CN114409999A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种聚丙烯组合物及其制备方法。所述聚丙烯组合物包括如下重量份的组分：55‑90份聚丙烯树脂，1‑5份超支化聚合物，5‑10份增韧剂，5‑10份相容剂，0‑30份改性蒙脱土，0.5‑1份抗氧剂。本发明所述聚丙烯组合物利用超支化聚合物具有较好粘接性能，通过添加超支化聚合物，一方面可以改善材料的粘接性能，在成型中可与金属直接粘接，无需额外增加一层增粘剂类的材料，简化工艺，节约了成本；另一方面可以改善填料与基体树脂的相容性，提高材料韧性和刚性。另外，本发明采用改性的蒙脱土，提高蒙脱土与树脂的相容性，进而提高聚丙烯组合物的力学性能，同时又提高与金属的粘接性能。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

随着建筑、汽车、装饰装修、家具、信息产业技术等行业的发展和人们对生活空间环境要求的提高，安全玻璃、节能中空玻璃等功能性加工产品得到广泛应用。中空玻璃相比单层玻璃的隔热和保温效果更好，应用越来越多。中空玻璃主要的材料包括玻璃、间隔条、干燥剂等。传统的间隔条多为铝条，因金属导热系数低，容易产生凝露、结霜以及保温效果差等缺点，应运而生的一种新型暖边间隔条。目前此类材料多为PVC或PP，查阅相关文献和专利以及各生产暖边条企业反馈目前此类材料多为进口，易变型，耐温性差，价格贵，且存在与金属铝条不能直接粘接，需配合添加胶粘剂才能与金属粘接，但此工艺比较复杂，成本高。因此需要开发一种可与金属铝条粘接，加工简易，耐热性能优异，尺寸稳定的材料。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种聚丙烯组合物及其制备方法。本发明所述聚丙烯组合物具有较好的韧性、弯曲模量和粘接性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种聚丙烯组合物包括如下重量份的组分：55-90份聚丙烯树脂，1-5份超支化聚合物，5-10份增韧剂，5-10份相容剂，0-30份改性蒙脱土，0.5-1份抗氧剂。

超支化聚合物是一种星型或者树枝状的聚合物，含量大量活性基团，具有较好粘接性能，本发明所述聚丙烯组合物通过添加超支化聚合物，一方面可以改善材料的粘接性能，在成型中可与金属直接粘接，无需额外增加一层增粘剂类的材料，能够简化工艺、节约成本；另一方面可以改善蒙脱土与基体树脂的相容性，提高材料韧性和刚性。另外，随着超支化聚合物含量的增加，材料的韧性和剥离强度增加。

作为本发明的优选实施方案，所述超支化聚合物为超支化聚乙烯亚胺、超支化聚酯、超支化不饱和树脂、超支化环氧树脂中的至少一种。

本发明所述超支化聚合物分子链上含有较多极性官能团，如胺基、酰胺、酯基、不饱和基团或环氧基团，与树脂和填料有较好相容性，提高整个材料性能，如机械性能、加工性能、粘接性等。

作为本发明的优选实施方案，所述超支化聚合物的支化度为0.5-0.7。

超支化聚合物的支化度影响聚丙烯组合物的力学性能和粘接性能。随着超支化聚合物支化度的增加，聚丙烯组合物的冲击强度和粘接性能增强，弯曲模量轻微下降。但超支化聚合物的支化度太高，超支化聚合物与聚丙烯的相容性变差，会降低材料的力学性能和粘接性能。

作为本发明的优选实施方案，所述改性蒙脱土为表面经酸化改性和/或季铵盐改性处理的蒙脱土；改性蒙脱土的D50粒径为2-5μm；更为优选地，所述改性蒙脱土为表面经酸化改性和季铵盐改性处理的蒙脱土。

蒙脱土是一种极性较强的片层硅酸盐，径酸处理后，其极性键钝化、比表面积增大、孔径增大；同时经季铵盐处理后，不仅增强其吸附性，提高粘接性能，且能提高与树脂的相容性。相比于未改性的蒙脱土，改性蒙脱土所制备的聚丙烯组合物的力学性能和与金属的粘接性能均明显增强。

