CN102140204B - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚丙烯组合物，其组分为聚丙烯37.9~91.85%，增韧剂2~15%，刚性粒子5~40%，过氧化物交联剂0.05~0.1%，交联助剂1~6%，多官能团单体0.1~1%；以上均为重量百分比，其制备步骤包括，按重量百分比称取组分聚丙烯增韧剂，刚性粒子，过氧化物交联剂，交联助剂，多官能团单体；并经过高混机预混合后送入双螺杆挤出机，并熔融造粒。其优点在于：1．实现增韧剂包覆刚性粒子的微交联结构，可增强聚丙烯材料的韧性和机械性能；2．通过双螺杆的剪切分散作用分散成海岛结构，既达到有效吸收冲击能量从而提高韧性的效果，同时强有力的界面增强效果能够提高机械强度，从而实现聚丙烯组合物优异的韧性、强度和刚性。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯组合物，本发明还涉及一种聚丙烯组合物的制备方法。

背景技术

聚丙烯是大宗的通用高分子材料，具有良好的加工性能、机械性能及化学稳定性，因而应用广泛。但其缺点在于，成型收缩率大，缺口冲击强度尤其是低温缺口冲击强度低，使其在应用上受到很大限制。而随着航空航天、汽车、家电、建筑、包装等行业的发展，对材料性能的要求越来越高，因而需要对其进行改性。

相应的改性技术包括共聚改性、共混改性及成核剂改性等。其中共聚改性，主要通过变更聚合反应的催化剂及反应条件、引入共聚单体等方法，合成出性能较好的聚丙烯树脂，但其改进效果不佳，而且需要很大的投入。成核剂技术改性，通常是改变聚丙烯的晶型，如β型成核剂的引入，来赋予材料更高的综合性能，但这一方法提升幅度有限，同时晶型结构在受热条件下不稳定。而共混改性相对效果明显，通过刚性粒子增强、弹性体增韧的物理改性技术可提高材料的刚性、热变形温度或韧性，但由于组合物体系内界面复杂，存在填料与聚丙烯、填料与弹性体或者弹性体与聚丙烯的复杂分散结构，导致组合物的拉伸强度、弯曲强度明显下降，表面硬度得不到提高。

中国专利200710069061.3公开了一种聚丙烯共混合金的制备方法，其制备组分包括聚丙烯PP、增韧剂、增容剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、交联剂、交联助剂，其优点在于，引入增韧剂后能增加聚丙烯的强度并提高其耐老化性能，但其仅仅直接将增韧剂混入聚丙烯树脂中，无法保证其均匀性，从而降低其增韧效率。

中国专利200810207904.6公开了一种低光泽聚丙烯复合材料，其原料组分包括：聚丙烯PP、硅灰石、其他无机填料、增韧剂POE、加工助剂、抗氧剂。所述的聚丙烯中添加多种无机填料来降低材料表面的光泽度并提高其韧性，但其缺点在于，未能引进多种高分子聚合材料，其材料表面未能形成一种牢固的柔性界面层，虽能够进一步提高体系的界面粘结，但强度、模量和韧性无法均衡提高，制造工艺复杂且不易精确控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚丙烯组合物，以提高其强度、刚性和韧性；本发明的另一目的是提供一种聚丙烯组合物的制造方法。

本发明所述的聚丙烯组合物，按重量百分比包括：

聚丙烯                        37.9~91.85%

增韧剂                        2~15%

刚性粒子                     5~40%

过氧化物交联剂            0.05~0.1%

交联助剂                     1~6%

多官能团单体               0.1~1%。

本发明所述的增韧剂，可以是传统意义上的橡胶弹性体，包括三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，也可以是低密度聚乙烯，其重量比组成为2~15%，优选4～10％。

本发明所述的过氧化物交联剂，包括1,1’-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯、过氧化二枯基、4,4’-双(叔丁基过氧基)戊酸正丁基酯、2,5-二(叔丁基过氧基)2,5-二甲基乙烷，其重量百分比为0.05~1%，优选0.1~0.8%。

本发明所述的交联助剂，包括苯乙烯单体或者丁二烯均聚物，其中所述丁二烯均聚物的数均分子量在1400~5000之间，且1,2-乙烯基重量含量在60~90%。交联助剂的重量百分比为1~6%。

本发明所述的多官能团单体，为含有多官能团的丙烯酸酯单体，如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，二乙二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯。其重量百分比为0.1~1%。

此外，本发明中还可包含有聚丙烯常用的加工助剂，如抗氧剂、润滑剂、耐候剂，这些常用的加工助剂的用量为常规用量，或根据实际情况的要求来进行适当调整。

一种聚丙烯组合物的制备方法，其步骤包括：按比例称取组分聚丙烯，增韧剂，刚性粒子，过氧化物交联剂，交联助剂，多官能团单体；并经过高混机预混合后送入双螺杆挤出机，并熔融造粒。

