一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料及其製備方法

2023-07-25 22:03:21

專利名稱：一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料及其製備方法
專利說明一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料及其製備方法 本發明涉及一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯(PP)材料，本發明還涉及該材料的製備方法。聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，密度0.90g/cm3，是現有樹脂第二輕的高分子材料(僅大於聚甲基戊烯，密度0.85g/cm3)。因其具有性能好、比重小、易於成型加工等特點，而廣泛應用於汽車工業、家用電器、電子儀表工業、紡織工業中。
然而，由於PP樹脂的斷裂伸長率較低，大多小於400％，且與金屬的粘合性能差，而中央空調排風軟管用PP材料需要通過擠出成膜，然後再通過拉伸牽引包覆在鋼絲上而成，要求材料與鋼絲的粘合性高。顯然，PP樹脂無法滿足這兩個條件，因而也就無法滿足用於製造中央空調排風軟管的使用要求。因此，開發一種用於中央空調排風軟管的高韌環保PP材料顯得尤為重要。
對於如何生產中央空調排風管用高韌環保PP材料，人們已做了大量的工作。主要的方法是在聚丙烯樹脂中加入EVA做粘合劑、聚乙烯(PE)做增韌劑，並加入一些諸如抗氧劑、潤滑劑之類的加工助劑，在高速混合機中混合均勻，再將混好的物料置於雙螺杆擠出機中擠出造粒而成。然而通過此方法所製得的高韌環保PP材料在用於生產中央空調排風軟管時卻出現了致命的缺陷PP材料與鋼絲粘合不牢固，以及產品表面有大量氣孔，因而無法滿足中央空調排風軟管用高韌PP的使用要求。本發明要解決的技術問題是提供一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，此材料能夠滿足以下要求擠出的膜易於牽引拉伸，且在拉伸過程中不會產生撕裂現象；用此材料製造的軟管產品表面無氣孔；與鋼絲的粘合性能高，不易脫落。
本發明進一步要解決的技術問題是提供一種用於製造中央空調排風軟管，更加易於擠出成膜的高韌聚丙烯材料。
本發明另一個要解決的技術問題是提供一種該高韌聚丙烯材料製備方法。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，含有PP樹脂、POE彈性體、增韌劑、微細滑石粉、抗氧劑、潤滑劑，以重量比配製而成，其組分為PP樹脂100
POE彈性體 10-30增韌劑10-30微細滑石粉0.1-1.0抗氧劑0.1-0.5潤滑劑0.1-0.5其中，所述的PP樹脂為低熔指共聚PP，熔融指數小於3.0g/10min；增韌劑為線性低密度聚乙烯，熔融指數小於3.0g/10min；抗氧劑由亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑復配而成；潤滑劑是硬脂酸鹽類潤滑劑。
以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，所述的POE彈性體的含量最好為15-25質量份以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，所述的微細滑石粉為1250-2000目的經表面活化過的滑石粉。
以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，所述的抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑按2∶1至3∶1復配而成。
以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，所述的硬脂酸鹽類潤滑劑為硬脂酸鋅和硬脂酸鈣。
以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，所述的PP樹脂是熔融指數在1.0-3.0g/10min之間，斷裂伸長率大於500％的共聚PP。
以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，還可以包括0.1-0.5質量份的紫外光吸收劑，所述的紫外光吸收劑為受阻胺類光穩定劑。
上述用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，所述的紫外光吸收劑為0.2-0.3質量份。
本發明用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料的製備方法，包括以下步驟(1)按基礎配方稱取原料；(2)將PP樹脂、POE彈性體、增韌劑、微細滑石粉、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機中混合3-5分鐘；(3)將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒。
以上所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料的製備方法，其擠出工藝可以是一區160-170℃、二區170-180℃、三區170-180℃、四區165-175℃，螺杆轉速350-400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03- -0.06MPa。
本發明原理是採用低熔指共聚PP，保證擠出的膜易於牽引拉伸；通過添加POE彈性體，提高材料與鋼絲的粘合性能；通過添加增韌劑，提高材料的斷裂伸長率；通過加入微細滑石粉，提高材料的抗張強度；通過加入抗氧劑及潤滑劑，提高材料中各組分的分散效果、加工性能及材料的耐熱氧化性能。從而製備出一種用於製造中央空調排風軟管的高韌環保的聚丙烯材料。
本發明的優點是1.本發明使用POE彈性體做材料與鋼絲的粘合劑，所得材料與鋼絲的粘合性能優異，無剝落現象，且還可提高材料的衝擊性能；2.本發明使用了增韌劑，大幅提升了材料的斷裂伸長率，並選用微細滑石石粉做成核劑，提升材料的抗張強度，從而很好解決了產品表面氣孔問題；3.本發明提出的用於製造中央空調排風軟管的超韌環保PP材料的製備方法簡單，無需添加複雜設備，成本低廉。下面結合實施例，對本發明作進一步詳細說明用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，可以包括以下原材料按重量份配製成。
