CN103131112B - 一种低应力发白聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低应力发白聚丙烯组合物，由包含以下重量份的组分制成：聚丙烯37‑90份，茂金属丙烯‑乙烯弹性体5‑30份，纳米填料4‑30份，相容剂1‑3份，润滑剂0.1‑0.5份，抗氧剂0.3‑0.6份；其中，聚丙烯、茂金属丙烯‑乙烯弹性体、纳米填料、相容剂的重量份数之和为100份。本发明还公开该低应力发白聚丙烯组合物的制备方法。本发明通过添加茂金属丙烯‑乙烯弹性体，提高了聚丙烯组合物的抗应力发白性能；通过添加纳米填料提高了聚丙烯组合物的刚性，加入相容剂后，纳米填料能更好的和聚丙烯基体结合，也提高了聚丙烯组合物的抗应力发白性能；并且制备工艺简单，生产成本低，适合连续生产。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种低应力发白聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）合成工艺简便，力学性能均衡性好，易加工，性优价廉，已成为塑料中发展最快的品种之一。但聚丙烯塑料制品在注塑加工过程中受到顶针的集中应力作用，以及在使用过程中受到拉伸、弯曲、冲击等外力作用时制品会出现发白现象，这种在应力作用下出现的局部发白现象，叫应力发白。虽然应力发白不会降低聚丙烯塑料制品的性能，但是会影响聚丙烯塑料制品的美观。
关于低应力发白聚丙烯的研究不多，公开号为CN101058655的专利公开了一种耐应力发白及应力开裂填充改性聚丙烯及制法和应用。该专利公开的聚丙烯材料，各项性能指标均达到或超过预定要求，克服了材料刚性韧性平衡后极易产生应力发白及应力开裂的缺点，满足了汽车行业对材料的工艺特性和装配特性的要求。材料在23℃下的弯曲模量达1300MPa时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达25KJ/m2以上；综合其他指标已经充分达到甚至超过汽车行业对门板材料综合性能的要求。但是该材料只能应用于汽车门板材料，应用范围不够广泛。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的聚丙烯容易应力发白的问题而提供一种低应力发白聚丙烯组合物，该组合物具有较好的抗应力发白性能，同时具有高流动性、高刚性和高韧性。
本发明另一目的是提供一种该低应力发白聚丙烯组合物的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种低应力发白聚丙烯组合物，由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯 37-90份，
茂金属丙烯-乙烯弹性体 5-30份，
纳米填料 4-30份，
相容剂 1-3份，
润滑剂 0.1-0.5份，
抗氧剂 0.3-0.6份；
其中，聚丙烯、茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料、相容剂的重量份数之和为100份。
优选的，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯，熔融指数为0.5-100g/10min，乙烯质量含量为5-20%。
优选的，所述茂金属丙烯-乙烯弹性体为线形丙烯-乙烯共聚物，密度为0.8-0.9g/cm3，熔融指数为1-30g/10min，其中乙烯的质量含量为5-20%。
优选的，所述纳米填料选自纳米碳酸钙、纳米硫酸钡中的一种或两种。
优选的，所述相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐。
优选的，所述润滑剂选自乙撑双脂肪酸酰胺。
优选的，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂。
优选的，所述主抗氧剂选自抗氧剂1010，辅抗氧剂选自抗氧剂168。
一种低应力发白聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
将37-90重量份聚丙烯、5-30重量份茂金属丙烯-乙烯弹性体、4-30重量份纳米填料、1-3重量份相容剂、0.1-0.5重量份润滑剂和0.3-0.6重量份抗氧剂，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用挤出机熔融挤出造粒，得到成品；
其中，聚丙烯、茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料、相容剂的重量份数之和为100份。
优选的，所述挤出机为双螺杆挤出机，进料段温度为160-180℃，压缩段温度为180-220℃，塑化段温度为200-220℃，均化段温度为200-220℃，模口温度为190-220℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过添加茂金属丙烯-乙烯弹性体，提高了聚丙烯组合物的抗应力发白性能；
2、本发明通过添加纳米填料提高了聚丙烯组合物的刚性，加入相容剂后，纳米填料能更好的和聚丙烯基体结合，也提高了聚丙烯组合物的抗应力发白性能；
3、本发明的低应力发白聚丙烯组合物的制备工艺简单，生产成本低，适合连续生产。
具体实施方式
下面结合各实施例详细描述本发明。
实施例1-3和对比例的组分及配比（重量份）见表1，各实施例及对比例中，聚丙烯为熔融指数为3g/10min(230℃，2.16kg) 的嵌段共聚聚丙烯，牌号为K8003，中石化燕山石化公司产品；茂金属丙烯-乙烯弹性体为埃克森美孚化工公司生产的线形丙烯-乙烯共聚物，牌号为EPC6102，熔融指数为3g/10min(230℃，2.16kg)；纳米碳酸钙牌号为NPCC-201，直径为15-40nm，芮城华纳纳米材料有限公司生产，纳米硫酸钡牌号为Pla-800，粒径约为50nm，上海安亿纳米材料有限公司生产；相容剂是聚丙烯接枝马来酸酐，牌号为AG-P200，南京友好助剂化工有限责任公司生产；润滑剂是乙撑双脂肪酸酰胺，牌号为TLZJ-6，成都同力助剂有限公司生产；主抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂1010，化学名称为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯，辅抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂168，化学名称为三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯。
实施例1
将37份（重量份，下同）聚丙烯、30份茂金属丙烯-乙烯弹性体、30份纳米碳酸钙、3份相容剂、0.5份润滑剂和0.3份抗氧剂，放入高速混合器中干混4分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
实施例2
将63份聚丙烯、18份茂金属丙烯-乙烯弹性体、17份纳米硫酸钡、2份相容剂、0.3份润滑剂和0.45份抗氧剂，放入高速混合器中干混4分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
实施例3
将90份聚丙烯、5份茂金属丙烯-乙烯弹性体、4份纳米碳酸钙、1份相容剂、0.1份润滑剂和0.6份抗氧剂，放入高速混合器中干混4分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
对比例
将100重量份聚丙烯、0.3份抗氧剂，放入高速混合器中干混4分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
表1
性能评价方式及实行标准：
将实施例1-3和对比例制备得到的粒料，在90-100℃的鼓风烘箱中干燥2-3小时，然后在注塑成型机上注塑成型制样，进行性能测试，测试结果见表2。
拉伸性能测试按ISO 527-2进行；弯曲性能测试按ISO 178进行；悬臂梁缺口冲击强度测试按ISO 180进行。应力发白测试按PV3966进行。
表2
从实施例1-3和对比例可以看出，在茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料和相容剂的共同作用下，实施例1、2、3的应力发白程度都得到了不同程度的改善，其中，茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料和相容剂添加量比较大的实施例1、2没有出现应力发白，而茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料和相容剂添加量添加量略少的实施例3出现了轻微的应力发白。而没有添加茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料和相容剂的纯聚丙烯对比例出现了明显的应力发白。同时，实施例1、2、3不但具有良好的抗应力发白性能，而且具有很高的弯曲模量和冲击强度，既具有良好的刚性和韧性，还具有良好的流动性。
实施例4
将50份（重量份，下同）嵌段共聚聚丙烯（熔融指数为0.5-10g/10min，乙烯质量含量为5%）、25份茂金属丙烯-乙烯弹性体（密度为0.8g/cm3，熔融指数为1-10g/10min，乙烯的质量含量为5%）、24份纳米碳酸钙、1份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、0.3份润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺和0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168，放入高速混合器中干混3分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到成品。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
实施例5
将70份（重量份，下同）嵌段共聚聚丙烯（熔融指数为35-55g/10min，乙烯质量含量为10%）、20份茂金属丙烯-乙烯弹性体（密度为0.85g/cm3，熔融指数为12-20g/10min，乙烯的质量含量为12%）、7份纳米硫酸钡、3份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺和0.1份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168，放入高速混合器中干混5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到成品。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
实施例6
将40份（重量份，下同）嵌段共聚聚丙烯（熔融指数为80-100g/10min，乙烯质量含量为20%）、29份茂金属丙烯-乙烯弹性体（密度为0.9g/cm3，熔融指数为15-30g/10min，乙烯的质量含量为20%）、20份纳米碳酸钙、9份纳米硫酸钡、2份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、0.4份润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺和0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168，放入高速混合器中干混4分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到成品。进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃。
本发明通过添加茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料和相容剂来改性聚丙烯，得到了具有良好抗应力发白性能的聚丙烯组合物。在提高其抗应力发白性能的同时，还赋予了聚丙烯组合物高流动性、高刚性和高韧性。这种抗应力发白、高流动性、高刚性和高韧性聚丙烯组合物具有优异的综合性能，在对材料要求越来越高的汽车行业，能很好的满足汽车仪表板及汽车内饰件的要求。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (7)
1.一种低应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
其中，聚丙烯、茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料、相容剂的重量份数之和为100份；
所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯，熔融指数为0.5-100g/10min，乙烯质量含量为5-20％；
所述茂金属丙烯-乙烯弹性体为线形丙烯-乙烯共聚物，密度为0.8-0.9g/cm3，熔融指数为1-30g/10min，其中乙烯的质量含量为5-20％；
所述纳米填料为纳米硫酸钡。
2.如权利要求1所述的低应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐。
3.如权利要求1所述的低应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述润滑剂选自乙撑双脂肪酸酰胺。
4.如权利要求1所述的低应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂。
5.如权利要求4所述的低应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述主抗氧剂选自抗氧剂1010，辅抗氧剂选自抗氧剂168。
6.一种如权利要求1所述的低应力发白聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将37-90重量份聚丙烯、5-30重量份茂金属丙烯-乙烯弹性体、17-30重量份纳米填料、1-3重量份相容剂、0.1-0.5重量份润滑剂和0.3-0.6重量份抗氧剂，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用挤出机熔融挤出造粒，得到成品；
其中，聚丙烯、茂金属丙烯-乙烯弹性体、纳米填料、相容剂的重量份数之和为100份。
7.如权利要求6所述的低应力发白聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，进料段温度为160-180℃，压缩段温度为180-220℃，塑化段温度为200-220℃，均化段温度为200-220℃，模口温度为190-220℃。
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| GR01 | Patent grant |