CN110157102B - 一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料技术领域，涉及一种用于家电产品的聚丙烯组合物，具体涉及光泽度高且韧性和刚性达到平衡的聚丙烯组合物及其制备方法。聚丙烯组合物由以下重量份数的原料制备而成：高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂63～88、高光泽共聚聚丙烯树脂8～28、增刚成核剂0.1～0.4、弹性体4～9。本发明中的两种高光泽共聚聚丙烯共混，使结晶度提高，粒径减小，产品结构更稳定，光泽度有显著的提升；并且本发明将增刚成核剂和弹性体加入到两种共混高光泽聚丙烯中，使得组合物达到刚韧平衡的效果。另外本发明采用了增刚成核剂，不仅提高组合物的刚性，还避免了由于弹性体的加入造成的影响光泽度的缺陷。

Description

一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料技术领域，涉及一种用于家电产品的聚丙烯组合物，具体涉及光泽度高且韧性和刚性达到平衡的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是商业化塑料中发展最为迅速的品种之一。它具有综合力学性能好、无毒、易加工、耐化学品等优点，而且原料易得、价格低廉，因而在家电、汽车以及包装等领域得到了广泛的应用。高光泽PP正在逐步取代HIPS、ABS等高光泽塑料，应用于对塑料有耐热性、光泽度和一定硬度要求的部件，如电饭煲、电熨斗、电水壶、电吹风、微波炉、取暖器和电烤面包机等小家电。
关于高光泽的技术，有以下的专利文献披露：
CN 104086939公布了一种高模量高韧性高光泽聚丙烯组合物，80～95重量份嵌段共聚聚丙烯、5～20重量份高结晶共聚聚丙烯、10～40重量份无机矿物、5～20重量份抗冲改性剂经混合、挤出造粒制备而成。此方案虽模量和低温冲击较高，但光泽度在85％以下，达不到高光泽要求。
CN 101291986B公布了一种用于注塑模塑聚丙烯，以调节聚合参数为发明点，得到光泽度较高的聚丙烯，但冲击只有2.5KJ/m2。
因此，需要针对提高聚丙烯的光泽度进行改进。
关于其它与本申请相接近的文献，本发明人检索到了如下的两篇最接近的文献：分别为CN 104086939和“间规聚丙烯与等规聚丙烯共混物的结晶行为”。
CN 104086939采用均聚聚丙烯30～90份、共聚聚丙烯10～40份、乙烯－辛烯共聚物增韧剂2～10份、高光泽填料硫酸钡2～30份、成核剂1～5份以及少量抗氧剂和润滑剂，得到了高韧性高光泽聚丙烯复合材料。
《间规聚丙烯与等规聚丙烯共混物的结晶行为》考察了间规聚丙烯和等规聚丙烯共混物的结晶行为，指出少量等规聚丙烯的存在可以明显促进间规聚丙烯的结晶，使间规聚丙烯的结晶速率常数增大、半结晶时间减少。
上述的专利及文献中所披露的技术方案，并未获得光泽度高且弯曲弹性模量、简支梁缺口冲击强度较佳的组合物，因此，需要针对上述技术所未解决的问题进行进一步的研究。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种具有高光泽度且弯曲弹性模量较好并且抗冲击性能较好的高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物；
本发明还提供了上述的高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物的制备方法，通过该方法能获得光泽度较高且弯曲弹性模量、简支梁缺口冲击强度均较佳的聚丙烯产品：
本发明所提供的高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物，是由以下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0002104985160000021
上述的高光泽抗冲共聚聚丙烯熔体质量流动速率MFR为8～15g/10min，熔融温度范围为135～150℃，乙烯的质量百分比含量为4～6％。
高光泽共聚聚丙烯的熔体质量流动速率MFR2.16为3～5g/10min，熔融温度范围为155～165℃，乙烯的质量百分比含量为1～3％；
增刚成核剂为山梨醇衍生物、有机磷酸盐、松香和高分子成核剂中的至少一种。增刚成核剂除了可以增加聚丙烯刚性，还可提高PP树脂的结晶度，对光泽度也有较大的提升作用。
增刚成核剂为为山梨醇衍生物。
弹性体为二元乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SBS)以及苯乙烯－乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、乙烯－辛烯共聚物(POE)。
弹性体为乙烯－辛烯共聚物，其共聚组成和分子量分布比较窄，具有优良的物理机械性能；结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶态的乙烯和辛烯长链可提供优良的弹性；与PP有较好的相容性，可在pp集体中均匀分散，得到较小的POE分散相粒径和较窄的粒径分布。
上述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下的步骤：
(1)取63～88份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、8～28份高光泽共聚聚丙烯树脂、4～9份的弹性体和0.1～0.4份的成核剂，混合均匀；
(2)将(1)中混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中混炼、造粒，获得高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物。