作为本发明的优选实施方案，所述聚丙烯树脂按照测试标准ISO1133-1-2011，在230℃，2.16kg的测试条件下熔体流动速率为1-5g/10min。

本发明选用低熔体流动速率的聚丙烯树脂有利于材料挤出成型，可以避免聚丙烯粘度低、熔体流动性能高成型不稳定。

作为本发明的优选实施方案，所述增韧剂为POE、EVA、丙烯酸弹性体、EPDM中至少一种；所述增韧剂按照测试标准ISO 1133-1-2011，在190℃，2.16kg的测试条件下熔体流动速率为0.5-5g/10min。

作为本发明的优选实施方案，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。

作为本发明的优选实施方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物；所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:(1～2)。

另外，本发明还要求保护所述聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将超支化聚合物、改性蒙脱土与相容剂混合均匀，然后熔融挤出造粒得到混合物；

(2)将混合物、聚丙烯树脂、增韧剂和抗氧剂混合，熔融挤出和造粒，得到所述聚丙烯组合物。

作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，熔融挤出和造粒的装置为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃，长径比为(38-42)：1，转速300-500rpm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明利用超支化聚合物具有较好的粘接性能，将超支化聚合物添加入所述聚丙烯组合物中，一方面可以改善材料的粘接性能，在成型中可与金属直接粘接，无需额外增加一层增粘剂类的材料，简化工艺，节约成本；另一方面可以改善填料与基体树脂的相容性，提高材料韧性和刚性。

(2)另外，本发明采用改性的蒙脱土，提高蒙脱土与树脂的相容性，进而提高聚丙烯组合物的力学性能，同时又提高与金属的粘接性能。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市售。

本发明实施例和对比例采用以下原料：

聚丙烯A：在230℃，2.16kg下测试的熔体流动速率为3g/10min，牌号：PP K8003，购自茂名石化；

聚丙烯B：在230℃，2.16kg下测试的熔体流动速率为1g/10min，牌号：PP EPS30R，购自茂名石化；

聚丙烯C：在230℃，2.16kg下测试的熔体流动速率为5g/10min，牌号：PP K1005，购自燕山石化；

增韧剂A：POE，在190℃，2.16kg下测试的熔体流动速率为5g/10min，牌号：POE7447，购自DOW；

增韧剂B：POE，在190℃，2.16kg下测试的熔体流动速率为0.5g/10min，牌号：POE8150，购自DOW；

增韧剂C：POE，在190℃，2.16kg下测试的熔体流动速率为6g/10min，牌号：POELC610，购自LG；

超支化聚合物A：超支化聚酯，支化度0.5，牌号：Hyper H102，购自武汉超支化；

超支化聚合物B：超支化聚酯，支化度0.6，牌号：Hyper H103，购自武汉超支化；

超支化聚合物C：超支化聚酯，支化度0.7，牌号：Hyper H104，购自武汉超支化；

超支化聚合物D：超支化聚酯，支化度0.4，牌号：Hyper H101，购自武汉超支化；

超支化聚合物E：超支化聚酯，支化度0.75，牌号：Hyper H105，购自武汉超支化；

改性蒙脱土A：表面经酸化改性和季铵盐改性处理的蒙脱土，D50为3um，牌号：DK4-D，购自浙江丰虹；

改性蒙脱土B：表面经酸化改性的蒙脱土，D50为3um，牌号：DK4-S，购自浙江丰虹；

改性蒙脱土C：表面经季铵盐改性处理的蒙脱土，D50为3um，牌号：DK4-Y，购自浙江丰虹；

蒙脱土D：未做改性处理，D50为3um，牌号：DK4-1，购自浙江丰虹；

相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐，市售，本发明实施例和对比例均使用相同的相容剂；

抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，质量比为1:1，本发明实施例和对比例均使用相同的抗氧剂。

实施例1～14和对比例1～5

本发明实施例1～14所述聚丙烯组合物的组成组分如表1所示，对比例1～5所述聚丙烯组合物的组成组分如表2所示。

本发明实施例1～9、11～14和对比例2～4所述聚丙烯组合物的制备方法为：

(1)将超支化聚合物、改性蒙脱土与相容剂混合均匀，然后熔融挤出造粒得到混合物；

(2)将混合物、聚丙烯树脂、增韧剂和抗氧剂加入双螺杆混合，熔融挤出和造粒，得到所述聚丙烯组合物；双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃，长径比为40：1，转速300-500rpm。

