CN113930015A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯组合物及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明所述聚丙烯组合物通过在聚丙烯树脂组分中添加特定含量的有机过氧化物，可有效降低橡胶高分子的分子量，提高材料的分散性，从而抑制麻点的形成，具有良好的成品外观；同时在聚丙烯组分中添加特定增韧剂，优选增韧剂及过氧化物的配比，所得产品保留良好的弯曲模量，综合性能优异。本发明还公开了所述聚丙烯组合物的制备方法，该制备方法操作步骤简单，可实现工业化大规模生产。本发明还公开了所述聚丙烯组合物在制备汽车内、外饰零部件中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已被广泛应用在汽车工业、家电及机械等多个领域，这其中以汽车领域最为常见。随着人们对汽车零部件外观更加重视，汽车材料不仅要具有优异的力学性能，成型后零件尤其是高分子材料制零件还需具有优良的外观表现，且没有麻点、晶点、鱼眼和缩痕等外观缺陷。
为了改善聚丙烯材料的外观，人们进行了很多研究。CN201711066943.4公开了一种超薄型铝塑膜用聚丙烯膜及其制备方法，该方法将塑化好的聚丙烯熔体通过多层滤网过滤，从而减少产品的晶点。CN201711066991.3公开了一种流延聚丙烯膜及其制备方法，该技术方案在聚丙烯材料中添加抗氧剂和润滑剂防止聚丙烯高温高压下氧化、交联，进而抑制晶点的产生，保证材料的外观良好。
然而，目前对于聚丙烯材料麻点改善技术研究较少，麻点作为材料成型过程中橡胶没分散好导致的肉眼可见且喷漆掩盖不了的外观缺陷，若不考虑麻点的改善方案，依然无法满足汽车零部件对外观的要求。因此，本领域尚需开发一种制备方法简单、无麻点、良外观、高韧性聚丙烯材料，用于汽车内外饰零部件。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种聚丙烯组合物，该产品通过在组分中添加特定含量的过氧化物，可有效降低橡胶的分子量，提高材料的分散性，从而抑制产品外表麻点的生成，产品外观良好无麻点；通过在产品中添加特定增韧剂组分，同时优选增韧剂及过氧化物的配比，所得聚丙烯组合物具有良好的弯曲模量。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种聚丙烯组合物，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂63～99份、增韧剂0～30份、有机过氧化物0.1～0.7份；所述有机过氧化物的纯度≥95％。
本发明发明人在实验中意外发现，当在聚丙烯材料中添加适当含量的有机过氧化物可有效降解聚丙烯高分子，降低橡胶的分子量，从而抑制因分子团聚而形成的表观麻点；同时，发明人还对有机过氧化物的添加量进行了考究及筛选：若有机过氧化物添加量过低，产品表观麻点的改善效果不足；但若添加量过高，则又会引起橡胶的分子量过低，产品的弯曲模量降低，同时麻点也会重新增多。此外，有机过氧化物的纯度也对产品的性能起到关键影响，需达到纯度≥95％时才能发挥正常效果。
本发明所述聚丙烯组合物，通过在聚丙烯树脂组分中添加特定含量的有机过氧化物，可有效降低橡胶高分子的分子量，提高材料的分散性，从而抑制麻点的形成，具有良好的成品外观；同时在聚丙烯组分中添加特定增韧剂，所得产品保留良好的弯曲模量，综合性能优异。
优选地，所述聚丙烯组合物的组分包括0.4～0.6份有机过氧化物；
更优选地，所述聚丙烯组合物的组分包括0.5份有机过氧化物。
在优选添加份数的有机过氧化物的作用下，所得聚丙烯组合物不仅分散性更好，不会出现麻点现象，同时也不会过多降低产品最终的弯曲模量等物理性能。
优选地，所述有机过氧化物包括过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的至少一种。根据发明人实验发现，优选的有机过氧化物在添加入聚丙烯树脂中后，在混合挤出造粒时其产生的自由基可有效使聚丙烯发生降解，同时不会发生过多的副反应；在特定含量的自由基作用下产品的熔融指数、韧性等性质不会因分子量降低而发生过大变化。
优选地，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率(MFR)为10～100g/10min，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量。
由于共聚聚丙烯相比均聚聚丙烯其规则度更低，当添加有机过氧化物后其高分子的降解效率更好；由于聚丙烯的分子量变化同时也会影响产品的熔体质量流动速率，因此选择合适MFR的原料可进一步保障产品在熔融制备后的力学性能。
优选地，所述增韧剂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体；
更优选地，所述增韧剂的密度为0.85～0.9g/cm3，所述增韧剂的熔体质量流动速率(MFR)为0.3～10g/10min，所述增韧剂的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量。
所述优选种类的增韧剂与聚丙烯树脂相容性高，在与各组分熔融后，与聚丙烯形成优异的交联网络，有效保障整体材料的韧性，避免因有机过氧化物的添加致使产品的力学性能减弱。
