CN1927932A - 一种改性聚丙烯及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性聚丙烯，在高抗冲击共聚聚丙烯与高流动性共聚聚丙烯按照重量比1∶0.25－4的混合物中，添加一定重量百分比的增韧剂、增强剂、热稳定剂、光稳定剂和加工助剂。制备而成的改性聚丙烯高抗冲击、超低收缩率各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了通用塑料工程化过程中收缩率很难降低的问题，使材料具有高的抗冲击性能的同时也保证了材料具有一定的刚性和优良的加工性能。可应用与家电部件、汽车饰件、电动工具部件或对尺寸稳定性要求较高的注塑产品中。

Description

一种改性聚丙烯及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种改性聚丙烯及其制备方法和应用，具体地说涉及一种高抗冲击超低收缩率的改性聚丙烯及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合而成，英文缩写为PP，其熔点为165～175℃，属半结晶性塑料；在改性塑料领域，尤其对于填充较高的情况下，其刚性和韧性很难同时提高；另外，通常注塑级的纯聚丙烯树脂的收缩率为1.6～1.8％，明显大于其他非结晶性材料如HIPS、ABS、PC，其收缩率一般为0.6％。
聚丙烯树脂根据聚合方法和分子链段排列形式，主要分为共聚、均聚两大类。共聚PP冲击韧性较高，但刚性较低，通常Izod缺口冲击强度5.0～50.0KJ/m2，弯曲模量700～1500MPa；而均聚PP冲击韧性较差，刚性则较高，通常Izod缺口冲击强度3.0～5.0KJ/m2，弯曲模量1400～2200MPa。
普通PP树脂很难满足各种行业的应用要求，改性聚丙烯材料的应用范围已经非常广泛，但如汽车、家电等行业，对改性PP的技术水平要求日益提高，同时也提出一些更高的要求，在材料的机械性能上，甚至要达到或接近工程塑料的水平，而在改性聚丙烯材料工程化过程中，最难解决的问题之一，即在保证材料具有较高的韧性、优良的外观和优异的加工性能的同时，收缩率很难做到如ABS等工程塑料的水平。
在通常的改性方法下，改性聚丙烯材料的收缩率如表一。
表一 不同改性方法对聚丙烯收缩率的影响
改性方法 填充物   一般收缩率％(填加量40％-0％) 对收缩率的贡献
  矿物粉填充 球状 硫酸钡、碳酸钙等 1.1-1.6％   具各向同性，依添加比例不同，改进效果不大，外观较好
片状 滑石粉等 0.8-1.6％   具各向异性，横纵向差别不大，改进效果一般，外观较好
  针状   硅灰石等   0.6-1.6％   具有各向异性，依添加比例不同，改进效果好外观较差
  晶须填充 针状 镁盐晶须等 0.6-1.6％
四角 锌盐晶须等 0.6-1.6％   各向同性，依添加比例不同改进效果非常好，外观较差
纤维填充 玻璃纤维等 0.3/0.9-1.6/1.6％   各向异性，横向纵向差别很大，外观较差
橡胶共混 EPDM、POE等 1.0-1.6％   各向同性，改进效果较好，外观较好
技术内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种改性聚丙烯及其制备方法和应用，以解决现有技术中刚性、抗冲击性与收缩率较难平衡等缺陷。
本发明首先提供了一种改性聚丙烯，该聚丙烯包括如下重量百分比的组分：
增韧剂                     0～70％
增强剂                     10～30％
热稳定剂                   0.2～1.0％
光稳定剂                   0.1～1.0％
加工助剂                   0.1～1.0％
聚丙烯                     余量；
其中聚丙烯为高抗冲击共聚聚丙烯与高流动性共聚聚丙烯按照重量比1∶0.25-4的混合物。
所述的高流动性共聚PP，按ISO非增强类热塑性塑料测试标准，熔融指数≥30g/10min(230℃，2.16kg)；所述的高抗冲击共聚PP，按ISO非增强类热塑性塑料测试标准，悬臂量缺口冲击强度≥35KJ/m2(23℃)。
其中所述的增韧剂为乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物(POE)、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、丙烯-乙烯接枝共聚物中的一种或一种以上；增韧剂的加入可大大的改善体系的抗冲击韧性，同时还具有收缩率改性剂的作用，可采用市售产品，优选牌号为HIFAX 7271；
所述增强剂为片状滑石粉或滑石母粒，且粒径95％以上分布在1.0μm～4.0μm；
所述的热稳定剂为酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或一种以上；其中酚类为四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或2，6-二(1-苯基)乙基-4-壬基苯酚中的一种或两种，亚磷酸酯类为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；硫代酯类为硫代二丙酸双(十八)酯或硫代二丙酸二硬脂醇酯中的一种或两种，其商品名为Irganox、Naugard、Hostanox、Cyanox等，优选的牌号为Ciba公司的Irganox 1010。热稳定剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能，
所述的光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，可为受阻胺类或紫外线吸收剂；其中受阻胺类可为双(2，2，6，6-四基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚-[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基]-[2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]中的一种或一种以上；紫外线吸收剂为苯并***类2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并***、二苯甲酮类(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮中的一种或一种以上；优选的光稳定剂牌号为TINUV 770(市售产品)。
所述的加工助剂低分子酯类或酰胺类中的一种或一种以上；其中低分子酯类为硬脂酸、金属皂(Cast或Znst)或硬脂酸复合酯中的一种或一种以上，酰胺类为芥酸酰胺。
本发明还提供了改性聚丙烯的制备方法，将聚丙烯与40-60％的增韧剂、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂至于高混机，混合均匀；再将剩余40-60％的增韧剂加入高混机，混合均匀；然后在190～230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒，即得。
本发明得到的改性聚丙烯可应用于替代低收缩率塑料如HIPS、ABS，并可应用与家电部件、汽车饰件、电动工具部件或对尺寸稳定性要求较高的注塑产品中。
对本发明所得到的改性聚丙烯采用ISO标准进行检测。测试试样，由CJ80NC型注塑机在200～230℃下注塑成型。
物理机械性能的测试方法：
1)密度
按ISO1183
2)拉伸强度
按ISO527测试
速度：50mm/min
3)悬臂缺口冲击强度
按ISO180测试
冲击实验机型号：XJU-22
4)熔体流动速率
按ISO1133测试
条件：230℃/2.16KG
5)弯曲模量
按ISO178测试
速度：2mm/min
6)收缩率
按GB15585方法，成型收缩率计算方法如下：
具体测试方法：应用127×12.7×3.2mm注塑模具，并用同型号注塑机，保证完全相同的注塑工艺制备样件，样件在23±2℃，湿度50±2％的条件下调节24±2h后，测量以样条远浇口端长度为准，精确到0.02mm，测试至少五根样件，取平均值进行计算。
采用上述方法结果表明，所说的高抗冲击、超低收缩率各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了材料刚性韧性很难平衡的缺点，同时解决了汽车行业对高布氏硬度和低气味材料的要求。材料在23℃，湿度50％下的弯曲模量可达1450MPa时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达45KJ/m2以上；成型收缩率达0.4％，在冲击强度和成型收缩率上已经完全达到了部分工程塑料程度。
具体的实施方式
采用生产产品的主要设备有：
高速混合机：转速650～1300转/分
双螺杆挤出机螺杆转速250-450rpm，机筒温度190～230℃
水槽水温：20～55℃
切粒机转速：600～1000rpm
                实施例1
  名称   用量
  高抗冲击共聚聚丙烯   7.92％
  高流动性共聚聚丙烯   31.68％
  SBS   10％
  片状滑石粉   20％
  乙烯-丙烯-二烯三元共聚物   30％
  硫代酚   0.2％
  苯并***   0.1％
  芥酸酰胺   0.1％
对实施例1的产品进行检测，其结果如表1：
                 表1
  性能   单位   数值
  密度   g/cm3   1.024
  拉伸强度   MPa   15.6
  悬臂梁缺口冲击强度   KJ/m2   ≥48
  弯曲模量   MPa   1459
  熔融指数   g/10min   11
  成型收缩率   ％   0.40
                      实施例2
  名称   用量
  高抗冲击共聚聚丙烯   31.68％
  高流动性共聚聚丙烯   7.92％
  POE   5％
  滑石母粒   20％
  乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物   35％
  硫代胺   0.2％
  聚-[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二甲基]   0.1％
  硬脂酸复合酯   0.1％
对实施例2的产品进行检测，其结果如表2：
                     表2
  性能   单位   实施例1
  密度   g/cm3   1.031
  拉伸强度   MPa   16.2
  悬臂梁缺口冲击强度   KJ/m2   ≥41.9
  弯曲模量   MPa   1604
  熔融指数   g/10min   12
  成型收缩率   ％   0.44

