CN111484673B - 改性聚丙烯塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚丙烯塑料，包括以下重量份的原料：PP 80～150份、POE 3～12份、接枝EVA 1～9份、硅酮粉和PE蜡的混合物1～5份、碳酸钙5～30份、阻燃剂2～15份。本发明通过添加硅酮粉制备改性聚丙烯塑料，提高了聚丙烯塑料的力学性能，使聚丙烯塑料的韧性得到改善；通过硅酮粉与PE蜡二者复配，协同增效，进一步提高了聚丙烯塑料的力学性能。

Description

改性聚丙烯塑料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及改性聚丙烯塑料。
背景技术
聚丙烯PP是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。
然而聚丙烯同时也有不少的缺点从而影响到它一系列的工程化应用。聚丙烯的成型收缩率过大，低温下容易脆裂，韧性不足，耐磨性过低等大大限制了聚丙烯的发展，因此，必须对聚丙烯进行改性。
现有技术《EVA/POE/CaCO3/PP共混改性体系性能研究韩文祥橡塑技术与装备》中，公开了一种改性聚丙烯塑料，通过添加POE对接枝EVA/CaCO3/PP复合体系进行改性，虽然其在一定程度上提升了PP的韧性和低温脆性，但仍然存在不足之处。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种改性聚丙烯塑料。
本发明的技术方案如下：
一种改性聚丙烯塑料，包括以下重量份的原料组成：PP 80～150份、POE 3～12份、接枝EVA 1～9份、硅酮粉1～5份、碳酸钙5～30份。优选，所述碳酸钙为超细碳酸钙，粒径200-500目。
进一步地，一种改性聚丙烯塑料，包括以下重量份的原料组成：PP 80～150份、POE3～12份、接枝EVA 1～9份、硅酮粉和PE蜡的混合物1～5份、碳酸钙5～30份；
优选的，所述硅酮粉与PE蜡的质量比为(1-10)：(1-10)。
进一步地，一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 80～150份、POE 3～12份、接枝EVA 1～9份、硅酮粉和PE蜡的混合物1～5份、碳酸钙5～30份、阻燃剂2～15份；
优选的，所述阻燃剂为全氟丁基磺酸钾和/或DOPO-NQ；进一步优选地，所述阻燃剂为全氟丁基磺酸钾和DOPO-NQ的混合物，所述全氟丁基磺酸钾和DOPO-NQ的质量比为1:(0.5-5)。
本发明还公开了一种改性聚丙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：按配方分别称取PP、POE、接枝EVA、硅酮粉和PE蜡的混合物、碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，高速搅拌8～15min；继续加入碳酸钙、接枝EVA、硅酮粉和PE蜡的混合物、阻燃剂，搅拌1～5min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯。设置一区温度为140～160℃，二区温度为160～180℃，三区温度为180～200℃，四区温度为200～220℃，五区温度为190～210℃，机头温度为190～210℃，主机螺杆转速为200～300rpm，喂料杆转速：20～40rpm。
本发明的有益效果：本发明通过添加硅酮粉制备改性聚丙烯塑料，提高了聚丙烯塑料的力学性能，使聚丙烯塑料的韧性得到改善；特别通过硅酮粉与PE蜡二者复配，协同增效，进一步提高了聚丙烯塑料的力学性能；PE蜡增加了混合体系的相容性，降低聚丙烯内聚力的作用，促使硅酮粉与塑料基体的粘结作用更强，进一步提高了力学性能；
此外，本发明进一步发现，通过添加阻燃剂全氟丁基磺酸钾或DOPO-NQ，使聚丙烯塑料的阻燃性能得到提高；通过将全氟丁基磺酸钾与DOPO-NQ二者复配，协同增效，进一步提高了阻燃性能；其中全氟丁基磺酸钾作为全氟阴离子表面活性剂，能够改变混合体系的界面性质，使DOPO-NQ更好地分散于混合体系中；当塑料加热时，DOPO-NQ中的的含磷基团降解形成富含磷的残留物，提高塑料的降解温度，从而阻止塑料进一步降解，塑料的阻燃性能得到提高。
与现有技术相比，本发明改性聚丙烯塑料的力学性能与阻燃性能均得到显著提高；同时，本发明的制备方法简便，生产效率高，有利于普遍推广应用。
具体实施方式
本发明实施例中部分物质的具体参数如下：
PP，牌号：Z-1500，品牌：山东道恩，购于山东道恩高分子材料有限公司。
POE，型号8150，品牌：美国陶氏，购于江苏拓首塑胶材料有限公司。
接枝EVA，马来酸酐接枝EVA，牌号：VA 1840，美国埃克森，购于东莞市塑大塑胶原料有限公司。
PE蜡，型号BR-5，熔点110-115℃，购于宁波博尔化工有限公司。
硅酮粉，型号KJ-B01，粒径10-20μm，购于杭州凯杰塑料科技有限公司。
