CN102040772B - 一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法 - Google Patents

一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，该发明将聚丙烯α晶型成核剂和β晶型成核剂复合使用，并提供一种找出在总添加浓度一定时两者最佳复合比例的新方法；即计算两种成核剂在各个复合比例处ΔTCp间的差值ΔTCαβ，取其最小处为该添加浓度的最佳复合比例。其优点在于：两种晶型的聚丙烯成核剂以最佳比例复合加入后，可以同时提高聚丙烯的拉伸强度、弯曲模量及冲击强度。通过计算的方法即可找出任意两种成核剂在总添加浓度一定的条件下的最佳比例，避免了通过对每一个复配比例进行加工测试。

Description

一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法
【技术领域】
本发明涉及聚丙烯技术领域，具体地说，是一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法。
【背景技术】
聚丙烯作为通用热塑性树脂具有相对密度低、无毒、耐热性、耐腐蚀性、电绝缘性优良、热变形温度高、易加工和价廉等优点，已经广泛应用于诸多领域，并且还在不断拓展新的应用。
等规聚丙烯是属于半结晶树脂，其已知的结晶形态有α、β、γ、δ和拟六方共5种晶系。其中，α晶型为单斜晶，最为稳定，但其存在韧性较差的缺点。因此，聚丙烯α晶型成核剂的加入会显著提升聚丙烯的拉伸和弯曲性能，但其冲击强度会略有下降。β晶型属于六方晶系，这种晶型的聚丙烯具有良好的冲击韧性，但是刚性相较于α晶型聚丙烯下降明显。往往聚丙烯在添加β晶型成核剂后，冲击强度能得到大幅度的提高，但此时的拉伸性能和弯曲性能会有所下降。从综合性能考虑，如何同时提高聚丙烯的刚性及韧性成为一个关键问题。
因此，考虑通过将α、β两种不同晶型的聚丙烯成核剂复合使用来解决这一问题，以期达到既能改善刚性又能提升韧性的目的。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，将聚丙烯α晶型成核剂和β晶型成核剂复合使用，在总添加浓度一定时，计算两种成核剂在各个复合比例处ΔTCp间的差值ΔTCαβ，取其最小处为该添加浓度的最佳复合比例，公式为，
TCαβ＝TCPα-TCPβ    式1
Min(|TCαβ|)          式2
式1中ΔTCpα、ΔTCpβ代表两种成核剂单独添加相应的浓度时，聚丙烯结晶峰值温度提高的幅度；
其具体步骤为，
(1)选择一种聚丙烯α晶型成核剂，一种聚丙烯β晶型成核剂；分别测试两者的添加浓度对于聚丙烯结晶温度的影响，分别记为ΔΔTCpα、ΔTCpβ；
所述的聚丙烯α晶型成核剂包括无机类、山梨醇类、(取代)芳基羧酸及其金属盐类、(取代)芳基杂环磷酸盐类、松香类成核剂中的一种或者几种以任意比例混合的成核剂；
聚丙烯β晶型成核剂包括无机类(无机盐，金属氧化物)、稠环芳烃类、有机酸及其盐类、酰胺类、稀土有机化合物类成核剂一种或者几种以任意比例混合的成核剂；
(2)在复合成核剂总添加浓度一定的条件下，根据两种成核剂各自添加浓度所对应的ΔTCp，计算各个复合比例下两者间的差值，记为ΔTCαβ，选择ΔTCαβ绝对值最小的比例为该总添加浓度下的最佳比例；
复合成核剂总添加浓度为聚丙烯总重量的0.005～10％；复合成核剂为聚丙烯α晶型成核剂和聚丙烯β晶型成核剂；
复合成核剂中的聚丙烯α晶型成核剂所占的比例为0.5～99.5wt％，聚丙烯β晶型成核剂所占的比例为99.5～0.5wt％；
(3)将挑选的两种成核剂按照步骤(2)得出的比例，混合后加入聚丙烯；
本发明的复合成核剂可与其他物质如抗氧剂，加工助剂，填料等混合使用。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)α、β两种不同晶型的聚丙烯成核剂以最佳比例复合加入聚丙烯，可以同时提高聚丙烯的拉伸强度、弯曲模量及冲击强度；
(2)通过计算任意两种的聚丙烯成核剂ΔTCp之间的差值，挑选ΔTCαβ绝对值最小的比例即可找出两者在总添加浓度一定的条件下的最佳比例，避免了通过对每一个复配比例进行加工测试。
【附图说明】
图1聚丙烯TCp随NA40添加浓度的变化图；
图2聚丙烯TCp随PA-03添加浓度的变化图；
图3聚丙烯TCp随NABW添加浓度的变化图；
图4聚丙烯TCp随S20添加浓度的变化图；
图5聚丙烯TCp随HHPA-Ba添加浓度的变化图。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法的具体实施方式。
实施例1
(1)选择一种聚丙烯α晶型成核剂NA40，一种聚丙烯β晶型成核剂PA-03；分别测试两者的添加浓度对于聚丙烯结晶温度的影响，记为ΔTCp。见图1、图2；
(2)在两种成核剂总添加浓度为0.2wt％时，根据两种成核剂各自添加浓度所对应的ΔTCp，计算各个复合比例下两者间的差值，记为ΔTCαβ，挑选TCαβ绝对值最小的比例，NA40∶PA-03＝3∶7(质量比)，为两种成核剂在总添加浓度为0.2wt％时的最佳比例。
表1添加总浓度为0.2wt％时不同配比的NA40/PA-03在聚丙烯中的ΔTCαβ比较
Figure S2006800150290D9997
