CN109971071A - 一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料、制备方法及用途 - Google Patents

一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料、制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，由均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉制备得到，其中聚丙烯、聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉的重量比为(59.2‑69.2)：(14‑20)：(1‑3)：12：0.4：0.3：1：0.1：2；所述均聚聚丙烯的等规度≥96％、熔指≤6g/10min；所述共聚聚丙烯的熔点≤140℃；所述威达美弹性体的熔体流动速率大于500g/10min。所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料经旋熔加工后熔合面强度高，可承受高强度的循环水压不破裂，非常适合净水器滤瓶外壳用。

Description

一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料、制备方法及用途
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯是产量最大的五种通用塑料之一，具有优异的力学性能、化学性能，并且价格低廉，来源广泛，在汽车、家电、包装、建筑等领域得到广泛应用，已成为通用树脂中发展最快的品种。现有很多厂商使用改性聚丙烯复合材料生产制造净水器滤瓶外壳产品，该产品在制造过程中需用旋熔加工工艺把两个半成品部件熔接成为一个整体，熔接处品质的好坏会影响滤瓶产品整体抵抗外界自来水水压的能力，因此提高聚丙烯复合材料在旋熔加工工艺中的熔合能力显得尤为重要。
关于净水器滤瓶外壳产品的选材，有关专利提出了一些解决方案，专利CN201610362289公开了一种净水器滤芯外壳用改性聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料强度高且具有抗菌性能，但没有考虑到产品在经过旋熔加工后的熔接性能。除此之外还未见有关净水器滤瓶外壳产品材料的相关专利报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料经旋熔加工后熔合面强度高，可承受高强度的循环水压不破裂。
为实现上述目的，本发明提供一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，由均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉制备得到，其中聚丙烯、聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉的重量比为(59.2-69.2)：(14-20)：(1-3)：12：0.4：0.3：1：0.1：2；其中所述均聚聚丙烯为等规度大于等于96％、熔指小于等于6g/10min的均聚聚丙烯；所述共聚聚丙烯为熔点小于等于140℃的共均聚聚丙烯；所述威达美弹性体的熔体流动速率大于500g/10min。
进一步，所述填充剂为碳酸钙，粒径D50小于等于2微米。
进一步，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或者至少两种混合组成。
进一步，所述润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或者至少两种混合组成；
任选的，所述抗菌剂由超细片层型磷酸锆载体上进行银锌插层反应而成。
进一步，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-220℃；更优选的，所述双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
进一步，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-220℃；更优选的，所述双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
本发明还提供所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料用于净水器滤瓶外壳的用途。
本发明所述威达美弹性体为埃克森美孚公司以等规立构的丙烯重复单元与无规分布的乙烯组分用专有的茂金属催化技术聚合而成，产品粘度小，熔体流动速率大于500g/10min。
本发明所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料利用优选的高等规度高强度PP树脂(等规度大于等于96％、熔指小于等于6g/10min的均聚聚丙烯)与熔点小于等于140℃的共均聚丙烯复配，使聚丙烯复合材料中具有低熔点组分，在旋熔加工过程中可使聚丙烯复合材料在较低温度下即可熔接；同时使用威达美弹性体作为添加助剂，可在一定程度上降低PP树脂的结晶度，减缓PP树脂完全结晶时间，使两个产品部件界面上的聚丙烯复合材料具有足够的时间充分熔合；并且由于威达美弹性体超高的流动性，能够有效的包覆、粘结矿物填充材料，增加填充材料与PP树脂的相容性，提高填充材料与PP树脂的结合力，在提高聚丙烯复合材料整体性能的同时可以减少旋熔加工过程中的碎屑飞出；威达美弹性体还可以提高聚丙烯复合材料的抗冲击强度，增加聚丙烯复合材料韧性，缓冲水压压力；加上抗菌剂可使聚丙烯复合材料具有长期抗菌效果，最终制得用旋熔加工工艺生产制造的可承受高爆破水压的净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
