CN109401068A - 一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到高分子塑料改性领域，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及制备方法，低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物由下列重量百分数组成：聚丙烯50%‑75%、β‑改性云母改性剂3‑10%、改性无碱扁平玻纤10‑20%、增韧剂5‑10%、相溶剂5‑9.5%、抗氧剂0.1‑0.6%和其他助剂0.2‑0.9%，所制得的产品简支梁缺口冲击强度可达36KJ/m2以上，弯曲模量可达3000MPa以上，同时产品还具有较好的流动性和低翘曲性能，产品可应用于对强度要求较高的大型制件。

Description

一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子塑料改性领域，特别是一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
目前玻纤增强聚丙烯得到广泛的研究应用，玻纤增强聚丙烯具有高强度、高模量的性能。但是由于玻纤增强聚丙烯在注塑成型的过程中，玻纤沿着树脂流动方向有序排列，使得制品在横纵向收缩不一致，导致产品发生翘曲。这一缺点严重限制了玻纤增强聚丙烯在大制件方向的应用。玻纤增强聚丙烯在提高模量和强度的同时严重降低了制品的冲击强度，因此，开发低翘曲高冲增强聚丙烯材料具有一定的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法，以克服现有玻纤增强聚丙烯制品易发生翘曲和冲击强度下降严重的技术缺陷，解决玻纤增强聚丙烯制品易发生翘曲，冲击强度下降等技术问题。通过加入β-改性云母，改性扁平玻纤和增韧剂来提高聚丙烯产品的冲击强度，通过加入改性扁平玻纤和β-改性云母两者结合来降低聚丙烯制品的翘曲。从而综合获得具有低翘曲、高模量、高强度，高冲击，耐酸碱的聚丙烯材料。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯50%-75%、β-改性云母3-10%、增韧剂5-10%、改性无碱扁平玻纤10-20%、抗氧剂0.1-0.6%、相溶剂5-9.5%、其他助剂0.2-0.9%。
其中，聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合。
优选的，聚丙烯为共聚聚丙烯，熔融指数为20-50g/10min。
其中，β-改性云母为庚二酸接枝碳酸钙晶体包覆的云母，云母为300-500目的金云母或氟云母。
其中，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯、SBS中的一种或其组合。
其中，改性无碱扁平玻纤为宽厚比为3/1的多巴胺改性的无碱扁平玻纤。
其中，相溶剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐接枝率大于1%。
其中，其他助剂为TAF、硅酮、硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS的一种或者几种。
其中，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种。
本发明还公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物的制备方法，采用上述的改性聚丙烯复合物，具体步骤如下：
β-改性云母的制备：
通过50%乙酸钙水溶液浸湿云母、过滤、烘干获得碳酸钙晶体均匀的包裹云母后，将质量分数为钙化云母的2%的庚二酸溶解到乙醇中，再将钙化云母加入到含有庚二酸的乙醇溶液中，放置3小时，然后蒸出乙醇，在80℃下真空干燥至恒重，制得β-改性云母；
改性无碱扁平玻纤的制备：
先将无碱扁平玻纤在无水乙醇中震荡30分钟，干燥备用，将浓度为1g/L的多巴胺水溶液，用盐酸调节pH值为8，之后将干燥过的玻纤加入多巴胺缓冲溶液中，搅拌反应6小时，然后过滤，水洗两遍，干燥至恒重，制得改性无碱扁平玻纤；
挤出造粒：
按照配方比例，将β-改性云母和聚丙烯加入高混锅内，预混60秒，加入增韧剂、抗氧剂、相溶剂、其他助剂于高混锅混2分钟得到预混料；将预混料通过计量称加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，将无碱扁平玻纤加入到双螺杆挤出机的侧位料中，经过挤出、冷却、造粒得到低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物。
其中，挤出造粒中具体的挤出工艺为挤出温度200-220℃，双螺杆挤出机的螺杆转数300-450r/min，真空压力为-0.1MPa，双螺杆挤出机的长径比为40:1。
其中，双螺杆挤出机的各段温度为一区温度180-220℃，二区温度为190-220℃，三区到十区温度为200-220℃，机头温度为190-215℃。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过选择简支梁缺口冲击较高的PP以及在配方体系中加入增韧剂和β-改性云母，从而提高制品的冲击强度，所得制品的简支梁缺口冲击高达35以上；通过加入相溶剂，可以保持聚丙烯应有的力学性能。
2．通过加入改性扁平玻纤和β-云母两者结合来降低聚丙烯制品的翘曲，从而综合获得具有低翘曲、高模量、高强度，高冲击，耐酸碱的聚丙烯材料。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本发明公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯50%-75%、β-改性云母3-10%、增韧剂5-10%、改性无碱扁平玻纤10-20%、抗氧剂0.1-0.6%、相溶剂5-9.5%、其他助剂0.2-0.9%。
其中，聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合。
