CN102952329A

CN102952329A - 聚丙烯组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN102952329A
Application number: CN2011102521230A
Authority: CN
Inventors: 唐岩; 李丽; 李延亮; ***
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: CN102952329B

Abstract

本发明属于聚丙烯改性领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。本发明所述的的聚丙烯组合物由如下重量份数的原料制成：聚丙烯树脂100；热稳定剂0.05～2；硬脂酸金属盐0.02～0.5；无机填料0.05～3；有机类成核剂0.01～0.2。本发明的聚丙烯树脂组合物通过采用聚丙烯树脂、热稳定剂、硬脂酸金属盐、无机填料和少量成核剂共混造粒制备，具有高刚性、高耐热且成本低的优势，制备工艺简单易行，该聚丙烯树脂组合物可应用于汽车、家电和家居等领域。

Description

聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于聚丙烯改性领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯树脂由于具有优良的刚性和耐热性能，而且后改性手段丰富，因此正逐步替代一些工程塑料，广泛应用于汽车、家电和家居等领域。尤其是抗冲共聚聚丙烯树脂，由于生产工艺和催化剂技术的进步，赋予了产品更加优异的综合性能。但是由于抗冲共聚聚丙烯的生产具有较大的技术难度，尤其是在产品刚性、韧性和流动性等方面，还不能完全满足在某些领域的需求，因此还需要在抗冲共聚聚丙烯现有牌号的基础上进行后改性，即通过添加成核剂、弹性体、无机填料、降解剂等来实现材料的高刚性、高韧性和高流动性等。

聚丙烯材料刚性的提高通常通过加入成核剂或无机填料的方式来获得。

随着无机填料如碳酸钙、滑石粉、云母、硅藻土等加入量的增加，聚丙烯树脂的弯曲强度和弯曲弹性模量逐步提高，但同时会降低聚丙烯的伸长率和冲击强度，影响聚丙烯制品的色泽和收缩率等，而且大量无机填料的加入会提高材料的密度，制约了制品的轻量化，尤其在车用领域受到限制。

近年来，成核剂在聚丙烯中的应用逐步加大，很多石化厂在生产聚丙烯树脂的造粒过程中加入成核剂，成核剂的加入对聚丙烯的色泽非但无不良影响，而且能够提高聚丙烯树脂的耐热性和光泽度。通常加入量在0.05％～0.5％，虽然添加量小，但由于成核剂价格昂贵(依产品质量与技术水平，售价通常在十几万到五十万不等)，会增加聚丙烯树脂吨成本几百元。

文献(羧酸盐类成核剂的合成及其增刚改性聚丙烯石化技术与应用，2007，Vol.25，No.4)添加0.3～0.5％羧酸盐类成核剂到纯均聚聚丙烯树脂中来提高材料的结晶性能、热性能和弯曲弹性模量。

文献(成核剂对高光泽聚丙烯性能的影响，塑料工业，2009，Vol37，增刊S1)在均聚聚丙烯中加入0.2％的不同类型成核剂提高材料的弯曲弹性模量。

文献(纳米磷酸酯类成核剂对聚丙烯性能的影响，现代塑料加工应用，2008，Vol.20，No.4)，添加纳米磷酸酯成核剂0.1％～0.2％，提高嵌段共聚聚丙烯弯曲弹性模量。

相关专利CN101190988A公开了一种高光泽耐热聚丙烯树脂组合物，配方中含均聚聚丙烯，0.04～0.1％成核剂，0.04～0.08％润滑剂，0.06～0.12％抗氧剂等，不含无机填料。

现有技术通过添加大量成核剂来提高聚丙烯树脂的刚性和耐热性能等，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚丙烯树脂组合物及其制备方法，该聚丙烯树脂组合物是通过在造粒时采用复配的方式添加少量成核剂和少量无机填料，制成的聚丙烯树脂组合物具有高刚性、高耐热且成本低的优势。

本发明所述的聚丙烯组合物，由如下重量份数的原料制成：

聚丙烯树脂：100

热稳定剂：0.05～2

硬脂酸金属盐：0.02～0.5

无机填料：0.05～3

有机类成核剂：0.01～0.2。

所述的聚丙烯树脂为市售的均聚聚丙烯树脂粉与市售的抗冲共聚聚丙烯树脂粉。

所述的均聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率(MFR，2.16kg，230℃)为5～20g/10min，Mw/Mn为3～7。

所述的抗冲共聚聚丙烯树脂为丙烯与乙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯中任意一种α-烯烃的共聚物，其中α-烯烃含量为2～16mol％，抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率(MFR，2.16kg，230℃)为1～20g/10min，Mw/Mn为4～8。

所述的均聚聚丙烯树脂粉优选均聚聚丙烯X30S粉，所述的抗冲共聚聚丙烯树脂粉优选抗冲共聚聚丙烯QP73N粉和抗冲共聚聚丙烯QP83N粉。抗冲共聚聚丙烯QP73N粉和抗冲共聚聚丙烯QP83N粉，由中国石化齐鲁分公司生产，均聚聚丙烯X30S粉由独山子石化公司生产。

