CN115895121A - 一种高性能pp/pet合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能PP/PET合金材料及其制备方法，包括聚丙烯树脂、PET树脂和相容剂。本发明通过加入特殊的改性接枝聚烯烃热塑性弹性体相容剂同时引入强亲电基团和嵌段共聚物橡胶弹性体，在两相界面形成共聚物，减小界面张力，增加界面相互作用，提高分散相的分散效果，使PP合金的刚性和韧性同时提高。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种高性能PP/PET合金材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的共混改性是近几十年来一直研究的重点，PP中加入PET可以提高PP的模量、强度、耐热性、表面硬度以及染色性和尺寸稳定性，扩大了PP的应用领域；但由于PP，PET化学性质以及极性的差异，导致两者的相容性很差，简单共混体系的性能不能满足使用要求。专利CN113956573A公开了一种汽车内饰用免喷涂的聚丙烯材料，使用马来酸酐接枝相容剂作为相容剂与聚丙烯、PET共混，马来酸酐接枝相容剂对聚丙烯与PET的相容性改善相对较弱，影响了材料的进一步使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能PP/PET合金材料及其制备方法，通过特殊的聚烯烃热塑性弹性体相容剂提高分散相的分散效果，使PP合金的刚性和韧性同时提高。
本发明提供了一种高性能PP/PET合金材料，按重量份数，包括如下组分：
聚丙烯树脂 50-75份；
PET树脂 20-40份；
相容剂 5-10份；
其中，所述相容剂为改性接枝聚烯烃热塑性弹性体。
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
所述PET树脂的粘度为0.7-2.0dl/g，测试标准为GB17931-2018。
所述改性接枝聚烯烃热塑性弹性体包括如下组分：聚烯烃热塑性弹性体、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、苯乙烯St；所述改性接枝聚烯烃热塑性弹性体的接枝率为10-15％。
接枝率测定方法：采用Heracus-C.H.N.O.S元素分析仪测量相容剂的氧百分含量，利用公式计算接枝率M：P＝(N1/N2)×氧百分含量；M＝P/(100-P)。其中N1—活性单体分子量，N2—氧分子量。
优选接枝率为10-15％的改性接枝聚烯烃热塑性弹性体作为相容剂的原因为，当接枝率小于10％时，相容剂中极性基团占比较小，与PET末端羟基或羧基产生的化学作用力较小，无法有效的提升PP/PET材料的相容性与力学性能，而当接枝率大于15％时，在生产改性接枝聚烯烃热塑性弹性体过程中需增加反应时间，导致副反应较多，内部交联严重，从而影响相容剂与PET反应的活性。
所述聚烯烃热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的至少一种。
优选的，按重量份数，包括如下组分：
聚丙烯树脂 55-64份；
PET树脂 30-37份；
相容剂 6-8份。
本发明还提供了一种高性能PP/PET合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚烯烃热塑性弹性体POE分别与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、St按照质量比(2000-2500):(60-80):(60-80)在容器中混合均匀，之后以与聚烯烃热塑性弹性体POE质量比为(10-20):(2000-2500)的过氧化二异丙苯DCP作为引发剂，加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出的样条经风冷后造粒，得到改性接枝聚烯烃热塑性弹性体；
(2)以改性接枝聚烯烃热塑性弹性体为相容剂，按比例加入聚丙烯和PET树脂，在高混机内混合1-3min，得到预混料；将预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到所述的高性能PP/PET合金材料。
所述步骤(1)中的挤出机各段温度为170-200℃，螺杆转速为60-70r/min。
所述步骤(2)中的熔融挤出步骤的条件为：一区温度140-180℃，二区温度220-240℃，三区温度230-270℃，四区温度230-270℃，五区温度230-270℃，六区温度230-270℃，七区温度230-270℃，八区温度230-270℃，九区温度230-270℃，主机转速250-600转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40:1。
本发明还提供了一种高性能PP/PET合金材料在电控盒、支架类等车用改性材料中的应用。
有益效果
(1)本发明通过加入特殊的改性接枝聚烯烃热塑性弹性体相容剂同时引入强亲电基团和嵌段共聚物橡胶弹性体，在两相界面形成共聚物，减小界面张力，增加界面相互作用，提高分散相的分散效果，使PP合金的刚性和韧性同时提高。
(2)本发明采用的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA具有环氧官能团，在与PET树脂进行共混的过程中，环氧官能团能与PET中的端羟基、端羧基发生反应，从而增加与PP合金之间的相容性。由于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的反应活性高于MAH，可有效地提高聚酯材料的缺口冲击强度。
(3)本发明采用苯乙烯St作为共单体，不仅能有效提高TMPTA的接枝率，还能有效抑制PP的降解，制备的接枝物增韧效果更加优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
PP1：PP EP548R，共聚聚丙烯，购自壳牌；
PP2：PPH-MN150，均聚聚丙烯，购自中石化洛阳分公司；
PET1：WB8816，中粘PET，粘度为0.8dl/g，购自常州华润；
PET2：PET 3200，粘度为1.5dl/g，购自德国特尔；
PET3：PET纤维料回收品，粘度为0.4-0.6dl/g，市售；
相容剂1：改性接枝聚烯烃热塑性弹性体1；
制备方法包括：将乙烯-辛烯共聚物分别与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、St、DCP按照质量比2000:60:60在容器中混合均匀，之后以与乙烯-辛烯共聚物质量比为10:2000的DCP作为引发剂，加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出的样条经风冷后造粒，得到改性接枝乙烯-辛烯共聚物，接枝率为10％。挤出机各段温度为170、170、180、180、180、200、200℃。螺杆转速为70r/min。
