CN102516655A - 一种增强增韧聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强增韧聚丙烯复合物，按重量份数计，包含聚丙烯：35-94份；多官能团单体：0.5-5份；无机填料：5-60份；聚丙烯通用抗氧剂及加工助剂：0.2-4份；其制备方法是将各组分混合均匀后加入螺杆挤出机中进行熔融共混反应并挤出造粒即得。本发明通过多官能团单体的双键与聚丙烯在熔融共混的过程中发生原位接枝反应；同时多官能团单体的C=O键与填料表面的羟基形成氢键，增强了填料与基体间的界面相互作用，从而实现聚丙烯复合物的高性能化，所制备得到的聚丙烯复合物不仅具有良好的韧性和刚性，而且还能够抑制聚丙烯的降解。

Description

一种增强增韧聚丙烯复合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种增强增韧聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等工业部门广泛应用。但随着行业的发展，对材料性能的要求越来越高，普通的聚丙烯必须经过改性，赋予其高性能，方能满足需要。
通过新的加工方法及对聚丙烯进行共混改性，可以使聚丙烯实现高性能化。将聚丙烯与橡胶类的弹性体共混，可以有效地提高材料的韧性，但通常会使材料的强度、模量及耐热性等大幅度下降。采用填料填充聚丙烯，可以明显提高材料的刚性、硬度、热变形温度等，但通常会引起材料的韧性下降。填充聚丙烯材料韧性下降主要是因为填料与聚丙烯基体间的极性相差大，界面结合力弱造成的，实际上填料与聚合物的界面在体系中形成了一种缺陷。
目前，通常采用原位增容的方法来提高填料与聚丙烯间的界面相互作用。
如中国专利03126909.5涉及反应性单体改性纳米碳酸钙/聚丙烯母料及其制造方法，该方法是将聚丙烯、纳米碳酸钙、反应性单体(包括马来酸酐、丙烯酸及其酯类、苯乙烯)和其他助剂在高速混合机下混合均匀后,用双螺杆挤出机制备得到。该方法可使纳米碳酸钙填充聚丙烯材料的力学性能提高，但是，加入极性官能团接枝物，会损失材料的韧性；又如中国专利 98111718.X涉及一种添加多官能单体对聚丙烯共混物反应增容方法,该方法为将聚丙烯、共混组分、引发剂和双键添加剂按一定比例均匀混合,在螺杆挤出机中进行熔融共混反应并挤出后即得。这些方法都是与一种材料或是与基体或是与填料间存在化学键作用，因而其对界面间相互作用的提高程度有一定的局限。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种增强增韧聚丙烯复合物，该复合物不仅具有良好韧性和刚性，而且还能够抑制聚丙烯的降解。
本发明的另一目的在于提供上述增强增韧聚丙烯复合物的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于，按重量份数计，包含以下组分：
聚丙烯：35-94份；
多官能团单体：0.5-5份；
无机填料：5-60份；
聚丙烯通用抗氧剂及加工助剂：0.2-4份。
所述聚丙烯PP包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min。
所述多官能团单体包括二丙烯酸酯和三丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
所述二丙烯酸酯选自2-甲基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯和三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
所述三丙烯酸酯选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
所述无机填料为表面含有羟基的无机物质，选自滑石粉、云母、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、炭黑和粘土中的一种或一种以上的混合物。
所述聚丙烯通用抗氧剂为1010或168；所述加工助剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
一种增强增韧聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将聚丙烯、无机填料、多功能单体、聚丙烯通用抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；
b、将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分；
c、挤出物经水冷却，切粒，即得到增强增韧聚丙烯复合物。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）本发明是通过多官能团单体的双键与聚丙烯在熔融共混的过程中发生原位接枝反应；同时多官能团单体的C=O键与填料表面的羟基形成氢键，增强了填料与基体间的界面相互作用，从而实现聚丙烯复合物的高性能化；
2）本发明所制备得到的聚丙烯复合物不仅具有良好的韧性和刚性，而且还能够抑制聚丙烯的降解。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。 
实施例1
按下列重量份数称取各组分： 
93重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、5重量份的滑石粉、2重量份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺如下：
将上述各成分混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为300rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到增强增韧聚丙烯复合物。其力学性能参数如表1所示。
实施例2
按下列重量份数称取各组分：
68重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、30重量份的滑石粉、2重量份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
实施例3
按下列重量份数称取各组分：
38重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、60重量份的滑石粉、2重量份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
对比例1
按下列重量份数称取各组分：
100重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
对比例2
按下列重量份数称取各组分：
98重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、2重量份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
对比例3
按下列重量份数称取各组分：
95重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、5重量份的滑石粉、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
对比例4
按下列重量份数称取各组分：
70重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、30重量份的滑石粉、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
对比例5
按下列重量份数称取各组分：
40重量份的聚丙烯（熔融指数为3.2g/10min）、60重量份的滑石粉、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，力学性能参数如表1所示。
 
表1   本发明各实施例与对比例的组分配比及产品的力学性能参数
Figure 218762DEST_PATH_IMAGE001
从以上实施例和对比例的性能测试结果可以看出，本发明加入多官能团单体，采用原位反应增容的方法提高了产品的刚性和韧性。

Claims (8)

1.一种增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于，按重量份数计，包含以下组分：
聚丙烯：35-94份；
多官能团单体：0.5-5份；
无机填料：5-60份；
聚丙烯通用抗氧剂及加工助剂：0.2-4份。
2.根据权利要求1所述的增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于：所述多官能团单体包括二丙烯酸酯和三丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求3所述的增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于：所述二丙烯酸酯选自2-甲基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯和三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求3所述的增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于：所述三丙烯酸酯选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于：所述无机填料为表面含有羟基的无机物质，选自滑石粉、云母、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、炭黑和粘土中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的增强增韧聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯通用抗氧剂为1010或168；所述加工助剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
8.权利要求1~7任一项所述的增强增韧聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将聚丙烯、无机填料、多功能单体、聚丙烯通用抗氧剂及加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀；
b、将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分；
c、挤出物经水冷却，切粒，即得到增强增韧聚丙烯复合物。
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