CN112745400B - 一种耐高温拉伸模量改善剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温拉伸模量改善剂及其制备方法与应用，所述耐高温拉伸模量改善剂的制备方法包括：常温下，将β‑环糊精和二丁基羟基甲苯加入N,N‑二甲基甲酰胺与乙二醇的混合溶液中，搅拌4～5h，过滤，取沉淀，洗涤，制得所述耐高温拉伸模量改善剂。本发明的耐高温拉伸模量改善剂可有效改善PP材料在高温下的拉伸模量，还能显著降低聚丙烯材料在高温环境下的拉伸模量衰减比例。本发明还提供了一种含有所述耐高温拉伸模量改善剂的聚丙烯复合材料，通过本发明的配方和制备方法制得的所述聚丙烯复合材料具有较好的韧性，在高温下具有较高的拉伸模量，且高温下的拉伸模量衰减率较小。

Description

一种耐高温拉伸模量改善剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于改性塑料技术领域，具体涉及一种耐高温拉伸模量改善剂及其制备方法与应用。

背景技术

聚丙烯是一种常见的半结晶性塑料，与工程塑料相比，其刚性较低，因此需对其进行改性，以满足市场需求。在汽车零件应用中，常常需对零件结构进行设计或者对材料进行模流分析，以满足改性聚丙烯材料的注塑要求。例如，模拟零件在高温工况下的表现时，一般要求材料在高温下具有一定的刚性，包括在高温下具有较高的拉伸性能及较小的衰减比例，以满足零件在高温环境下的使用要求。高温环境下，聚合物分子链段的运动能力增强，材料热胀冷缩，聚合物内部自由体积增大，分子链段之间作用力变弱，最终导致材料在高温下的拉伸模量下降。

为使聚丙烯材料在高温下具有一定的拉伸模量，现有的解决措施一般为提高材料在常温下的拉伸模量。但是，这一方法仍然无法有效减缓材料在高温下的拉伸模量衰减比例。此外，现有方法在提高材料常温下的拉伸模量的同时，会导致常温下材料的韧性降低，无法同时兼顾。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种耐高温拉伸模量改善剂及其制备方法与应用。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：

一种耐高温拉伸模量改善剂的制备方法，其包括如下步骤：常温下，将β-环糊精和二丁基羟基甲苯加入N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇的混合溶液中，搅拌4～5h，过滤，取沉淀，洗涤，制得所述耐高温拉伸模量改善剂。

优选地，所述耐高温拉伸模量改善剂的制备方法中，β-环糊精与二丁基羟基甲苯的质量比为(5～10)：1。

优选地，所述耐高温拉伸模量改善剂的制备方法中，N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇的体积比为(1～1.5):1。

本发明还提供了一种耐高温拉伸模量改善剂，其由所述的耐高温拉伸模量改善剂的制备方法制得。

本发明还提供了所述耐高温拉伸模量改善剂在聚丙烯材料中的应用。

发明人经试验研究发现，本发明制备的所述耐高温拉伸模量改善剂可有效提高聚丙烯材料在50～120℃高温下的拉伸模量，以及减小聚丙烯材料在高温环境下的拉伸模量衰减比例。

本发明还提供了一种聚丙烯复合材料，其包括如下重量份的组分：

优选地，所述聚丙烯在230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为1～100g/10min。

优选地，所述滑石粉的平均粒径为1250目、3000目、4000目、5000目中的至少一种，其中3000目滑石粉有着较优的性价比。

优选地，所述弹性体包括乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。

优选地，所述热稳定剂包括酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂、半受阻酚类热稳定剂、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类热稳定剂、杯芳烃类热稳定剂中的至少一种。

优选地，所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、胺类中的至少一种。

本发明还提供了一种所述聚丙烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将聚丙烯、所述耐高温拉伸模量改善剂、滑石粉、弹性体、热稳定剂和加工助剂混合，得到预混物；

