CN108929481A - 改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料及其制造方法 - Google Patents

改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料改性领域，特别涉及一种改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料及其制造方法，通过采用聚烯烃弹性体和聚苯乙烯刚性粒子对再生聚丙烯进行交联改性，显著增加了聚丙烯的熔体强度。通过在聚丙烯改性之前首先对再生聚丙烯进行过滤，除去不溶性杂质，并在挤出机的前段通氮气进行保护，进一步提高了再生聚丙烯的熔体强度和综合性能。本发明制备的改性再生聚丙烯复合材料可用于发泡注塑用复合材料。

Description

改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料及其 制造方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性领域，特别涉及一种改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料及其制造方法。
背景技术
聚丙烯(以下简称PP)以其优良的耐热及机械性能，有着广泛的市场需求，但PP属结晶性聚合物，其软化点和熔点非常接近，熔程窄，在温度高于结晶熔点进行热成型时，强度急剧下降，至使热成型时PP的粘弹区不能在较宽温度范围内保持稳定，即在温度高于结晶熔点后PP的熔体强度迅速下降，其粘度也将迅速下降。
针对PP的分子结构特点，目前主要从以下几个方面来提高其熔体强度：
1、聚合改性：
聚合改性是在PP聚合过程中催化剂仍在活性时加入第二或第三组分(如乙烯、丁烯等)或在聚合时使PP产生支链，从而聚合出高熔体强度的PP树脂；
2、交联改性：交联改性是在交联剂存在的情况下，在熔融过程中对PP进行交联或通过辐射对PP进行交联从而提高熔体强度的方法；
3、反应挤出改性：反应挤出也可生产出支化的高熔体强度聚丙烯，方法是：PP与多官能团单体混合，在过氧化物存在的情况下，通过控制工艺条件在反应型螺杆中进行接枝反应，即通过反应挤出在PP分子链上接枝多官能团单体，从而得到高熔体强度PP；
4、共混改性：
共混改性是在PP树脂中掺混其它塑料、橡胶或热塑性弹性体、填料等以达到改善PP某些性能的一种方法，树脂和填料能提高PP熔体强度的原因是：PE和PP都为结晶性聚合物，温度升高时，PE熔点低先融化，PP后融化，使共混物的融程变宽，同时PE的熔体强度高于PP，因而可改进PP的熔体强度；而填料与PP大分子之间有一定的相互作用，在熔融时这些相互作用可起到物理交联点的作用，使PP大分子之间的滑移变得相对困难，从而提高PP的熔体强度。
由于聚丙烯等塑料废弃物导致的“白色污染”引起了社会和环境问题日益严重，但是再生聚丙烯存在着熔体强度低、无韧性、热氧稳定性差等缺点，使得对其再利用的范围及领域有一定的限制作用。
发明内容
本发明的目的是：为了解决现有技术中反应挤出温度较高极易诱导PP分子链发生β断裂，造成PP树脂的降解，从而影响到产品的综合性能，且再生聚丙烯熔体强度较低，限制其应用领域，提供一种改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料及其制备方法，解决再生聚丙烯加工过程中容易降解、熔体强度差的问题。
本发明通过下述技术方案实现本发明的目的：
作为优选，所述聚苯乙烯有机刚性粒子采用乳液聚合得到。
作为优选，所述引发剂为：过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基己酸)、过氧化氢异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸双2-乙基乙酸酯、过氧化乙酸叔丁酯中的至少一种。
作为优选，所述的抗氧剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、硫代二乙撑双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
一种改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、按质量份称取再生聚丙烯，将再生聚丙烯经过单螺杆挤出机挤出、熔融，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对熔体进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、按质量份称取剩余物料，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5～1/3处通入氮气，制得改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料。
其中，步骤(1)所述的挤出熔融温度控制在200～230℃；
步骤(2)所述的混炼温度为：210～220℃，混炼时间10～20min；
步骤(3)所述的挤出造粒的料筒温度为180-210℃，螺杆转速为300-400rpm。
本发明的有益效果：
本发明通过加入抗氧剂可以抑制再生聚丙烯发生降解，采用聚烯烃弹性体和聚苯乙烯有机刚性粒子在交联剂的作用下对再生聚丙烯进行交联改性，能够显著的提高聚丙烯的熔体强度，使其能够很好地应用于发泡、注塑领域。
本发明方法首先通过对再生聚丙烯进行过滤，提高了再生聚丙烯的纯度，降低了材料中的杂质，提高了改性再生聚丙烯复合材料的综合性能；通过在双螺杆挤出机螺杆的1/5～1/3处通入氮气，可以进一步有效地抑制再生聚丙烯的降解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述：
实施例1：
(1)、称取再生聚丙烯500g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在220℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取聚烯烃弹性体400g，聚苯乙烯有机刚性粒子50g，交联剂30g，抗氧剂20g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
实施例2：
