一種改性聚丙烯材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料改性【技術(shù)領(lǐng)域】和加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種改性聚丙烯材料及其制備方法。該改性材料由包含以下重量份的組分制成：共聚聚丙烯60~80份，均聚聚丙烯20~40份，增韌劑2~6份，無(wú)機(jī)納米材料3~8份，相容劑1~2份，抗熱氧化劑0.5~1.5份，抗紫外線劑0.3~0.6份，分散劑0.5~1.0份。本發(fā)明的改性聚丙烯材料采用無(wú)機(jī)納米材料和增韌劑復(fù)合改性聚丙烯，達(dá)到同時(shí)增韌、增強(qiáng)的目的，通過(guò)添加抗熱氧化劑、抗紫外線劑提高了材料的耐高溫性，并在體系中采用分散劑、相容劑有效的改善了物料分散、界面相容的問(wèn)題，綜合提高了改性聚丙烯材料的拉伸彎曲強(qiáng)度和沖擊性能，同時(shí)具有較好的耐高溫性能。
【專利說(shuō)明】一種改性聚丙烯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料改性【技術(shù)領(lǐng)域】和加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種改性聚丙烯材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]聚丙烯是一種價(jià)格低、綜合性能良好、應(yīng)用廣泛的塑料品種。聚丙烯原料來(lái)源豐富、價(jià)格低；易于加工成型；密度小，力學(xué)性能較好，幾乎不吸水；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除發(fā)煙硫酸和強(qiáng)氧化劑外，與大多數(shù)介質(zhì)不起化學(xué)反應(yīng)，聚丙烯是一種重要的熱塑性高分子材料。聚丙烯成型材料是以聚丙烯為主要原料，加入各種助劑，經(jīng)擠出或注射成型。聚丙烯材料質(zhì)輕、耐腐蝕以及良好的物理機(jī)械性能，并具有突出的耐應(yīng)力開(kāi)裂性和耐磨性，已廣泛應(yīng)用于建筑、化工、家用電器，車輛制造、醫(yī)療器械、儀器儀表等諸多領(lǐng)域。但普通的聚丙烯成型材料存在耐沖擊性差、低溫脆性等缺點(diǎn)，耐高溫性差，影響了它的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
[0003]目前常采用橡膠或彈性體共混改性，可提高聚丙烯材料的耐沖擊性，但存在一定的局限性，即隨彈性體用量增加，改性聚丙烯的沖擊強(qiáng)度增加，但其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等大幅度降低，難以達(dá)到強(qiáng)度和韌性的綜合平衡。
[0004]近年來(lái)，出現(xiàn)了一些使用納米材料來(lái)改性聚丙烯材料，也有同時(shí)采用無(wú)機(jī)納米材料和彈性體復(fù)合改性聚丙烯，雖然達(dá)到增韌、增強(qiáng)的目的，但無(wú)機(jī)納米材料與有機(jī)聚合物相容性性差、界面結(jié)合力低，較難在聚丙烯中均勻分散，從而影響聚丙烯材料的性能。因此，需要尋找一種能同時(shí)提高聚丙烯材料增強(qiáng)、增韌性能并耐高溫的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種增強(qiáng)、增韌以及耐高溫較好的改性聚丙烯材料及其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種改性聚丙烯材料，由包含以下重量份的組分制成:
[0008]共聚聚丙烯60~80份，
[0009]均聚聚丙烯20~40份，
[0010]增韌劑2~6份，
[0011]無(wú)機(jī)納米材料31份，
[0012]相容劑f 2份，
[0013]抗熱氧化劑0.5~1.5份，
[0014]抗紫外線劑0.3、.6份，
[0015]分散劑0.5~1.0份。
[0016]所述的增韌劑選自三元乙丙橡膠、二元乙丙橡膠、苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物(SBS)或聚烯烴彈性體POE。
[0017]所述的無(wú)機(jī)納米材料為納米碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅或二氧化鈦中的一種或一種以上。
[0018]所述的相容劑選自馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠。
[0019]所述的抗熱氧化劑選自硫代二丙酸十八酯、[β_ (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或4，4’ -硫代(6-特丁基-3-甲基苯酚)。
[0020]所述的抗紫外線劑為2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)或2_(2’ -羥基-3’，5’ - 二戊基苯基)苯并三唑(UV-328)。
[0021]所述的分散劑選自油酸、聚乙烯蠟、硬脂酸或聚乙二醇。
[0022]一種上述改性聚丙烯材料的制備方法，包括以下步驟:
[0023](I)將3~8份無(wú)機(jī)納米材料、2飛份增韌劑、0.5^1.0份分散劑、0.5^1.5份抗熱氧化劑、0.3^0.6份抗紫外線劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，然后進(jìn)行干燥；
[0024](2)將步驟(1)中干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將60-80份共聚聚丙烯、20-40份均聚聚丙烯、 2份相容劑加入密煉機(jī)，進(jìn)行密煉；
[0025](3)將步驟(2)中密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒；
