一種低應力發白聚丙烯組合物及其製備方法與流程
2023-09-16 00:59:10
本發明涉及高分子複合材料技術領域，尤其涉及一種低應力發白聚丙烯組合物及其製備方法。
背景技術：
聚丙烯（PP）合成工藝簡便，力學性能均衡性好，易加工，性優價廉，已成為塑料中發展最快的品種之一。但聚丙烯塑料製品在注塑加工過程中受到頂針的集中應力作用，以及在使用過程中受到拉伸、彎曲、衝擊等外力作用時製品會出現發白現象，這種在應力作用下出現的局部發白現象，叫應力發白。雖然應力發白不會降低聚丙烯塑料製品的性能，但是會影響聚丙烯塑料製品的美觀。關於低應力發白聚丙烯的研究不多，公開號為CN101058655的專利公開了一種耐應力發白及應力開裂填充改性聚丙烯及製法和應用。該專利公開的聚丙烯材料，各項性能指標均達到或超過預定要求，克服了材料剛性韌性平衡後極易產生應力發白及應力開裂的缺點，滿足了汽車行業對材料的工藝特性和裝配特性的要求。材料在23℃下的彎曲模量達1300MPa時，懸臂梁缺口衝擊強度仍可達25KJ/m2以上；綜合其他指標已經充分達到甚至超過汽車行業對門板材料綜合性能的要求。但是該材料只能應用於汽車門板材料，應用範圍不夠廣泛。
技術實現要素：
本發明就是為了解決上述現有技術存在的聚丙烯容易應力發白的問題而提供一種低應力發白聚丙烯組合物，該組合物具有較好的抗應力發白性能，同時具有高流動性、高剛性和高韌性。本發明另一目的是提供一種該低應力發白聚丙烯組合物的製備方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種低應力發白聚丙烯組合物，由包含以下重量份的組分製成：聚丙烯37-90份，茂金屬丙烯-乙烯彈性體5-30份，納米填料4-30份，相容劑1-3份，潤滑劑0.1-0.5份，抗氧劑0.3-0.6份；其中，聚丙烯、茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料、相容劑的重量份數之和為100份。優選的，所述聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數為0.5-100g/10min，乙烯質量含量為5-20%。優選的，所述茂金屬丙烯-乙烯彈性體為線形丙烯-乙烯共聚物，密度為0.8-0.9g/cm3，熔融指數為1-30g/10min，其中乙烯的質量含量為5-20%。優選的，所述納米填料選自納米碳酸鈣、納米硫酸鋇中的一種或兩種。優選的，所述相容劑選自聚丙烯接枝馬來酸酐。優選的，所述潤滑劑選自乙撐雙脂肪酸醯胺。優選的，所述抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，所述主抗氧劑選自受阻酚或硫酯類抗氧劑中的一種或幾種，輔抗氧劑選自亞磷酸酯抗氧劑。優選的，所述主抗氧劑選自抗氧劑1010，輔抗氧劑選自抗氧劑168。一種低應力發白聚丙烯組合物的製備方法，包括以下步驟：將37-90重量份聚丙烯、5-30重量份茂金屬丙烯-乙烯彈性體、4-30重量份納米填料、1-3重量份相容劑、0.1-0.5重量份潤滑劑和0.3-0.6重量份抗氧劑，放入高速混合器中幹混3-5分鐘，將混合好的原料用擠出機熔融擠出造粒，得到成品；其中，聚丙烯、茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料、相容劑的重量份數之和為100份。優選的，所述擠出機為雙螺杆擠出機，進料段溫度為160-180℃，壓縮段溫度為180-220℃，塑化段溫度為200-220℃，均化段溫度為200-220℃，模口溫度為190-220℃。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：1、本發明通過添加茂金屬丙烯-乙烯彈性體，提高了聚丙烯組合物的抗應力發白性能；2、本發明通過添加納米填料提高了聚丙烯組合物的剛性，加入相容劑後，納米填料能更好的和聚丙烯基體結合，也提高了聚丙烯組合物的抗應力發白性能；3、本發明的低應力發白聚丙烯組合物的製備工藝簡單，生產成本低，適合連續生產。具體實施方式下面結合各實施例詳細描述本發明。實施例1-3和對比例的組分及配比（重量份）見表1，各實施例及對比例中，聚丙烯為熔融指數為3g/10min(230℃，2.16kg)的嵌段共聚聚丙烯，牌號為K8003，中石化燕山石化公司產品；茂金屬丙烯-乙烯彈性體為埃克森美孚化工公司生產的線形丙烯-乙烯共聚物，牌號為EPC6102，熔融指數為3g/10min(230℃，2.16kg)；納米碳酸鈣牌號為NPCC-201，直徑為15-40nm，芮城華納納米材料有限公司生產，納米硫酸鋇牌號為Pla-800，粒徑約為50nm，上海安億納米材料有限公司生產；相容劑是聚丙烯接枝馬來酸酐，牌號為AG-P200，南京友好助劑化工有限責任公司生產；潤滑劑是乙撐雙脂肪酸醯胺，牌號為TLZJ-6，成都同力助劑有限公司生產；主抗氧劑為汽巴公司產品抗氧劑1010，化學名稱為四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯，輔抗氧劑為汽巴公司產品抗氧劑168，化學名稱為三［2.4-二叔丁基苯基］亞磷酸酯。實施例1將37份（重量份，下同）聚丙烯、30份茂金屬丙烯-乙烯彈性體、30份納米碳酸鈣、3份相容劑、0.5份潤滑劑和0.3份抗氧劑，放入高速混合器中幹混4分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出，造粒。