CN113980410B - 一种热塑性聚烯烃材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热塑性聚烯烃材料及其制备方法和应用，采用环烯烃类共聚物作为基体，添加了扁平玻璃纤维和亲水改性剂，提高了材料的耐热性和刚性，亲水改性剂与扁平玻璃纤维形成协效作用，可以提高材料表面的亲水润湿效果，可以进一步制备塑料手模，所获得的塑料手模具有优异的耐热性能，比重轻，高表面亲水性能，具有较好的润湿性，可以均匀的浸湿丁腈胶乳或乳胶，所生产的手套厚薄均匀，性能优异，成品率较高，另外，塑料手模对手套的粘附性和易清洗性能都明显优于陶瓷手模，材料可以重复利用，显著提升了手模的环保性，大幅降低了手模的使用成本；塑料手模的重量显著低于普通陶瓷手模，可显著降低手套生产线的能耗。

Description

一种热塑性聚烯烃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，更具体地，涉及一种热塑性聚烯烃材料及其制备方法和应用。

背景技术

手模是用于浸渍法生产塑胶手套的手形模具。采用液态胶乳为原料的橡胶手套的生产过程是：通过陶瓷手模沾挂塑胶液料，经烘干、脱模而制成。生产中使用的手模应该耐酸、耐碱、耐化学腐蚀，并具有一定的耐热震性。现有的手模本体一般是陶瓷制成，陶瓷手模制作方便、表面亲水性好，但是比重大(生产能耗高)、易碎且不耐用(使用周期一般低于1年)、无法回收利用(环保性差)。

聚丙烯因其优异的综合性能和良好的性价比、比重轻、耐酸碱性能优异、较宽的加工成型条件成为应用最为广泛的通用塑料之一。聚丙烯是典型的疏水性材料，水接触角大于90°，中国专利CN103756236A公开了利用聚丙烯为基体制得热塑性弹性体组合物，可以用于制备手模，中国专利CN107053564A公开了一种塑料手模的制作方法，利用氟塑料制备手模，提升塑料手模的耐磨性和耐酸性，但是这些塑料手模的耐热性能不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有塑料手模的耐热性能不好的缺陷和不足，提供一种热塑性聚烯烃材料，具有较好的耐热性能，可以用于制备塑料手模，获得耐热塑料手模，耐溶剂性优异，还具有较好的润湿性和较高的成品率。

本发明的又一目的是提供一种热塑性聚烯烃材料的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种热塑性聚烯烃材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种热塑性聚烯烃材料，包括如下按照重量份计算的组分：

环烯烃类共聚物 60～90份；

扁平玻璃纤维 10～30份；

亲水改性剂 1～20份；

所述扁平玻璃纤维的厚度为2～5μm，扁平比为2：1～6：1，保留长度为0.1～0.5mm；

所述亲水改性剂为重均分子量50000～200000的含羧基、羟基、酯键、酰胺基聚合物和/或重均分子量500～10000的含羧基、羟基、酯键、酰胺基的C5～C50烷基寡聚物。

本发明利用环烯烃类共聚物作为基体，耐热性能较好，添加了一定配比的扁平玻璃纤维和亲水改性剂，其中扁平玻璃纤维可有效提升材料的耐热、变形和表面性能，扁平玻璃纤维添加量太少时，材料的耐热性和刚性相应差些；添加量过高时，刚性和耐热性提升不大，反而材料的外观和表面性能会下降；另外，亲水改性剂可与扁平玻璃纤维形成协效作用，提高材料表面的亲水润湿效果，当亲水改性剂添加量太少时，表面的亲水效果会相应差些；添加量过高时，亲水性能无显著提升，反而材料的加工性能和力学性能会恶化，本发明通过组分及其用量的调整获得具有优异的耐热性能的热塑性聚烯烃材料，还具有较好的润湿性和较高的成品率。

优选地，包括如下按照重量份计算的组分：

环烯烃类共聚物 70～85份；

扁平玻璃纤维 15～25份；

亲水改性剂 5～15份。

优选地，所述环烯烃类共聚物为双环庚烯(降冰片烯)作为主要功能单体的共聚物。

优选地，所述扁平玻璃纤维的厚度为3～4μm，扁平比为3：1～5：1，保留长度为0.1～0.3mm。

优选地，所述扁平玻璃纤维的原始长度为3～5mm。

优选地，所述原始长度为3～5mm的扁平玻璃纤维通过调节喂入挤出机螺杆的位置，得到保留长度为0.1～0.5mm的扁平玻璃纤维。

更优选地，所述环烯烃类共聚物为双环庚烯在金属茂催化剂作用下发生聚合得到的环烯烃类均聚物和/或双环庚烯和乙烯在金属茂催化剂作用下发生共聚合得到的环烯烃类共聚物。

优选地，所述亲水改性剂为聚醚酰胺、PA6、乙烯-丙烯酸共聚物、聚醚多元醇、聚乙二醇辛基苯基醚、端羟基硬酯酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、芥酸酰胺中的一种或几种。