超细碳酸钙，型号LD-1500，粒径325目，购于立达超微工业(苏州)有限公司。
全氟丁基磺酸钾，CAS：29420-49-3，购于江西国化实业有限公司。
DOPO-NQ，化学结构式为：
Figure GDA0002536457820000031
对比例1
一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 100份、POE 6份、接枝EVA 3份、PE蜡1份、超细碳酸钙10份。
上述改性聚丙烯塑料由以下方法制备而成：按上述配方分别称取PP、POE、接枝EVA、PE蜡、超细碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌12min；继续加入超细碳酸钙、接枝EVA和PE蜡，搅拌3min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为150℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，机头温度为200℃，主机螺杆转速为250rpm，喂料杆转速：25rpm。
实施例1
一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 100份、POE 6份、接枝EVA 3份、硅酮粉1份、超细碳酸钙10份。
上述改性聚丙烯塑料由以下方法制备而成：按上述配方分别称取PP、POE、接枝EVA、硅酮粉、超细碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌12min；继续加入超细碳酸钙、接枝EVA和硅酮粉，搅拌3min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为150℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，机头温度为200℃，主机螺杆转速为250rpm，喂料杆转速：25rpm。
实施例2
一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 100份、POE 6份、接枝EVA 3份、PE蜡0.5份、硅酮粉0.5份、超细碳酸钙10份。
上述改性聚丙烯塑料由以下方法制备而成：按上述配方分别称取PP、POE、接枝EVA、PE蜡、硅酮粉、超细碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌12min；继续加入超细碳酸钙、接枝EVA、PE蜡和硅酮粉，搅拌3min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为150℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，机头温度为200℃，主机螺杆转速为250rpm，喂料杆转速：25rpm。
实施例3
一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 100份、POE 6份、接枝EVA 3份、PE蜡0.5份、硅酮粉0.5份、超细碳酸钙10份、阻燃剂5份。
所述阻燃剂为全氟丁基磺酸钾。
上述改性聚丙烯塑料由以下方法制备而成：按上述配方分别称取PP、POE、接枝EVA、PE蜡、硅酮粉、超细碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌12min；继续加入超细碳酸钙、接枝EVA、PE蜡和硅酮粉、阻燃剂，搅拌3min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为150℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，机头温度为200℃，主机螺杆转速为250rpm，喂料杆转速：25rpm。
实施例4
一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 100份、POE 6份、接枝EVA 3份、PE蜡0.5份、硅酮粉0.5份、超细碳酸钙10份、阻燃剂5份。
所述阻燃剂为DOPO-NQ。
上述改性聚丙烯塑料由以下方法制备而成：按上述配方分别称取PP、POE、接枝EVA、PE蜡、硅酮粉、超细碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌12min；继续加入超细碳酸钙、接枝EVA、PE蜡和硅酮粉、阻燃剂，搅拌3min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为150℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，机头温度为200℃，主机螺杆转速为250rpm，喂料杆转速：25rpm。
实施例5
一种改性聚丙烯塑料，由以下重量份的原料组成：PP 100份、POE 6份、接枝EVA 3份、PE蜡0.5份、硅酮粉0.5份、超细碳酸钙10份、阻燃剂5份。