本发明实施例10所述聚丙烯组合物的制备方法为：

(1)将超支化聚合物与相容剂混合均匀，然后熔融挤出造粒得到混合物；

(2)将混合物、聚丙烯树脂、增韧剂和抗氧剂加入双螺杆混合，熔融挤出和造粒，得到所述聚丙烯组合物；双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃。

本发明对比例1述聚丙烯组合物的制备方法为：

(1)将改性蒙脱土与相容剂混合均匀，然后熔融挤出造粒得到混合物；

(2)将混合物、聚丙烯树脂、增韧剂和抗氧剂加入双螺杆混合，熔融挤出和造粒，得到所述聚丙烯组合物；双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃。

本发明对比例5所述聚丙烯组合物的制备方法为：

(1)将超支化聚合物、未改性蒙脱土与相容剂混合均匀，然后熔融挤出造粒得到混合物；

(2)将混合物、聚丙烯树脂、增韧剂和抗氧剂加入双螺杆混合，熔融挤出和造粒，得到所述聚丙烯组合物；双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃。

表1

表2

效果例

将实施例和对比例制备的聚丙烯组合物的性能进行测试，具体测试项目及测试方法如下：

(1)悬臂梁冲击强度：按照GB/T 1843-2008测试；

(2)弯曲模量：按照标准GB/T 9341-2008测试；

(3)剥离强度：测试标准GB/T 2792-2014测试。

实施例1-14和对比例1-5所述聚丙烯组合物的性能测试结果如表3所示。

表3

根据表3的数据，实施例1-14所述聚丙烯组合物的悬臂梁冲击强度和剥离强度远高于对比例1-5所制备的聚丙烯组合物。根据实施例1-3，随着超支化聚合物添加量增加，材料的悬臂梁冲击强度、弯曲模量和粘接性能增加；但根据对比例1-3和实施例1-3对比可知，本发明添加超支化聚合物能够增强材料悬臂梁冲击强度、弯曲模量和粘接性能，但当超支化聚合物添加量不在本发明限定范围内，材料的悬臂梁冲击强度、弯曲模量和粘接性能下降。根据实施例2、4-7的数据可知，随着超支化聚合物支化度的增加，材料的悬臂梁冲击强度、弯曲模量和粘接性能先增加再降低，且在支化度为0.5-0.7的范围内，材料的性能最佳。根据实施例2、8-9和对比例5的数据可知，相比于未改性的蒙脱土，改性蒙脱土能够明显增强材料的力学性能和粘接性能，并且经过表面经酸化改性和季铵盐改性处理的蒙脱土对材料的性能提升最明显。根据实施例2、10-12的数据可知，随着改性蒙脱土添加量的增加，材料的悬臂梁冲击强度、弯曲模量和粘接性能增加，但添加量超过本发明限定范围，材料的悬臂梁冲击强度和粘接性能显著降低。

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，所述聚丙烯组合物包括如下重量份的组分：55-90份聚丙烯树脂，1-5份超支化聚合物，5-10份增韧剂，5-10份相容剂，0-30份改性蒙脱土，0.5-1份抗氧剂。

2.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述超支化聚合物为超支化聚乙烯亚胺、超支化聚酯、超支化不饱和树脂、超支化环氧树脂中的至少一种。

3.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述超支化聚合物的支化度为0.5-0.7。

4.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述改性蒙脱土为表面经酸化改性和/或季铵盐改性处理的蒙脱土；改性蒙脱土的D50粒径为2-5μm。

5.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂在230℃，2.16kg的测试条件下熔体流动速率为1-5g/min。

6.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂为POE、EVA、丙烯酸弹性体、EPDM中至少一种；所述增韧剂在190℃，2.16kg的测试条件下熔体流动速率为0.5-5g/min。

7.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。

8.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。

9.如权利要求1-7任一项所述聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将超支化聚合物、改性蒙脱土与相容剂混合均匀，然后熔融挤出造粒得到混合物；

(2)将混合物、聚丙烯树脂、增韧剂和抗氧剂混合，熔融挤出和造粒，得到所述聚丙烯组合物。

10.如权利要求9所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，熔融挤出和造粒的装置为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃。