CN109337218A

CN109337218A - 一种包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体及制备方法和应用

Info

Publication number: CN109337218A
Application number: CN201811151895.3A
Authority: CN
Inventors: 杨战军; 杨蕙嘉; 黄思博; 高健阳; 杨铁梅; 高正龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2019-02-15

Abstract

本发明公开了一种包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体及其制备方法和应用，该弹性体材料是由原料聚丙烯、橡胶、硫化剂、助交联剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和成核剂按照以下重量百分比制成：聚丙烯25‑60%、橡胶10‑70%、硫化剂0.1‑0.5%、助交联剂0.1‑0.4%、抗氧剂0.1‑0.3%、光稳定剂0.1‑0.3%、润滑剂0.5‑3%、成核剂1‑5%。本发明产品具有优异的力学性能和表面性能，加工性能好，和巴塞尔公司TPO产品性能相当，而且成本更低，制备方法更简单，生产效益高，产品没有残余气味，适合用作汽车零部件加工等领域。

Description

一种包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃热塑性弹性体材料，尤其是包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）由橡胶和聚烯烃构成，通常橡胶组分为三元乙丙橡胶（EPDM）、乙烯-辛烯共聚弹性体（POE）、丁腈橡胶（NBR）和丁基橡胶；聚烯烃组分主要为聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）。

TPO目前成为汽车和家电领域的主要橡塑材料，其中汽车上用量占总产量的75%以上，成为热塑性弹性体（TPE）中增长最快的品种。目前汽车用TPO材料多用性能较好的PP/POE体系，但是，国内尚无法生产POE，不但需要进口而且价格较贵，使PP/POE体系的TPO产品成本较高,而且动态硫化法使用过氧化物作为交联剂，在加工过程中会产生气味，影响环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种产品加工性能好、力学性能优良、成本较低的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体及其制备方法和应用，从而克服上述现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，该弹性体由原料聚丙烯、橡胶、硫化剂、助交联剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和成核剂按照以下重量百分比制成：聚丙烯25-60%、橡胶10-70%、硫化剂0.1-0.5%、助交联剂0.1-0.4%、抗氧剂0.1-0.3%、光稳定剂0.1-0.3%、润滑剂0.5-3%、成核剂1-5%。

上述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，优选的，所述聚丙烯是均聚聚丙烯，其熔融指数为20g/10min，所述橡胶是三元乙丙橡胶（EPDM）。

上述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体,优选的，所述硫化剂是2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）己烷（硫化剂101）。

上述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体,优选的，所述助交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）。

上述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体,优选的，所述抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）。

上述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体,优选的，所述光稳定剂是双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（光稳定剂770）。

上述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体,优选的，所述润滑剂是硬脂酸钙（CaSt），所述成核剂是纳米滑石粉。

上述包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体的制备方法，具体说，将配方中的硫化剂和助交联剂先用丙酮溶解，然后加入聚丙烯和橡胶的混合物中并混匀，待丙酮挥发后，加入双螺杆挤出机中，温度为190-200℃，转速400-600转/分钟，经动态硫化交联而成种子母料，再加入抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和成核剂，经双螺杆机挤出造粒，即得。

包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体在制备汽车零部件中的应用。

上述应用中，所述的汽车零部件可以是保险杠、密封条、防擦条或侧裙板。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的全硫化热塑性弹性体主要成分是PP和EPDM，通过动态硫化交联而成，具有优异的力学性能和表面性能，加工性能好，和巴塞尔公司TPO产品性能相当，而且成本更低，制备方法更简单，生产效益高，产品没有残余气味，适合用作汽车零部件加工等领域。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明中所用的原料聚丙烯是均聚聚丙烯，优选熔融指数为20g/10min（230℃/2.16kg），可以选用中石化的Z30S，优选用量是25-45%；橡胶是三元乙丙橡胶（EPDM），可以选用吉林石化的J3080或J3080P，优选用量是55-70%；硫化剂优选2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）己烷（硫化剂101），优选用量是0.1-0.2%；助交联剂优选三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC），优选用量是0.1-0.2%；抗氧剂优选四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010），优选用量是0.2-0.3%；光稳定剂优选双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（光稳定剂770），优选用量是0.2-0.3%；润滑剂优选硬脂酸钙（CaSt），优选用量是0.5-2%%；成核剂优选纳米滑石粉，优选用量是1-2%。

实施例1：配方：按重量百分比计算，均聚聚丙烯26.3%、三元乙丙橡胶（EPDM）70%、硫化剂101 0.15%、三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）0.15%、抗氧剂1010 0.2%、光稳定剂7700.2%、硬脂酸钙（CaSt）2%、纳米滑石粉1%。

制备方法：将配方中的硫化剂101和助交联剂TAIC先用丙酮溶解，加入PP（Z30S）和EPDM（J3080）的混合物中并混匀，待丙酮挥发后，加入双螺杆挤出机中（温度190-200℃，转速500转/分钟），经动态硫化交联而成种子母料，再加入硬脂酸钙、纳米滑石粉、抗氧剂1010和光稳定剂770，即得本发明的全硫化热塑性弹性体。

