CN110951166A - 一种高性能聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本分明公开了一种高性能聚丙烯材料及其制备方法，其由以下组分按重量份数制备而成：聚丙烯、聚乙烯、无机填料、增韧剂、端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、加工助剂混合、挤出、造粒即得。本发明用端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物作为改性助剂，用于聚丙烯的共混改性中，利用其特殊结构，同时能明显提高聚丙烯材料的刚性和韧性。

Description

一种高性能聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高性能聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯由于其质轻、价廉、刚韧性能优异，是目前通用的五大工程塑料之一，在化工、建筑、汽车、家电等领域具有广泛的应用。但改性聚丙烯材料的刚性及韧性有限，特别是刚性和韧性作为一对矛盾性能，很难同时提高。
本发明首次提出用HBP作为改性助剂，由于HBP为一种新型聚合物，是三维类球形结构，具有大量活性端基官能团，本身内部具有空腔结构，有较多支化点等特点。在聚丙烯材料共混改性中添加HBP，由于HBP与PP分子链之间形成交联点，可增强分子链间的缠结作用，使得材料的内聚强度变大，大大提高材料的强度。同时，由于HBP材料本身为三维结构，存在很多空腔结构，分散在PP基料中，在受力的情况下，可使分子链段不被破坏的情况下，具有更强的吸能结构，可提高材料的韧性。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能聚丙烯材料和制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种高性能聚丙烯材料，其由以下组分按重量份数制备而成：
Figure BDA0001812256640000011
进一步方案，所述聚丙烯为熔融指数在230℃/2.16kg条件下为0.1-100g/10min的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
进一步方案，所述聚乙烯材料包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或两种混合物，其熔融指数在230℃/2.16kg条件下为0.05-30g/10min。
所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、云母、硫酸钡、硅灰石中的任意一种。
所述的增韧剂为聚乙烯辛烯弹性体(POE)。
所述加工助剂为抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种混合物；润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
所述的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物制备方法如下：
(1)称取三聚氯氰加入丙酮中充分搅拌得A溶液；
(2)称取无水碳酸钠和乙二胺加入至温度为70-90℃的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得B溶液；
(3)在室温下，将B溶液滴加至A溶液中，反应完全后，产物经过滤、洗涤、干燥得端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物。
所述三聚氯氰和丙酮的质量体积比g/mL为1：10-15；无水碳酸钠和乙二胺的质量比为1：1.5-2.5，无水碳酸钠和蒸馏水的质量体积比g/mL为1：12-14。
步骤(3)中所述干燥是指在80-95℃的真空烘箱中干燥12-24小时。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种高性能聚丙烯材料的制备方法，将聚丙烯、聚乙烯、无机填料、增韧剂、端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；将上述混合物用加工设备螺杆挤出机在190-230℃条件下熔融挤出，其转速为50-400转/min；挤出物经水冷却、切粒，即得到高性能聚丙烯材料。
本发明的有益效果在于：
1、本发明首次提出用端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物作为改性助剂，用于聚丙烯的共混改性中，利用其特殊结构，同时能明显提高材料的刚性和韧性；
2、由于端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物是三维类球形结构，具有大量活性端基官能团，其本身内部具有空腔结构，有较多支化点等特点，在聚丙烯材料共混改性中添加，其与PP分子链之间形成交联点，可增强分子链间的缠结作用，使得材料的内聚强度变大，大大提高材料的强度。
3、由于端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物材料本身为三维结构，存在很多空腔结构，分散在PP基料中，在受力的情况下，可使分子链段不被破坏的情况下，具有更强的吸能结构，可提高材料的韧性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实例为本发明较佳的实施方式，但并不受下述实施例的限制。
以下各实施例中端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物是通过以下步骤制备而成的：
(1)称取三聚氯氰加入丙酮中充分搅拌得A溶液；三聚氯氰和丙酮的质量体积比g/mL为1：10-15；
(2)称取无水碳酸钠和乙二胺加入至温度为70-90℃的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得B溶液；无水碳酸钠和乙二胺的质量比为1：1.5-2.5，无水碳酸钠和蒸馏水的质量体积比g/mL为1：12-14。
(3)在室温下，将B溶液滴加至A溶液中，反应6-8小时，反应完全后，产物经过滤、洗涤，在80-95℃的真空烘箱中干燥12-24小时得端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物。
实施例1：
77.5重量份熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯、5重量份熔融指数为0.5g/10min的高密度聚乙烯、10重量份的滑石粉、5重量份的POE、1.5重量份的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、0.2重量份的抗氧剂1010、0.2重量份的抗氧剂168和0.2重量份的硬脂酸钙。
其制备工艺如下：
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为190℃-210℃，转速为200rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到高性能聚丙烯材料。其力学性能如表1。
实施例2：
65.3重量份熔融指数为60g/10min的均聚聚丙烯、8重量份熔融指数为20g/10min的低密度聚乙烯，15重量份的碳酸钙、8重量份的POE、2.2重量份的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、0.3重量份的抗氧剂1010、0.3重量份的抗氧剂168和0.4重量份的硬脂酸锌。