本发明所述的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的重量比例满足(59.2-69.2)：(14-20)。否则所得的聚丙烯复合材料综合力学性能下降很多(屈服强度小于28MPa，悬臂梁缺口冲击强读小于5KJ/m2)，滤瓶承受最高爆破水压降低(滤瓶承受最高爆破水压小于30MPa)。比如对比例6中均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的重量比例为3:2，则综合力学性能下降很多(屈服强度为25.1MPa，悬臂梁缺口冲击强6.1KJ/m2)，滤瓶承受最高爆破水压降低(滤瓶承受最高爆破水压28.3MPa)。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以下实施例中：
一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，由均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉制备得到，其中聚丙烯、聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉的重量比为(59.2-69.2)：(14-20)：(1-3)：12：0.4：0.3：1：0.1：2；其中所述均聚聚丙烯为等规度大于等于96％、熔指小于等于6g/10min的均聚聚丙烯；所述共聚聚丙烯为熔点小于等于140℃的共均聚聚丙烯；所述威达美弹性体的熔体流动速率大于500g/10min。
进一步，所述填充剂为碳酸钙，粒径D50小于等于2微米。
进一步，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或者至少两种混合组成。
进一步，所述润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或者至少两种混合组成；
任选的，所述抗菌剂由超细片层型磷酸锆载体上进行银锌插层反应而成。比如银锌离子类广谱抗菌剂KP-J151。
进一步，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-220℃；更优选的，所述双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
进一步，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-220℃；更优选的，所述双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
所述抗菌剂由超细片层型磷酸锆载体上进行银锌插层反应而成。
成核剂为日本艾迪科生产的NA-11；钛白粉为四川龙蟒R996白粉。
实施例1：净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料的制备
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
之后，将按比例称量好的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉混合均匀后从主喂料口加入到平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出，其中双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；
最后将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
表1实施例1-4级对比例1-6的原料用量表
实施例2：净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料的制备
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
实施例3：净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料的制备
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
实施例4：净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料的制备
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
对比例1
对比例1采用的原料配方和制备方法和实施例1基本一致，区别在于不加入聚丙烯PPRX3600，其份数由聚丙烯PPH-T03补充。
对比例2
对比例2采用的原料配方和制备方法和实施例1基本一致，区别在于不加入威达美POE8880，其份数由聚丙烯PPH-T03补充。
对比例3
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
对比例4
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
对比例5
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
对比例6
按上述重量份数称取相应的原料：见表1
制备方法同实施例1，效果见表2。
将上述各实验组和对比例所得进行如下检测：密度、屈服强度、悬臂梁缺口冲击强度、滤瓶承受最高爆破水压(将上述各实施例和对比例所制备得到的净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料制备得到滤瓶后进行测试)，具体检测方法参照标准检测，此处不再赘述，检测结果如下表1所示：