优选的，(1)中，混合时，将各原料置于高速搅拌机，在1000～1500r/min的转速下搅拌1～3min，混合均匀。
(2)中，混炼、造粒时，挤出机各区温度为170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆转速为200～300rpm。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明中的两种高光泽共聚聚丙烯共混，使结晶度提高，粒径减小，产品结构更稳定，光泽度有所提升。
(2)本发明将增刚成核剂和弹性体加入到两种共混高光泽聚丙烯中，使得组合物达到刚韧平衡的效果。另因弹性体的加入，势必会影响组合物的光泽度，增刚成核剂不仅可以提高组合物的刚性，同时可以确保产品较高的光泽度，且成核剂用量很小。
(3)本发明将增刚成核剂和弹性体加入到两种共混高光泽聚丙烯中，起到协同作用，使组合物产品在常温放置一段时间后(2个月)，其光泽度下降不明显，有利于产品长期保持高光泽的效果。
具体实施方式
为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。
高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、高光泽共聚聚丙烯树脂、山梨醇衍生物、弹性体POE：均为市售产品。
实施例1
(1)取63份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、28份高光泽共聚聚丙烯树脂、9份的弹性体POE和0.4份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀；
高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率10g/10min，熔融温度155℃，乙烯含量5.5％；
高光泽共聚聚丙烯的熔体质量流动速率4.2g/10min，熔融温度165℃，乙烯含量2.8％。
(2)将(1)中混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中混炼、造粒，保持挤出机各区温度为170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆转速为250rpm，获得高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物。
实施例2
(1)取76份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、18份高光泽共聚聚丙烯树脂、6份的弹性体POE和0.4份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀；其余与实施例1相同。
实施例3
取88份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、8份高光泽共聚聚丙烯树脂、4份的弹性体POE和0.1份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀。其余与实施例1相同。
对比例1
取91份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、9份的弹性体POE、0.4份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀。其余与实施例1相同。
对比例2
取63份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、28份高光泽共聚聚丙烯树脂、0.4份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀。其余与实施例1相同。
对比例3
取50份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、33份高光泽共聚聚丙烯树脂、17份的弹性体POE、0.4份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀。其余与实施例1相同。
对比例1～3中，高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率10g/10min，熔融温度155℃，乙烯含量5.5％；
高光泽共聚聚丙烯的熔体质量流动速率4.2g/10min，熔融温度165℃，乙烯含量2.8％。
对比例4
取76份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、18份高光泽共聚聚丙烯树脂(熔体质量流动速率2.5g/10min，熔融温度159℃，乙烯含量4.0％)、6份的弹性体、0.1份的成核剂山梨醇衍生物，置于高速搅拌机中，在1200r/min的转速下搅拌2min，混合均匀。其余与实施例1相同。
实施例4
关于实施例1～3中的聚丙烯产品，本发明人测试了它们的性能。
熔体质量流动速率：按GB/T 3682－2000进行测试，砝码2.16kg，温度230℃；
简支梁缺口冲击强度：按GB/T 1043.1－2008测试；
弯曲性能：按GB/T 9341－2008测试；
氧化诱导时间：按照GB/T 8807－1988进行测试。
表1实施例及其性能表征
Figure BDA0002104985160000061
Figure BDA0002104985160000071
表2对例及其性能表征