其制备工艺如下：
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为200℃-220℃，转速为300rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到高性能聚丙烯材料。其力学性能如表1。
实施例3：
87.2重量份熔融指数为80g/10min的共聚聚丙烯、1重量份熔融指数为5的线性低密度聚乙烯、2重量份熔融指数为30g/10min的线性低密度聚乙烯、5重量份的云母、3重量份的POE、1重量份的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、0.5重量份的抗氧剂168和1重量份的硬脂酸钙。
其制备工艺如下：
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为210℃-230℃，转速为300rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到高性能聚丙烯材料。其力学性能如表1。
实施例4：
60重量份熔融指数为60g/10min的均聚聚丙烯和39.3重量份熔指为0.1g/10min的共聚聚丙烯、0.5重量份的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、0.1重量份的抗氧剂1010、0.1重量份的硬脂酸锌。
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为190℃-230℃，转速为50rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到高性能聚丙烯材料。其力学性能如表1。
实施例5：
25重量份熔融指数为100g/10min的均聚聚丙烯和30重量份的熔指为70g/10min的共聚聚丙烯、20重量份熔融指数为8g/10min的低密度聚乙烯、10重量份的硫酸钡、10重量份的硅灰石、10重量份的POE、3重量份的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、0.5重量份的1010、0.5重量份的抗氧剂168和1重量份的硬脂酸锌。
其制备工艺如下：
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为190℃-230℃，转速为400rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到高性能聚丙烯材料。其力学性能如表1。
对比例1：
78重量份熔融指数为40g/10min的均聚聚丙烯、20重量份滑石粉，0.5重量份抗氧剂1010、0.5重量份抗氧剂168、1重量份硬脂酸锌。
其制备工艺如下：
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为190℃-230℃，转速为400rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到聚丙烯复合材料。其力学性能如表1。
对比例2：
73重量份熔融指数为40g/10min的均聚聚丙烯、25重量份碳酸钙，0.5重量份抗氧剂1010、0.5重量份抗氧剂168、1重量份硬脂酸锌。
其制备工艺如下：
将上述各成分均匀混合后，加入到双螺杆挤出机中，挤出机的温度设定为190℃-230℃，转速为400rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到聚丙烯复合材料。其力学性能如表1。
表1 本发明各实施例和对比例按照ISO标准测试力学性能参数
Figure BDA0001812256640000051
从上表中可看出，本发明利用端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物来改性制备的聚丙烯材料，相比于用传统的滑石粉、碳酸钙改性材料制备的聚丙烯材料大幅度提高了材料的刚性和冲击性能，同时还提高了热变形温度。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：其由以下组分按重量份数制备而成：
聚丙烯 55-99.3份，
聚乙烯 0-10份，
无机填料 0-20份，
增韧剂 0-10份，
端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物 0.5-3份，
加工助剂 0.2-2份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔融指数在230℃/2.16kg条件下为0.1-100g/10min的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述聚乙烯材料包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或两种混合物，其熔融指数在230℃/2.16kg条件下为0.05-30g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、云母、硫酸钡、硅灰石中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述的增韧剂为聚乙烯辛烯弹性体（POE）。
6.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述加工助剂为抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种混合物；润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述的端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物制备方法如下：
（1）称取三聚氯氰加入丙酮中充分搅拌得A溶液；
（2）称取无水碳酸钠和乙二胺加入至温度为70-90℃的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得B溶液；
（3）在室温下，将B溶液滴加至A溶液中，反应完全后，产物经过滤、洗涤、干燥得端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物。
8.根据权利要求7所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：所述三聚氯氰和丙酮的质量体积比g/mL为1：10-15；无水碳酸钠和乙二胺的质量比为1：1.5-2.5，无水碳酸钠和蒸馏水的质量体积比g/mL为1：12-14。
9.根据权利要求7所述的一种高性能聚丙烯材料，其特征在于：步骤（3）中所述干燥是指在80-95℃的真空烘箱中干燥12-24小时。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种高性能聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：将聚丙烯、聚乙烯、无机填料、增韧剂、端胺基型超支化乙二胺三嗪聚合物、抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；将上述混合物用加工设备螺杆挤出机在190-230℃条件下熔融挤出，其转速为50-400转/min；挤出物经水冷却、切粒，即得到高性能聚丙烯材料。
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