一種聚丙烯高性能複合助劑配方及其製備方法
2023-06-30 09:57:31
專利名稱：一種聚丙烯高性能複合助劑配方及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚丙烯高性能複合型助劑。
背景技術：
我國的塑料生產及加工量已居世界第二位，年需求量已佔世界總消耗量的百分之十。國內的實際情況是生產的通用塑料多，產品過剩，而生產的工程塑料少，每年需大量進口補缺。以聚丙烯為例，2000年進口 162噸，2009年進口達到520萬噸。強化塑料改性，增加工程塑料產能，是石化行業十一五重大攻關項目之一。國內石化企業生產的K9015牌號聚丙烯專用料主要用於製造汽車保險槓、儀錶盤、風扇葉片等方面；國內石化企業生產的K8003牌號聚丙烯主要用於塑料包裝(瓶)瓶蓋、高檔家電、IT殼體等方面。但是目前國內開發生產的用於上述領域的聚丙烯專用料僅達到國際B級標準， 國內外品牌的汽車和國內塑料瓶蓋專用料基本不予採用。為了克服上述缺陷，一是利用高分子合成技術，直接開發高性能的PP產品，但是開發生產此類產品技術難度大，投資成本高，建設周期長，環保處理難，與國外相比，目前國內還處於落後狀態；二是利用添加助劑的方法，通過改性克服聚丙烯的自身缺陷，提高其某些性能，使其達到某些專用料的標準，其特點是投資少、見效快、成本低、幾乎無環保瓶頸。但是目前國產聚丙烯助劑通常也存在下列一些問題1、改性效果一般。目前塑料的改性其最大的一個技術難題是若增加其剛性則韌性降低，若提高其韌性則剛性不足，另外其耐熱性，拉伸性等主要技術指標也較難提高。通常的一種添加助劑很難解決上述問題。2、功能單一。聚丙烯的改性涉及諸多方面，如抗氧化、抗靜電、爽滑、易開口、防紫外線等等。但目前一些牌號的助劑往往只針對其中一二項性能進行改性。要多方面改變聚丙烯的性能就需要同時添加幾種不同牌號的助劑，不僅增加了生產成本，同時也降低勞動效率。3、粉劑較多。目前一些牌號產品仍是粉末狀，在生產過程中存在許多弊端如存料時易掛壁、輸料時易揚塵、加料時易堵塞、物料損耗較大，不僅造成汙染，影響工人身體健康，也使計量失準，直接影響產品質量，增加生產成本。
發明內容
本發明要解決的就是現有聚丙烯助劑存在的上述問題，為人們提供一種聚丙烯高性能複合型助劑新型配方及其製備方法。本發明包括下列組分
成核劑15-20%
抗氧劑16820-25%
抗氧劑101020-25%
抗靜電劑3-5%
紫外線吸收劑3-5%偶聯劑 3-5%硬脂酸鈣 15-20%分散劑 6-10%上述成核劑的化學名稱是(山梨醇類a)NA_2.上述抗氧劑168的化學名稱是三(2. 4- 二叔丁基苯基)亞磷酸脂。上述抗氧劑1010的化學名稱是β (3. 5- 二叔丁基-4-強基苯基)丙酸季戊四醇脂。上述抗靜電劑的化學名稱是(內加型)烷基咪唑啉。上述紫外線吸收劑的化學名稱是鄰羥基二苯甲酮。上述硬脂酸鈣的化學名稱是(十八酸鋅)中和劑。上述配方基理如下(1)高光改性成核劑。第三代ΝΑ-2山梨醇類成核劑在PP中的作用原理，國內外做了大量的研究，基本有三種理論一是能很好地容納螺旋結構ΡΡ，使其減少返回到無規則線團的機率，降低了結晶自由度，促進了成核作用；二是在PP的玻璃化以上溫度能誘導凝膠化，促進異相成核結晶；三是在結晶過程中是沿成核劑表面外延伸的，能夠加快PP熔體無規線團向螺旋結構轉變，對螺旋結構具有很強的穩定作用。因此，配料中加入ΝΑ-2後， 使PP球晶明顯細化，結晶均勻比，規整化，結晶度的增大，明顯提高了 PP製品的剛性、彎曲模量、拉伸強度、熱變形溫度、光澤度，而且還縮短了成型周期，提高了生產效率。( 抗氧劑又稱防老劑，是塑料中應用最廣泛的助劑。應用最廣泛一是指塑料的聚合合成、造粒、儲存、加工、使用各個不同階段均需要有抗氧劑的應用。二是指各種不同分子結構的各類塑料應用抗氧劑的各類最多。因為有機材料無論是天然的還是合成的都會發生氧化反應，如果聚合物被氧化，那不僅使它們的一些力學性能，例如拉伸強度降低，表面會變得粗糙，還會導致塑料製品的變色。K8003牌號PP主要應用於塑料瓶蓋與高檔家電殼體製造，若穩定性能差，則根本不能應用。在CD-YZPP-22助劑中我們應用了 2種抗氧劑，一是亞磷酸脂為輔助抗氧劑，其作用原理是通過自身分子中的磷或硫原子化合價的變化，把PP 中高活性的氫過氧化物分解成低活性分子。