PP樹脂100POE彈性體 10-30增韌劑10-30微細滑石粉0.1-1.0抗氧劑0.1-0.5潤滑劑0.1-0.5其中，所述的PP樹脂為低熔指共聚PP，其熔融指數在1.0-3.0g/10min之間，斷裂伸長率大於500％。典型牌號為北京燕山石化生產的PP K8303和K8003，用PP K8303與PP K8003按按50∶1至20∶1的比例進行復配；POE彈性體為聚美國DOW公司生產的POE 8999；增韌劑為線性低密度聚乙烯(LLDPE)，熔融指數小於3.0g/10min，典型牌呈為廣州石化生產的LLDPE 7042；微細滑石粉為1250目的經表面活化過的滑石粉；抗氧劑為汽巴精化產品168和1010按2∶1復配而成，其化學名分別為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和四[β-(3，5-二叔丁基4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；潤滑劑為硬脂酸鹽類潤滑劑，典型的硬脂酸鹽類潤滑劑為硬脂酸鋅和硬脂酸鈣。
實施例1將PP樹脂100，用PP K8303和K8003按50∶1的比例復配、POE8999 10、LLDPE 7042 10、1250目滑石粉0.1、抗氧劑0.1、潤滑劑0.1，在高速混合機中混合3-5分鐘，高速混合機轉速為800轉/分；然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速350-400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實施例2將PP樹脂100用PP K8303和K8003按20∶1的比例復配、POE 899920、LLDPE 7042 20、1250目滑石粉0.5、抗氧劑0.3、潤滑劑0.3，在高速混合機中混合3-5分鐘，高速混合機轉速為800轉/分；然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速350r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實施例3將PP樹脂100用PP K8303和K8003按10∶1的比例復配、POE 899930、LLDPE 7042 30、1250目滑石粉1、抗氧劑0.5、潤滑劑0.5，在高速混合機中混合3-5分鐘，高速混合機轉速為800轉/分；然後將混合好的物料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實施例4至6的組分中增加了紫外光吸收劑，以改善材料的耐候性，提高最終產品的使用壽命。紫外光吸收劑為受阻胺類光穩定劑，用量在0.1-0.5質量份，最適宜用量在0.2-0.3質量份。典型的紫外光吸收劑為美國氰特公司的Cyasorb UV-3346。
實施例4將PP樹脂100，用PP K8303和K8003按50∶1的比例復配、POE8999 10、LLDPE 7042 10、1250目滑石粉0.1、抗氧劑0.1、紫外光吸收劑0.1、潤滑劑0.1，在高速混合機中混合3-5分鐘，然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實施例5將PP樹脂100，用PP K8303和K8003按20∶1的比例復配、POE8999 20、LLDPE 7042 20、1250目滑石粉0.5、抗氧劑0.3、紫外光吸收劑0.3、潤滑劑0.3，在高速混合機中混合3-5分鐘，然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實施例6將PP樹脂100，用PP K8303和K8003按10∶1的比例復配、POE8999 30、LLDPE 7042 30、1250目滑石粉1、抗氧劑0.5、紫外光吸收劑0.5、潤滑劑0.5，在高速混合機中混合3-5分鐘，然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
對比例1將PP樹脂100，用PP K8303和K8003按50∶1的比例復配、POE8999 10、LLDPE 7042 10、1250目滑石粉0.1，在高速混合機中混合3-5分鐘，高速混合機轉速為800轉/分；然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速350-400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
對比例2將PP樹脂100用PP K8303和K8003按20∶1的比例復配、POE 899920、LLDPE 7042 20、1250目滑石粉0.5，在高速混合機中混合3-5分鐘，高速混合機轉速為800轉/分；然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速350r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
對比例3將PP樹脂100用PP K8303和K8003按10∶1的比例復配、POE 899930、LLDPE 7042 30、1250目滑石粉1，在高速混合機中混合3-5分鐘，高速混合機轉速為800轉/分；然後將混合好的物料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。性能評價方式及實行標準將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在80-90℃的烘箱下乾燥2小時，然後將乾燥好的粒子材料在注塑成型機上注塑出標準測試樣條。
拉伸性能按ISO 527進行，試樣尺寸為150×10×4mm，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能按ISO 178進行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為50mm；簡支梁缺口衝擊強度按ISO 180進行，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣厚度的1/3；熱變形溫試按ISO 75進行，試樣尺寸為120×15×10mm，負載為1.82MPa。材料與鋼絲的粘合性能及最終產品表面質量在擠出生產中央空調排風軟管後觀測。