表2实施例1-4和对比例1-6的检测结果表
从表2可以看出，对比实施例4和实施例1，随着低熔点PPRX3600添加比例增加，产品经旋熔加工后熔合质量好，滤瓶承受最高爆破水压提高；对比实施例3和实施例2，随着威达美弹性体添加比例提高，其优异的流动性可以很好的包覆填充材料使得材料综合力学性能提高，同时其在一定程度上降低PP树脂的结晶度，减缓PP树脂完全结晶时间，在旋熔加工时使两个产品部件界面上的聚丙烯复合材料具有足够的时间充分熔合，界面熔合质量好，因此滤瓶承受最高爆破水压提高；对比对比例3和实施例1，用熔指26的PPZ30S替换PPH-T03，由于分子量的降低，分子间缠结程度下降，聚丙烯复合材料综合力学性能偏低：对比例3的屈服强度小于28MPa，悬臂梁缺口冲击强度小于5KJ/m2，滤瓶承受最高爆破水压也不到30MPa；对比对比例4和实施例2，用普通嵌段共聚聚丙烯PPK8009替换PPRX3600(熔点140℃)，由于普通嵌段共聚聚丙烯熔点高达160℃，聚丙烯复合材料在较高温度下即发生冷却固化从而导致熔接时间不足，进而导致界面熔接质量降低，滤瓶承受最高爆破水压降低(对比例4的滤瓶承受最高爆破水压为29.1MPa)；对比对比例5和实施例4，用低熔指的威达美6202替换威达美8880，熔指低的威达美6202不利于润湿、包覆填充材料，填充材料与PP树脂相容性不足，结合强度低，聚丙烯复合材料综合力学性能偏低(对比例5所得的屈服强度为26.5MPa，悬臂梁缺口冲击强4.5KJ/m2)，滤瓶承受最高爆破水压降低(对比例5所得的滤瓶承受最高爆破水压为29.6MPa)；对比对比例6和实施例1，当提高PPRX3600的比例至32份时(均聚聚丙烯：共聚聚丙烯＝3:2)，虽然PPRX3600熔点低利于产品熔接，但PPRX3600综合力学性能比高等规度PPH-T03低很多，因此导致聚丙烯复合材料综合力学性能下降很多，滤瓶承受最高爆破水压降低为28.3MPa，并且聚丙烯复合材料综合力学性能也下降了(对比例6所得的屈服强度为25.1MPa，悬臂梁缺口冲击强6.1KJ/m2)，无法满足市场对净水器滤瓶外壳性能的需求(屈服强度大于28MPa，悬臂梁缺口冲击强读大于5KJ/m2，滤瓶承受最高爆破水压大于30MPa)；对比实施例1和对比例1，不添加低熔点PPRX3600组分，聚丙烯复合材料在较高温度下就冷却固化,没有足够的时间熔合,产品经旋熔加工后熔合质量不好导致滤瓶承受最高爆破水压降低(对比例1所得的屈服强度为29.5MPa，悬臂梁缺口冲击强4.9KJ/m2，滤瓶承受最高爆破水压29.6MPa)；对比实施例1和对比例2，不添加威达美POE8880组分，没有高流动性的威达美POE8880组分包覆填充材料,填充材料与PP树脂的结合强度低,聚丙烯复合材料综合力学性能降低，滤瓶承受最高爆破水压降低(对比例1所得的屈服强度为27.6MPa，悬臂梁缺口冲击强4.4KJ/m2，滤瓶承受最高爆破水压29.9MPa)。
综上所述，采用本发明的技术方案，所制备得到的净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料具有优异的综合力学性能(屈服强度大于28MPa，悬臂梁缺口冲击强读大于5KJ/m2)，并且具备很好的滤瓶承受最高爆破水压值(均大于30MPa)。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，由均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉制备得到，其中聚丙烯、聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉的重量比为(59.2-69.2)：(14-20)：(1-3)：12：0.4：0.3：1：0.1：2；其中所述均聚聚丙烯为等规度大于等于96％、熔指小于等于6g/10min的均聚聚丙烯；所述共聚聚丙烯为熔点小于等于140℃的共均聚聚丙烯；所述威达美弹性体的熔体流动速率大于500g/10min。
2.权利要求1所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填充剂为碳酸钙，粒径D50小于等于2微米。
3.权利要求1所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或者至少两种混合组成。
4.权利要求1所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或者至少两种混合组成；
任选的，所述抗菌剂由超细片层型磷酸锆载体上进行银锌插层反应而成。
5.权利要求1所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料，其特征在于，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-220℃；更优选的，所述双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
6.一种权利要求1所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、威达美弹性体、填充剂，抗氧剂，润滑剂，抗菌剂，成核剂，钛白粉加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-220℃；更优选的，所述双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃；将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料。
7.权利要求1所述净水器滤瓶外壳用聚丙烯复合材料用于净水器滤瓶外壳的用途。
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