CN112778613B - 一种高强度且折叠不发白的pp/pe合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明利用相似相溶的技术原理，通过添加PP/PE相容剂以及分散剂，使PP能够很好地与大量PE相溶，紧密结合在一起。本发明提供了一种PP/PE合金及其制备方法，该PP/PE合金包括以下重量份数的原料：聚丙烯30‑50份，高密度聚乙烯30‑50份，线性低密度聚乙烯2‑20份，PP/PE相容剂2‑8份，分散剂0.2‑0.6份，助剂0.2‑10份。本发明所得PP/PE合金具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，较高的耐热性，良好的成型加工性能，良好的表面质量以及对折不发白的优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种PP/PE合金及其制备方法，具体涉及一种高冲击强度、高拉伸强度、折叠不发白、易注塑的PP/PE合金及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代科学技术的发展，高性能塑料复合材料的应用与发展尤为重要，办公家具、运动护具、日用产品、电子电器和医疗器械等设备部件对于合金材料是否容易注塑成型，以及对于塑料合金部件的疲劳强度、拉伸强度、冲击强度和表面外观质量等都有着越来越高的要求，同时为了应对越来越激烈的市场竞争，成本优势也至关重要。
在一些相关技术中研发的塑料合金，应用于需要承重且承受撞击的设备部件中，使用过程中容易造成外观发白等缺陷，难以满足同时具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，良好的表面质量以及较低的价格的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在研发并得到一种具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，良好的成型加工性能和表面外观，折叠不发白并且价格较低的PP/PE合金。
本发明采用的技术方案是：一种PP/PE合金，包括以下重量份数的原料：
聚丙烯（PP） 30-50份，
高密度聚乙烯（HDPE） 30-50份，
线性低密度聚乙烯（LLDPE） 2-20份，
PP/PE相容剂 2-8份，
分散剂 0.2-0.6份，
助剂 0.2-10份。
聚丙烯（PP）具有优异的综合性能：无毒、无味，密度小；具有良好的力学性能；成型加工性能好；化学性能好，几乎不吸水，耐腐蚀性好，俗称“百折胶”，但是对折会发白，对于经常需要弯曲的部件，在弯曲部位就很容易出现发白现象。线性低密度聚乙烯（LLDPE）无毒、无味，较好的注塑加工性能，对折不发白，但其强度以及硬度非常低。高密度聚乙烯（HDPE）无毒，无味，硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯，熔融粘度高，流动性差，加工困难，回弹性差。因此，PP、HDPE或LLDPE都无法单独满足具较高的硬度、拉伸强度、以及冲击强度，良好的成型加工性能，良好的表面质量，对折不发白的材料要求。因此，研发一种高冲击强度、高拉伸强度、折叠不发白、易注塑、成本低的PP/PE合金材料，对于办公家具、运动护具、日用产品、电子电器和医疗器械的升级换代，逐步向专用化、高性能化发展，以及减低成本、提高竞争力至为重要。然而PP与PE（包括LLDPE或HDPE）不能大量共混，否则会分层起皮。本发明利用相似相溶的技术原理，通过添加PP/PE相容剂以及分散剂或成核剂，通过挤出机各区挤出，使PP能够很好地与大量PE相溶，紧密结合在一起。本发明所得PP/PE合金具有较高的硬度、拉伸强度、冲击强度，较高的耐热性，良好的成型加工性能，良好的表面外观质量以及对折不发白的优点。
在本发明一些实施例中，所述PP/PE相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐（PP-G-MAH）、聚乙烯接枝马来酸酐（PE-G-MAH）、聚马来酸酐、二甲基马来酸酐和苯基马来酸酐中的一种或几种。利用PP/PE相容物作为PP、HDPE、LLDPE的相容剂，可以很好的改善体系中各组分之间的相容性，使各组分能很好相容在一起。在一些具体实施例中，所述PP/PE相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐（PP-G-MAH）和聚乙烯接枝马来酸酐（PE-G-MAH）中的至少一种。在一些优选实施例中，所述PP/PE相容剂中PP-G-MAH与PE-G-MAH的质量比为1-3:1-3；更优选地，所述PP-G-MAH与所述PE-G-MAH的质量比为约1:1。
在本发明一些实施例中，所述分散剂包括硬脂酸、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。在一些具体实施例中，所述分散剂包括硬脂酸锌。
在一些实施例中，所述聚丙烯（PP）选用中国石油化工股份有限公司广州分公司的K7227和/或K7726。通过添加上述PP使本发明PP/PE材料具有较好的加工流动性，产品外观也得到很好的改善。
在一些实施例中，所述高密度聚乙烯（HDPE）选用中海壳牌石油化工有限公司的5421B和/或中国台塑石化股份有限公司的9001。通过添加上述HDPE，使本发明PP/PE材料具有较好的硬度、拉伸强度，以及较高的冲击强度，并改善产品折叠发白的情况。
在一些实施例中，所述线性低密度聚乙烯（LLDPE）选用中国石油化工股份有限公司广州分公司的M2320和/或M2720。通过添加上述LLDPE，使本发明PP/PE材料具有良好的表面质量，较好的加工性能，较高的冲击强度，并改善产品容易折叠发白的情况。
在本发明一些实施例中，所述助剂包括增韧剂、成核剂、抗氧化剂、光稳定剂、抗老化剂和阻燃剂中的一种或几种。
在一些实施例中，所述增韧剂包括乙丙橡胶（EPR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SIS）、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、顺丁橡胶和聚烯烃弹性体（POE）中的一种或几种。通过添加增韧剂，提高了PP、HDPE、LLDPE的相容性以及本发明PP/PE合金产品的整体冲击强度及伸长率。在一些具体实施例中，所述增韧剂包括EPDM、SIS、SEBS和POE中的一种或几种。在一些具体实施例中，所述增韧剂的重量份数为2-8份。
在一些实施例中，所述成核剂包括芳香基磷酸酯盐、取代苯甲酸盐和二苯亚甲基山梨醇（DBS）及其衍生物中的一种或几种。通过添加成核剂改变PP或PE树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，从而缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。在一些具体实施例中，所述成核剂的重量份数为0.2-0.6份。在一些具体实施例中，所述成核剂选用呈和科技股份有限公司的山梨醇类成核剂NA-98。
在一些实施例中，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫醚类抗氧化剂中的一种或几种。在一些具体实施例中，所述抗氧化剂的重量份数为0.2-0.6份。在一些实施例中，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；优选为2,2,6,6-四甲基哌啶的衍生物。在一些具体实施例中，所述光稳定剂的重量份数为0.2-0.6份。本发明所选用的原材料都较为便宜，所得PP/PE合金性价比较高。
本发明还提供了一种PP/PE合金的制备方法，包括以下步骤：
将原料混合，经挤出、造粒，得到本发明PP/PE合金。
优选地，将原料加至混料器中；搅拌混合。更优选地，在600-1200 rpm下进行中速搅拌。搅拌至混合均匀为宜，搅拌时间优选为2-10 min；或2-5 min；或2-3 min。
优选地，采用双螺旋挤出机进行挤出。优选地，挤出机的加工温度为160-280℃。更优选地，挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃。优选地，挤出机的螺杆转速为200-450 rpm。优选地，挤出机的螺杆直径可选45 mm、50 mm、55 mm、65 mm或75 mm。
优选地，所述造粒，包括：挤出成型后，再经过拉条、冷却，然后经过切粒机切粒。
具体地，一种PP/PE合金的制备方法，包括以下步骤：
将原料按配方料加至混料器中，在600-1200 rpm下中速搅拌2-10 min；再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到所述PP/PE合金。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
采用本发明配方及制备工艺制得高冲击强度、高拉伸强度、折叠不发白、易注塑、价格便宜的PP/PE合金材料，既具有较高冲击强度和拉伸强度，而且折叠不发白，流动性好，同时还满足成本比较低的要求。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1示出了相关技术中塑料产品的对折测试结果；
图2示出了实施例1所得PP/PE合金的对折测试结果；
图3示出了实施例2所得PP/PE合金的对折测试结果；
图4示出了实施例3所得PP/PE合金的对折测试结果；
图5示出了实施例4所得PP/PE合金的对折测试结果。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
一种PP/PE合金，由以下重量的原料制备而成：
聚丙烯（PP） 30 kg，
高密度聚乙烯（HDPE） 45 kg，
线性低密度聚乙烯（LLDPE） 15 kg，
PP/PE相容剂 5 kg，
分散剂 0.4 kg，
增韧剂 4 kg，
成核剂 0.2 kg，
抗氧化剂 0.4 kg，
光稳定剂 0.4 kg。
其中，PP为中石化K7227；HDPE为中海壳牌5421B；LLDPE为中石化M2320；PP/PE相容剂为PP-G-MAH：PE-G-MAH=1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为EPDM；成核剂为NA-98；抗氧化剂为抗氧剂1076；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。
本实施例PP/PE合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料按配方料加至混料器中，在650 rpm下中速搅拌4 min；
（2）再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；
（3）挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例PP/PE合金。
实施例2
一种PP/PE合金，由以下重量的原料制备而成：
聚丙烯（PP） 40 kg，
高密度聚乙烯（HDPE） 40 kg，
线性低密度聚乙烯（LLDPE） 10 kg，
PP/PE相容剂 5 kg，
分散剂 0.4 kg，
增韧剂 4 kg，
成核剂 0.2 kg，
抗氧化剂 0.4 kg，
光稳定剂 0.4 kg。
其中，PP为中石化K7227；HDPE为中国台塑9001；LLDPE为中石化M2320；PP/PE相容剂为PP-G-MAH：PE-G-MAH=1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为SIS；成核剂为NA-98；抗氧化剂为抗氧剂1010；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。
本实施例PP/PE合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料按配方料加至混料器中，在750 rpm下中速搅拌3.5 min；
（2）再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；
（3）挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例PP/PE合金。
