CN104592627A - 一种高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物及其制备方法，这种聚丙烯组合物包括以下重量百分比的组分：聚丙烯为45～88，增韧剂为5～20，粉煤灰为5～30，偶联剂为0～3，抗氧剂为0.1～2，其它助剂为0～2。本发明的优点在于：1、本发明的制备方法工艺简单，降低成本。2、本发明所制得的改性聚丙烯材料具有优异的韧性以及较高的材料收缩率。3、本发明既能解决粉煤灰对环境的污染，又能降低聚丙烯材料的成本，使之达到环境与经济效益的统一，变废为宝。

Description

一种高韧性、高收缩、环保型改性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，具体涉及一种高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，本发明的聚丙烯组合物具有工艺简单、韧性好、较高的材料收缩率等优点，同时可以减少粉煤灰对环境的污染。

背景技术

聚丙烯具有加工性能优良、耐汽油和化学药品性好的优点，同时质轻、价廉，广泛应用于汽车内外饰件、电子和家用电器产品的外壳等，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。但是由于聚丙烯耐热性和韧性较低，尤其是低温冲击性能差的显著缺点等，限制了其在很多领域的应用。

通常情况下，聚丙烯中加入玻璃纤维，滑石粉等无机填料来提高材料的耐热性和强度等性能，同时材料的收缩率会大幅度降低。但是在很多实际应用中，特别是在产品模具收缩率固定的情况下，需要产品的尺寸减小，这时就需要在保持性能不变的情况下来提高材料的收缩率或使用较高收缩率的材料。

粉煤灰是从燃煤发电厂的烟道中排出的粉状物质，是目前世界上排放量最大的工业废料之一。若不对其进行综合利用，必然会对城市的水环境、大气环境等造成严重的污染。粉煤灰的合理开发利用不仅是为了满足对能源和资源的需要，也是解决环境污染的需要。如何变粉煤灰这一有害物质为有利于环境、有利于人类生活的有用之物，已经成为工业和环保领域中一项重要的研究课题。

20世纪80年代我国才开始对粉煤灰利用进行***研究，并相继产生了大量适用技术。粉煤灰的综合利用主要集中在其做为建筑材料，但是随着科学研究的不断深入，对粉煤灰本质认识的不断深化，在粉煤灰高层次的开发研究上已取得一定进展，粉煤灰的应用范围正在不断扩大。粉煤灰的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，还有少量的CaO、MgO、K₂O、Na₂O、Fe₂O₃等。近年来，鉴于粉煤灰粒细质轻、力学性能高、活性基团较多、电性能优良等优点，使其用做塑料填料已经为粉煤灰的综合利用开辟了新的领域，变废为宝。

发明内容

本发明的目的是提供开发一种一种高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，该组合物具有良好的韧性以及较高的材料收缩率，且本发明同时可以减少粉煤灰对环境的污染，利国利民。

本发明的改性聚丙烯组合物通过以下技术方案实现其目的：

一种高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，包括以下重量份计的原料：

其中，所述聚丙烯在230℃、2.16kg负荷条件下，熔体流动速率为2～60g/10min。

所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯。优选地，所述均聚丙烯的结晶度为70～100％，等规度为99～100％。所述嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元摩尔含量为4～10％。

所述增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物，其密度为0.88～0.90g/cm³；在230℃和2.16kg负荷条件下熔融指数为0.5～10g/10min的乙烯-辛烯线性共聚物。

所述粉煤灰为相对密度为2.1～2.3g/cm³，平均粒径为1～10微米的灰白色粉状物，其主要成分为SiO₂和Al₂O₃，两者的总量在85％以上。

所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种。

所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂(辅助抗氧剂)；所述主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合；辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种混合。

所述其它助剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。

上述高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物的制备方法，其步骤如下：

(1)按上述重量配比称取各组分；

(2)将步骤(1)在高速混合器中干混3～5分钟；

(3)将步骤(2)所得产物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。

本发明的优点在于：

1：本发明的制备方法工艺简单，降低成本。

2：本发明所制得的改性聚丙烯材料具有优异的韧性以及较高的材料收缩率。

3：本发明既能解决粉煤灰对环境的污染，又能降低聚丙烯材料的成本，使之达到环境与经济效益的统一，变废为宝。

具体实施方式

本发明的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物中，包括质量百分含量为42～90％的熔体流动速率(测试条件：230℃，2.16kg负荷)为2～60g/10min的均聚丙烯或嵌段共聚丙烯(嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯其含量在4～10mol％的范围内；均聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％)；质量百分含量为5～20％、密度为0.88～0.90g/cm³、熔融指数为0.5～10g/10min(测试条件：230℃，2.16kg负荷)的乙烯-辛烯线性共聚物作为增韧剂；质量百分含量为5～30％，相对密度2.1～2.3g/cm³，平均粒径为1～10微米的粉煤灰；质量百分含量为0～3％的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种偶联剂。还包括包含以受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种组成的主抗氧剂和以亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或几种组成的辅抗氧剂为组分的抗氧剂，该抗氧剂在本发明聚丙烯组合物中的质量百分比含量为0.1～2％。还可以包括质量百分含量为0～3％的其它助剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。

