CN112724509B - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯复合材料，按重量份计，包括以下组分：超高分子量聚丙烯80份；重复单元中含有1‑己烯的聚丙烯2‑10份；无机填料10‑50份。本发明通过添加一定量的重复单元中含有1‑己烯的聚丙烯，能够改善超高分子量聚丙烯加工性能差的缺陷。

Description

一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，聚合物的熔体强度逐渐成为一种衡量聚合物性能的重要参数。例如在吹膜、发泡、熔体纺丝等多个领域中，如果聚合物熔体强度较低，容易导致产品成型困难，性能不稳定。
超高分子量聚丙烯具有熔体强度高的优点，但由于其熔体强度过高，流动性差，导致加工成型过于困难。中国专利申请CN202010021791.1公开了一种共混式超高分子量聚丙烯/聚丙烯合金及其制备方法。其中根据相似相容的原理，以等规度大于95%、熔指0.2-60g/10min的高等规度聚丙烯为主体，添加0.5-20份的超高分子量聚丙烯，改善加工性能、提升熔体强度。但是，该专利技术方案中仅含有少量的超高分子量聚丙烯，使其熔体强度不满足很高的要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种聚丙烯复合材料，具有加工性能好的优点。
本发明的另一目的在于，提供上述聚丙烯复合材料的制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚丙烯复合材料，按重量份计，包括以下组分：
超高分子量聚丙烯 80份；
重复单元中含有1-己烯的聚丙烯 2-10份；
无机填料 10-50份。
所述的重复单元中含有1-己烯的聚丙烯中，1-己烯重复单元含量为2-6mol%。
所述的重复单元中含有1-己烯的聚丙烯的重均分子量范围是4万-10万。
本发明所采用的含有1-己烯的聚丙烯参考专利CN104558300A聚合得到，单体为丙烯、1-己烯。根据GB/T 21863-2008方法测试重均分子量。
所述的超高分子量聚丙烯的重均分子量范围是45万-60万。
所述的无机填料选自硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、硫酸钙、硅灰石、云母、玻璃微珠中的至少一种。
可以根据实际情况判断是否添加一定量的抗氧剂和润滑剂，按重量份计，抗氧剂的添加量可以是0-1份、润滑剂的添加量可以是0-1份。
所述抗氧化剂可以是受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类或硫醚类辅抗氧剂的混合物，所述的润滑剂可以是金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的一种或两种以上的混合物。
金属皂类可以选自硬脂酸锌。
本发明聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：按比例将超高分子量聚丙烯、重复单元中含有1-己烯的聚丙烯、无机填料混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中挤出并造粒，得到聚丙烯复合材料；其中，螺杆的温度范围是200-230℃、转速范围是300-400转/分;
如有抗氧剂、润滑剂，则与超高分子量聚丙烯一起共混。
本发明的聚丙烯复合材料的应用，用于制备高强度制件。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过在超高分子量聚丙烯中加入少量的重复单元中含有1-己烯的聚丙烯，提升了超高分子量聚丙烯的熔体流动性，并且能够尽可能少的降低复合材料的熔体强度，进而提升了制件的强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所用原材料来源于市售产品。
聚丙烯A：超高分子量聚丙烯，重均分子量为55万，牌号为台塑的PP 3003。
聚丙烯B：重复单元含有2.3mol%的1-己烯单体，重均分子量为7.5万，自制。
聚丙烯C：重复单元含有3.5mol%的1-己烯单体，重均分子量为7.8万，自制。
聚丙烯D：重复单元含有4.8mol%的1-己烯单体，重均分子量为7.6万，自制。
聚丙烯E：重复单元含有5.7mol%的1-己烯单体，重均分子量为7.7万，自制。
聚丙烯F：重复单元含有0.5mol%的1-己烯单体，重均分子量为7.5万，自制。
聚丙烯G：重复单元含有7.5mol%的1-己烯单体，重均分子量为7.6万，自制。
滑石粉：添源化工TYT-777A,3000目。
润滑剂：硬脂酸锌。
实施例和对比例聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：按比例将超高分子量聚丙烯、重复单元中含有1-己烯的聚丙烯、滑石粉、润滑剂混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中挤出并造粒，得到聚丙烯复合材料；其中，螺杆的温度范围是200-230℃、转速范围是300-400转/分。
测试方法：
（1）熔融指数：按GB/T 3682.1-2018测试，条件为230℃/2.16kg。
（2）拉伸强度：按GB/T1040-2006测试。
（3）弯曲模量：按GB/T9341-2008测试。
（4）悬臂梁缺口冲击强度：按GB/T1843-2008测试。
表1：实施例聚丙烯复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
聚丙烯A 80 80 80 80 80 80 80
聚丙烯B 6 2 10 7
聚丙烯C 6
聚丙烯D 6
聚丙烯E 6
滑石粉 20 20 20 20 20 20 20
润滑剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
熔融指数，g/10min 0.32 0.38 0.35 0.33 0.30 0.40 0.34
拉伸强度，MPa 25.2 25.6 26.1 25.4 26.4 24.1 24.6
弯曲模量，MPa 3242 3355 3327 3286 3447 3123 3219
悬臂梁缺口冲击强度，kJ/m<sup>2</sup> 46 44 43 42 51 42 45
由实施例1-4和对比例2/3可知，聚丙烯中1-己烯单体的含量在2-6mol%时，熔融指数更高、力学性能更好。
由实施例1/5/6和对比例1可知，随着含1-己烯单体的摩尔含量上升，熔融指数上升，但是力学性能随着含1-己烯单体聚丙烯含量的上升而下降。在2-10份的范围内，既能够得到良好的熔融指数，也能够保持良好的力学性能。
表2：对比例聚丙烯复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
聚丙烯A 80 80 80 80
聚丙烯B 15
聚丙烯F 6
聚丙烯G 6
滑石粉 20 20 20 20
润滑剂 0.2 0.2 0.2 0.2
熔融指数，g/10min 0.56 0.28 0.26 0.20
拉伸强度，MPa 22.3 23.1 22.7 26.6
弯曲模量，MPa 2542 2652 2520 3510
悬臂梁缺口冲击强度，kJ/m<sup>2</sup> 33 36 35 12
由对比例1可知，重复单元中含有1-己烯的聚丙烯的含量过大，虽然能够进一步提升熔融指数，但是强度下降极大，不能发挥出超高分子量聚丙烯高强度的优势。
由实施例1-4和对比例2/3可知，重复单元中含有1-己烯的聚丙烯链段中，1-己烯重复单元的含量过高或过低，对于不仅对于熔融指数的提升不足，并且力学性能下降更多。

Claims (7)

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
超高分子量聚丙烯 80份；
重复单元中含有1-己烯的聚丙烯 2-10份；
无机填料 10-50份；
所述的重复单元中含有1-己烯的聚丙烯中，1-己烯重复单元含量为2-6mol%。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的重复单元中含有1-己烯的聚丙烯的重均分子量范围是4万-10万。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的超高分子量聚丙烯的重均分子量范围是45万-60万。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的无机填料选自硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、硫酸钙、硅灰石、云母、玻璃微珠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份计，还包括0-2份的抗氧剂、润滑剂中的一种或多种。
6.权利要求1-5任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按比例将超高分子量聚丙烯、重复单元中含有1-己烯的聚丙烯、无机填料混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中挤出并造粒，得到聚丙烯复合材料；其中，螺杆的温度范围是200-230℃、转速范围是300-400转/分；
如有抗氧剂、润滑剂，则与超高分子量聚丙烯一起共混。
7.权利要求1-5任一项所述的聚丙烯复合材料的应用，其特征在于，用于制备高强度制件。
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