更优选地，所述聚丙烯组合物的组分包括20～25份增韧剂。
增韧剂虽可令产品根据实际需要进行韧性调节，但其添加量对产品的麻点数量及弯曲模量均有一定影响，若添加过多或过少增韧剂，均会导致最终产品的麻点数量无法降低至理想值，无法满足实际生产材料性质需求：同等比例下，增韧剂的增加可降低聚丙烯树脂的含量占比，可一定程度上减少麻点的数量；但若添加过多，则容易导致团聚反而使麻点增多。
优选地，所述聚丙烯组合物的组分还包括0～2份助剂，所述助剂包括抗氧剂和光稳定剂。
更优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；
更优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂PEP-36中的至少一种。
通过添加适当含量的抗氧剂，可提升产品在制备及保存过程中的聚丙烯树脂的稳定性，避免出现产品副反应。
更优选地，所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂；
更优选地，所述光稳定剂包括UV-3808PP5、LA-402XP、LA-402AF中的至少一种。
本发明的另一目的还在于提供所述聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯树脂、增韧剂、有机过氧化物和助剂混合均匀后，经过熔融混炼及挤出造粒，即得所述聚丙烯组合物。
本发明所述聚丙烯组合物操作步骤简单，可实现工业化大规模生产。
优选地，所述熔融混炼过程在双螺杆挤出机中进行，所述熔融混炼时的温度为170～220℃，所述双螺杆挤出机中的螺杆转速为350～450r/min。
本发明的再一目的在于提供所述聚丙烯组合物在制备汽车内、外饰零部件中的应用。
本发明所述聚丙烯组合物外观良好无麻点，力学性能优异，可有效应用于对外观及冲击性能要求较高的汽车饰品零部件生产中。
本发明的有益效果在于，本发明提供了一种聚丙烯组合物，该产品通过在聚丙烯树脂组分中添加特定含量的有机过氧化物，可有效降低橡胶高分子的分子量，提高材料的分散性，从而抑制麻点的形成，具有良好的成品外观；同时在聚丙烯组分中添加特定增韧剂，优选有机过氧化物及增韧剂的配比，所得产品保留良好的弯曲模量，总体综合性能较好。本发明还提供了所述聚丙烯组合物的制备方法，该制备方法操作步骤简单，可实现工业化大规模生产。本发明还提供了所述聚丙烯组合物在制备汽车内、外饰零部件中的应用。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施所设计的实验试剂及仪器，除非特别说明，均为常用的普通试剂及仪器。
所述实施例中，聚丙烯树脂及增韧剂的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用2.16kg重量并分别在230℃/190℃的温度测量。
实施例1
本发明所述聚丙烯组合物及其制备方法的一种实施例，所述聚丙烯组合物的组分成分如表1所示。
所述聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯树脂、增韧剂、过氧化物和助剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中，经过熔融混炼及挤出造粒，即得所述聚丙烯组合物；所述熔融混炼时的温度为170～220℃，所述双螺杆挤出机中的螺杆转速为350～450r/min。
所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，中海壳牌公司生产PP EP648U产品；所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为60g/10min；
所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物，陶氏化学公司生产POE ENGAGE 7447产品；所述增韧剂的密度为0.865g/cm3，所述增韧剂的熔体质量流动速率为5g/10min。
所述过氧化物为过氧化二异丙苯，纯度为95％，红宝丽集团公司生产产品；
所述助剂为抗氧剂和光稳定剂；
所述抗氧剂为市售受阻酚类抗氧剂和市售亚磷酸酯类抗氧剂；
所述光稳定剂为市售受阻胺类光稳定剂。
实施例2～10、实施例13、实施例15
本发明所述聚丙烯及其制备方法的实施例，所述聚丙烯组合物的组分成分如表1所示。各实施例所述产品的制备方法均同实施例1。
其中实施例5所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯，中海壳牌公司生产PP EP548R产品；所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为30g/10min；所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物，陶氏化学公司生产POE ENGAGE 7447产品；增韧剂的密度为0.865g/cm3，所述增韧剂的熔体质量流动速率为5g/10min；
其中实施例6所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，兰州石化生产PP H9018产品；所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为60g/10min；所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，陶氏化学公司生产POE ENGAGE 8842，所述增韧剂的密度为0.857g/cm3，所述增韧剂的熔体质量流动速率为1g/10min，其他组分均同实施例1；实施例11
本实施例与实施例4的差别仅在于：本实施例所述过氧化物为2,5-二甲基-(二叔丁基过氧)己烷，纯度为95％，红宝丽集团公司生产产品。
实施例12
本实施例与实施例4的差别仅在于：本实施例所述增韧剂为聚丙烯弹性体，，埃克森美孚公司生产Vistamax 3000产品，所述增韧剂的密度为0.873g/cm3，所述增韧剂的熔体质量流动速率为8.0g/10min。
实施例14
本实施例与实施例4的差别仅在于：所述过氧化物为双叔丁基过氧化二异丙基苯，纯度为96％，红宝丽集团公司生产产品。
对比例1～3
本对比例所述聚丙烯的组分成分如表2所示。各对比例所述产品的制备方法均同实施例1。
对比例4
本对比例与实施例4的差别仅在于：本对比例所述过氧化物为过氧化二异丙苯，纯度为90％，红宝丽集团公司生产产品。
本发明实施例2～14及对比例1～4中所用抗氧剂和光稳定剂与实施例1所用均为同一种试剂。
表1
表2
效果例1
将实施例1～15及对比例1～4所得产品进行麻点测试及抗冲击测试：
(1)麻点数目测试：将各聚丙烯组合物注塑成100*100*2mm样板，肉眼目视观察样板表面外观，并统计样板表面的麻点数目；
(2)弯曲模量测试：采用ISO178-2010《塑料弯曲性能的测定》测试弯曲模量，弯曲速率2mm/min。
测试结果如表3所示。
表3
由测试可知，当聚丙烯组合物中含有特定含量的有机过氧化物时，最终产品的麻点出现数目减少，同时可保持一定的弯曲模量，其中实施例4所得产品外观无麻点，综合性能最好，弯曲模量＞1600MPa；若有机过氧化物含量过高，如对比例2所述，产品的弯曲模量降低，麻点增多；若有机过氧化物含量不足，如对比例1所述，则无法减少产品中的麻点数目；而只有在优选添加0.1～0.7份过氧化物时，产品可保障麻点的减少及良好的弯曲模量；尤其是当添加份数为0.4～0.6份时，产品可实现表面麻点数≤2且弯曲模量＞1600MPa；由实施例7～10、13及对比例3产品测试结果可知，增韧剂的添加多少可一定程度上调节产品的弯曲模量，同时在单一变量的情况下聚丙烯树脂的含量相对变少，麻点也会有所减少；但若添加过多可能会使产品的弯曲模量大幅降低至1400MPa以下，得到的聚丙烯组合物无法应用于汽车部件的制备当中，同时麻点数量也因为增韧剂团聚而重新增多；当增韧剂的添加量优选为20～25份时，产品的综合性能最优，麻点显著减少且可保持符合各类汽车零部件制备的弯曲模量＞1500MPa要求。从实施例11和12及实施例4产品对比可知，产品原料种类的选择也会影响产品的外观及力学性能，只有在优选种类选择范围下，产品才能保证良好的综合性能。从对比例4可知，有机过氧化物的纯度不足同样会导致产品的性能降低。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂63～99份、增韧剂0～30份以及有机过氧化物0.1～0.7份；所述有机过氧化物的纯度≥95％。
2.如权利要求1所述聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯组合物的组分包括0.4～0.6份有机过氧化物。
3.如权利要求1所述聚丙烯组合物，其特征在于，所述有机过氧化物包括过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的至少一种。
4.如权利要求1所述聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为10～100g/10min，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量。
5.如权利要求1所述聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种。
6.如权利要求5所述聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂的密度为0.85～0.9g/cm3，所述增韧剂的熔体质量流动速率为0.3～10g/10min，所述增韧剂的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量。
7.如权利要求1所述聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯组合物的组分包括20～25份增韧剂。
8.如权利要求1所述聚丙烯组合物，其特征在于，还包括0～2份助剂；所述助剂包括抗氧剂和光稳定剂；优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂。
9.如权利要求1～8任一项所述聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚丙烯树脂、增韧剂、有机过氧化物和助剂混合均匀后，经过熔融混炼及挤出造粒，即得所述聚丙烯组合物。
10.如权利要求1～8任一项所述聚丙烯组合物在制备汽车内、外饰零部件中的应用。
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