材料的綜合性能通過測試所得的拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、IZOD缺口衝擊強度、熱變形溫度的數值以及擠出生產成中央空調排風軟管後的觀測、使用結果進行評判。
實例1-3的配方及各項性能測試結果見表(一)表㈠實例1-3的配方及材料物性表
實施例4-6的配方及各項性能除增加了紫外光吸收劑外，其他同實施例1-3相對應，不另列表。
從表㈠中可以看出，加入POE 8999後，材料與鋼絲的粘合性能有了很大改善，具體在加入10％的POE後就提高了材料與鋼絲的粘合性能，產品消除了剝落現象，而當將POE的添加量增大到20％、30％後，徹底解決了產品剝落現象；加入LLDPE 7042後，材料的斷裂伸長率大幅上升。隨著體系中POE、增韌劑、微細滑石粉及各種助劑添加量的增加，材料的綜合力學性能更加優異，產品質量更加穩定。
對比例1-3的配方及各項性能測試結果見表(二)表(二)對比例1-3的配方及材料物性表
通過表(一)及表(二)的配方與性能對比，得知諸如抗氧劑、潤滑劑的有無也對產品的最終質量有著很大影響，不加入這些助劑，材料也可以成型，但產品表面發黃且成型困難，而加入這些抗氧劑、潤滑劑後，材料成型良好且無產品表面發黃現象，其餘性能又好。考慮到該材料既要達到使用要求，又能節省成本，則實例2和實施例5效果為最佳，即將PP樹脂100、POE 8999 20、LLDPE 7042 20、1250目滑石粉0.5、抗氧劑0.3、潤滑劑0.3、(紫外光吸收劑0.3)，在高速混合機中混合3-5分鐘，然後將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區170-180℃、二區180-190℃、三區180-190℃、四區175-185℃，螺杆轉速350-400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03- -0.06MPa，所製得的超韌環保PP材料即可用於中央空調排風軟管的製造，無不良現象發生。
權利要求
1.一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，含有PP樹脂、POE彈性體、增韌劑、微細滑石粉、抗氧劑、潤滑劑，以重量比配製而成，其組分為PP樹脂 100POE彈性體10-30增韌劑 10-30微細滑石粉 0.1-1.0抗氧劑 0.1-0.5潤滑劑 0.1-0.5其中，所述的PP樹脂為低熔指共聚PP，熔融指數小於3.0g/10min；增韌劑為線性低密度聚乙烯，熔融指數小於3.0g/10min；抗氧劑由亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑復配而成；潤滑劑是硬脂酸鹽類潤滑劑。
2.根據權利要求1所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，所述的POE彈性體的含量為15-25質量份。
3.根據權利要求1所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，所述的微細滑石粉為1250-2000目的經表面活化過的滑石粉。
4.根據權利要求1所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，所述的抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑按2∶1至3∶1復配而成。
5.根據權利要求1所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，所述的硬脂酸鹽類潤滑劑為硬脂酸鋅和硬脂酸鈣。根據權利要求1所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，所述的PP樹脂是熔融指數在1.0-3.0g/10min之間，斷裂伸長率大於500％的共聚PP。
6.根據權利要求1至6中任一權利要求所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，還包括0.1-0.5質量份的紫外光吸收劑，所述的紫外光吸收劑為受阻胺類光穩定劑。
7.根據權利要求7所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料，其特徵在於，所述的紫外光吸收劑為0.2-0.3質量份。
8.權利要求1所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)按基礎配方稱取原料；(2)將PP樹脂、POE彈性體、增韌劑、微細滑石粉、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機中混合3-5分鐘；(3)將混好的物料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒。
9.根據權利要求9所述的用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料的製備方法，其特徵在於，其擠出工藝為一區160-170℃、二區170-180℃、三區170-180℃、四區165-175℃，螺杆轉速350-400r/min，餵料頻率20-25Hz，熔體壓力3.0-4.0MPa，真空度-0.03--0.06MPa。
全文摘要
本發明公開了一種用於製造中央空調排風軟管的高韌聚丙烯材料及其製備方法，該種材料包括以下原材料，按重量份配製而成PP樹脂100、POE彈性體10－30、增韌劑10－30、微細滑石粉0.1－1.0、抗氧劑0.1－0.5、潤滑劑0.1－0.5。按以上配方稱取原料後在高速混合機中混合3－5分鐘，將混好的原料置於平行雙螺杆擠出機中經熔融擠、造粒，製得高韌聚丙烯材料。本發明所得的高韌聚丙烯材料與鋼絲的粘合性能良好，無剝落現象，而且很好解決了產品表面的氣孔問題。本發明的製備方法簡單，無需添加複雜設備，成本低廉。
文檔編號C08K5/00GK1995124SQ20061015775
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者徐東, 賀永, 楊書濤 申請人:深圳市科聚新材料有限公司