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。實施例2將63份聚丙烯、18份茂金屬丙烯-乙烯彈性體、17份納米硫酸鋇、2份相容劑、0.3份潤滑劑和0.45份抗氧劑，放入高速混合器中幹混4分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出，造粒。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。實施例3將90份聚丙烯、5份茂金屬丙烯-乙烯彈性體、4份納米碳酸鈣、1份相容劑、0.1份潤滑劑和0.6份抗氧劑，放入高速混合器中幹混4分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出，造粒。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。對比例將100重量份聚丙烯、0.3份抗氧劑，放入高速混合器中幹混4分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出，造粒。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。表1性能評價方式及實行標準：將實施例1-3和對比例製備得到的粒料，在90-100℃的鼓風烘箱中乾燥2-3小時，然後在注塑成型機上注塑成型制樣，進行性能測試，測試結果見表2。拉伸性能測試按ISO527-2進行；彎曲性能測試按ISO178進行；懸臂梁缺口衝擊強度測試按ISO180進行。應力發白測試按PV3966進行。表2從實施例1-3和對比例可以看出，在茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料和相容劑的共同作用下，實施例1、2、3的應力發白程度都得到了不同程度的改善，其中，茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料和相容劑添加量比較大的實施例1、2沒有出現應力發白，而茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料和相容劑添加量添加量略少的實施例3出現了輕微的應力發白。而沒有添加茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料和相容劑的純聚丙烯對比例出現了明顯的應力發白。同時，實施例1、2、3不但具有良好的抗應力發白性能，而且具有很高的彎曲模量和衝擊強度，既具有良好的剛性和韌性，還具有良好的流動性。實施例4將50份（重量份，下同）嵌段共聚聚丙烯（熔融指數為0.5-10g/10min，乙烯質量含量為5%）、25份茂金屬丙烯-乙烯彈性體（密度為0.8g/cm3，熔融指數為1-10g/10min，乙烯的質量含量為5%）、24份納米碳酸鈣、1份相容劑聚丙烯接枝馬來酸酐、0.3份潤滑劑乙撐雙脂肪酸醯胺和0.2份抗氧劑1010、0.3份抗氧劑168，放入高速混合器中幹混3分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出造粒，得到成品。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。實施例5將70份（重量份，下同）嵌段共聚聚丙烯（熔融指數為35-55g/10min，乙烯質量含量為10%）、20份茂金屬丙烯-乙烯彈性體（密度為0.85g/cm3，熔融指數為12-20g/10min，乙烯的質量含量為12%）、7份納米硫酸鋇、3份相容劑聚丙烯接枝馬來酸酐、0.2份潤滑劑乙撐雙脂肪酸醯胺和0.1份抗氧劑1010、0.3份抗氧劑168，放入高速混合器中幹混5分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出造粒，得到成品。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。實施例6將40份（重量份，下同）嵌段共聚聚丙烯（熔融指數為80-100g/10min，乙烯質量含量為20%）、29份茂金屬丙烯-乙烯彈性體（密度為0.9g/cm3，熔融指數為15-30g/10min，乙烯的質量含量為20%）、20份納米碳酸鈣、9份納米硫酸鋇、2份相容劑聚丙烯接枝馬來酸酐、0.4份潤滑劑乙撐雙脂肪酸醯胺和0.2份抗氧劑1010、0.3份抗氧劑168，放入高速混合器中幹混4分鐘，將混合好的原料用雙螺杆擠出機熔融擠出造粒，得到成品。進料段溫度160-180℃，壓縮段溫度180-220℃，塑化段溫度200-220℃，均化段溫度200-220℃，模口溫度190-220℃。本發明通過添加茂金屬丙烯-乙烯彈性體、納米填料和相容劑來改性聚丙烯，得到了具有良好抗應力發白性能的聚丙烯組合物。在提高其抗應力發白性能的同時，還賦予了聚丙烯組合物高流動性、高剛性和高韌性。這種抗應力發白、高流動性、高剛性和高韌性聚丙烯組合物具有優異的綜合性能，在對材料要求越來越高的汽車行業，能很好的滿足汽車儀錶板及汽車內飾件的要求。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。