Claims (8)

1.一种改性聚丙烯，其特征在于该聚丙烯包括如下重量百分比的组分：
增韧剂                0～70％
增强剂                10～30％
热稳定剂              0.2～1.0％
光稳定剂              0.1～1.0％
加工助剂              0.1～1.0％
聚丙烯                余量；
其中聚丙烯为高抗冲击共聚聚丙烯与高流动性共聚聚丙烯按照重量比1∶0.25-4的混合物。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于所述的增韧剂为乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯-乙烯接枝共聚物中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于所述的增强剂为片状滑石粉或滑石母粒。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于所述的热稳定剂为酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或一种以上；其中酚类为四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或2，6-二(1-苯基)乙基-4-壬基苯酚中的一种或两种，亚磷酸酯类为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；硫代酯类为硫代二丙酸双(十八)酯或硫代二丙酸二硬脂醇酯中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于所述的光稳定剂为受阻胺类或紫外线吸收剂；其中受阻胺类为双(2，2，6，6-四基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚-[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基]-[2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]中的一种或一种以上；紫外线吸收剂为苯并***类2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并***、二苯甲酮类(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于所述的加工助剂为低分子酯类或酰胺类中的一种或一种以上；其中低分子酯类为硬脂酸、金属皂或硬脂酸复合酯中的一种或一种以上，酰胺类为芥酸酰胺。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的改性聚丙烯的方法，其特征在于将聚丙烯与40-60％的增韧剂、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂至于高混机，混合均匀；再将剩余40-60％的增韧剂加入高混机，混合均匀；然后在190～230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒，即得。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的改性聚丙烯在与家电部件、汽车饰件、电动工具部件或对尺寸稳定性要求较高的注塑产品中的应用。
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