Figure BDA0002104985160000072
对比例1中，仅仅采用一种高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂，结果表明，对比例1中的产品弯曲弹性模量较实施例1低，简支梁缺口冲击强度较低，仅为实施例1的一半，可见高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、高光泽共聚聚丙烯树脂的组合，对于产品的性能有显著的提升和改善作用。
对比例2中，虽然采用了两种与实施例1相同的聚丙烯树脂，但是未采用弹性体，其结果是弯曲弹性模量较实施例要差，并且其光泽度也明显低于实施例1中的产品，这说明弹性体POE的加入，对于产品的光泽度以及弯曲弹性模量的影响较大；
对比例3，与实施例1相比，改变了各原料的用量，并非在本发明的范围之内，结果发现产品各方面的性能与实施例1相比相去甚远；由此可见，只有本发明所提供的原料范围是最佳的；
对比例4与实施例1相比，在于改变了高光泽共聚聚丙烯树脂，选用了与实施例1不同的高光泽共聚聚丙烯树脂，结果表明，对比例4中的产品弯曲弹性模量较实施例1高，但是其简支梁缺口冲击强度较实施例1要差很多，并且其光泽度远远不如实施例1。通过以上的对比例来比较，可以得出这样的结论：即便同样属于聚丙烯树脂，它们的乙烯含量不同，性能有差异，替换了本发明中的原料之后，其性能较差。可见，本发明的原料组合，具有使产品保持高的光泽度并且能保持较好的简支梁缺口冲击强度，即能使本发明的产品具有刚韧平衡的特性。

Claims (8)

1.一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物由以下重量份数的原料制备而成：
高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂 63～88
高光泽共聚聚丙烯树脂 8～28
增刚成核剂 0.1～0.4
弹性体 4～9；
高光泽抗冲共聚聚丙烯熔体质量流动速率MFR为8～15g/10min，熔融温度为155℃，乙烯的质量百分比含量为4～6%；
高光泽共聚聚丙烯的熔体质量流动速率MFR2.16为3～5g/10min，熔融温度范围为155～165℃，乙烯的质量百分比含量为1～3%。
2.如权利要求1所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物，其特征在于，增刚成核剂为山梨醇衍生物、有机磷酸盐、松香和高分子成核剂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物，其特征在于，增刚成核剂为山梨醇衍生物。
4.如权利要求1所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物，其特征在于，弹性体为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物；弹性体为乙烯-辛烯共聚物。
5.如权利要求1所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下的步骤：
（1）取63～88份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、8～28份高光泽共聚聚丙烯树脂、4～9份的弹性体和0.1～0.4份的成核剂，混合均匀；
（2）将（1）中混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中混炼、造粒，获得高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物。
6.如权利要求5所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：
（1）中，混合时，将各原料置于高速搅拌机，在1000~1500r/min的转速下搅拌1～3min，混合均匀。
7.如权利要求5所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：
（2）中，混炼、造粒时，挤出机各区温度为170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆转速为200～300rpm。
8.如权利要求5所述的一种高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下的步骤：
（1）取63～88份高光泽抗冲共聚聚丙烯树脂、8～28份高光泽共聚聚丙烯树脂、4～9份的弹性体和0.1～0.4份的成核剂，混合均匀；
高光泽抗冲共聚聚丙烯熔体质量流动速率MFR为8～15g/10min，熔融温度范围为135～150℃，乙烯的质量百分比含量为4～6%；
高光泽共聚聚丙烯的熔体质量流动速率MFR2.16为3～5g/10min，熔融温度范围为155～165℃，乙烯的质量百分比含量为1～3%；
增刚成核剂为山梨醇衍生物、有机磷酸盐、松香和高分子成核剂中的至少一种；
弹性体为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种；
（2）将（1）中混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中混炼、造粒，混炼、造粒时，挤出机各区温度为170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆转速为200～300rpm，获得高光泽刚韧平衡的聚丙烯组合物。
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