(1)、称取再生聚丙烯550g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在220℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取聚烯烃弹性体350g，聚苯乙烯有机刚性粒子70g，交联剂20g，抗氧剂10g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
实施例3：
(1)、称取再生聚丙烯570g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在220℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取聚烯烃弹性体320g，聚苯乙烯有机刚性粒子70g，交联剂20g，抗氧剂20g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
实施例4：
(1)、称取再生聚丙烯590g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在220℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取聚烯烃弹性体300g，聚苯乙烯有机刚性粒子80g，交联剂20g，抗氧剂10g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
实施例5：
(1)、称取再生聚丙烯590g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在200℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取聚烯烃弹性体300g，聚苯乙烯有机刚性粒子80g，交联剂20g，抗氧剂10g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度220℃，混炼时间20min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为180℃，螺杆转速为400rpm。
对比实施例1：
(1)、称取再生聚丙烯570g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在220℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取聚烯烃弹性体390g，交联剂20g，抗氧剂20g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
对比实施例2：
(1)、称取再生聚丙烯960g，将其经过单螺杆挤出机挤出、熔融，挤出熔融温度控制在220℃，在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对再生聚丙烯进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、称取交联剂20g，抗氧剂20g，将过滤再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机的螺杆的1/5处通入氮气，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
对比实施例3：
(1)、称取再生聚丙烯570g，聚烯烃弹性体320g，聚苯乙烯有机刚性粒子70g，交联剂20g，抗氧剂20g加入到密炼机中混炼，混炼温度210℃，混炼时间15min。
(3)、将步骤(1)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，挤出造粒的料筒温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
本发明产品测试结果：
熔融指数(g/10min) 熔体强度(cN)
实施例1 1.5 18
实施例2 1.6 17
实施例3 1.3 20
实施例4 1.6 16
实施例5 1.5 17
对比实施例1 3.0 8
对比实施例2 2.9 6
对比实施例3 2.0 12

Claims (8)

1.一种改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料，其特征在于：所述复合材料按质量百分比其组成为：
2.如权利要求1所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料，其特征在于：所述聚苯乙烯有机刚性粒子采用乳液聚合得到。
3.如权利要求1所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料，其特征在于：所述交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基己酸)、过氧化氢异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸双2-乙基乙酸酯和过氧化乙酸叔丁酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、硫代二乙撑双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)、按质量份称取再生聚丙烯，将再生聚丙烯经过单螺杆挤出机挤出、熔融，并在单螺杆挤出机的机头处设置过滤装置，对熔体进行过滤，除去不熔性杂质，挤出过滤再生聚丙烯；
(2)、按质量份称取剩余物料，将过滤后的再生聚丙烯和剩余物料加入到密炼机中混炼；
(3)、将步骤(2)混炼好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并在挤出机螺杆的1/5～1/3处通入氮气，制得改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料。
6.如权利要求5所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的挤出、熔融温度为200～230℃。
7.如权利要求5所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的混炼温度为：210～220℃，混炼时间10～20min。
8.如权利要求5所述的改性再生聚丙烯制备高熔体强度可发泡注塑用复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的挤出造粒的料筒温度为180～210℃，螺杆转速为300-400rpm。
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