物包括以下组分：40～60重量份的聚丙烯树脂，其分子量为30～60万，分子量分布指数为15～20；20～40重量份的高分子共聚物，所述共聚物由乙烯和另一种具有5～7个碳原子的1‑烯烃共聚制得，其分子量为40～63万；0～10重量份的交联剂；1～10重量份的助剂，所述助剂为抗氧剂、热稳定吸收剂或紫外吸收剂中的一种或多种；9‑15重量份的填料；上述组分的总和为100份。本发明组合物用于中空成型工艺生产时具有良好的加工性能，其具有在0.1～10g/10min范围的熔体流动速率，该组合物具有≥40KJ/m2的缺口冲击强度，由此生产的中空成型产品具有特别良好的机械强度，适合大规模工业化生产。

Description

一种用于中空成型的聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯树脂领域，具体涉及一种用于中空成型的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
中空成型是塑料成型加工的主要方法之一，在成型大型中空制品方面更具有其他成型方法所不能比拟的优势。由中空成型的工业制件具有高度的整体性，综合性能优异，加工成本低廉，附加值较高。所以，中空成型技术在汽车工业、包装行业等领域得到了广泛的应用。目前，大型中空容器制品已广泛应用于各种危险与非危险化学品、油品及其他液体的盛装，正逐步取代金属容器。
由于聚丙烯(PP)具有相对硬度高、比重小、拉伸强度高、透明性好、抗应力开裂和耐化学性能好，并具有极好的注塑性能，能随意拉伸和定向，可以与其它材料共混改性等优点，同时PP价格低来源广，因此PP的应用范围不断扩大，在五大通用树脂中需求增长速度最快，已逐渐取代PS、PVC和传统纸、玻璃等包装材料。人们对于聚丙烯中空成型的尝试从没有中断过，近年来，人们不停的尝试各种新型聚丙烯树脂的开发以及正压中空成型、精确控温等中空成型设备和技术的革新用于聚丙烯中空成型，PP中空成型对部分薄壁注射成型的替代使PP在中空成型树脂市场中的份额增长迅速。
然而，传统的中空容器主要以聚乙烯树脂为原料，普通聚乙烯产品在挤出过程中具有相对高的熔体强度，意味着型坯在熔融态不会发生断裂，同时生产厚壁容器时不容易发生壁厚不均现象。而相对聚乙烯材料，普通的聚丙烯通常在熔融之前模量较高，而熔融后熔体强度与模量急剧下降，易发生熔垂，厚度不均，甚至破裂等。聚丙烯的熔点较高，冷却速率较大，型坯热封性差，易在闭模时夹断。模量对温度过于敏感，导致过窄的成型窗口，使成型温度难以控制，并引起制品质量不稳定。因此，虽然聚丙烯相对聚乙烯有更小的密度，更高的模量，但其在中空成型加工中的发展前景仍然受到限制。
发明内容
为了解决上述现有技术中普通的聚丙烯熔融后溶体强度下降，易发生熔垂，厚度不均等原因导致产品质量不稳定等现象，本发明提供一种生产中空容器的聚丙烯组合物，该组合物在保证合适的流动性等的同时，力学性能优良，适合大规模工业化生产。
本发明提供的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，包括以下组分：
(1)40～60重量份的聚丙烯树脂，其分子量为30～60万，分子量分布指数为15～20；
(2)20～40重量份的高分子共聚物，所述共聚物由乙烯和另一种具有5～7个碳原子的1-烯烃共聚制得，其分子量为40～63万；
(3)0～10重量份的交联剂；
(4)1～10重量份的助剂，所述助剂为抗氧剂、热稳定吸收剂或紫外吸收剂中的一种或多种；
(5)9-15重量份的填料；
上述组分的总和为100份。所述聚丙烯中空成型组合物，具有23℃，密度1.0-1.5g/cm3，230℃，2.16kg下熔体流动速率为0.1～10g/10min。本发明在聚丙烯树脂中加入含有大量聚乙烯的共聚物，有效地增强该聚丙烯组合物的耐冲击性，同时提高组合物熔融状态下的纠缠度，使其型坯在熔融态不会发生断裂，壁厚均匀。
组分(1)中的聚丙烯树脂有均聚物和共聚物之分。进一步地，聚丙烯树脂由含有2～4个碳原子的1-烯烃共聚单体与丙烯共聚而成，其质量低于聚丙烯树脂质量的10％，通过形成共聚丙烯，改善均聚丙烯不耐冷，在零度以下时冲击强度迅速下降的缺点。
上述2～4个碳原子的1-烯烃为乙烯、丙烯或丁烯中的一种或多种的任意混合，使其共聚链变得柔软便于拉伸。
进一步地，上述组分(2)中，所述5～7个碳原子的1-烯烃质量占高分子量共聚物质量的0.3-0.6％。通过加入碳原子在5～7的不饱和烯烃共聚单体与乙烯共聚，这样可以降低聚合物的密度，从而进一步控制产品的溶体流动指数，改善机械性能和耐热性能。
进一步地，上述5～7个碳原子的1-烯烃为1-戊烯、1-己烯或1-辛烯中的一种或多种的任意混合。共聚单体的含碳数目越高，聚合物的综合性能越佳，用于提高产品的拉伸强度、流变性、耐快速和慢速开裂性，抗冲击性。
进一步地，所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二硫化四乙基秋兰姆。交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，防止产品折断。
聚丙烯在熔化加工的过程中易氧化，为了防止其氧化，加入了抗氧剂，所述抗氧剂优选为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。为了提高聚丙烯树脂的热稳定性，加入的热稳定吸收剂优选为硬脂酸钙。上述紫外吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，用于提高聚丙烯树脂的光稳定性。
进一步地，所述填料为玻璃纤维、碳酸钙或高岭土中的一种或多种。无机填料组分可以提高制品的刚性、耐热性、耐应力开裂性等，具有能够降低原料成本和缩短成型周期等优势。
本发明还提供了用于中空成型的该聚丙烯组合物的制备方法，将所有组分在双螺杆挤出机中于190℃～230℃下共混挤出，产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，所述双螺杆挤出机长径比为40，螺杆直径为35cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明组合物在用于中空成型工艺生产时具有良好的加工性能，其具有在0.1～10g/10min范围的熔体流动速率。由此生产的中空成型产品具有特别良好的机械强度，本发明的组合物具有≥40KJ/m2的缺口冲击强度，其耐环境应力开裂在48h内0个开裂的范围，具体结果列于表1。
表1
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合本实施例对本发明进行进一步的阐明。
实施例1
聚丙烯均聚物A(Mw＝334561，Mn＝21584)50份；含0.3wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝586314)30份；交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯9份；助剂1份，其中包括0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4- 二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料玻璃纤维(2400tex)10份。
原料在双螺杆挤出机于200℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例2
聚丙烯均聚物A(Mw＝334561，Mn＝21584)45份；含0.6wt％1-己烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝416512)30份；交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯9份；助剂1份，分别包括0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料为2400tex的玻璃纤维15份。
原料在双螺杆挤出机于190℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例3
含4.6wt％乙烯为共聚单体的聚丙烯共聚物A(Mw＝434561，Mn＝22654)40份；含0.6wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝443314)40份；交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯9份；助剂1份，分别包括0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料为10份2400tex的玻璃纤维。
原料在双螺杆挤出机于210℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例4
含4.6wt％乙烯为共聚单体的聚丙烯共聚物A(Mw＝434561，Mn＝22654)60份；含0.6wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝443314)20份；交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯10份；助剂1份，分别为0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料9份，其中包括2400tex的玻纤5份和500目的碳酸钙4份。
原料在双螺杆挤出机于210℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例5
含4.6wt％乙烯为共聚单体的聚丙烯共聚物A(Mw＝434561，Mn＝22654)45份；含0.6wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝443314)40份；助剂1份，分别为0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料14份，包括2400tex的玻璃纤维10份和500目的高岭土4份。
原料在双螺杆挤出机于220℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例6
聚丙烯均聚物A(Mw＝334561，Mn＝21584)50份；含0.3wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝586314)35份；助剂1份，分别为0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料14份，包括2400tex的玻璃纤维10份和500目的高岭土4份。
原料在双螺杆挤出机于220℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例7
聚丙烯均聚物A(Mw＝334561，Mn＝21584)50份；含0.3wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝586314)30份；交联剂二硫化四乙基秋兰姆9份；助剂1份，分别为0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料为2400tex的玻璃纤维10份。
原料在双螺杆挤出机于230℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例8
聚丙烯均聚物A(Mw＝334561，Mn＝21584)45份；含0.6wt％1-己烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝416512)30份；交联剂二硫化四乙基秋兰姆9份；助剂1份，分别为0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料玻璃纤维15份。
原料在双螺杆挤出机于200℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例9
含4.6wt％乙烯为共聚单体的聚丙烯共聚物A(Mw＝434561，Mn＝22654)40份；含0.6wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝443314)40份；交联剂二硫化四乙基秋兰姆9份；助剂1份，分别为0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑；填料为2400tex的玻璃纤维10份。
原料在双螺杆挤出机于220℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
实施例10
含4.6wt％乙烯为共聚单体的聚丙烯共聚物A(Mw＝434561，Mn＝22654)60份；含0.6wt％1-辛烯为共聚单体的高分子量共聚物B(分子量Mw＝443314)20份；交联剂二硫化四乙基秋兰姆10份；助剂1份，包括0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，0.1份硬脂酸钙，0.5份2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑)；填料9份，包括2400tex的玻璃纤维5份和500目的碳酸钙4份。
原料在双螺杆挤出机于210℃下共混挤出，得产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，结果列于表2。
表2
上述实施例仅仅是较佳的实施例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (9)