[0026](4)再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。
[0027]所述的步驟(1)中混合時(shí)間為3~5min，混合溫度為3(T40°C，干燥時(shí)間為1.5~2.5小時(shí)，干燥溫度為8(T90°C。
[0028]所述的步驟(2)中密煉機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為5(T80r/min，密煉時(shí)間為2(T30min，密煉溫度為190~210°C。
[0029]所述的步驟(4)中注射機(jī)射嘴溫度為21(T220°C，第一段溫度為205~215°C，第二段溫度為21(T220°C，第三段溫度為19(T200°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為7、MPa。
[0030]本發(fā)明的有益效果:
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的改性聚丙烯材料采用無(wú)機(jī)納米材料和增韌劑復(fù)合改性聚丙烯，達(dá)到同時(shí)增韌、增強(qiáng)的目的，通過(guò)添加抗熱氧化劑、抗紫外線劑提高了材料的耐高溫性，并在體系中采用分散劑、相容劑有效的改善了物料分散、界面相容的問(wèn)題，綜合提高了改性聚丙烯材料的拉伸彎曲強(qiáng)度和沖擊性能，同時(shí)具有較好的耐高溫性能。通過(guò)復(fù)合改性聚丙烯，制得了具有較高強(qiáng)度、耐高溫，同時(shí)兼具較高沖擊強(qiáng)度的改性聚丙烯材料，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。以下實(shí)施例中采用GB (國(guó)標(biāo))測(cè)定材料的各項(xiàng)性能，如無(wú)特別說(shuō)明，組分的份數(shù)均為重量份數(shù)。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例中改性聚丙烯材料的制備如下:
[0035](I)將3份納米碳酸鈣、4份聚烯烴彈性體Ρ0Ε、0.8份聚乙烯蠟、0.8份4，4’ -硫代(6-特丁基-3-甲基苯酚)、0.5份2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮加入高速混合機(jī)中混合3min，溫度維持在35°C，然后在80°C下干燥2小時(shí)；
[0036](2)將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將75份共聚聚丙烯、25份均聚聚丙烯、1.2份馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯加入密煉機(jī)，密煉反應(yīng)25min，反應(yīng)溫度在195~205°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 56r/min ；
[0037](3)將密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒；
[0038](4)再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為215°C，一段溫度設(shè)定為205°C，二段溫度設(shè)定為210°C，三段溫度設(shè)定為195°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為7.5MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。其各項(xiàng)性能測(cè)試見(jiàn)附表1。
[0039]實(shí)施例2
[0040]本實(shí)施例中改性聚丙烯材料的制備如下:
[0041](I)將3份納米碳酸鈣和3份納米二氧化硅、6份三元乙丙橡膠、0.5份聚乙烯蠟、
0.5份硫代二丙酸二月桂酯、0.3份(2-(2’ -羥基-3’，5’ - 二戊基苯基)苯并三唑)加入高速混合機(jī)中混合5min，溫度維持在30°C，然后在85°C下干燥1.5小時(shí)；
[0042](2)將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將60份共聚聚丙烯、40份均聚聚丙烯、
1.5份馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠加入密煉機(jī)，密煉反應(yīng)20min，反應(yīng)溫度在19(T200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min ；
[0043](3)將密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒；
[0044](4)再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為210°C，一段溫度設(shè)定為205°C，二段溫度設(shè)定為210°C，三段溫度設(shè)定為190°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為7.0MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。其各項(xiàng)性能測(cè)試見(jiàn)附表1。
[0045]實(shí)施例3
[0046]本實(shí)施例中改性聚丙烯材料的制備如下:
[0047](I)將5份納米碳酸鈣、2份苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物、1.0份油酸、1.5份硫代二丙酸十八酯、0.5份2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮加入高速混合機(jī)中混合5min，溫度維持在40°C，然后在90°C下干燥2小時(shí)；