所述阻燃剂为全氟丁基磺酸钾和DOPO-NQ的混合物，所述全氟丁基磺酸钾和DOPO-NQ的质量比为1:1。
上述改性聚丙烯塑料由以下方法制备而成：按上述配方分别称取PP、POE、接枝EVA、PE蜡、硅酮粉、超细碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌12min；继续加入超细碳酸钙、接枝EVA、PE蜡和硅酮粉、阻燃剂，搅拌3min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为150℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，机头温度为200℃，主机螺杆转速为250rpm，喂料杆转速：25rpm。
测试例1
将对比例与实施例的改性聚丙烯粒料在烘箱中干燥12h，温度设定为85℃，将干燥后的粒料加入注塑机中注塑成型。注塑工艺参数：T1＝190～200℃，T2＝200～210℃，T3＝200～210℃，T4＝200℃。注射压力：40MPa，保压压力：70MPa，背压：40MPa。
拉伸强度试验参考《GB/T 1040.1-2006塑料拉伸性能的测定第1部分：总则》与《GB/T 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》进行测试，试样尺寸为1A型，测试速度50mm/min，同一配方测试5根样条，取平均值。
弯曲试验参考《GB/T 9341-2008塑料弯曲性能的测定》进行测试，试样尺寸：长80mm，宽10mm，厚4mm，测试速度5mm/min，同一配方测试5根样条，取平均值。
冲击试验参考《GB/T 1843-2008塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行测试，试样尺寸为A型，同一配方测试5根样条，取平均值。
表1改性聚丙烯塑料的力学性能测试
拉伸强度/MPa 弯曲强度/MPa 抗冲击强度/(kJ·m<sup>-2</sup>)
对比例1 25.85 26.07 4.53
实施例1 29.78 30.06 7.15
实施例2 32.91 33.43 10.26
从表1可知，本发明采用硅酮粉制备改性聚丙烯塑料，提高了聚丙烯塑料的力学性能，使改性聚丙烯塑料的韧性得到改善，实施例1(采用硅酮粉)的拉伸强度、弯曲强度及抗冲击强度均高于对比例1；通过硅酮粉与PE蜡二者复配，协同增效，进一步提高了聚丙烯塑料的力学性能，实施例2的拉伸强度、弯曲强度及抗冲击强度明显高于对比例1与实施例1。
测试例2
测试指标为极限氧指数％，根据实验标准GB/T2406.2-2009对样品进行测试。试样形状为Ⅰ，长度100mm，宽度10mm，厚度4mm；点燃方法A，同一配方测试15根试样，取平均值。
表2改性聚丙烯塑料的阻燃性能测试表
极限氧指数(％)
对比例1 19.6
实施例1 21.5
实施例2 24.3
实施例3 30.9
实施例4 33.2
实施例5 36.7
实施例5(全氟丁基磺酸钾与DOPO-NQ二者复配)的极限氧指数明显高于实施例3-4，阻燃剂全氟丁基磺酸钾与DOPO-NQ二者复配，协同增效，进一步提高了改性聚丙烯塑料的阻燃性能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种改性聚丙烯塑料，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：PP 80~150份、POE3~12份、接枝EVA 1~9份、硅酮粉和PE蜡的混合物 1~5份、碳酸钙 5~30份、阻燃剂 2~15份；所述硅酮粉和PE蜡的质量比为1:1；所述阻燃剂为全氟丁基磺酸钾和DOPO-NQ的混合物，所述全氟丁基磺酸钾和DOPO-NQ的质量比为1:1。
2.如权利要求1所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配方分别称取PP、POE、接枝EVA、硅酮粉和 PE蜡的混合物和碳酸钙，混合；挤出造粒。
3.如权利要求2所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配方分别称取PP、POE、接枝EVA、硅酮粉和PE蜡的混合物、碳酸钙，将称量好的PP、POE加入混合机中，搅拌8~15 min；继续加入碳酸钙、接枝EVA、硅酮粉和PE蜡的混合物、阻燃剂，搅拌1~5min，得到混合原料；将混合原料用双螺杆挤出机挤出，挤出条料经水槽冷却、空气冷却后切粒，即得所述改性聚丙烯；设置一区温度为140~160℃，二区温度为160~180℃，三区温度为180~200℃，四区温度为200~220℃，五区温度为190~210℃，机头温度为190~210℃，主机螺杆转速为200~300 rpm，喂料杆转速：20~40 rpm。
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