其中，β-改性云母为庚二酸接枝碳酸钙晶体包覆的云母，云母为300-500目的金云母或氟云母。
其中，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯、SBS中的一种或其组合。
其中，改性无碱扁平玻纤为宽厚比为3/1的多巴胺改性的无碱扁平玻纤。
其中，相溶剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐接枝率大于1%。
其中，其他助剂为TAF、硅酮、硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS的一种或者几种。
其中，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种。
本发明还公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物的制备方法，采用上述的改性聚丙烯复合物，具体步骤如下：
β-改性云母的制备：
通过50%乙酸钙水溶液浸湿云母、过滤、烘干获得碳酸钙晶体均匀的包裹云母后，将质量分数为钙化云母的2%的庚二酸溶解到乙醇中，再将钙化云母加入到含有庚二酸的乙醇溶液中，放置3小时，然后蒸出乙醇，在80℃下真空干燥至恒重，制得β-改性云母；
改性无碱扁平玻纤的制备：
先将无碱扁平玻纤在无水乙醇中震荡30分钟，干燥备用，将浓度为1g/L的多巴胺水溶液，用盐酸调节pH值为8，之后将干燥过的玻纤加入多巴胺缓冲溶液中，搅拌反应6小时，然后过滤，水洗两遍，干燥至恒重，制得改性无碱扁平玻纤；
挤出造粒：
按照配方比例，将β-改性云母和聚丙烯加入高混锅内，预混60秒，加入增韧剂、抗氧剂、相溶剂、其他助剂于高混锅混2分钟得到预混料；将预混料通过计量称加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，将无碱扁平玻纤加入到双螺杆挤出机的侧位料中，经过挤出、冷却、造粒得到低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物。
其中，挤出造粒中具体的挤出工艺为挤出温度200-220℃，双螺杆挤出机的螺杆转数300-450r/min，真空压力为-0.1MPa，双螺杆挤出机的长径比为40:1。
其中，双螺杆挤出机的各段温度为一区温度180-220℃，二区温度为190-220℃，三区到十区温度为200-220℃，机头温度为190-215℃。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯50%、β-改性云母10%、增韧剂10%、改性无碱扁平玻纤20%、抗氧剂0.6%、相溶剂9%、其他助剂0.4%。
其中，聚丙烯为均聚聚丙烯，β-改性云母为β-改性金云母，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其他助剂为TAF。
具体制备方法如实施例1所述此处不再赘述。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯55%、β-改性云母8%、增韧剂8%、改性无碱扁平玻纤20%、抗氧剂0.6%、相溶剂8%、其他助剂0.4%。
其中，聚丙烯为无规共聚聚丙烯，β-改性云母为β-改性氟云母，增韧剂为低密度聚乙烯，抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂，其他助剂为硅酮。
具体制备方法如实施例1所述此处不再赘述。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯60%、β-改性云母5%、增韧剂5%、改性无碱扁平玻纤20%、抗氧剂0.6%、相溶剂9%、其他助剂0.4%。
其中，聚丙烯为嵌段共聚丙烯，β-改性云母为β-改性金云母，增韧剂为SBS，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其他助剂为硬脂酸钙。
具体制备方法如实施例1所述此处不再赘述。
实施例5
本实施例在实施例1的基础上，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯65%、β-改性云母3%、增韧剂10%、改性无碱扁平玻纤15%、抗氧剂0.3%、相溶剂6%、其他助剂0.7%。
其中，聚丙烯为均聚聚丙烯，β-改性云母为β-改性金云母，增韧剂为SBS，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其他助剂为硬脂酸锌。
具体制备方法如实施例1所述此处不再赘述。
实施例6
本实施例在实施例1的基础上，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯70%、β-改性云母3%、增韧剂5%、改性无碱扁平玻纤15%、抗氧剂0.1%、相溶剂6.7%、其他助剂0.2%。
其中，聚丙烯为无规共聚聚丙烯，β-改性云母为β-改性氟云母，增韧剂为SBS，抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂，其他助剂为EBS。
具体制备方法如实施例1所述此处不再赘述。
实施例7
本实施例在实施例1的基础上，公开了一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯75%、β-改性云母3%、增韧剂5%、改性无碱扁平玻纤10%、抗氧剂0.6%、相溶剂5.5%、其他助剂0.9%。
其中，聚丙烯为均聚聚丙烯，β-改性云母为β-改性氟云母，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其他助剂为硬脂酸锌。
具体制备方法如实施例1所述此处不再赘述。
实施例8
本实施例以实施例2-7所制得的聚丙烯复合物为实验对象，并增加对比例两组进行相关的测试，测试项目和测试标准如下所示：
熔融指数是依照标准ISO1133，单位为g/10min；拉伸强度是依照标准ISO527/2-93，单位为MPa；简支梁缺口冲击强度依照标准，单位为KJ/m2；弯曲强度依照标准ISO178-93，单位为Mpa；弯曲模量依照标准ISO178-93，单位为MPa；翘曲性能是通过将100mm*100mm*3mm注塑板10块叠加，测叠加后最高点的距离与最低点距离的差值，保留小数点后两位，单位为mm。
