CN108641187A - 一种改性聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

一种改性聚丙烯塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性聚丙烯塑料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明的改性聚丙烯塑料，包括如下重量份的组分：聚丙烯90‑110份，增强剂20‑30份，增韧剂5‑15份，抗氧剂0.5‑1份，润滑剂0.5‑1份。本发明的改性聚丙烯塑料添加了抗氧剂，具有良好的抗氧化性能，大大提高了聚丙烯塑料的使用寿命。本发明的改性聚丙烯塑料，具有增强、增韧、抗耐冲击性等性能，经过改性处理，其强度、韧性、耐冲击性显著增强。

Description

一种改性聚丙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性聚丙烯塑料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
改性塑料是通过对普通树脂进行一系列加工处理，增强其性能，弥补普通树脂材料在硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的不足，或者通过改性降低塑料的制造成本。
聚丙烯(PP)是通用热塑性材料中应用较为广泛的一种树脂材料，广泛应用于日常生活、工业生产的各个领域。作为注塑、吹塑产品的重要原料，聚丙烯不但价格便宜，而且加工性能非常好。但是，聚丙烯塑料一般存在强度差、耐冲击性能不高、抗氧化能力弱、韧性不足等缺点，使得其独立应用的范围受到很大的限制。
现有技术中，通过共混增强增韧改性可使聚丙烯的力学性能得到较大改善。申请公布号为CN105694232A的中国发明专利公开了一种高强度汽车塑料配件及其制备方法，以重量份数计，由以下重量比的成分组成：共聚聚丙烯50-60份，增强剂5-20份，增韧剂5-10份，偶联剂0.5-1.5份，润滑剂0.5-1.5份。其中，增强剂为玻璃纤维，增韧剂为POE弹性体，偶联剂为K-550，润滑剂为硬脂酸丁酯。该塑料配件的抗拉强度等力学性能都比聚丙烯塑料得到了提高，但是，该材料的抗氧化性较弱，在使用过程中容易老化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗氧化性强的改性聚丙烯塑料。
本发明的目的还在于提供一种上述改性聚丙烯塑料的制备方法。
为实现上述目的，本发明的改性聚丙烯塑料的技术方案是：
一种改性聚丙烯塑料，包括如下重量份的组分：聚丙烯90-110份，增强剂20-30份，增韧剂5-15份，抗氧剂0.5-1份，润滑剂0.5-1份。
本发明的改性聚丙烯塑料添加了抗氧剂，具有良好的抗氧化性能，大大提高了聚丙烯塑料的使用寿命。
聚丙烯可以选择现有技术中常用的聚丙烯产品。一般的，所述聚丙烯为等规聚丙烯。优选的，聚丙烯为熔体指数10-30g/10min的注塑级聚丙烯树脂。
所述增强剂为玻璃纤维。优选的，增强剂为无碱玻璃纤维。进一步优选的，增强剂为直径为13μm的无碱玻璃长纤维。在制备过程中需使用硅烷偶联剂对长玻纤进行表面处理。所述增强剂是采用硅烷偶联剂进行表面处理过的玻璃纤维。所述表面处理是将增强剂玻璃纤维通过硅烷偶联剂溶液中浸渍5-30min。然后经过干燥，除去表面水分和溶剂。
所述增韧剂为三元异丙橡胶(EPDM)、POE热塑性弹性体、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)中的任意一种或几种的组合。
偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570中的任意一种或几种的组合。具体的，为硅烷偶联剂KH550。润滑剂为硬脂酸(HST)、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的任意一种或几种的组合。具体的，润滑剂为硬脂酸(HST)。
抗氧剂包括第一抗氧剂和第二抗氧剂。第一抗氧剂与第二抗氧剂的质量比为1:2。第一抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)。第二抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)。
本发明的改性聚丙烯塑料的制备方法的技术方案是：
一种改性聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯、增强剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂混合均匀，挤出造粒，即得。
所述将聚丙烯、增强剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂混合均匀是先将增强剂与偶联剂混合进行表面处理，然后再与聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、润滑剂均匀混合。
聚丙烯可以选择现有技术中常用的聚丙烯产品。一般的，所述聚丙烯为等规聚丙烯。优选的，聚丙烯为熔体指数10-30g/10min的注塑级聚丙烯树脂。
所述增强剂为玻璃纤维。优选的，增强剂为无碱玻璃纤维。进一步优选的，增强剂为直径为13μm的无碱玻璃长纤维。
所述增韧剂为三元异丙橡胶(EPDM)、POE热塑性弹性体、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)中的任意一种或几种的组合。
偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570中的任意一种或几种的组合。具体的，为硅烷偶联剂KH550。润滑剂为硬脂酸(HST)、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的任意一种或几种的组合。具体的，润滑剂为硬脂酸(HST)。
抗氧剂包括第一抗氧剂和第二抗氧剂。第一抗氧剂与第二抗氧剂的质量比为1:2。第一抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)。第二抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)。
所述增强剂与偶联剂混合进行表面处理前，先对增强剂进行干燥处理。所述干燥处理是在100-120℃干燥3-4h。所述表面处理是将增强剂玻璃纤维通过硅烷偶联剂溶液中浸渍5-30min。然后经过干燥，除去表面水分和溶剂。
所述均匀混合是搅拌10-15min。所述搅拌在高速搅拌机中进行。
所述挤出采用双螺杆挤出机。双螺杆挤出机的一区温度为为190℃～225℃，二区温度为195℃～230℃，三区温度为195℃～230℃，四区温度为200℃～235℃，五区温度为195℃～230℃。螺杆转速为300-400r/min。
聚丙烯、增强剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂为原料。优选的，上述各原料的质量份组成为：聚丙烯90-110份，增强剂20-30份，增韧剂5-15份，抗氧剂0.6-1份，润滑剂0.5-0.8份。
本发明的有益效果是：
本发明的改性聚丙烯塑料，具有增强、增韧、抗耐冲击性等性能，经过改性处理，其强度、韧性、耐冲击性显著增强，抗氧化性和使用寿命都得到了较大提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例的改性聚丙烯塑料，包括如下重量份的组分：聚丙烯90份，增强剂20份，增韧剂5份，抗氧剂0.6份，润滑剂0.5份。其中，增强剂为直径13μm的无碱玻璃长纤维。增强剂为无碱玻璃纤维经过偶联剂浸渍10min后得到，偶联剂为硅烷偶联剂KH550。增韧剂为三元异丙橡胶(EPDM)。抗氧剂为由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照质量比1:2混合得到的混合抗氧剂。润滑剂为硬脂酸(HST)。
本实施例的改性聚丙烯塑料的制备方法包括如下步骤：
1)将无碱玻璃纤维在120℃的烘箱内干燥4h，然后由硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维进行表面处理；表面处理是将无碱玻璃纤维通过硅烷偶联剂溶液中浸渍10min，后经过干燥，除去表面水分和溶剂。
2)将聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中搅拌10min，然后转移入同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，由硅烷偶联剂进行表面处理后的无碱玻璃纤维由侧料口加入，共混挤出造粒，即得。
双螺杆挤出机的基础参数为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为205℃，四区温度为210℃，五区温度为205℃。螺杆转速340r/min。挤出过程中排气完全。
实施例2
本实施例的改性聚丙烯塑料，包括如下重量份的组分：聚丙烯100份，增强剂30份，增韧剂10份，抗氧剂0.6份，润滑剂0.5份。其中，其中，增强剂为直径13μm的无碱玻璃长纤维。增强剂为无碱玻璃纤维经过偶联剂浸渍10min后得到，偶联剂为硅烷偶联剂KH550。增韧剂为三元异丙橡胶(EPDM)。抗氧剂为由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照质量比1:2混合得到的混合抗氧剂。润滑剂为硬脂酸(HST)。
本实施例的改性聚丙烯塑料的制备方法包括如下步骤：
1)将无碱玻璃纤维在120℃的烘箱内干燥4h，然后由硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维进行表面处理；表面处理是将无碱玻璃纤维通过硅烷偶联剂溶液中浸渍10min，后经过干燥，除去表面水分和溶剂。
2)将聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中搅拌15min，然后转移入同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，由硅烷偶联剂进行表面处理后的无碱玻璃纤维由侧料口加入，共混挤出造粒，即得。
双螺杆挤出机的基础参数为：一区温度为210℃，二区温度为215℃，三区温度为215℃，四区温度为220℃，五区温度为215℃。螺杆转速350r/min。挤出过程中排气完全。
实施例3
本实施例的改性聚丙烯塑料，包括如下重量份的组分：聚丙烯110份，增强剂30份，增韧剂15份，抗氧剂0.8份，润滑剂0.5份。其中，其中，增强剂为直径13μm的无碱玻璃长纤维。增强剂为无碱玻璃纤维经过偶联剂浸渍10min后得到，偶联剂为硅烷偶联剂KH550。增韧剂为三元异丙橡胶(EPDM)。抗氧剂为由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照质量比1:2混合得到的混合抗氧剂。润滑剂为硬脂酸(HST)。
本实施例的改性聚丙烯塑料的制备方法包括如下步骤：
1)将无碱玻璃纤维在120℃的烘箱内干燥4h，然后由硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维进行表面处理；表面处理是将无碱玻璃纤维通过硅烷偶联剂溶液中浸渍10min，后经过干燥，除去表面水分和溶剂。
2)将聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中搅拌15min，然后转移入同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，由硅烷偶联剂进行表面处理后的无碱玻璃纤维由侧料口加入，共混挤出造粒，即得。
双螺杆挤出机的基础参数为：一区温度为215℃，二区温度为220℃，三区温度为220℃，四区温度为225℃，五区温度为220℃。螺杆转速360r/min。挤出过程中排气完全。
实施例4
本实施例的改性聚丙烯塑料，包括如下重量份的组分：聚丙烯110份，增强剂30份，增韧剂15份，抗氧剂1份，润滑剂0.5份。其中，其中，增强剂为直径13μm的无碱玻璃长纤维。增强剂为无碱玻璃纤维经过偶联剂浸渍10min后得到，偶联剂为硅烷偶联剂KH550。增韧剂为三元异丙橡胶(EPDM)。抗氧剂为由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照质量比1:2混合得到的混合抗氧剂。润滑剂为硬脂酸(HST)。
本实施例的改性聚丙烯塑料的制备方法包括如下步骤：
1)将无碱玻璃纤维在120℃的烘箱内干燥4h，然后由硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维进行表面处理；表面处理是将无碱玻璃纤维通过硅烷偶联剂溶液中浸渍10min，后经过干燥，除去表面水分和溶剂。
2)将聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中搅拌15min，然后转移入同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，由硅烷偶联剂进行表面处理后的无碱玻璃纤维由侧料口加入，共混挤出造粒，即得。
双螺杆挤出机的基础参数为：一区温度为210℃，二区温度为215℃，三区温度为215℃，四区温度为220℃，五区温度为215℃。螺杆转速350r/min。挤出过程中排气完全。
试验例
(1)取实施例1-4中制得的改性聚丙烯塑料，依据GB/T 1040.1-2006(ISO 527-1：1993)及GB/T 1040.2-2006(ISO 527-2：1993)测试其拉伸强度。测试结果如表1所示。
(2)取实施例1-4中制得的改性聚丙烯塑料，依据GB/T 1449-2005(ISO 14125：1998)测定其弯曲强度。测试结果如表1所示。
(3)取实施例1-4中制得的改性聚丙烯塑料，依据GB/T 1843-2008(ISO 180：2000)测定其悬臂梁冲击强度。测试结果如表1所示。
(4)取实施例1-4中制得的改性聚丙烯塑料，依据GB/T 2411-2008(ISO 868：2003)测试其邵氏硬度。测试结果如表1所示。
(5)取实施例1-4中制得的改性聚丙烯塑料，依据GB/T 1034-2008(ISO 62：2008)测试其吸水率。测试结果如表1所示。
(6)取实施例1-4中制得的改性聚丙烯塑料，依据GB/T 19466.6-2009(ISO 11357-6：2008)规定测试其氧化诱导时间。测试结果如表1所示。
测试结果如表1所示。
表1实施例1-4中的改性聚丙烯塑料的性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度(KJ/M2) 40 42.5 43 42
弯曲强度(MPa) 79.6 81.2 82.9 81.5
悬臂梁冲击强度(J/M) 117 120 127 121
邵氏硬度(HD) 69 68 65 67
吸水率(％) 0.0090 0.0092 0.0091 0.0091
氧化诱导时间(min) 102 102 105 108
由表1可知，本发明的改性聚丙烯塑料拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度均较高，邵氏硬度较高。本发明的改性聚丙烯塑料还具有较高的吸水率，抗氧化能力明显增强，可提高聚丙烯塑料的使用寿命。