优选地，还包括接枝相容剂、抗氧剂、润滑剂中的一种或几种。

优选地，还包括按照重量份计算的相容剂1～5份、抗氧剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份。

优选地，所述接枝相容剂为极性单体与聚丙烯的接枝聚合物。

本发明所述极性单体包括但不限于马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸酯类衍生物中的一种或几种。

本发明所述抗氧剂包括但不限于受阻胺类、受阻酚类或亚磷酸酯类、杯芳烃类和硫代酯中的一种或几种。

本发明所述润滑剂包括但不限于酰胺类、金属皂类和低分子酯类中的一种或几种。

本发明保护上述热塑性聚烯烃材料的制备方法，包括如下步骤：

按比例称量各组分后，将各组分经过混合均匀，然后在180～250℃下熔融挤出、造粒，干燥后即得热塑性聚烯烃材料。

本发明保护上述热塑性聚烯烃材料在制备塑料手模中的应用。

一种塑料手模，由上述热塑性聚烯烃材料制得。

本发明保护上述塑料手模的制备方法，包括如下步骤：

首先将热塑性聚烯烃材料置于80～120℃烘干2～6h后，在180～250℃下吹塑成手模本体和手模支撑块，随后将手模本体和手模支撑块通过摩擦焊接或胶粘的形式连接起来，得到完整的塑料手模产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用耐热性较好的环烯烃类共聚物作为基体，添加了扁平玻璃纤维和亲水改性剂，通过组分及其用量的调整，提高了材料的耐热性和刚性，另外，亲水改性剂与扁平玻璃纤维形成协效作用，可以提高材料表面的亲水润湿效果，所制得的热塑性聚烯烃材料可以进一步制备塑料手模，所获得的塑料手模具有优异的耐热性能，比重轻，高表面亲水性能，具有较好的润湿性，可以均匀的浸湿丁腈胶乳或乳胶，所生产的手套厚薄均匀，性能优异，成品率较高，另外，塑料手模对手套的粘附性和易清洗性能都明显优于陶瓷手模，降低了脱模难度，减少了手模洗涤程序，提升了生产效率；材料还可以重复利用，显著提升了手模的环保性，大幅降低了手模的使用成本；塑料手模的重量显著低于普通陶瓷手模，可显著降低手套生产线的能耗。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。

各实施例和对比例使用的原料：

环烯烃类共聚物：双环庚烯和乙烯在金属茂催化剂作用下发生共聚合得到的环烯烃类共聚物，5013LS，德国TOPAS公司。

聚丙烯树脂：N-Z30S，中国石油化工集团公司。

扁平玻璃纤维A：厚度为3μm，扁平比为4：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

扁平玻璃纤维B：厚度为3μm，扁平比为5：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

扁平玻璃纤维C：厚度为5μm，扁平比为2：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

扁平玻璃纤维D：厚度为2μm，扁平比为6：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

扁平玻璃纤维E：厚度为4μm，扁平比为3：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

扁平玻璃纤维F：厚度为6μm，扁平比为2：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

扁平玻璃纤维G：厚度为1.5μm，扁平比为7：1，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司

圆形玻璃纤维：ECS10-03-508A，纤维直径10μm，原始长度3～5mm，中国巨石股份有限公司。

亲水改性剂A：聚醚酰胺，重均分子量100000，MH2030，法国阿科玛。

亲水改性剂B：乙烯-丙烯酸共聚物，重均分子量100000，PRIMACO 3460，陶氏化学。

亲水改性剂C：端羟基硬酯酰胺，重均分子量2000，金发科技。

亲水改性剂D：芥酸酰胺，重均分子量1000，禾大西普化学。

亲水改性剂E：季戊四醇硬脂酸酯，重均分子量5000，德国科宁。

亲水改性剂F：聚乙二醇辛基苯基醚，重均分子量20000，陶氏化学。

接枝相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯，CA100，法国阿科玛。

抗氧剂：抗氧剂Thanox 1010+Thanox 168，天津利安隆新材料股份有限公司。

润滑剂：EBS，中山华明泰化工股份有限公司。

实施例1～19和对比例1～12

各实施例和对比例制得的热塑性聚烯烃材料，包括如下表1～表3所示按照重量份计算的组分。

表1各实施例的组分及其重量份

表2各对比例的组分及其重量份

上述热塑性聚烯烃材料的制备方法，包括如下步骤：

按比例称量各组分后，将各组分经过混合均匀，然后在180～200℃下熔融挤出、造粒，干燥后即得热塑性聚烯烃材料。

应用

进一步将上述实施例和对比例制得的热塑性聚烯烃材料用于制备塑料手模，包括如下步骤：

首先将热塑性聚烯烃材料置于80～120℃烘干2～6h后，通过注塑机在180～220℃下分别注塑出手模本体和手模支撑块；最后将手模本体和手模支撑块通过摩擦焊接或胶粘的形式连接起来，得到完整的塑料手模产品。