(3)将0.6g NA40与1.4g PA-03混合，加入1000g聚丙烯。
实施例2
(1)选择一种聚丙烯α晶型成核剂NA40，一种聚丙烯β晶型成核剂NABW，分别测试两者的添加浓度对于聚丙烯结晶温度的影响，记为ΔTCp。见图1、图3；
(2)在两种成核剂总添加浓度为0.2wt％时，根据两种成核剂各自添加浓度所对应的ΔTCp，计算各个复合比例下两者间的差值，记为ΔTCαβ，挑选ΔTCαβ绝对值最小的比例，NA40∶NABW＝1∶3(质量比)，为两种成核剂在总添加浓度为0.2wt％时的最佳比例。
表2添加总浓度为0.2wt％时不同配比的NA40/NABW在聚丙烯中的ΔTCαβ比较
Figure BDA0000036258990000051
(3)将0.5g NA40与1.5g NABW混合，加入1000g聚丙烯。
实施例3
(1)选择一种聚丙烯α晶型成核剂S20，一种聚丙烯β晶型成核剂PA-03。分别测试两者的添加浓度对于聚丙烯结晶温度的影响，记为ΔTCp，见图4、图2；
(2)在两种成核剂总添加浓度为0.3wt％时，根据两种成核剂各自添加浓度所对应的ΔTCp，计算各个复合比例下两者间的差值，记为ΔTCαβ，挑选ΔTCαβ绝对值最小的比例，S20∶PA-03＝2∶3(质量比)，为两种成核剂在总添加浓度为0.3wt％时的最佳比例；
表3添加总浓度为0.3wt％时不同配比的S20/PA-03在聚丙烯中的ΔTCαβ比较
Figure BDA0000036258990000052
Figure BDA0000036258990000061
(3)将1.2g S20与1.8g PA-03混合，加入1000g聚丙烯。
实施例4
(1)选择一种聚丙烯α晶型成核剂S20，一种聚丙烯β晶型成核剂HHPa-Ba，分别测试两者的添加浓度对于聚丙烯结晶温度的影响，记为ΔTCp。见图4、图5；
(2)在两种成核剂总添加浓度为0.3wt％时，根据两种成核剂各自添加浓度所对应的ΔTCp，计算各个复合比例下两者间的差值，记为ΔTCαβ，挑选ΔTCαβ绝对值最小的比例，S20∶HHPa-Ba＝1∶2(质量比)，为两种成核剂在总添加浓度为0.3wt％时的最佳比例；
表4添加总浓度为0.3wt％时不同配比的S20/HHPa-Ba在聚丙烯中的ΔTCαβ比较
(3)将1g S20与2g HHPa-Ba混合，加入1000g聚丙烯。
实施例5
以下通过实例对本发明的使用进一步说明。
混有成核剂的聚丙烯(牌号：T30S)通过SJSH双螺杆挤出机进行挤出造粒。敞开放置48小时除去水分，然后通过CJ-80E注塑机制成聚丙烯样条。样条在室温下放置24小时后，进行力学性能测试，冲击强度按照ASTM D-256进行测试；拉伸强度按ASTM D-638-00进行测试；弯曲模量按ASTM D-790-00进行测试。空白聚丙烯也以同样过程制成样条，作为对比例，进行上述测试。
表5力学性能对比
Figure BDA0000036258990000071
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，其特征在于，将聚丙烯α晶型成核剂和β晶型成核剂复合使用，在总添加浓度一定时，计算两种成核剂在各个复合比例处ΔTCp间的差值ΔTCαβ，取其最小处为该添加浓度的最佳复合比例，公式为，
式1：
ΔTCαβ＝ΔTCpα-ΔTCpβ
式2：
Min (|ΔTCαβ|)
式1中ΔTCpα、ΔTCpβ代表两种成核剂单独添加相应的浓度时，聚丙烯结晶峰值温度提高的幅度；
其具体步骤为，
(1)选择一种聚丙烯α晶型成核剂，一种聚丙烯β晶型成核剂：分别测试两者的添加浓度对于聚丙烯结晶温度的影响，分别记为ΔTCpα、ΔTCpβ；
(2)在复合成核剂总添加浓度一定的条件下，根据两种成核剂各自添加浓度所对应的ΔTCp，计算各个复合比例下两者间的差值，记为ΔTCαβ，选择ΔTCαβ绝对值最小的比例为该总添加浓度下的最佳比例；
(3)将挑选的两种成核剂按照步骤(2)得出的比例，混合后加入聚丙烯。
2.如权利要求1所述的一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，其特征在于，所述的聚丙烯α晶型成核剂包括无机类、山梨醇类、取代或未取代芳基羧酸及其金属盐类、取代或未取代芳基杂环磷酸盐类、松香类成核剂中的一种或者几种以任意比例混合的成核剂。
3.如权利要求1所述的一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，其特征在于，所述的聚丙烯β晶型成核剂包括无机类、稠环芳烃类、有机酸及其盐类、酰胺类、稀土有机化合物类成核剂一种或者几种以任意比例混合的成核剂。
4.如权利要求1所述的一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，其特征在于，所述的复合成核剂总添加浓度为聚丙烯总重量的0.005～10％；复合成核剂为聚丙烯α晶型成核剂和聚丙烯β晶型成核剂。
5.如权利要求1所述的一种基于α/β复合成核剂调控聚丙烯力学性能的方法，其特征在于，所述的复合成核剂中的聚丙烯α晶型成核剂所占的比例为0.5～99.5wt％，聚丙烯β晶型成核剂所占的比例为99.5～0.5wt％。
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