使用前，按上述组分和重量配比称取原料，在高速混合器中干混3～5分钟；将混合的原料置于双螺杆机中，经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本发明聚丙烯组合物主要组分包括86.7％聚丙烯、5％增韧剂、5％粉煤灰、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

实施例2

本发明聚丙烯组合物主要组分包括76.7％聚丙烯、10％增韧剂、10％粉煤灰、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

实施例3

本发明聚丙烯组合物主要组分包括61.7％聚丙烯、15％增韧剂、20％粉煤灰、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

实施例4

本发明聚丙烯组合物主要组分包括46.7％聚丙烯、20％增韧剂、30％粉煤灰、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

上述实施例主要成分质量百分含量见表1。

表1实施例1～4主要组分含量(质量百分含量)

实施例编号	1	2	3	4
					聚丙烯	86.7	76.7	61.7	46.7
增韧剂	5	10	15	20
					粉煤灰	5	10	20	30
偶联剂	1	1	1	1
					抗氧剂3114	0.1	0.1	0.1	0.1
抗氧剂168	0.2	0.2	0.2	0.2
					其它助剂	2	2	2	2

对比例1

本对比例聚丙烯组合物主要组分包括86.7％聚丙烯、5％增韧剂、5％滑石粉、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

对比例2

本对比例聚丙烯组合物主要组分包括76.7％聚丙烯、10％增韧剂、10％滑石粉、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

对比例3

本对比例聚丙烯组合物主要组分包括61.7％聚丙烯、15％增韧剂、20％滑石粉、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

对比例4

本对比例聚丙烯组合物主要组分包括46.7％聚丙烯、20％增韧剂、30％滑石粉、1％偶联剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及2％其它助剂。

对比例中用滑石粉来替代粉煤灰，其他主要组分与实施例一致，各主要组分质量百分含量见表2。

表2对比例1～4主要组分含量(质量百分含量)

对比例编号	1	2	3	4
					聚丙烯	86.7	76.7	61.7	46.7
增韧剂	5	10	15	20
					滑石粉	5	10	20	30
偶联剂	1	1	1	1
					抗氧剂3114	0.1	0.1	0.1	0.1
抗氧剂168	0.2	0.2	0.2	0.2
					其它助剂	2	2	2	2

在上述实施例及对比例组合物配方中，所述的聚丙烯为共聚丙烯，熔体流动速率为30g/10min。所述的增韧剂POE为美国Dupont公司产的线形乙烯-辛烯共聚物，商品牌号为Engage 8180，密度为0.863g/cm³，熔体流动速率为0.5g/10min。所述的粉煤灰，相对密度为2.2g/cm³，平均粒径为2.5微米。所述的滑石粉为1250目，其平均粒径为10微米。所述的偶联剂为美国DowCorning公司产的硅烷偶联剂，商品牌号为Z-6011。所述的主抗氧剂3114为BASF公司生产，商品牌号为Irganox 3114，化学名称为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯；辅抗氧剂168为BASF公司生产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

上述实施例和对比例中各树脂和各种添加剂在高速混合器中干混3～5分钟，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。

将按上述方法完成造粒的粒子材料在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样，进行性能测试。

密度测试按ISO1183进行，试样尺寸为10×10×4mm；拉伸性能测试按ISO527-2进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度按ISO179/1eA进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一，测试温度为23℃和-30℃；材料收缩率测试按ISO2577进行，试样尺寸为150×100×3.2mm。

材料的综合性能通过测试所得的密度、拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度、进行评判。本发明实施例1～4和对比例1～4聚丙烯组合物性能检测结果分别见表3。

表3实施例1～4和对比例1～4聚丙烯组合物性能测试结果

从实施例1～4与对比例1～4的测试结果对比可以看出，粉煤灰替代滑石粉作为聚丙烯组合物中的无机填料，改性聚丙烯组合物的材料收缩率大幅度的提高，缺口冲击强度尤其是低温缺口冲击强度也有较明显的提高，同时密度的降低对材料的轻量化也能起到积极的作用。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：包括以下重量份计的原料：

2.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯在230℃、2.16kg负荷条件下，熔体流动速率为2～60g/10min。

3.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯；所述均聚丙烯的结晶度为70～100％，等规度为99～100％；所述嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元摩尔含量为4～10％。

4.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物，其密度为0.88～0.90g/cm³；在230℃和2.16kg负荷条件下熔融指数为0.5～10g/10min。

5.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述粉煤灰为相对密度为2.1～2.3g/cm³，平均粒径为1～10微米的灰白色粉状物，其主要成分为SiO₂和Al₂O₃，两者的总量在85％以上。

6.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种。

7.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；所述主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合；辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种混合。

8.根据权利要求1所述的高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物，其特征在于：所述其它助剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。

9.权利要求1所述高韧性、高收缩、环保型改性聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)按上述重量配比称取各组分；

(2)将步骤(1)在高速混合器中干混3～5分钟；

(3)将步骤(2)所得产物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。