Claims (10)

1.一种改性聚丙烯塑料，其特征在于，包括如下重量份的组分：聚丙烯90-110份，增强剂20-30份，增韧剂5-15份，抗氧剂0.5-1份，润滑剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯塑料，其特征在于：所述增韧剂为三元异丙橡胶、POE热塑性弹性体、乙烯-乙酸乙烯共聚物中的任意一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯塑料，其特征在于：抗氧剂包括第一抗氧剂和第二抗氧剂，第一抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，第二抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯。
4.根据权利要求3所述的改性聚丙烯塑料，其特征在于：所述第一抗氧剂与第二抗氧剂的质量比为1:2。
5.一种改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚丙烯、增强剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂混合均匀，挤出造粒，即得。
6.根据权利要求5所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述将聚丙烯、增强剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂混合均匀是先将增强剂与偶联剂混合进行表面处理，然后再与聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、润滑剂均匀混合。
7.根据权利要求6所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述增强剂与偶联剂混合进行表面处理前，先对增强剂进行干燥处理；所述干燥处理是在100-120℃干燥3-4h。
8.根据权利要求6所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述均匀混合是搅拌10-15min。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述挤出采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的一区温度为190～225℃，二区温度为195～230℃，三区温度为195～230℃，四区温度为200～235℃，五区温度为195～230℃。
10.根据权利要求9所述的改性聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-400r/min。
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