CN108976589A - 聚丙烯增韧母料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增韧母料及其制备方法,具体涉及一种聚丙烯增韧母料及其制备方法。所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:聚丙烯65~82份;成核剂3~5份;茂金属线性低密度聚乙烯10~20份;无机物5~10份;抗氧剂0.3~0.6份;吸酸剂0.02~0.1份;加工流变剂0.03~0.1份;其中,聚丙烯、成核剂、茂金属线性低密度聚乙烯和无机物的质量份数之和为100份。本发明所述的母料应用于聚丙烯增韧,可以得到具有良好常低温冲击强度和耐热性能的聚丙烯材料,同时其它机械性能不降低;所述的制备方法,科学合理、简单易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种增韧母料及其制备方法,具体涉及一种聚丙烯增韧母料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯由于具有密度小、机械性能优异、安全卫生、易于回收等特点,已广泛应用于汽车、家电、日用品、冷热水管道以及医疗机械等领域。与聚乙烯相比,聚丙烯存在的最大不足就是低温韧性差。目前在聚丙烯改性领域,通常是以POE、EPDM、SEBS等弹性体作为增韧剂来对聚丙烯进行增韧改性,来提高聚丙烯的冲击强度,但是加入上述类型的弹性体后,聚丙烯的机械性能如拉伸强度、弯曲弹性模量等会有不同程度的降低,同时耐热性能如热变形温度也会有较大幅度的下降。因此,现有技术的增韧方法均存在一定的不足。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种聚丙烯增韧母料,该母料能够大幅提高聚丙烯的冲击强度和热变形温度,同时不会大幅降低其机械性能;本发明同时提供其科学合理的制备方法。
本发明所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:
其中,聚丙烯、成核剂、茂金属线性低密度聚乙烯和无机物的质量份数之和为100份。抗氧剂、吸酸剂和加工流变剂均是以聚丙烯、成核剂、茂金属线性低密度聚乙烯和无机物的质量份数之和作为100份的百分比例来加入的。
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯,其熔体质量流动速率(MFR2.16)为0.2~1g/10min,其中,丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯中,乙烯的质量百分含量为2.5~3.5%。
所述的成核剂为β晶型成核剂。β晶型成核剂为取代芳酰胺类成核剂、取代苯酰胺类成核剂、稀土类成核剂或有机金属盐类成核剂中的一种,如N,N′-二环己胺基对苯二酰胺。
所述的茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE),采用茂金属催化剂生产,优选中国石化齐鲁分公司生产的QHM23F。其熔体质量流动速率(MFR2.16)为0.5~1.5g/10min,密度为0.915~0.925g/cm3,分子量分布Mw/Mn为2~3。所述的mLLDPE是乙烯与一种α-烯烃(如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、四甲基-1-戊烯等)的二元共聚物,所述的α-烯烃优选1-己烯。
所述的无机物为纳米二氧化硅或纳米碳酸钙。其中纳米二氧化硅或纳米碳酸钙为表面经活性处理过的市售产品,其中,活性纳米二氧化硅的粒径为10~30nm,活性纳米碳酸钙的粒径为15~40nm。
所述的抗氧剂为酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物。其中,酚类抗氧剂可采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010),1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(抗氧剂3114)、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(抗氧剂1330)中的一种或几种的混合物,优选抗氧剂1010和1330的混合物。磷酸酯类抗氧剂可采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂622)或双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(抗氧剂PEP36)中的一种,优选抗氧剂168。
所述的吸酸剂为硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种。所述的吸酸剂优选硬脂酸钙,用量优选为0.04~0.08份。
所述的加工流变剂为FX9613、FX5920A、FX5911、DA910或DA-310ST中的一种。所述的加工流变剂为一类由含氟高分子聚合物为基础结构的添加剂,可以有效改善聚合物的加工性能。FX9613、FX5920A和FX5911为3M公司市售产品。DA910和DA-310ST为日本大金公司市售产品。
本发明所述的聚丙烯增韧母料的制备方法,步骤如下:
(1)混料:将聚丙烯、成核剂和茂金属线性低密度聚乙烯、无机物、抗氧剂、吸酸剂和加工流变剂混合均匀;
(2)挤出造粒:将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼,挤出造粒,得聚丙烯增韧母料产品。
所述的混料在高速搅拌机中进行,在1000~1500r/min的转速下搅拌3~5min。
所述的同向双螺杆挤出机的最高段温度为190~230℃,主机转速150~230r/min,喂料转速30~50r/min。
本发明中增韧母料的用量为1.5~10%,优选用量为2~5%。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
1、本发明以聚丙烯为载体树脂,通过添加β-成核剂、表面改性处理的无机物、mLLDPE以及抗氧剂、吸酸剂及加工流变剂,制备得到聚丙烯增韧母料;该母料应用于聚丙烯增韧,能够得到具有良好常低温冲击强度和耐热性能的聚丙烯材料,同时其它机械性能不降低。
2、本发明所述的制备方法,科学合理、简单易行。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明,但并非限制本发明权利要求保护的范围。
实施例1
所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:均聚聚丙烯(MFR0.5g/10min)为79份,取代芳酰胺类β晶型成核剂为3份,茂金属线性低密度聚乙烯(MFR1.0g/10min,密度为0.918g/cm3)为12份,活性纳米二氧化硅为6份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸钙为0.08份,加工流变剂DA910为0.05份。
其制备方法如下:
(1)混料:将所述原料置于高速搅拌机,在1500r/min的转速下搅拌3min,混合均匀;
(2)挤出造粒:将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼,挤出造粒,得聚丙烯增韧母料M1。
挤出机最高段温度为230℃,挤出机主机转速200r/min,喂料转速40r/min。
实施例2
所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:均聚聚丙烯(MFR0.5g/10min)为73份,稀土类成核剂β晶型成核剂为4份,茂金属线性低密度聚乙烯(MFR1.0g/10min,密度为0.918g/cm3)为15份,活性纳米碳酸钙为8份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸钙为0.08份,加工流变剂FX5911为0.05份。
其制备方法如下:
(1)混料:将所述原料置于高速搅拌机,在1000r/min的转速下搅拌5min,混合均匀;
(2)挤出造粒:将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼,挤出造粒,得聚丙烯增韧母料M2。
挤出机最高段温度为190℃,挤出机主机转速230r/min,喂料转速50r/min。
实施例3
所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:均聚聚丙烯(MFR0.5g/10min),为67份,有机金属盐类β晶型成核剂为5份,茂金属线性低密度聚乙烯(MFR1.0g/10min,密度为0.918g/cm3)为18份,活性纳米二氧化硅为10份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸为0.08份,加工流变剂FX5920A为0.05份。
其制备方法如下:
(1)混料:将所述原料置于高速搅拌机,在1250r/min的转速下搅拌4min,混合均匀;
(2)挤出造粒:将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼,挤出造粒,得聚丙烯增韧母料M3。
挤出机最高段温度为210℃,挤出机主机转速150r/min,喂料转速30r/min。
实施例4
所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯(MFR0.35g/10min,乙烯质量百分含量为3.3%),为77份,取代芳酰胺类β晶型成核剂为5份,茂金属线性低密度聚乙烯(MFR1.0g/10min,密度为0.918g/cm3)为12份,活性纳米碳酸钙为6份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸锌为0.08份,加工流变剂FX9613为0.05份。
实施例4的制备方法与实施例1相同。实施例4制得的为聚丙烯增韧母料M4。
实施例5
所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯(MFR0.35g/10min,乙烯质量百分含量为3.3%),为73份,稀土类成核剂β晶型成核剂为4份,茂金属线性低密度聚乙烯(MFR1.0g/10min,密度为0.918g/cm3)为15份,活性纳米二氧化硅为8份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸钙为0.08份,加工流变剂FX5911为0.05份。
实施例5的制备方法与实施例1相同。实施例5制得的为聚丙烯增韧母料M5。
实施例6
所述的聚丙烯增韧母料,由如下质量份数的原料制成:丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯(MFR0.35g/10min,乙烯质量百分含量为3.3%),为67份,有机金属盐类β晶型成核剂为5份,茂金属线性低密度聚乙烯(MFR1.0g/10min,密度为0.918g/cm3)为18份,活性纳米碳酸钙为10份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸钙为0.08份,加工流变剂DA-310ST为0.05份。
实施例6的制备方法与实施例1相同。实施例6制得的为聚丙烯增韧母料M6。
对比例1
均聚聚丙烯(MFR0.5g/10min)为40份,弹性体POE8150为60份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸钙为0.08份。对比例1制得的为母料DM1。
对比例2
丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯(MFR0.35g/10min),为45份,弹性体POE8150为55份,抗氧剂为0.55份(包含0.15份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1330和0.2份抗氧剂168),硬脂酸钙为0.08份。对比例2制得的为母料DM2。
对比例1-对比例2的制备方法与实施例1相同。
以实施例2和实施例6得到的母料M2和母料M6为例来说明本发明的效果。将M2和M6二者按不同比例分别加入到均聚聚丙烯(PPH1)和丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯(PPR1)粒料中,混合均匀后经挤出造粒得到具有良好冲击性能和耐热性能的聚丙烯改性材料G1、G2和G3,G4、G5和G6。将母料DM1和DM2以相同比例分别加入到均聚聚丙烯(PPH1)和丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯(PPR1)粒中得到改性物DG1和DG2。改性材料G1、G2、G3以及对比例改性料DG1,改性材料G4、G5和G6以及对比例改性料DG2的性能测试结果见表1和表2。
按照相应国家标准测试方法来测试性能:
熔体质量流动速率(MFR):按GB/T3682-2000进行,砝码2.16kg,温度230℃;
简支梁缺口冲击强度按照GB/T1043-2008测试;
拉伸性能按GB/T1040.2-2006测试;
弯曲性能按照GB/T9341-2008测试;
负荷变形温度按照GB/T1634.2-2004测试。
表1改性料G1-G3和对比例改性料DG1的性能
性能项目 | 单位 | PPH1 | G1 | G2 | G3 | DG1 |
PPH1 | 份数 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
母料M2 | 份数 | 0 | 2.50 | 3.75 | 5.0 | 0 |
母料DM1 | 份数 | 0 | 0 | 0 | 0 | 8.33 |
熔体质量流动速率 | % | 0.35 | 0.36 | 0.36 | 0.37 | 0.36 |
拉伸屈服应力 | MPa | 35.0 | 34.8 | 34.0 | 33.5 | 31.0 |
简支梁缺口冲击强度,23℃ | kJ/m2 | 18.0 | 58.0 | 67.0 | 75.0 | 39.0 |
简支梁缺口冲击强度,0℃ | kJ/m2 | 5.0 | 21.0 | 26.0 | 32.0 | 12.0 |
弯曲弹性模量 | MPa | 1450 | 1410 | 1390 | 1380 | 1225 |
负荷变形温度 | ℃ | 98 | 103 | 105 | 105 | 93.0 |
表2改性料G4-G6和对比例改性料DG2的性能
Claims (14)
1.一种聚丙烯增韧母料,其特征在于:由如下质量份数的原料制成:
其中,聚丙烯、成核剂、茂金属线性低密度聚乙烯和无机物的质量份数之和为100份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯,其熔体质量流动速率为0.2~1g/10min。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯中,乙烯的质量百分含量为2.5~3.5%。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的成核剂为β晶型成核剂。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的β晶型成核剂为取代芳酰胺类成核剂、取代苯酰胺类成核剂、稀土类成核剂或有机金属盐类成核剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的茂金属线性低密度聚乙烯,其熔体质量流动速率为0.5~1.5g/10min,密度为0.915~0.925g/cm3,分子量分布Mw/Mn为2~3。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的无机物为纳米二氧化硅或纳米碳酸钙。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的抗氧剂为酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1330和抗氧剂168的混合物。
10.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的吸酸剂为硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种。
11.根据权利要求1所述的聚丙烯增韧母料,其特征在于:所述的加工流变剂为FX9613、FX5920A、FX5911、DA910或DA-310ST中的一种。
12.一种权利要求1-11任一所述的聚丙烯增韧母料的制备方法,其特征在于:步骤如下:
(1)混料:将聚丙烯、成核剂和茂金属线性低密度聚乙烯、无机物、抗氧剂、吸酸剂和加工流变剂混合均匀;
(2)挤出造粒:将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼,挤出造粒,得聚丙烯增韧母料产品。
13.根据权利要求12所述的聚丙烯增韧母料的制备方法,其特征在于:所述的混料在高速搅拌机中进行,在1000~1500r/min的转速下搅拌3~5min。
14.根据权利要求12所述的聚丙烯增韧母料的制备方法,其特征在于:所述的同向双螺杆挤出机的最高段温度为190~230℃,主机转速150~230r/min,喂料转速30~50r/min。
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