1.一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物包括以下组分：
(1)40～60重量份的聚丙烯树脂，其分子量为30～60万，分子量分布指数为15～20；
(2)20～40重量份的高分子共聚物，所述共聚物由乙烯和另一种具有5～7个碳原子的1-烯烃共聚制得，其分子量为40～63万；
(3)0～10重量份的交联剂；
(4)1～10重量份的助剂，所述助剂为抗氧剂、热稳定吸收剂或紫外吸收剂中的一种或多种；
(5)9-15重量份的填料；
上述组分的总和为100份。
2.如权利要求1所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于所述聚丙烯树脂由含有2～4个碳原子的1-烯烃共聚单体与丙烯共聚而成，其质量低于聚丙烯树脂质量的10％。
3.如权利要求2所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于所述2～4个碳原子的1-烯烃为乙烯、丙烯或丁烯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于所述5～7个碳原子的1-烯烃质量占高分子量共聚物质量的0.3-0.6％。
5.如权利要求1所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于所述5～7个碳原子的1-烯烃为1-戊烯、1-己烯或1-辛烯中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二硫化四乙基秋兰姆。
7.如权利要求1所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，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、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯；所述热稳定吸收剂为硬脂酸钙；所述紫外吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
8.如权利要求1所述的一种用于中空成型的聚丙烯组合物，其特征在于所述填料为玻璃纤维、碳酸钙或高岭土中的一种或多种。
9.权利要求1至8任一所述的用于中空成型的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于所有组分在双螺杆挤出机于190℃～230℃下共混挤出，产物经冷却、造粒，最终得到用于中空成型的聚丙烯组合物，所述双螺杆挤出机长径比为40，螺杆直径为35cm。
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