二是季戊四醇脂為主抗氧劑，該品為白色結晶粉末，無毒、無害、無汙染、不易燃、不變形，有良好的耐揮發性、耐抽出性、耐遷移性，與PP 相容性極好，是高分子量阻氧劑中最為優良的品種之一，它與亞磷酸脂抗氧劑並用，增加了協同效應，使PP的性能更加穩定。(3)抗靜電劑(內加型)烷基咪唑啉。能有效消除塑料製品因摩擦和剝離所產生的電荷積累，消除了在使用中因靜電火花而產生的火災隱患。(4)紫外線(光)吸收劑鄰羥基二苯甲酮。能吸收對高分子材料的紫外線(光) 的影響，從而使高分子材料免於光老化的穩定劑。其基理包括高效吸收紫外線，吸光後的紫外線吸收劑成為激發狀態，通過氫鍵的快速相互變異而激發能，從而避免了光化學反應， 有效防護了高分子材料的老化。(5)偶聯劑。偶聯劑也稱表面處理劑，是通過化學和(或)物理作用將兩種性質差異很大的，原來不易結合的材料牢固結合起來的物質。填充改性塑料中所選用填充材料一些是無機物，從分子結構和聚集結構來講，與高分子材料有很大的差別，難以形成所需要的界面結合，要形成所需要的界面結合，偶聯劑則是最主要的處理劑。它不僅可使填料聚合物緊密相連而達到良好的機械強度，而且填料經過偶聯劑的處理後，聚合物的直徑大多明顯減小，可使填料的在聚合物中的分散性、聚合體系的流動性得以改善。我們在項目改性劑中選用了偶聯劑-氨基丙基三乙氧基矽烷，有效地改進了聚丙烯製品的機械性能，表觀質量和加工性能。(6)在設計的配方組分中我們還選用了硬脂酸鈣。該作用主要考慮到用於PP的滷素吸收，用以消除殘留催化劑對樹脂顏色和穩定性不良的影響，同時對熱塑性樹脂的爽滑、 脫模也起到一定作用。(7)分散劑亞甲基二萘磺酸鈉是能吸附於物料界面，顯著降低界面自由能，並使之不在聚集的物質。因為應用的上述物料有的是粉末狀，使用了分散劑能進一步優化分散效^ ο本發明助劑設計的工藝路線是應用可加熱球磨機高速研磨細分散與雙螺杆設備共混擠出造粒工藝。
具體實施例方式利用攪拌機將本發明各組分預混粗分散；利用球磨機對各組分細化分散；利用造粒機擠出造粒時使各組分進一步強化分散。 注本工藝流程示意圖詳見說明書附圖
。
工藝流程示意圖CD-02號簡要說明步驟1)所使用的攪拌機為懸臂雙螺旋錐型攪拌機，其工藝操作轉速每分鐘 90-120轉，時間為60-90分鐘。步驟幻中所使用的球磨機為臥式球磨機，其工藝操作轉速為每分鐘60-90轉，溫度控制70-80°C，攪拌時間為60-80分鐘。步驟3)中，所使用的是雙螺杆造粒機，機內溫度控制在140_170°C範圍內。另夕卜， 因其半成品伸縮性較強，溫度高和流速過快會使切粒困難。因此步驟幻中出料時溫度要控制在20-30°C範圍內，工藝流速產量控制在0. 25-0. 30噸/小時範圍內。由於原料及最終成品吸溼性較強。因此原材料在密閉袋取出後，五分鐘內投放使用；成品在生產線上直接包裝密封，車間內要保持乾燥的環境。本發明通過將具有改性作用的多種原材料進行混配，很好地解決了材料相容性的問題，使本發明同時具有增強、增韌、耐熱、抗拉伸、抗彎曲、抗氧化、抗靜電、防紫外線、爽滑、易開口等十餘項改性功能，成為一種多功能複合型產品。表1是本發明部分物理指標表 1
5項目指標外觀灰白色粒狀顆粒氣味輕微脂肪味水份(m/m)0.8總灰份(m/m) %5-8粒徑(m/m) 02.0-2.5 毫米如表2所示，本發明應用雙螺杆造粒設備進行生產，使粉末物料經進一步加工成為顆粒產品，減少了物料消耗，穩定了產品質量，避免了汙染，增加了經濟效益。表 2
名稱損耗量粉末狀產品2-3%顆粒狀產品0. 1-0. 5%申請人:將本發明用於石化企業中對K9015、K8003等牌號的聚丙烯進行改性，使改性後的聚丙烯達到了國際A級標準，表3是利用本發明進行改性後的K9015、K8003聚丙烯的部分檢測數據表3 本產品與國內及進口同類改性劑(在改性指標方面對比)