通过同向啮合型双螺杆的剪切分散作用，在热和机械力作用下引发增韧剂的微交联反应，引入的活性官能团能够有效增加对刚性粒子的相容性，从而形成胶囊化的粒子并被分散到聚丙烯基体树脂中。从而达到刚韧平衡的高性能聚丙烯组合物，同时制备方法具有简单可靠，对环境污染少的特点。

本发明所述的聚丙烯组合物及其制备方法，其优点在于：

1．通过引入过氧化物交联剂、交联助剂、多官能团单体，实现增韧剂包覆刚性粒子的微交联结构，这种特殊的“软皮硬芯”结构分散在聚丙烯中，可增强聚丙烯材料的韧性和机械性能；

2．通过双螺杆的剪切分散作用分散成海岛结构，既达到有效吸收冲击能量从而提高韧性的效果，同时强有力的界面增强效果能够提高机械强度，从而实现聚丙烯组合物优异的韧性、强度和刚性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，其组分配比如表1所述，表1中还包括各项物理性能的检测信息。

实施例一

按重量百分比称取组分聚丙烯、增韧剂、刚性粒子、过氧化物交联剂、交联助剂、多官能团单体，并经过高混机预混合后送入双螺杆挤出机后熔融造粒。 

实施例二

其组分配比如表1所述，其余与实施例一所述。

实施例三

其组分配比如表1所述，其余与实施例一所述。

实施例四

其组分配比如表1所述，其余与实施例一所述。

对比例一

其组分配比如表1所述，其余与实施例一所述。

对比例二

其组分配比如表1所述，其余与实施例一所述。

对比例三

其组分配比如表1所述，其余与实施例一所述。

配方	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2	对比例3
								聚丙烯	78.9	78.9	73.8	73.8	84.8	84.7	79.7
乙烯-辛烯共聚物	5.0	5.0	10.0		5.0	5.0	5.0
								三元乙丙橡胶	-	-	-	10.0	-	-	-
碳酸钙	-	10.0	-	-	-	-	-
								滑石粉	10.0	-	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0
过氧化物	0.1	0.1	0.2	0.1	-	0.1	0.1
								苯乙烯	5	5	5	-	-	-	5
丁二烯均聚物	-	-	-	5	-	-	-
								多官能团单体	0.8	0.8	0.8	0.8	-	-	-
抗氧剂	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
								熔体流动速率	3.0	2.8	2.4	2.5	2.5	6.2	3.2
拉伸强度	32.0	29.3	26.5	33.2	25.5	25.0	28
								断裂伸长率	85	300	250	80	60	30	40
悬臂梁缺口冲击	12.0	25.0	24.2	19.2	7.8	5.5	7.5

由以上实施例及对比例数据可以看出，通过添加增韧剂及相应的刚性粒子，能够实现增韧剂包覆刚性粒子的微交联结构，并能够均衡有效地提高聚丙烯复合物的强度、韧性和刚性，相比增韧剂和无机刚性粒子简单共混改性聚丙烯的方法，其机械性能更优异。

以上实施例，并非对本发明的组合物的含量作任何限制，如其各项组成按重量百分比为：1. 聚丙烯72.9、增韧剂15、刚性粒子5、过氧化物交联剂0.1、交联助剂6、多官能团单体1；2. 聚丙烯37.9、增韧剂15、刚性粒子40、过氧化物交联剂0.1、交联助剂6、多官能团单体1；3. 聚丙烯91.85、增韧剂2、刚性粒子5、过氧化物交联剂0.05、交联助剂1、多官能团单体0.1；4. 聚丙烯80、增韧剂10、刚性粒子6、过氧化物交联剂0.1、交联助剂3、多官能团单体0.9。凡是根据本发明的技术实质或组合物成分或含量对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种聚丙烯组合物，按重量百分比包括：

聚丙烯               73.8~91.85%，

增韧剂                   2~15%，

刚性粒子                5~10%，

过氧化物交联剂      0.05~0.1%，

交联助剂                 1~6%，

多官能团单体           0.1~1%，

所述组合物中，形成增韧剂包覆刚性粒子的微交联结构，并分散在聚丙烯中;

所述的交联助剂为苯乙烯单体;

所述增韧剂为三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物。

2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述的过氧化物交联剂，包括1,1’-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯、过氧化二枯基、4,4’-双(叔丁基过氧基)戊酸正丁基酯或2,5-二(叔丁基过氧基)2,5-二甲基乙烷，其重量百分比为0.05~0.1%。

3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述的多官能团单体为含有多官能团的丙烯酸酯单体，包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯。

4.权利要求1所述的一种聚丙烯组合物的制备方法，其步骤包括，按重量百分比称取组分聚丙烯、增韧剂、刚性粒子、过氧化物交联剂、交联助剂、多官能团单体；并经过高混机预混合后送入双螺杆挤出机，并熔融造粒。