[0048](2)將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將80份共聚聚丙烯、20份均聚聚丙烯、
1.0份馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯加入密煉機(jī)，密煉反應(yīng)30min，反應(yīng)溫度在20(T210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 72r/min ；
[0049](3)將密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒；
[0050](4)再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為220°C，一段溫度設(shè)定為215°C，二段溫度設(shè)定為220°C，三段溫度設(shè)定為200°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為8.2MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。其各項(xiàng)性能測(cè)試見(jiàn)附表1。
[0051]實(shí)施例4
[0052]本實(shí)施例中改性聚丙烯材料的制備如下:
[0053](I)將5份納米碳酸鈣和3份滑石粉、4份聚烯烴彈性體Ρ0Ε、0.8份油酸、1.0份硫代二丙酸二月桂酯、0.6份(2-(2’ -羥基-3’，5’ - 二戊基苯基)苯并三唑)加入高速混合機(jī)中混合5min，溫度維持在35°C，然后在85°C下干燥2.5小時(shí)；
[0054](2)將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將70份共聚聚丙烯、30份均聚聚丙烯、2.0份丙烯酸接枝聚丙烯加入密煉機(jī)，密煉反應(yīng)25min，反應(yīng)溫度在195~205°C，螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min ；
[0055](3)將密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒；
[0056](4)再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為215°C，一段溫度設(shè)定為210°C，二段溫度設(shè)定為215°C，三段溫度設(shè)定為195°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為9.0MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。其各項(xiàng)性能測(cè)試見(jiàn)附表1。
[0057]比較例I
[0058]本比較例與實(shí)施例2的區(qū)別之處在于，在步驟(1)混合物料的制備中不添加增韌齊?。其余步驟類似，先將3份納米碳酸鈣和3份納米二氧化硅、0.5份聚乙烯蠟、0.5份硫代二丙酸二月桂酯、0.3份(2-(2’-羥基-3’，5’-二戊基苯基)苯并三唑)加入高速混合機(jī)中混合5min，溫度維持在30°C，然后在85°C下干燥1.5小時(shí)；將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將60份共聚聚丙烯、40份均聚聚丙烯、1.5份馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠加入密煉機(jī)，密煉反應(yīng)20min，反應(yīng)溫度在19(T200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min ;將密煉后的物料趁熱切割成3-5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5_的碎粒；再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為210°C，一段溫度設(shè)定為205°C，二段溫度設(shè)定為210°C，三段溫度設(shè)定為190°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為7.0MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。本比較例得到的改性聚丙烯材料的各項(xiàng)性能見(jiàn)附表1。
[0059]比較例2
[0060]本比較例與實(shí)施例4的區(qū)別之處在于，在步驟(1)混合物料的制備中不添加無(wú)機(jī)納米材料。其余步驟類似，先將4份聚烯烴彈性體Ρ0Ε、0.8份油酸、1.0份硫代二丙酸二月桂酯、0.6份(2-(2’ -羥基-3’，5’ - 二戊基苯基)苯并三唑)加入高速混合機(jī)中混合5min，溫度維持在35°C，然后在85°C下干燥2.5小時(shí)；將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將70份共聚聚丙烯、30份均聚聚丙烯、2.0份丙烯酸接枝聚丙烯加入密煉機(jī),密煉反應(yīng)25min,反應(yīng)溫度在195~205°C，螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min ;將密煉后的物料趁熱切割成3飛cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5_的碎粒；再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為215°C，一段溫度設(shè)定為210°C，二段溫度設(shè)定為215°C，三段溫度設(shè)定為195°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為9.0MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。本比較例得到的改性聚丙烯材料的各項(xiàng)性能見(jiàn)附表1。
