CN105273301A - 低收缩率聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种低收缩率聚丙烯复合材料。由如下质量份数的原料制成：聚丙烯树脂59.5-89.95份，茂金属线性低密度聚乙烯10-35份，增韧剂1-5份和滑石粉0.05-0.5份。本发明利用茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂以及滑石粉的混合物与低收缩率的聚丙烯共混改性制备得到，解决了聚丙烯收缩率大的问题，操作简便，可广泛应用于对收缩率要求较高的高档部件的直接注塑生产及用于再度改性的基础树脂。本发明还提供一种其制备方法，工艺合理。

Description

低收缩率聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种低收缩率聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有机械性能好、无毒、相对密度低、耐热、耐化学品、易于加工成型等优点，且价格低廉。通过加工改性，能赋予该树脂突出的物理机械性能，并由此取代某些工程塑料，近年来在通用塑料工程化方面取得了很大进展，是五大通用合成树脂中增长速度最快、新品种开发最活跃的品种。尽管聚丙烯及聚丙烯合金材料在诸多领域有着广泛的应用，但此类材料的成型收缩率通常在1.0％-2.0％之间，相比于某些工程塑料(如ABS0.4％-0.7％)要大得多，在加工相对精密的部件时，受到了很大的限制，只有在保持或提高原有性能的同时，有效地降低成型收缩率，聚丙烯才有可能真正取代工程塑料。

目前改善聚丙烯材料收缩率的主要方法大致为以下两种：1、加入无机填料：本方法具有有一定效果，但会导致材料的韧性下降；2、加入玻璃纤维：本方法效果明显，但加工难度提高，且会明显影响制品外观。

中国专利CN102952342A提供了一种低收缩率聚丙烯组合物的制备方法，是通过无机粉体、茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂、耐候剂等实现的，存在的问题是由于无机粉体用量较大，造成了组合物密度大幅度增加，且生产的制品在色泽上无法控制到聚丙烯原色，在汽车等部件应用时受到一定的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低收缩率聚丙烯复合材料，在保留聚丙烯优势性能的同时，有效降低其成型收缩率，拓宽了聚丙烯材料的应用领域；本发明还提供一种其制备方法，工艺合理。

本发明所述的低收缩率聚丙烯复合材料，由如下质量份数的原料制成：

其中：聚丙烯树脂平行方向收缩率≤0.7％、垂直方向收缩率≤1.2％，本发明所用的聚丙烯树脂较普通聚丙烯收缩率低，该聚丙烯树脂为市购，优选为韩国大林聚丙烯EC5084。

所述的茂金属线性低密度聚乙烯采用现有技术制备，乙烯与高级α-烯烃在茂金属催化剂作用下在气相法工艺装置上生产得到的。其中高级α-烯烃优选为1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或1-四甲基戊烯中的一种，更优选1-丁烯。

茂金属线性低密度聚乙烯的熔体质量流动速率为0.9-30g/10min，密度为0.912-0.930g/cm³，分子量分布为2-4。添加茂金属线性低密度聚乙烯的作用是降低聚丙烯复合材料的成型收缩率，同时提高材料的冲击性能。

增韧剂为EPDM(三元乙丙橡胶)、丁苯橡胶或POE(聚烯烃弹性体)中的一种，优选丁苯橡胶，其作用是提高材料的冲击性能，同时与茂金属线性低密度聚乙烯共同降低聚丙烯收缩率。

滑石粉粒径为2000-3000目，滑石粉重量份数为0.05-0.5份，优选为0.05-0.3份，此种目数及含量的滑石粉的加入，可以进一步降低收缩率的同时、使制备得到的复合材料具有低密度的优势。本发明中各组分协同作用，最大限度的达到了降低收缩率的目的，同时使复合材料在提高抗冲性、降低密度上得到有效控制。

本发明所述的低收缩率聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯树脂、茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂以及滑石粉置于高速搅拌机，在1000～1500r/min的转速下搅拌3-5min，混合均匀；

(2)将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼，挤出造粒，挤出温度为180～220℃，挤出机主机转速170-190r/min，喂料转速35-45r/min。

综上所述，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用低收缩率的聚丙烯为基础树脂，并同时添加茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂、滑石粉，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有低收缩率的改性聚丙烯组合物。