实施例3
一种PP/PE合金，由以下重量的原料制备而成：
聚丙烯（PP） 50 kg，
高密度聚乙烯（HDPE） 35 kg，
线性低密度聚乙烯（LLDPE） 5 kg，
PP/PE相容剂 5 kg，
分散剂 0.4 kg，
增韧剂 4 kg，
成核剂 0.2 kg，
抗氧化剂 0.4 kg，
光稳定剂 0.4 kg。
其中，PP为中石化K7726；HDPE为中海壳牌5421B；LLDPE为中石化M2320；PP/PE相容剂为PP-G-MAH：PE-G-MAH=1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为SEBS；成核剂为NA-98；抗氧化剂为抗氧剂1076；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。
本实施例PP/PE合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料按配方料加至混料器中，在900 rpm下中速搅拌3 min；
（2）再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；
（3）挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例PP/PE合金。
实施例4
一种PP/PE合金，由以下重量的原料制备而成：
聚丙烯（PP） 40 kg，
高密度聚乙烯（HDPE） 35 kg，
线性低密度聚乙烯（LLDPE） 15 kg，
PP/PE相容剂 5 kg，
分散剂 0.4 kg，
增韧剂 4 kg，
成核剂 0.2 kg，
抗氧化剂 0.4 kg，
光稳定剂 0.4 kg。
其中，PP为中石化K7726；HDPE为中国台塑9001；LLDPE为中石化M2320；PP/PE相容剂为PP-G-MAH：PE-G-MAH=1：1；分散剂为硬脂酸锌；增韧剂为POE；成核剂为NA-98；抗氧化剂为抗氧剂1010；光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。
本实施例PP/PE合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料按配方料加至混料器中，在1100 rpm下中速搅拌2 min；
（2）再加入双螺旋挤出机中挤出，其中挤出机机头温度为220-240℃，机身一区温度为170-180℃，机身二区温度为180-200℃，机身三区温度为190-210℃，机身四-九区温度为200-220℃；
（3）挤出成型后，经过拉条、冷却，再经过切粒机切粒，得到本实施例PP/PE合金。
实施例1-4 PP/PE合金的原料组分重量（kg）如表1所示。
表1
测试例
按照ASTM标准检测方法对实施例1-4制备所得的PP/PE合金进行注塑成型测试，各项测试性能结构如表2所示。
表2
将中石化K7227注塑得到PP产品，然后进行对折测试，360°对折4-5次后即出现明显的发白现象（如图1所示）。采用相同的折叠方法，将实施例1所得PP/PE合金以360°对折后没有出现发白缺陷（如图2所示），结合表1可知实施例1 PP/PE合金拉伸强度和冲击高，而伸长率、成型加工性能和表面相对其他实施例稍差。将实施例2所得PP/PE合金以360°对折后也基本不发白（如图3所示），继续对折多次仅轻微发白，结合表1可知实施例2 PP/PE合金成型加工性能和表面较好，而整体物性相对其他实施例稍差。将实施例3所得PP/PE合金以360°对折多次后仅轻微发白（如图4所示），结合表1可知实施例3 PP/PE合金成型流动性、成型加工性能和表面较好。将实施例4所得PP/PE合金以360°对折不发白（如图5所示），结合表1可知实施例4 PP/PE合金成型加工性能和表面较好，而拉伸强度低，物性相对较软。此外，经测试，采用本发明实施例材料注塑得的PP/PE合金均具有良好的表面平整度、光泽度，没有虎皮纹等表面问题。总体而言，本发明实施例所得PP/PE合金相对于现有产品，既具有较高冲击强度和拉伸强度，折叠不发白，流动性好易注塑，而且满足成本比较低的要求。
以上所述实施方式，只是本发明的若干实施方式，并非旨在限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明专利申请保护范围内。
Claims (2)
1.一种PP/PE合金，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：
聚丙烯 30-50份，
高密度聚乙烯 30-50份，
线性低密度聚乙烯 2-20份，
PP/PE相容剂 2-8份，
分散剂 0.2-0.6份，
助剂 0.2-10份；
所述聚丙烯为中国石油化工股份有限公司广州分公司的K7227或K7726；
所述高密度聚乙烯为中海壳牌石油化工有限公司的5421B或中国台塑石化股份有限公司的9001；
所述线性低密度聚乙烯为中国石油化工股份有限公司广州分公司的M2320；
所述PP/PE相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐，其质量比为1:1；
所述分散剂为硬脂酸锌；
所述助剂由增韧剂、成核剂、抗氧化剂、光稳定剂组成；
所述增韧剂的重量份数为2-8份，其为三元乙丙橡胶、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种；
所述成核剂为呈和科技股份有限公司的山梨醇类成核剂NA-98；
所述抗氧化剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010；
所述光稳定剂为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯。
2.权利要求1所述的PP/PE合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原料混合，经挤出、造粒，得到所述PP/PE合金。
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