所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂或/和亚磷酸酯类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1∶0.1～10。

所述的受阻酚类抗氧剂为：四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或2，2-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]。

所述的亚磷酸酯类抗氧剂为：三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯或二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯。

所述的硬脂酸金属盐为硬脂酸锌或硬脂酸钙，优选添加量为0.05～0.3份，硬脂酸金属盐的作用是作为吸酸剂与聚丙烯树脂中酸性催化剂残余物发生反应生成硬脂酸盐，同时兼具润滑作用。

所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻土或云母，优选碳酸钙或滑石粉，最优选滑石粉，优选添加量为0.1～0.3份，无机填料颗粒尺寸为0.01～50μm，优选0.1～10μm。

所述的有机类成核剂为磷酸金属盐类成核剂，优选添加量为0.01～0.15份。

所述的磷酸金属盐类成核剂优选成核剂HPN-68L、成核剂NA11或成核剂NA21。成核剂NA11的化学名称为亚甲基双(2，4-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐，成核剂NA21的化学名称为亚甲基双(2，4-二叔丁基苯基)磷酸酯羟基铝盐。成核剂HPN-68L为美利肯化学公司生产，成核剂NA11和成核剂NA21为汽巴精化公司生产。

本发明所述的聚丙烯组合物的制备方法：先将配方量的各组分经机械混合机混合均匀，混合时搅拌浆转速为500～2000rpm，然后经双螺杆挤压机熔融共混挤出，造粒后制成，造粒温度为160～250℃。

本发明的有益效果如下：

本发明在聚丙烯树脂粉造粒时采用复配的方式添加少量成核剂和少量无机填料，，能够达到或超过添加大量成核剂所制备的聚丙烯树脂的弯曲模量和热变形温度，制成的聚丙烯树脂组合物不但具有高刚性、高耐热、成本低的优势，每吨成本降低100～300元，而且不会提高材料的密度，保证了制品的轻量化。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。

本实施例中涉及的熔体质量流动速率MFR，按照GB/T 3682-2000进行，实验条件均为负荷2.16kg，温度230℃。抗冲共聚聚丙烯QP73N粉和抗冲共聚聚丙烯QP83N粉，由中国石化齐鲁分公司生产，均聚聚丙烯X30S粉由独山子石化公司生产。

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

实施例8

实施例9

实施例10

比较例1

比较例2

比较例3

比较例1～3分别与实施例2、7、9的配方相对应，即配方中除含与对应实施例配方和用量一致的聚丙烯树脂、热稳定剂、硬脂酸盐外，不加无机填料，加入对应配方1倍以上的相同成核剂。

本发明所述的聚丙烯组合物的制备方法：先将配方量的各组分经机械混合机混合均匀，混合时搅拌桨转速为500～2000rpm，然后经双螺杆挤压机熔融共混挤出，造粒后制成，造粒温度为160～250℃。

比较例1～3与实施例2、7、9，混合时搅拌桨转速为1000rpm，造粒温度为200℃；实施例1、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例8、实施例10，混合时搅拌桨转速分别为600rpm、900rpm、1800rpm、1500rpm、1200rpm、800rpm、1900rpm，造粒温度分别为245℃、225℃、205℃、185℃、215℃、195℃、165℃。

实施例1～10和比较例1～3产品性能检测数据如下表1所示。

表1实施例及比较例产品性能检测表

从表1可以看出，本发明的组合物的弯曲强度、弯曲弹性模量、负荷变形温度、结晶温度等均达到了添加大量成核剂所得组合物的水平，由于成核剂添加量少，因此具有低成本的优势。

Claims

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于由如下重量份数的原料制成：

2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂或抗冲共聚聚丙烯树脂。

3.根据权利要求2所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的均聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为5～20g/10min，Mw/Mn为3～7；所述的抗冲共聚聚丙烯树脂为丙烯与乙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯中任意一种α-烯烃的共聚物，其中α-烯烃含量为2～16mol％，抗冲共聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为1～20g/10min，Mw/Mn为4～8。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂或/和亚磷酸酯类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1∶0.1～10。

5.根据权利要求4所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的受阻酚类抗氧剂为：四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或2，2-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]；所述的亚磷酸酯类抗氧剂为：三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯或二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的硬脂酸金属盐为硬脂酸锌或硬脂酸钙，添加量为0.05～0.3份。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻土或云母，添加量为0.1～0.3份，无机填料颗粒尺寸为0.01～50μm，优选0.1～10μm。

8.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的有机类成核剂为磷酸金属盐类成核剂，添加量为0.01～0.15份。

9.根据权利要求8所述的聚丙烯组合物，其特征在于所述的磷酸金属盐类成核剂为成核剂HPN-68L、成核剂NA11或成核剂NA21。

10.一种制备权利要求1～9任一所述的聚丙烯组合物的方法，其特征在于：先将配方量的各组分经机械混合机混合均匀，混合时搅拌浆转速为500～2000rpm，然后经双螺杆挤压机熔融共混挤出，造粒后制成，造粒温度为160～250℃。