CN114456498A - 高刚性耐磨聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高刚性耐磨聚丙烯组合物及其制备方法，属于聚丙烯改性技术领域。本发明所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，包括以下质量份数的原料：抗冲共聚聚丙烯树脂45‑55份、均聚聚乙烯树脂30‑40份、聚苯乙烯树脂5‑10份、芳香族聚酰胺纤维5‑10份、改性剂1‑4份、耐磨剂1‑3份。本发明所述的聚丙烯组合物具有良好的刚性、耐磨性和韧性；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

Description

高刚性耐磨聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高刚性耐磨聚丙烯组合物及其制备方法，属于聚丙烯改性技术领域。
背景技术
聚丙烯由于具有密度低、耐热性好、机械性能优异、易加工等优点，在家居、汽车、管道、医疗等领域广泛应用。随着聚丙烯在各领域应用的不断深入，对其性能的要求不断增加、要求越来越高，包括高刚性、高韧性、耐热性、耐磨性等，所需求的领域主要在粉体输送、流体输送或过滤等。
由于聚丙烯分子链结构中存在侧基，其耐磨性较差。现有技术主要是在聚丙烯基础上通过添加耐磨剂、润滑剂等进行改性。
CN 103756132 B公开了一种耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法，由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯46～95，无机填料0～25，增韧剂POE0～15，耐磨剂1～10，成核剂0.1～0.5，抗氧剂0.1～1，光稳定剂0.1～1，颜色色粉或色母粒0～2。为了提高聚丙烯复合材料的耐磨性能，该技术方案是在聚丙烯材料的基础配方中加入耐磨剂(高分子量硅氧烷)及成核剂，以降低聚丙烯材料的摩擦系数，提高材料的表面硬度，有效地改善聚丙烯复合材料的耐磨性能。
发明CN 105885213 A公开了一种耐温耐磨改性聚丙烯复合材料，包括聚丙烯树脂、矿物填料、增韧剂、耐磨剂和助剂，上述组分的重量份分别为：聚丙烯树脂65～75份、纳米级聚四氟乙烯超细微粉10～20份、增韧剂5～12份、耐磨填料8～15份、助剂0.2～2份。该技术方案通过向聚丙烯树脂中添加纳米级聚四氟乙烯超细微粉和耐磨填料(碳化纤维或陶瓷纤维)，在保证材料耐磨性能的同时，材料的各项物理力学性能基本不受影响，所得材料的表面光泽度高，具有较好的耐冲击性能和强度。
虽然进行了以上相关的改进，但是现有技术在刚性、韧性、耐磨性等综合性能的实现上还满足不了特殊领域的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种高刚性耐磨聚丙烯组合物，其具有良好的刚性、耐磨性和韧性；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
本发明所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，包括以下质量份数的原料：
Figure BDA0002737039110000011
Figure BDA0002737039110000021
优选的，抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为0.2-2.0g/10min，测试条件为230℃，2.16kg；均聚部分等规度＞97％，乙烯质量含量＜4％，数均分子量Mn为(10-12)*104，分布宽度为6.0-7.0。
优选的，均聚聚乙烯树脂的重均分子量为60-120万。
优选的，改性剂为超支化聚酯或树枝状高分子聚酰胺-胺类。
进一步优选的，超支化聚酯为端羟基超支化聚酯或端羧基超支化聚酯。
优选的，耐磨剂为有机硅高分子聚合物。
进一步优选的，有机硅高分子聚合物为分子量3-4万的高分子硅氧烷。
所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性剂加入到均聚聚乙烯树脂中，进行密炼加工，加工温度为190-220℃，聚合物熔融后密炼时间为10-20min，然后开片破碎待用；
(2)将抗冲共聚聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、芳香族聚酰胺纤维和耐磨剂进行混配，并通过双螺杆挤出机进行挤出加工，制得所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物。
优选的，双螺杆挤出机的螺杆长径比为48/1-60/1。
本发明在聚丙烯树脂中加入一种预先处理的高分子量聚乙烯，提高了与聚丙烯的混容性及可加工性，并协同使用耐磨剂、聚苯乙烯等，获得了一种高刚性耐磨且同时具有较高韧性的聚丙烯组合物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述的组合物配方简单，原料易获得；
(2)本发明通过对聚乙烯树脂进行了预处理改性，使得目标产品具有优异的刚性、耐磨性和韧性，其熔体质量流动速率为0.2-3g/10min，密度为0.93-0.98g/cm3，常温简支梁缺口冲击可达强度90kJ/m2、弯曲弹性模量可达1500MPa以上；
(3)本发明制备的聚丙烯组合物用于矿石、粮食、含砂流体等传输用管道及过滤用板材等制品时，耐磨性明显改善，提高了制品的使用寿命；
(4)本发明所述的制备方法工艺简单，成本低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例中所用的原料明细如下：
所用的抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为0.2-2.0g/10min，测试条件为230℃，2.16kg；均聚部分等规度＞97％，乙烯质量含量＜4％，数均分子量Mn为12*104，分布宽度为6.0。
所用的均聚聚乙烯树脂的重均分子量为60万。
所用的改性剂为超支化聚酯或树枝状高分子聚酰胺-胺类，所用的超支化聚酯为端羟基超支化聚酯或端羧基超支化聚酯。
所用的耐磨剂为分子量4万的高分子硅氧烷。
一种高刚性耐磨聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性剂加入到均聚聚乙烯树脂中，进行密炼加工，加工温度为205±15℃，聚合物熔融后密炼时间为15±5min，然后开片破碎待用；
(2)将抗冲共聚聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、芳香族聚酰胺纤维和耐磨剂进行混配，并通过双螺杆挤出机(螺杆长径比为55/1)进行挤出加工，制得所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物。
将制备的聚丙烯组合物按照以下标准方法进行性能测试：
拉伸性能：GB/T 1040.2-2006；
冲击性能：GB/T 1043.1-2008；
熔体质量流动速率：GB/T 3682-2000；
耐磨性能：GB 3960-1983；
弯曲性能：GB/T 9341-2008。
以下实施例中经过预处理的聚乙烯，统一用树枝状高分子聚酰胺-胺(添加5wt％)进行了预处理。
实施例1-4所用的配方以及制得产品的性能测试结果，见表1。
对比例1-5所用的配方以及制得产品的性能测试结果，见表2。
表1实施例1-4所用的配方以及制得产品的性能测试结果
Figure BDA0002737039110000031
Figure BDA0002737039110000041
表2对比例1-5所用的配方以及制得产品的性能测试结果
Figure BDA0002737039110000042
Figure BDA0002737039110000051