相容剂2：改性接枝聚烯烃热塑性弹性体2；
制备方法包括：将乙烯-丁烯共聚物分别与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、St按照质量比2500:80:80在容器中混合均匀，之后以与乙烯-丁烯共聚物质量比为20:2500的DCP作为引发剂，加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出的样条经风冷后造粒，得到改性接枝乙烯-丁烯共聚物，接枝率为15％。挤出机各段温度为170、170、180、180、180、200、200℃。螺杆转速为70r/min。
相容剂3：改性接枝聚烯烃热塑性弹性体3；
制备方法包括：将乙烯-丁烯共聚物分别与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、St按照质量比2000:60:60在容器中混合均匀，之后以与乙烯-丁烯共聚物质量比为10:2000的DCP作为引发剂，加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出的样条经风冷后造粒，得到改性接枝乙烯-丁烯共聚物，接枝率为8％。挤出机各段温度为170、170、180、180、180、180、180℃。螺杆转速为60r/min。
相容剂4：改性接枝聚烯烃热塑性弹性体4；
制备方法包括：将乙烯-丁烯共聚物分别与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、St按照质量比2500:80:80在容器中混合均匀，之后以与乙烯-丁烯共聚物质量比为20:2500的DCP作为引发剂，加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出的样条经风冷后造粒，得到改性接枝乙烯-丁烯共聚物，接枝率为18％。挤出机各段温度为170、170、180、180、180、220、220℃。螺杆转速为80r/min。
相容剂5：PP-g-MAH，上海聚杰高分子材料有限公司。
相容剂6：聚丙烯接枝GMA(PP-g-GMA)，佳易容相容剂江苏有限公司。
相容剂7：聚烯烃弹性体接枝GMA(POE-g-GMA)，佳易容相容剂江苏有限公司。
各实施例及对比例的复合材料通过如下过程制备得到：
以改性接枝聚烯烃热塑性弹性体为相容剂，按比例加入聚丙烯和PET树脂，在高混机内混合1-3min，得到预混料；将预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到所述的高性能PP/PET合金材料。
熔融挤出步骤的条件为：一区温度140-180℃，二区温度220-240℃，三区温度230-270℃，四区温度230-270℃，五区温度230-270℃，六区温度230-270℃，七区温度230-270℃，八区温度230-270℃，九区温度230-270℃，主机转速250-600转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40:1。
实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准：
悬臂梁缺口冲击测试参照ISO179实施，材料的弯曲模量测试参照ISO178实施，速度为2mm/min，材料的拉伸强度测试参照ISO527实施，速度为50mm/min。
耐刮擦性能测试参照PV3974实施，以材料测试前后的光泽度变化评判。
表1实施例和对比例原料配比及性能测试结果
实施例1-12采用本发明特殊的相容剂，得到的合金材料可以刚性和韧性同时提高。对比例1则说明相容剂太少时，未能提升PP与PET的相容性。对比例2则说明相容剂太多时，材料偏软，冲击亦无法明显提升。对比例3和4说明采用一般相容剂达不到本发明的效果，对比例5说明仅用GMA接枝乙烯-丁烯共聚物，相容效果并不太好。
Claims (8)
1.一种高性能PP/PET合金材料，其特征在于：按重量份数，包括如下组分：
聚丙烯树脂 50-75份；
PET树脂 20-40份；
相容剂 5-10份；
其中，所述相容剂为改性接枝聚烯烃热塑性弹性体。
2.根据权利要求1所述的高性能PP/PET合金材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高性能PP/PET合金材料，其特征在于：所述PET树脂的特性粘度为0.7-1.0dl/g。
4.根据权利要求1所述的高性能PP/PET合金材料，其特征在于：所述改性接枝聚烯烃热塑性弹性体包括如下组分：聚烯烃热塑性弹性体、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、苯乙烯St；所述改性接枝聚烯烃热塑性弹性体的接枝率为10-15％。
5.根据权利要求1或4所述的高性能PP/PET合金材料，其特征在于：所述聚烯烃热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高性能PP/PET合金材料，其特征在于：按重量份数，包括如下组分：
聚丙烯树脂 55-64份；
PET树脂 30-37份；
相容剂 6-8份。
7.一种高性能PP/PET合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚烯烃热塑性弹性体POE分别与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、St按照质量比(2000-2500):(60-80):(60-80)在容器中混合均匀，之后以与聚烯烃热塑性弹性体POE质量比为(10-20):(2000-2500)的过氧化二异丙苯DCP作为引发剂，加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出的样条经风冷后造粒，得到改性接枝聚烯烃热塑性弹性体；
(2)以改性接枝聚烯烃热塑性弹性体为相容剂，按如权利要求1所述的比例加入聚丙烯和PET树脂，在高混机内混合1-3min，得到预混料；将预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到所述的高性能PP/PET合金材料。
8.一种如权利要求1所述的高性能PP/PET合金材料在车用改性材料中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |