CN1127272A - 一种聚丙烯增韧改性材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯增韧改性材料及其制备方法 Download PDF

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一种聚丙烯增韧改性材料，其特征在于包括以下组分：超高分子量聚乙烯5-20％，分散剂0.1-0.2％，抗氧剂0.1-0.3％，表面改性剂0.005-0.015％，其余为小本体聚丙烯材料；先把增韧材料在混合机中活化，然后再与聚丙烯共混挤出造粒而成。本发明的材料提高了PP的抗冲击强度对材料的拉伸强度影响不大，制备工艺简单，成本较低。

Description

一种聚丙烯增韧改性材料及其制备方法
本发明属于高分子复合材料领域，特别是以小本体聚丙烯为基料的复合材料领域。
小本体聚丙烯是一种大吨位塑料，具有优异的电性能和力学性能但是，它的耐冲击能力较差，在结构性材料领域内，限制了它的应用。
一般聚丙烯的增韧改性，主要通过添加橡胶组份改变聚丙烯的受力环境，达到增韧的目的；由于橡胶组份的加入，材料的韧性虽然上升了，但拉伸强度却下降了。《塑料科技》1991.1.P1-4；《现代塑料加工应用》1995.2.P17-19对此均有报导。《中国塑料》1993.2报导了用超高分子量聚乙烯增韧聚丙烯的方法，它是以共聚聚丙烯1300为基料，添加超高分子量聚乙烯和乙丙橡胶，在四螺杆挤出机中共混改性而成。
本发明的目的是克服以往添加橡胶组份使聚丙烯的拉伸强度降低的缺点。
本发明的目的在于提供一种材料既能增加聚丙烯的韧性又不使其拉伸强度降低，既简化了改性工艺又进一步降低了成本，达到结构性材料的性能要求的材料和方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：以下百分比均以重量计
一种聚丙挤增韧改性材料，其特征在于包括以下组分：超高分子量聚乙烯5-20％，分散剂0.1-0.2％，抗氧剂0.1-0.3％，表面改性剂0.005-0.015％，其余为小本体聚丙烯材料。
上述的聚丙烯增韧改性材料，表面活性剂包括稀土820G-C1，硅烷类，铝酸脂类或它们的混合物；分散剂包括硬脂酸；抗氧剂包括1010,168；超高分子量聚乙烯其分子量大于3×106。
上述的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于采用下述方法制备：A将超高分子量聚乙烯进行表面处理，表面改性剂为0.005-0.015％B把小本体聚丙烯加入高速混合机中，加入A料20％与之共混，时间为5-10分钟；C将B料经挤出机挤出造粒即成母料，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃，3区180-200℃，4区180-190℃；D把小本体聚丙烯加入高速混合机中，先加入抗氧剂，混合2-3分钟，然后加入C料5-20％，混合时间为5-10分钟；E把D料送入挤出机挤成条料，再经切粒机切成粒料，即成聚丙烯增韧材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃。
本发明具有以下的优点：1改善了小本体聚丙烯的抗冲击性能，使小本体聚丙烯的缺口冲击强度由1.50KJ/m2提高到10.5KJ/m2。2使小本体聚丙烯的拉伸强度降低不大。3操作简单，采用双螺杆挤出机就可制备出较好的增韧材料，而不必用价高的四螺杆机。4直接用PP粉料制备增韧材料，不必以共聚粒料为基料来改性，降低了成本。5将本发明的PP增韧改性材料与PP料对比，结果见表1
表1
熔融指数g/10min   屈服强度MPa  断裂强度MPa  伸长率％  冲击强度无缺口KJ/m2
 PP料    8.63     31.43     14.76    120     21.66
本发明    1.39     32.7     27.9    30     82.0
由表可见，PP粉料与增韧材料超高分子量聚乙烯(以下简称UHMWPE)共混后，冲击强度大幅度提高，材料的拉伸强度也没有降低。6将本发明的PP增韧材料与现由有技术对比文献《中国塑料》1993.6采用共聚聚丙烯为基料，添加UHMWPE共混制备的材料对比其力学性能，结果见表2表2：表中100/10为PF/UHMWPE比值
           现有技术            本发明
  冲击强度缺口KJ/m2  拉伸强度MPa  冲击强度缺口KJ/m2  拉伸强度MPa
 PP空白     7.8    19.5   PP空白     2.1    31.9
 100/10     14.7    23.0   100/10     10.5    32.7
由表2可见现有技术材料的冲击强度提高了14.7/7.8＝1.88倍，本发明材料的冲击强度提高了10.5/2.1＝5倍，材料的拉伸强度都没有降低，达到了结构性材料的要求。
以下通过实施例对本发明作进一步说明：
实施例中所用小本体PP粉料包括茂名石油化工公司生产的185，091，096，361，251，熔融指数MI＝4.0-23.7g/10min，等规度96.2-97.0％，Cl含量0.001％-0.0008％，灰份0.018-0.010％，挥发性组份0.12-0.13％。
实施例中所用的UHMWPE为北京助剂二厂生产的产品，分子量300万以上，密度0.935-0.945g/cm3，灰份不大于0.15％，水份不大于0.15％，缺口冲击强度大于150KJ/m2熔融温度137℃。
所述的表面改性剂包括稀土820G-C1，KH-792，铝酸脂或其混合物
所述的高速混合机选用牌号为GH50型混合机其转速为725-1440r/min；所述的挤出机选用牌号为SHJ-30型双螺杆配料混炼挤出机，其长径比为23∶1，转速0-150r/mim所述切粒机为LQ-50冷切粒机，转速为0-1000r/min，颗粒尺寸为4×3mm。
              实施例1
A称取UHMWPE2.0Kg加入混合机中，料温升到60-70℃时加入表面活性剂稀土820G-C1 16g，搅拌到80-90℃出料待用；B称取小本体PP粉料(牌号为251)2.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 6g和助抗氧剂168 8g，分散剂硬脂酸2g，UHMWPE 0.2Kg再加入A料0.1Kg，常温搅拌5-10分钟；
C将B料投入挤出机内，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃3区180-200℃，4区180-190℃，挤出料条再经切粒机切成直径4×3mm的粒料，即为增韧改性母料；
D称取小本体聚丙烯粉料(091)2.0Kg，加入高速混合机中，先加入主抗氧剂1010 6g，助抗氧剂168 8g，加入UHMWPE 0.2Kg和C料0.1Kg，搅拌5-10分钟出料待用；
E把D料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃。
           实施例2
A称取UHMWPE2.0Kg加入混合机中，料温升到60-70℃时加入表面活性剂KH-792和白油的混合物16g(其中有8g15号白油)，搅拌到80-90℃出料待用；
B称取小本体PP粉料(牌号为251)2.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 6g和助抗氧剂168 8g，分散剂硬脂酸2g，UHMWPE 0.2Kg再加入A料0.1Kg，常温搅拌5-10分钟出料待用；
C将B料投入挤出机内，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃3区180-200℃，4区180-190℃，挤出料条再经切粒机切成直径4×3mm的粒料，即为增韧改性母料；
D称取小本体聚丙烯粉料2.0Kg，加入高速混合机中，先加入主抗氧剂1010 6g，助抗氧剂168 8g，加入UHMWPE 0.2Kg和C料0.1Kg，搅拌5-10分钟出料待用；
E把D料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区190-200℃。
      实施例3
A称取UHMWPE 4.0Kg加入混合机中，料温升到60-70℃时加入表面活性剂稀土820G-C1 16g和KH-792 16g(其中15号白油8g)，搅拌到80-90℃出料待用；
B称取小本体PP粉料(牌号为251)3.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 9g和助抗氧剂168 11g，分散剂硬脂酸6g，UHMWPE 0.3Kg再加入A料0.1Kg，常温搅拌5-10分钟出料待用；
C将B料投入挤出机内，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃3区180-200℃，4区180-190℃，挤出料条再经切粒机切成直径4×3mm的粒料，即为增韧改性母料；
D称取小本体聚丙烯粉料(361)2.0Kg，加入高速混合机中，先加入抗氧剂1010 6g，助抗氧剂168 8g，加入UHMWPE 0.2Kg和C料0.1Kg，搅拌5-10分钟出料待用；
E把D料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃，螺杆转速30-80r/min。
                实施例4
A称取UHMWPE2.0Kg加入混合机中，料温升到60-70℃时加入表面活性剂铝酸脂16g，搅拌到90-100℃下混合3-5分钟出料待用；
B称取小本体PP粉料(牌号为251)2.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 6g和助抗氧剂168 8g，分散剂硬脂酸3g，UHMWPE 0.2Kg再加入A料0.1Kg，常温搅拌5-10分钟；
C将B料投入挤出机内，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃3区180-200℃，4区180-190℃，转速30-50r/min，挤出料条再经切粒机切成直径4×3mm的粒料，即为增韧改性母料；
D称取小本体聚丙烯粉料(091)3.0Kg，加入高速混合机中，先加入主抗氧剂1010 9g，助抗氧剂168 11g，加入UHMWPE 0.45Kg和C料0.1Kg，搅拌5-10分钟出料待用；
E把D料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃，转速30-80r/min。
         实施例5
A称取UHMWPE 2.0Kg加入加热到80-100℃的混合机中，加入表面活性剂稀土820G-C1 10g，混合2分钟，再加入铝酸脂10g，搅拌混合3-5分钟出料待用；
B称取小本体PP粉料(牌号为251)2.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 6g和助抗氧剂168 8g，UHMWPE 0.2Kg硬脂酸3g，再加入A料0.1Kg，常温搅拌5-10分钟出料待用；
C将B料投入挤出机内，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃3区180-200℃，4区180-190℃，转速30-50r/min，挤出料条再经切粒机切成直径4×3mm的粒料，即为增韧改性母料；
D称取小本体聚丙烯粉料(091)3.0Kg，加入高速混合机中，先加入抗氧剂1010 9g，助抗氧剂168 11g，加入UHMWPE 0.45Kg和B料0.12Kg，搅拌5-10分钟出料待用；
E把D料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃，转速30-80r/min。
                   实施例6
A称取小本体PP粉料(牌号为251)3.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 9g和助抗氧剂168 11g，UHMWPE 0.60Kg实施例5之C料0.1g，常温搅拌5-10分钟；
B把A料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃，转速30-80r/min。
            实施例7
A称取小本体PP粉料(牌号为251)3.0Kg投入混合机中，加入主抗氧剂1010 9g和助抗氧剂168 11g，UHMWPE 0.15Kg实施例5之C料0.1g，常温混合5-10分钟；
B把A料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃，4区180-200℃，转速30-80r/min。

Claims (3)

1.一种聚丙挤增韧改性材料，其特征在于包括以下组分：超高分子量聚乙烯5-20％，分散剂0.1-0.2％，抗氧剂0.1-0.3％，表面改性剂0.005-0.015％，其余为小本体聚丙烯材料。
2.根据权利要求1的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于所述的表面活性剂包括稀土820G-C1，硅烷类，铝酸脂类或它们的混合物；分散剂包括硬脂酸；抗氧剂包括1010,168；超高分子量聚乙烯其分子量大于3×106。
3.根据权利要求1的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于采用下述方法制备：A将超高分子量聚乙烯进行表面处理，表面改性剂为0.005-0.015％；B把小本体聚丙烯加入高速混合机中，加入A料20％与之共混，时间为5-10分钟；C将B料经挤出机挤出造粒即成母料，挤出温度为：1区140-150℃，2区160-180℃，3区180-200℃，4区180-190℃；D把小本体聚丙烯加入高速混合机中，先加入抗氧剂，混合2-3分钟然后加入C料5-20％，混合时间为5-10分钟；E把D料送入挤出机挤成料条，再经切粒机切成粒料，即成聚丙烯增韧改性材料，挤出温度为1区150-160℃，2区170-190℃，3区180-220℃4区180-200C。
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