实施例2：配方：按重量百分比计算，均聚聚丙烯31.3%、三元乙丙橡胶（EPDM）65%、硫化剂101 0.15%、三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）0.15%、抗氧剂1010 0.2%、光稳定剂7700.2%、硬脂酸钙（CaSt）2%、纳米滑石粉1%。制备方法同实施例1。

实施例3：配方：配方：按重量百分比计算，均聚聚丙烯36.3%、三元乙丙橡胶（EPDM）60%、硫化剂101 0.15%、三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）0.15%、抗氧剂1010 0.2%、光稳定剂7700.2%、硬脂酸钙（CaSt）2%、纳米滑石粉1%。制备方法同实施例1。

实施例4：按重量百分比计算，均聚聚丙烯41.3%、三元乙丙橡胶（EPDM）55%、硫化剂101 0.15%、三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）0.15%、抗氧剂1010 0.2%、光稳定剂770 0.2%、硬脂酸钙（CaSt）2%、纳米滑石粉1%。制备方法同实施例1。

申请人按照实施例1-4的配方将制备得出的弹性体进行性能检测,测试方法：(1)密度的测定：根据ASTM D792标准进行测试。(2)弯曲强度和弯曲模量的测定：根据ASTM D-790标准进行检验。(3)悬臂梁缺口冲击强度的测定：根据ASTM D-256标准进行检验。(4)伸强度的测定：根据ASTM D-638标准进行检验。

表1 实施例1-4配方

将上述配方中的硫化剂101和助交联剂TAIC先用丙酮溶解，加入PP（Z30S）和EPDM（J3080）的混合物中并混匀，待丙酮挥发后，加入双螺杆挤出机中（温度190-200℃，转速500转/分钟），经动态硫化交联而成种子母料，再加入硬脂酸钙、纳米滑石粉、抗氧剂1010和光稳定剂770，经双螺杆机挤出造粒而成本发明的聚烯烃热塑性弹性体TPO。产品没有气味，成本低廉，制备方法简单，适用于制造汽车保险杠、密封条、防擦条及侧裙板等汽车零部件。实施例1-4的TPO主要性能指标见表2。

表2 实施例1-4的TPO主要性能

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					密度（g/cm<sup>3</sup>）	0.885	0.889	0.892	0.894
缺口冲击强度（J/m）	不断	不断	855	770
					拉伸强度（MPa）	12.2	12.9	13.5	14.3
断裂伸长率（%）	570	480	410	390
					弯曲强度（MPa）	19.6	20.8	21.0	21.7
弯曲模量（MPa）	462	469	477	485

由上表可以看出，PP/EPDM体系TPO在本实施例范围内表现出良好的力学性能，随着EPDM含量的增加，冲击强度增加明显。

本发明产品与现有技术做比较，即与巴塞尔公司TPO Hifax X1956A对比，采用汽车保险杠配方体系：PP 72.6%、TPO 11%、滑石粉15%、白油0.3%、抗氧剂0.3%、润滑剂1%。以实施例4的TPO与X1956A对比，性能数据见表3。

表3 主要性能对比

	现有技术	本发明
			密度（g/cm<sup>3</sup>）	1.01	1.01
缺口冲击强度（J/m）	250	320
			拉伸强度（MPa）	15.8	15.0
断裂伸长率（%）	300	370
			弯曲强度（MPa）	27.1	29.8
弯曲模量（MPa）	1210	1300
			注塑件外观（目测）	无老虎斑	无老虎斑

由表3可知，采用本发明制得的TPO材料应用于汽车保险杠时，具有与巴塞尔公司TPO材料同样的外观，力学性能相当，可以替代使用，打破国外公司对TPO材料的垄断，降低生产成本。本发明可以根据用户的要求调整配方，生产性能符合用户需要各种规格TPO材料。

本发明的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，由原料聚丙烯、橡胶、硫化剂、助交联剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和成核剂按照以下重量百分比制成：聚丙烯25-60%、橡胶10-70%、硫化剂0.1-0.5%、助交联剂0.1-0.4%、抗氧剂0.1-0.3%、光稳定剂 0.1-0.3%、润滑剂0.5-3%、成核剂1-5%。

2.根据权利要求1所述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，所述聚丙烯是均聚聚丙烯，其熔融指数为20g/10min，所述橡胶是三元乙丙橡胶。

3.根据权利要求1所述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，所述硫化剂是硫化剂101。

4.根据权利要求1所述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，所述助交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯。

5.根据权利要求1所述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，所述抗氧剂是抗氧剂1010。

6.根据权利要求1所述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，所述光稳定剂是光稳定剂770。

7.根据权利要求1所述的包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体，其特征在于，所述润滑剂是硬脂酸钙，所述成核剂是纳米滑石粉。

8.根据权利要求1-7任意一项所述包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，将配方中的硫化剂和助交联剂先用丙酮溶解，然后加入聚丙烯和橡胶的混合物中并混匀，待丙酮挥发后，加入双螺杆挤出机中，温度为190-200℃，转速400-600转/分钟，经动态硫化交联而成种子母料，再加入抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和成核剂，经双螺杆机挤出造粒，即得。

9.如权利要求1所述包含聚丙烯的全硫化热塑性弹性体在制备汽车零部件中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的汽车零部件是保险杠、密封条、防擦条或侧裙板。