对比例1：
聚丙烯99%，抗氧化剂0.3%，其他助剂0.7%，具体制备方法与实施例1相同。
对比例2：
聚丙烯78%，相容剂6%，无碱扁平玻纤15%，抗氧化剂0.3%，其他助剂0.7%，具体制备方法与实施例1相同。
表1 实验结果一览表（1）
项目 对比例1 对比例2 实施例2 实施例3
熔融指数 32.6 7.6 5.2 6.5
拉伸强度 24.7 45.2 58.7 60.1
缺口冲击强度 40 13.5 32.6 28.3
弯曲强度 28.1 60.3 72.6 77.5
弯曲模量 1003.3 2506.2 3086.4 3265
翘曲性能 0.17 1.47 0.26 0.27
表2 实验结果一览表（2）
项目 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
熔融指数 7 7.3 8.7 8.2
拉伸强度 58.3 51.6 41.2 44.7
缺口冲击强度 30.7 36.7 22.1 16.4
弯曲强度 73.6 65.8 56.3 59.8
弯曲模量 3173.2 2636.7 2380.6 2436
翘曲性能 0.26 0.24 0.32 0.36
通过实施例7与对比例2比较，改性的扁平玻纤的加入可以有效的降低制品的翘曲度，同时也一定程度上提高了冲击强度；在实施例5与对比例2比较，增韧剂和β-改性云母的加入可以有效的提高制品的冲击强度，同时进一步降低了制品的翘曲，由原来的1.47mm下降到了0.24mm。实例2-7与对比例1比较，体系的冲击性能保持良好，略有下降，但是其弯曲强度，拉伸强度，弯曲模量，上升明显，而且制品的翘曲程度与对比例1相差不多。可知本发明的低翘曲高冲增强聚丙烯的力学性能优异，具有实际应用价值，符合对于力学性能要求较高的大制件材料的性能要求，可广泛应用于家电领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于，以重量百分比计，包含以下组分：
聚丙烯50%-75%、β-改性云母3-10%、增韧剂5-10%、改性无碱扁平玻纤10-20%、抗氧剂0.1-0.6%、相溶剂5-9.5%、其他助剂0.2-0.9%。
2.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合。
3.如权利要求2所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，熔融指数为20-50g/10min。
4.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的β-改性云母为庚二酸接枝碳酸钙晶体包覆的云母，所述的云母为300-500目的金云母或氟云母。
5.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯、SBS中的一种或其组合。
6.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的改性无碱扁平玻纤为宽厚比为3/1的多巴胺改性的无碱扁平玻纤。
7.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的相溶剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐接枝率大于1%。
8.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的其他助剂为TAF、硅酮、硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS的一种或者几种。
9.如权利要求1所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种。
10.一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意权利要求所述的改性聚丙烯复合物，具体步骤如下：
β-改性云母的制备：
通过50%乙酸钙水溶液浸湿云母、过滤、烘干获得碳酸钙晶体均匀的包裹云母后，将质量分数为钙化云母的2%的庚二酸溶解到乙醇中，再将钙化云母加入到含有庚二酸的乙醇溶液中，放置3小时，然后蒸出乙醇，在80℃下真空干燥至恒重，制得β-改性云母；
改性无碱扁平玻纤的制备：
先将无碱扁平玻纤在无水乙醇中震荡30分钟，干燥备用，将浓度为1g/L的多巴胺水溶液，用盐酸调节pH值为8，之后将干燥过的玻纤加入多巴胺缓冲溶液中，搅拌反应6小时，然后过滤，水洗两遍，干燥至恒重，制得改性无碱扁平玻纤；
挤出造粒：
按照配方比例，将β-改性云母和聚丙烯加入高混锅内，预混60秒，加入增韧剂、抗氧剂、相溶剂、其他助剂于高混锅混2分钟得到预混料；将预混料通过计量称加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，将无碱扁平玻纤加入到双螺杆挤出机的侧位料中，经过挤出、冷却、造粒得到低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物。
11.如权利要求10所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，所述的挤出造粒中具体的挤出工艺为挤出温度200-220℃，双螺杆挤出机的螺杆转数300-450r/min，真空压力为-0.1MPa，所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1。
12.如权利要求11所述的一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的各段温度为一区温度180-220℃，二区温度为190-220℃，三区到十区温度为200-220℃，机头温度为190-215℃。
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