CN115895103A - 一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，该方法是指：在预处理后的PP‑T30中依次加入抗氧剂、β成核剂己二酸锌、水滑石、质量浓度为30%的H2O2和聚丙烯SP179粉料，经高速混合机共混后得到混合料；所述混合料经挤出造粒、注塑成型，即得具有高抗冲性能聚丙烯。本发明工艺简单，易于操作，改性后的PP具有高抗冲击性能，适合用于简单工业制品。
Description
技术领域
本发明涉及功能材料制备技术领域，尤其涉及一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法。
背景技术
聚丙稀（PP）作为五大通用合成树脂中的一类，因其具有质量轻、耐腐蚀、优良的加工性能、无毒无味等优点，被广泛用于汽车、医疗、包装、餐具、建筑材料、薄膜等领域。并且，由于其具有优越的经济实用性，使得PP取代聚苯乙烯和聚氯乙烯等合成材料，成为第二大热塑性合成树脂。但PP在低温条件下脆性大、冲击性能低等缺点，限制了其在高抗冲领域类的应用。随着对普通PP深入改性研究发现，添加成核剂是一种经济且实用的增韧方法，这对扩充聚丙烯的应用领域具有极其重要的现实意义。而且，聚丙烯产业的发展态势越来越好，使得PP的消费量保持较快地增长。2020年，国内PP的消费总量为2782万吨，预计2021年国内聚丙烯消费量可达3020万吨。可以预见，未来几年，国内对PP的需求量仍将维持高速增长的趋势。
己二酸锌（ZnAA）是一种具有高成核效率的β成核剂。宫含章等通过将己二酸与纳米氧化锌或普通氧化锌通过原位反应制得ZnAA，结果发现纳米氧化锌的诱导成核效果明显高于普通氧化锌，抗冲击性能相对于空白样提升了290 %。彭文理等通过将己二酸与氧化锌或氢氧化锌不同摩尔比（ZnAA：ZnO =1:1、ZnAA：Zn(OH)2=1:1、ZnAA：Zn(OH)2=1:2和ZnAA：Zn(OH)2=1:3）原位制得ZnAA，结果发现，ZnAA：Zn(OH)2=1:2的成核效果明显高于其它三者的，当ZnAA：Zn(OH)2=1:2的添加量为0.2 wt%时，iPP的抗冲击强度比纯iPP的增加了163 %。通过以上两种研究发现，β成核剂ZnAA的添加可以提高PP的抗冲击性能，但提升效果并不高。
因此，寻找一种可以与ZnAA之间产生协同作用来增韧改性PP的途径是很有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、便捷的将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：在预处理后的PP-T30中依次加入抗氧剂、β成核剂己二酸锌、水滑石、质量浓度为30%的H2O2和聚丙烯SP179粉料，经高速混合机共混后得到混合料；所述混合料经挤出造粒、注塑成型，即得具有高抗冲性能聚丙烯。
所述预处理后的PP-T30是指将PP-T30于120℃干燥80~120min后冷却至室温制得。
所述抗氧剂是指抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的质量比混合而成的混合物，其中抗氧剂1010的用量为所述PP-T30质量的0.1 wt%。
所述β成核剂己二酸锌按下述方法制得：将0.1moL的己二酸溶于80℃的200mL蒸馏水中，搅拌至溶解，然后将0.1moL的氢氧化锌加入其中，电磁搅拌2小时，取出后冷却至室温；经抽滤、洗涤至pH=7后，所得产物于100℃干燥至恒重，经研磨、200目筛分即得。
所述β成核剂己二酸锌、所述水滑石的用量均为所述PP-T30质量的0.1 wt%。
所述H2O2的用量按每100 重量份的PP-T30添加1~2mL。
所述聚丙烯SP179粉料与所述PP- T30的质量比为4：6。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用己二酸锌、水滑石、聚丙烯SP179来协同增韧聚丙烯T30，并在过程中加入H2O2（30%）来增加聚丙烯的熔融流动性能。实验结果表明，己二酸锌、水滑石、聚丙烯SP179来协同增韧聚丙烯T30的冲击强度可达23.26 kJ/m2。
2、本发明经缺口冲击强度、拉伸强度以及熔融指数测试，说明改性后的PP具有高抗冲击性能。
3、本发明工艺简单，易于操作，适合用于简单工业制品。
具体实施方式
一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法：
在预处理后的PP-T30中依次加入抗氧剂、β成核剂己二酸锌、水滑石、质量浓度为30%的H2O2和聚丙烯SP179粉料，经高速混合机共混3min后得到混合料；混合料经挤出造粒、注塑成型，即得具有高抗冲性能聚丙烯。挤出机与注塑机工艺参数设定如1、表2所示：
表1 挤出机的加工工艺参数
表2 注塑机的加工工艺参数
其中：预处理后的PP-T30是指将PP-T30于120℃干燥80~120min后冷却至室温制得。
抗氧剂是指抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的质量比混合而成的混合物，其中抗氧剂1010的用量为PP-T30质量的0.1 wt%。
β成核剂己二酸锌按下述方法制得：将0.1moL的己二酸溶于80℃的200mL蒸馏水中，搅拌至溶解，然后将0.1moL的氢氧化锌加入其中，电磁搅拌2小时，取出后冷却至室温；经抽滤、洗涤至pH=7后，所得产物于100℃干燥至恒重，经研磨、200目筛分即得。
β成核剂己二酸锌、水滑石的用量均为PP-T30质量的0.1 wt%。
H2O2的用量按每100 重量份的PP-T30添加1~2mL。
聚丙烯SP179粉料与PP- T30的质量比（g/g）为4：6。
实施例1 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥120min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石、2mL H2O2(30%)，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
实施例2 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥100min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石、2mL H2O2(30%)，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
实施例3 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥90min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石、2mL H2O2(30%)，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
实施例4 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥80min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石、2mL H2O2(30%)，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
实施例5 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥80min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石、1.5mL H2O2(30%)，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
实施例6 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥80min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石、1mL H2O2(30%)，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
实施例7 在鼓风干燥箱中将PP-T30在120℃下干燥80min，取出后冷却至室温。在240 g PP-T30加入0.24g抗氧剂1010、0.48g抗氧剂168，0.24g β成核剂、0.24g的水滑石，再加入160g聚丙烯SP179粉料。然后将配好的样料进行共混，共混后的样品依次进行挤出造粒、注塑成型。最后得到标准测试样条。
对实施例1~7所得样条进行简支梁缺口冲击强度（按GB/T 1843-2008执行）、拉伸强度（按GB/T 1040.1-2006执行）、熔融指数（按GB/T 3682-2000执行）测试，结果如表3所示。
表3 测试结果
由表1可以看出，在PP-T30的加热条件相同的情况下，随着H2O2添加量的增加PP-T30的简支梁缺口冲击强度和拉伸强度都在降低，熔融指数大幅度升高，这是因为H2O2氧化作用会使PP-T30产生降解。因为在PP加工工程中，H2O2受热分解时产生的自由基会夺取PP分子链上的氢原子，通过化学降解使PP的分子链在最薄弱处发生断裂，使PP的分子链变短，分子量变小，从而加快PP的流动性能，降低了简支梁缺口冲击强度和拉伸强度。
在PP-T30的加热温度和H2O2添加量相同的条件下，随着加热时间的增加PP-T30的简支梁缺口冲击强度和拉伸强度都有降低，熔融指数大幅度升高，这是因为PP-T30在受热时会产生降解和H2O2氧化作用造成的。
Claims (7)
1.一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：在预处理后的PP-T30中依次加入抗氧剂、β成核剂己二酸锌、水滑石、质量浓度为30%的H2O2和聚丙烯SP179粉料，经高速混合机共混后得到混合料；所述混合料经挤出造粒、注塑成型，即得具有高抗冲性能聚丙烯。
2.如权利要求1所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：所述预处理后的PP-T30是指将PP-T30于120℃干燥80~120min后冷却至室温制得。
3.如权利要求1所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：所述抗氧剂是指抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的质量比混合而成的混合物，其中抗氧剂1010的用量为所述PP-T30质量的0.1 wt%。
4.如权利要求1所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：所述β成核剂己二酸锌按下述方法制得：将0.1moL的己二酸溶于80℃的200mL蒸馏水中，搅拌至溶解，然后将0.1moL的氢氧化锌加入其中，电磁搅拌2小时，取出后冷却至室温；经抽滤、洗涤至pH=7后，所得产物于100℃干燥至恒重，经研磨、200目筛分即得。
5.如权利要求1所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：所述β成核剂己二酸锌、所述水滑石的用量均为所述PP-T30质量的0.1 wt%。
6.如权利要求1所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：所述H2O2的用量按每100 重量份的PP-T30添加1~2mL。
7.如权利要求1所述的一种将普通聚丙烯改性为具有高抗冲性能聚丙烯的方法，其特征在于：所述聚丙烯SP179粉料与所述PP- T30的质量比为4：6。
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