^^^^助劑類型 pp 性能 iS^·^·^^國產助劑YZ ^IBA 進口)本產品PP質量標準一級二級懸臂梁衝擊強度20 "C47.148.349-56NBorPBNBorPB-20 "C36.544.942-45諮9>10負荷變形溫度，。c656671-74彡60衾70斷裂變形溫度，"C519530510-530>500彡500洛氏硬度，R48.249.650-52彡50彡50清潔度(粒/Kg)色粒300105雜質6004020拉伸屈服應力，MPa1616.216.2-17.01416彎曲模量，GPa0.540.6510.76-0.78彡 0.65彡 0.75從表3的數據可以看出，K9015、K8003牌號聚丙烯添加少量CD_YZPP_22助劑即可使衝擊強度明顯提高、其剛性、韌性、耐熱性等其它所有性能同時顯著增強，色粒、雜質均為零，已達工程塑料的標準。試用於汽車保險槓、儀錶盤及塑料包裝(瓶)瓶蓋、高檔家電和IT殼體專用料等用途已由B提升為國際A級標準。下面結合實施例對本發明做進一步說明實施例1 1、將本發明的各組分按下述重量比投入懸臂雙螺旋錐形攪拌機進行預混粗放分散；成核劑15%、抗氧劑168 :20%、抗氧劑1010 :25%、分散劑10%、抗靜電劑3%、紫外線吸收劑3%、偶聯劑4%、硬脂酸鈣20%0懸臂雙螺旋錐形攪拌機操作轉速為每分鐘90-120轉，攪拌時間為60-80分鐘。
2、預混粗放分散結束後，再將原料臥式球磨機對原料進行再細化分散，臥式球磨機工藝控制轉速為每分鐘60-90轉。3、再細化分散結束後，將原料投入雙螺杆造粒機中擠出造粒並進一步強化分散。 造粒時雙螺杆造粒機內溫度控制在140-170°C範圍內，出料溫度控制在20-30°C範圍內，流速量控制在0. 25-0. 30噸/時範圍。實施例2 實施例2的組分及製備工藝的步驟與實施例1相同，不同的是各組分的重量比為成核劑20%、抗氧劑168 :20%、抗氧劑1010 :22%、抗靜電劑5%、紫外線吸收劑5%、偶聯劑5%、硬脂酸鈣17%、分散劑6%。實施例3 實施例3的組分的製備及製備工藝的步驟與實施例1相同，不同的是各組分的重量比為成核劑15%、抗氧劑168 :25%、抗氧劑1010 :25%、抗靜電劑5%、紫外線吸收劑5%、偶聯劑5%、硬脂酸鈣15%、分散劑5%。以上三個實例以實例2為最佳，最終確定為最佳配方。
權利要求
1. 一種聚丙烯高性能複合型助劑配方，其特徵在於包括各組分的配比為成核劑15-20%抗氧劑16820-25%抗氧劑101020-25%抗靜電劑3-5%紫外線吸收劑3-5%偶聯劑3-5%硬脂酸鈣15-20%分散劑6-10% (
2.權利要求一種聚丙烯助劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟1)利用攪拌機將本發明各組分預混粗分散；2)利用球磨機對各組分細化分散；3)利用造粒機擠出時使各組分進一步強化分散。
3.如權利要求2所述的聚丙烯助劑的製備方法，其特徵在於步驟1)所使用的攪拌機為懸臂雙螺旋攪拌機，其工藝操作轉速為每分鐘90-120轉，攪拌時間為60-90分鐘。
4.如權利要求所述的聚丙烯助劑的製備方法，其特徵在於步驟2)中所使用的球磨機為臥式球磨機，其工藝控制轉速為每分鐘60-90轉，溫度控制70-80°C，時間為60-80分鐘。
5.如權利要求2所述的聚丙烯助劑的製備方法，其特徵在於步驟3)中所使用的是雙螺杆造粒機，機內溫度控制在140-170°C範圍內，因其半成品伸縮性較強，溫度高和流速過快會使切粒困難，所以出料溫度要控制在20-30°C範圍內，造粒機的工藝流速產量控制在 0. 25-0. 30噸/小時範圍內。
6.如權利要求2所述的聚丙烯助劑的製備方法，由於原料及產品吸溼性較強，其特徵在於原材料在密封袋取出後，5分鐘內投放使用；成品在生產線上直接包裝密封，車間內要保持較乾燥的環境。
全文摘要
本發明涉及一種聚丙烯高性能複合助劑配方及其製備方法，包括15-20％成核劑、20-25％的抗氧劑168、20-25％的抗氧劑1010、3-5％的抗靜電劑、3-5％的紫外線吸收劑、3-5％的偶聯劑、15-20％的硬脂酸鈣、6-10％的分散劑。其製備方法包括如下步驟1)利用攪拌機將本發明各組分預混粗分散；2)利用球磨機對各組分進行強化分散；3)利用造粒機擠出造粒時使各組分進一步強化分散。本發明通過將多種具有改性作用的原材料進行混配，科學優化配方設計，很好地解決了改性物料相容的問題，使本發明的助劑產品對改性後的聚丙烯同時具有增強、增韌、耐熱、抗拉伸、抗彎曲、抗氧化、抗靜電、防紫外線、爽滑、易開口等多項改性功能，成為一種高性能複合型產品。
文檔編號C08K5/526GK102199326SQ201010130828
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者彭令才 申請人:南京淳達科技發展有限公司