CN109233083A - 一种高强高韧改性聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料成型加工领域，具体涉及一种高强高韧改性聚丙烯材料及其制备方法，聚丙烯材料由下述组份按重量份制备而成：聚丙烯49‑99.7份；滑石粉0‑30份；增韧剂0‑20份；纳米Nd2O3 0.3‑1份；偶联剂0.1‑0.5份；热稳定剂0.1‑1份；润滑剂0‑1份；白油0‑0.5份；本发明采用纳米氧化钕(Nd2O3)作为无机功能型界面相容剂，改善了复合体系各相间的相容性，可明显提高改性聚丙烯材料的刚性和韧性。

Description

一种高强高韧改性聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料成型加工领域，特别涉及一种高强高韧改性聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯材料由于其价廉质轻的优点，而广泛应用于汽车内外饰件中。聚丙烯材料为通用改性塑料，其力学性能总体处于适中水平，但由于其为结晶材料，聚丙烯材料的刚性和韧性为一组矛盾力学性能，目前，在现有技术中尚未有可同时较好的满足刚性和韧性需要的改性聚丙烯材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高韧改性聚丙烯材料及其制备方法，改善复合体系各相间的相容性，同时提高聚丙烯材料的刚性和韧性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高强高韧改性聚丙烯材料，由下述组份按重量份制备而成：
进一步，所述的聚丙烯的熔体流动速率为：在温度230℃、荷重2.16kg的条件下通过标准口模的熔体质量为0.1-100g/10min。
进一步，所述的热稳定剂为亚酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、磷酸酯类热稳定剂中的一种或多种的组合。
进一步，所述的润滑剂为金属皂类润滑剂、酰胺类润滑剂中的一种或多种的组合。
进一步，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
进一步，所述增韧剂选自聚乙烯辛烯共弹性体、聚乙烯中的一种或多种的组合。
本发明同时还提供了一种高强高韧改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：按各组分的重量份数，将聚丙烯，滑石粉、增韧剂、纳米Nd2O3、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、白油加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出造粒，得高强高韧改性聚丙烯材料。
进一步，所述双螺杆挤出机的长径比为35-56:1，区间温度为170-250℃。
进一步，所述滑石粉的粒径为100-1000μm。
进一步，所述纳米Nd2O3为粒径30-60nm，且纯度大于99.9％的粉末状纳米材料。
本发明具备以下有益效果：
本发明在聚丙烯材料组分中加入了无极相纳米Nd2O3，Nd2O3表面存在许多残键和非配对原子，且引入的无机相粒径为纳米级，可与有机基体和无机填料同时发生键和作用，因此增强了复合材料内树脂基体和无机填料之间的界面相容性，当外加载荷作用时，起到了能量扩散作用，提高了复合体系抗外力载荷的能力，从而达到提高材料强度和刚性的目的。另一方面，复合材料在受力时，有机化的纳米Nd2O3粒子卡在银纹的伸展方向上，持续增大外加载荷时，在外加载荷作用下，无机相粒子会产生弹性形变，起到能量弥散作用，从而会阻止已有银纹的伸长和变宽，同步阻止了小银纹的合并，防止了大银纹的出现，大银纹的出现及合并会导致板材的断裂。从而减弱外力影响，提高了复合体系的抗冲击性能。从而实现同时提高聚丙烯材料的刚性和韧性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明目的，而非限制本发明的保护范围。
本发明实施例中所有物质均是已知的市售产品，其中聚丙烯的熔体流动速率为：在温度230℃、荷重2.16kg的条件下通过标准口模的熔体质量为0.1-100g/10min。所述纳米Nd2O3为粒径30-60nm，且纯度大于99.9％的粉末状纳米材料。
实施例1：
将74.3份熔融指数为60g/10min的聚丙烯、粒径为600μm的滑石粉15份、增韧剂POE(聚乙烯辛烯共弹性体)10份、0.5份酚类热稳定剂1010、0.5份金属皂类润滑剂硬脂酸钙、0.3份纳米Nd2O3，0.1份硅烷偶联剂KH-550，0.3份白油,在长径比为40:1、区间温度为200℃的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯材料。
实施例2：
将64.5份熔融指数为20g/10min的聚丙烯、粒径为200μm的滑石粉20份、增韧剂POE(聚乙烯辛烯共弹性体)15份、纳米Nd2O3 0.5份、0.7份受阻胺类热稳定剂5593、0.7份酰胺类润滑剂芥酸酰胺、0.2份硅烷偶联剂KH-550，0.4份白油，在长径比为36:1、区间温度为180℃的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯材料。
实施例3：
将84.2份熔融指数为85g/10min的聚丙烯、粒径为100μm的滑石粉8份、增韧剂PE(聚乙烯)7份、纳米Nd2O3 0.8份、0.2份磷酸酯类热稳定剂DSTDP、0.2份金属皂类润滑剂硬脂酸钙和0.1份酰胺类润滑剂芥酸酰胺、0.4份钛酸酯偶联剂NDZ109，0.2份白油，在长径比为48:1、区间温度为230℃的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯材料。
实施例4：
将49份熔融指数为100g/10min的聚丙烯、粒径为1000μm的滑石粉30份、增韧剂PE(聚乙烯)7份和POE(聚乙烯辛烯共弹性体)13份、纳米Nd2O3 1份、0.5份酚类热稳定剂1010和0.5份受阻胺类热稳定剂5593、1份金属皂类润滑剂硬脂酸钙、0.5份钛酸酯偶联剂NDZ109，0.5份白油，在长径比为56:1、区间温度为250℃的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯材料。
实施例5：
将99.7份熔融指数为0.1g/10min的聚丙烯、纳米Nd2O3 0.3份、0.1份酚类热稳定剂1010、0.1份硅烷偶联剂KH-550，在长径比为35:1、区间温度为170℃的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯材料。
将上述实施例1-5制备的高强高韧改性聚丙烯材料按照ISO标准测试方法测试性能如表1所示：
表1：
从表1的测试结果可以清楚的看出，本发明制备的聚丙烯材料的刚性和韧性较普通改性聚丙烯有明显的提高，综合性能优异。
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 (10)

1.一种高强高韧改性聚丙烯材料，其特征在于，由下述组份按重量份制备而成：
聚丙烯 49-99.7份；
滑石粉 0-30份；
增韧剂 0-20份；
纳米Nd2O3 0.3-1份；
偶联剂 0.1-0.5 份；
热稳定剂 0.1-1 份；
润滑剂 0-1份；
白油 0-0.5 份。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯的熔体流动速率为：在温度230℃、荷重2.16kg的条件下通过标准口模的熔体质量为0.1-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的热稳定剂为亚酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、磷酸酯类热稳定剂中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的润滑剂为金属皂类润滑剂、酰胺类润滑剂中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.根据权利要求1所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料，其特征在于，所述增韧剂选自聚乙烯辛烯共弹性体、聚乙烯中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按各组分的重量份数，将聚丙烯，滑石粉、增韧剂、纳米Nd2O3、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、白油加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出造粒，得高强高韧改性聚丙烯材料。
8.根据权利要求7所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为 35-56:1，区间温度为170-250℃。
9.根据权利要求7所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述滑石粉的粒径为100-1000μm。
10.根据权利要求7所述的一种高强高韧改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述纳米Nd2O3为粒径30-60nm，且纯度大于99.9%的粉末状纳米材料。
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