[0061]比較例3
[0062]本比較例與實(shí)施例3的區(qū)別之處在于，在步驟(1)混合物料的制備中不添加抗熱氧化劑和抗紫外線劑。其余步驟類似，先將5份納米碳酸鈣、2份苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物、1.0份油酸加入高速混合機(jī)中混合5min，溫度維持在40°C，然后在90°C下干燥2小時(shí)；將干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將80份共聚聚丙烯、20份均聚聚丙烯、1.0份馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯加入密煉機(jī)，密煉反應(yīng)30min，反應(yīng)溫度在20(T21(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為72r/min ;將密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒；再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，注射成型機(jī)射嘴溫度設(shè)定為220°C，一段溫度設(shè)定為215°C，二段溫度設(shè)定為220°C，三段溫度設(shè)定為200°C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為8.2MPa，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。本比較例得到的改性聚丙烯材料的各項(xiàng)性能見(jiàn)表1。[0063]表1
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種改性聚丙烯材料，其特征在于:由包含以下重量份的組分制成:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的增韌劑選自三元乙丙橡膠、二元乙丙橡膠、苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物或聚烯烴彈性體POE。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的無(wú)機(jī)納米材料為納米碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅或二氧化鈦中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的相容劑選自馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的抗熱氧化劑選自硫代二丙酸十八酯、[β- (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或4，4’ -硫代(6-特丁基-3-甲基苯酚)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的抗紫外線劑為2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2’ -羥基-3’，5’ - 二戊基苯基)苯并三唑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的分散劑選自油酸、聚乙烯蠟、硬脂酸或聚乙二醇。
8.—種上述權(quán)利要求1-7中任一所述的改性聚丙烯材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將3~8份無(wú)機(jī)納米材料、2飛份增韌劑、0.5^1.0份分散劑、0.5^1.5份抗熱氧化劑、0.3-0.6份抗紫外線劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，然后進(jìn)行干燥； (2)將步驟(1)中干燥后的混合物料加入密煉機(jī)，并將60-80份共聚聚丙烯、20-40份均聚聚丙烯、1-2份相容劑加入密煉機(jī)，進(jìn)行密煉； (3)將步驟(2)中密煉后的物料趁熱切割成3~5cm的小段，待冷卻后置入粉碎機(jī)切碎成粒徑為3~5mm的碎粒； (4)再將粉碎的碎粒在注射機(jī)上注射成型，得到產(chǎn)物改性聚丙烯材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(1)中混合時(shí)間為3~5min，混合溫度為30-40°C，干燥時(shí)間為1.5~2.5小時(shí)，干燥溫度為80-90°C ； 或所述的步驟(2)中密煉機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為5(T80r/min，密煉時(shí)間為20-30min，密煉溫度為 190~210°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中注射機(jī)射嘴溫度為21(T220°C，第一段溫度為205~215°C，第二段溫度為21(T220°C，第三段溫度為190^2000C，注射成型機(jī)射膠壓力設(shè)定為7~9MPa。
【文檔編號(hào)】B29B7/28GK103709519SQ201210379777
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
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