(2)将预混物加入双螺杆挤出机中，熔融混合分散后，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。

本发明还提供了所述聚丙烯复合材料在汽车塑料零件制品中的应用，如：仪表板、保险杠、门板、副仪表板骨架、仪表板骨架等大型制件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种耐高温拉伸模量改善剂，其可有效改善PP材料在高温下的拉伸模量，还能显著降低聚丙烯材料在高温环境下的拉伸模量衰减比例。本发明还提供了一种含有所述耐高温拉伸模量改善剂的聚丙烯复合材料，通过本发明的配方和制备方法制得的所述聚丙烯复合材料具有较好的韧性，在高温下具有较高的拉伸模量，且高温下的拉伸模量衰减率较小。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例和对比例中各原料均为通过商业途径获得，具体来源如下：

聚丙烯为均聚聚丙烯，型号Z30S，购自镇海石化，230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为30g/10min；

滑石粉，型号TYT-777A，平均目数3000目，购自添源公司；

弹性体为乙烯-丁烯共聚物，型号POE 7467，购自陶氏化学；

热稳定剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇脂，型号抗氧剂1010，购自巴斯夫公司；

加工助剂为芥酸酰胺，购自LG公司。

性能测试标准：

拉伸强度：测试标准ISO 527-2：2012，试样尺寸为150×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；

拉伸模量：测试标准ISO 527-2：2012，试样尺寸为150×10×4mm，拉伸速度为1mm/min；

弯曲模量：测试标准ISO 178：2010，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；

悬臂梁缺口冲击强度：测试标准ISO 180-1eA：2010，试样尺寸为80×10×4mm。

拉伸模量衰减率％＝(23℃拉伸模量-高温下拉伸模量)×100/23℃拉伸模量

实施例1

耐高温拉伸模量改善剂(β-CD/BHT)的制备方法，步骤如下：常温下，将β-环糊精(β-CD)与二丁基羟基甲苯(BHT)按照质量比6:1在N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇(体积比1:1)的混合溶液中搅拌4.5h，过滤，取沉淀，采用甲醇洗涤，然后在60℃真空烘箱烘干2h，得到耐高温拉伸模量改善剂β-CD/BHT。

实施例2～5和对比例1～4

实施例2～5和对比例1～4的聚丙烯复合材料的配方见表1，制备方法如下：

(1)将聚丙烯、实施例1的耐高温拉伸模量改善剂β-CD/BHT、滑石粉、弹性体、热稳定剂和加工助剂投入高速混合机中，以400r/min的速度混合5min，得到预混物；

(2)将预混物加入双螺杆挤出机中进行熔融混合分散后，挤出造粒，在80℃以下烘干，得到聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机各段的加工温度为：一区170℃，二区190℃，三区230℃，四区232℃，五区234℃，六区236℃，七区240℃，八区240℃，九区230℃；且该双螺杆挤出机的螺杆转速为500r/min。

表1

注：表中“-”表示未添加该原料。

从表1的测试结果可看出：相比于对比例1～4的聚丙烯材料，实施例2～5的聚丙烯材料在常温和高温下的拉伸模量获得了显著提高，高温下拉伸模量的衰减率也显著降低，而且韧性更优。说明，β-CD/BHT可有效改善聚丙烯材料在常温和高温下的拉伸模量，降低聚丙烯材料在高温环境下的拉伸模量衰减比例，并能增加聚丙烯材料的韧性。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种耐高温拉伸模量改善剂在提升聚丙烯材料耐高温拉伸模量上的应用，其特征在于，所述耐高温拉伸模量改善剂的制备方法包括如下步骤：常温下，将β-环糊精和二丁基羟基甲苯加入N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇的混合溶液中，搅拌4～5h，过滤，取沉淀，洗涤，制得所述耐高温拉伸模量改善剂；所述

β-环糊精与二丁基羟基甲苯的质量比为(5～10)：1。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述耐高温拉伸模量改善剂的制备方法中，N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇的体积比为(1～1.5):1。