Claims (10)

1.一种高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：包括以下质量份数的原料：
Figure FDA0002737039100000011
2.根据权利要求1所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为0.2-2.0g/10min，测试条件为230℃，2.16kg；均聚部分等规度＞97％，乙烯质量含量＜4％，数均分子量Mn为(10-12)*104，分布宽度为6.0-7.0。
3.根据权利要求1所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：均聚聚乙烯树脂的重均分子量为60-120万。
4.根据权利要求1所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：改性剂为超支化聚酯或树枝状高分子聚酰胺-胺类。
5.根据权利要求4所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：超支化聚酯为端羟基超支化聚酯或端羧基超支化聚酯。
6.根据权利要求1所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：耐磨剂为有机硅高分子聚合物。
7.根据权利要求6所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物，其特征在于：有机硅高分子聚合物为分子量3-4万的高分子硅氧烷。
8.一种权利要求1-7任一所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将改性剂加入到均聚聚乙烯树脂中，进行密炼加工，聚合物熔融后密炼，然后开片破碎待用；
(2)将抗冲共聚聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、芳香族聚酰胺纤维和耐磨剂进行混配，并通过双螺杆挤出机进行挤出加工，制得所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物。
9.根据权利要求8所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，加工温度为190-220℃；密炼时间为10-20min。
10.根据权利要求8所述的高刚性耐磨聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的螺杆长径比为48/1-60/1。
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