(2)本发明所述的复合材料在保留聚丙烯优势性能的同时，有效降低其成型收缩率，拓宽了聚丙烯材料的应用领域。

(3)本发明所述的复合材料广泛应用于对收缩率要求较高的高档部件的直接注塑生产及用于再度改性的基础树脂。

(4)本发明通过采用不同的原料及配比组合，大幅度减少了无机粉体的用量，很好的控制组合物及其制品收缩率的同时，有效降低了其密度，进一步改善了性能的同时，为减少相同体积下制品的重量提供了有效手段。

(5)本发明还提供一种其制备方法，工艺合理。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1～4

实施例1～4各组分配方见表1，性能指标见表2。

对比例1～6各组分配方见表3，性能指标见表4。

各实施例的制备步骤如下：

将聚丙烯树脂、茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)、增韧剂、滑石粉置于高速搅拌机中，在1400±50r/min的转速下搅拌4±1min，混合均匀；然后将得到的预混料加入到同向双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出温度为200±10℃，挤出机主机转速180±10r/min，喂料转速40±5r/min，挤出造粒得到具有低收缩率的改性聚丙烯组合物。实施例中mLLDPE的熔体质量流动速率(MFR)为3.7g/10min(测试条件：230℃，砝码2.16kg)，密度0.913g/cm³。

将得到的低收缩率聚丙烯组合物，采用德国MILACRON公司生产的K-TEC85型注射成型机，制备测试试样。

按照相应国家标准测试方法来测试性能：

拉伸性能按照GB/T1040-2006测试，采用1A型试样，拉伸速度50mm/min；

悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T1043-2008测试；

弯曲性能按照GB/T9341-2008测试；

成型收缩率按GB/T17037.4-2003测试，指的是试样成型后在16～24h内，试验室温度下测量的干燥的试样和模塑它的模具型腔之间的尺寸差异，试样为60×60×2mm的小方片，测试试样的长度l₁和宽度b₁以及模具型腔的长度l₀和宽度b₀，平行于熔体流动方向的模塑收缩率S_Mp，在试样宽度的中间测定；垂直于熔体流动方向的模塑收缩率S_Mn，在试样长度的中间测定，计算公式为：S_Mp＝100(l₀-l₁)l₀/和S_Mn＝100(b₀-b₁)/b₀。

表1实施例1-4的各组分配比(以质量份数计)

各组分名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					聚丙烯树脂	89.95	78.8	69.7	59.5
mLLDPE	10	18	25	35
					丁苯橡胶	1	3	5	5
滑石粉	0.05	0.2	0.3	0.5

表2实施例1-4的基本性能数据表

测试项目	单位	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						拉伸屈服应力	MPa	23.1	21	19.4	19

弯曲强度	MPa	25.3	27.2	28.5	25.8
						弯曲弹性模量	MPa	930	940	960	954
悬臂梁缺口冲击强度23℃	kJ/m2	30.1	27.1	29	27.6
						平行方向收缩率	％	0.63	0.55	0.55	0.55
垂直方向收缩率	％	0.72	0.64	0.62	0.61
						密度	g/cm3	0.902	0.904	0.906	0.908

表3对比例1-6的各组分配比(以质量份数计)

表4对比例1-6的基本性能数据表

Claims (8)

1.一种低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：由如下质量份数的原料制成：

2.根据权利要求1所述的低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：聚丙烯树脂平行方向收缩率≤0.7％、垂直方向收缩率≤1.2％。

3.根据权利要求1所述的低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：茂金属线性低密度聚乙烯是乙烯与高级α-烯烃在茂金属催化剂作用下在气相法工艺装置上生产得到的。

4.根据权利要求3所述的低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：高级α-烯烃为1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或1-四甲基戊烯中的一种。

5.根据权利要求1所述的低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：茂金属线性低密度聚乙烯的熔体质量流动速率为0.9-30g/10min，密度为0.912-0.930g/cm³，分子量分布为2-4。

6.根据权利要求1所述的低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：增韧剂为EPDM、丁苯橡胶或POE中的一种。

7.根据权利要求1所述的低收缩率聚丙烯复合材料，其特征在于：滑石粉粒径为2000-3000目。

8.一种权利要求1-7任一所述的低收缩率聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将聚丙烯树脂、茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂以及滑石粉置于高速搅拌机，在1000～1500r/min的转速下搅拌3-5min，混合均匀；

(2)将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机熔融混炼，挤出造粒，挤出温度为180～220℃，挤出机主机转速170-190r/min，喂料转速35-45r/min。