性能测试

1、测试方法

上述实施例和对比例的复合材料，或者由上述复合材料制成的手模均通过下述性能测试方法进行测试：

(1)复合材料的亲水性：按照ISO 8296：2006-9标准方法，采用达因指数表征材料亲水性，达因指数越高，亲水性越好。

(2)复合材料的耐热性能：按照ISO 75-2:2003标准B方法，测试材料的热变形温度(HDT)，HDT越高，材料耐热性能越好。

(3)手模成品率：采用挂水法测试，统计30000个手套的挂水测试漏液的比率。

(4)手模耐热性：将手模置于120℃烘箱中烘烤8h，评估手模的变形或软化情况，手模经烘烤后不能出现明显变形或软化现象，则记录为“PASS”。

(5)手模耐溶剂性：将手模先置于5wt％硝酸溶液中浸泡一周后再置于5wt％氢氧化钠溶液中浸泡一周，取出观察，手模经酸碱浸泡后不能出现脆化、凹坑、表面粗糙等现象，若满足则记录为“PASS”。

2、测试结果

表4各实施例和对比例制得的塑料手模的测试结果

从上述表4的实施例测试数据可以看出，本发明制得的塑料手模，具有比重轻、耐热性和耐溶剂性优异的特点，材料的表面亲水性优异，润湿性好，制备的手套的外观和性能优良，成品率稳定达到97％以上。

对比例1采用聚丙烯树脂代替环烯烃聚合物，由于聚丙烯本身的极性太低，因此亲水性效果也相对较差，同时HDT也相对更低，导致成品率较低。对比例2、3使用的扁平玻璃纤维的厚度、扁平比、保留长度太高或太低，同样会影响手模的亲水性、HDT和成品率。对比例4使用普通圆形玻璃纤维，手模的亲水性、HDT和成品率明显也低于扁平玻璃纤维。亲水改性剂的添加必须在一定水平内才能保证较好的亲水性能和成品率，对比例5～8中，添加的亲水改性剂太少或太多，对应手模的亲水性和成品率都明显更低。对比例9使用了分子量过大的聚乙二醇辛基苯基醚，其耐热性能和迁移至材料表面的效果较差，因此亲水性、HDT和成品率也较低。对比例10中未添加亲水改性剂，对比例11为单纯的环烯烃聚合物，对比例12采用聚丙烯树脂代替环烯烃聚合物，且不含有亲水改性剂，这些对比例制得的手模的亲水性和成品率都较差。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热塑性聚烯烃材料，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：

环烯烃类共聚物 60～90份；

扁平玻璃纤维 10～30份；

亲水改性剂 1～20份；

所述扁平玻璃纤维的厚度为2～5μm，扁平比为2：1～6：1，保留长度为0.1～0.5mm；

所述亲水改性剂为重均分子量50000～200000的含羧基、羟基、酯键、酰胺基聚合物和/或重均分子量500～10000的含羧基、羟基、酯键、酰胺基的C5～C50烷基寡聚物。

2.根据权利要求1所述热塑性聚烯烃材料，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：

环烯烃类共聚物 70～85份；

扁平玻璃纤维 15～25份；

亲水改性剂 5～15份。

3.根据权利要求1所述热塑性聚烯烃材料，其特征在于，所述环烯烃类共聚物为双环庚烯作为主要功能单体的共聚物。

4.根据权利要求1所述热塑性聚烯烃材料，其特征在于，所述扁平玻璃纤维的厚度为3～4μm，扁平比为3：1～5：1，保留长度为0.1～0.3mm。

5.根据权利要求1所述热塑性聚烯烃材料，其特征在于，所述亲水改性剂为聚醚酰胺、PA6、乙烯-丙烯酸共聚物、聚醚多元醇、聚乙二醇辛基苯基醚、端羟基硬酯酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、芥酸酰胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述热塑性聚烯烃材料，其特征在于，还包括接枝相容剂、抗氧剂、润滑剂中的一种或几种。

7.权利要求1～6任一项所述热塑性聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按比例称量各组分后，将各组分经过混合均匀，然后在180～250℃下熔融挤出、造粒，干燥后即得热塑性聚烯烃材料。

8.权利要求1～6任一项所述热塑性聚烯烃材料在制备塑料手模中的应用。

9.一种塑料手模，其特征在于，由权利要求1～6任一项所述热塑性聚烯烃材料制得。

10.权利要求9所述塑料手模的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先将热塑性聚烯烃材料置于80～120℃烘干2～6h后，在180～250℃下吹塑成手模本体和手模支撑块，随后将手模本体和手模支撑块通过摩擦焊接或胶粘的形式连接起来，得到完整的塑料手模产品。