一種聚丙烯增韌改性材料及其製備方法

2023-05-11 03:11:16 1

專利名稱：一種聚丙烯增韌改性材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料領域，具體涉及一種聚丙烯增韌改性材料。
背景技術：
聚丙烯作為一種通用塑料，具有良好的物理和化學性能，且價格低廉，其產品品種多、產量大、應用範圍廣。迄今為止，在汽車配件行業使用的合成樹脂中，聚丙烯所佔比例最大。但因其具有韌性差、尺寸收縮率大、不耐老化、與其他極性聚合物和無機填料的相容性差等缺點，限制了其作為結構材料和工程塑料的應用。為了提高聚丙烯的韌性，通常用聚丙烯與橡膠彈性體通過共混來實現，其中聚丙烯/三元乙丙橡膠、聚丙烯/乙丙橡膠等共混物已得到廣泛應用。但這種改性材料在韌性大幅度提高的同時，因為彈性體的添加量大，其拉伸強度也受到了不小的損失。乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的彈性、柔性、相容性和黏結性。用乙烯-醋酸乙烯共聚物彈性體作為增韌劑劑，能有效提高聚丙烯的衝擊性能、斷裂伸長率，且有明顯的增韌作用，乙烯-醋酸乙烯共聚物加入聚丙烯共混體系，其成本低於其他彈性體或橡膠改性聚丙烯。動態硫化技術是指在彈性體和塑料熔融共混時，加入彈性體硫化劑，使彈性體相一邊交聯一邊在機械力作用下剪碎的過程。當以塑料為主，與彈性體共混製造增韌塑料時， 動態硫化可進一步提高增韌塑料的性能。用這種方法製備聚合物共混材料並不需要合成新聚合物，而只需將現有的聚合物進行共混。因此節約了開發新聚合物品種的巨額資金投入。 但是對於聚丙烯/彈性體的動態硫化體系，如果只加硫化劑往往會因為聚丙烯分子鏈受到硫化劑的影響而發生斷鏈，造成製品力學性能差。因此，聚丙烯/彈性體的動態硫化體系在製備的時候需要加入一些助硫化劑來控制產品性能。綜上所述，用彈性體動態硫化增韌聚丙烯能有效提高聚丙烯的力學性能。但前提是彈性體的用量要適當，硫化劑對聚丙烯自身結構的影響必須儘可能得少。殷錦捷等人在塑料科技，35(1)，32 34，2007中報導了用乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚丙烯共混來增韌聚丙烯的方法。該法製得的乙烯-醋酸乙烯共聚物增韌聚丙烯在乙烯-醋酸乙烯共聚物含量為20 %的時候，簡支梁缺口衝擊強度為6KJ/m2，拉伸強度為 ^MPa,該改性聚丙烯在較高乙烯-醋酸乙烯共聚物含量的時候缺口衝擊強度仍然較低，且對拉伸強度有較大程度的下降，力學性能欠佳。任星林等人在塑料工業，36 (6)，110 115，2008中報導了一種用乙烯和辛烯的共聚物動態硫化增韌的聚丙烯。由於採用了動態硫化技術，彈性體乙烯和辛烯的共聚物顆粒以較小的粒徑分散於聚丙烯基體中。聚丙烯具有較高的衝擊性能。但是，該種方法增韌的聚丙烯由於用過氧化二異丙苯作為硫化劑，所以製品有較大的臭味。並且彈性體乙烯和辛烯的共聚物的價格相對較高，除此之外，乙烯和辛烯的共聚物用量達40%的時候，聚丙烯的懸臂梁缺口衝擊強度才達到較高水平，這使製品缺乏經濟性。因此，需要尋找一種更為經濟實用的聚丙烯增韌方法。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中的不足，製備一種成本更低、綜合力學性能更好， 產品氣味更小，具有高抗衝的聚丙烯增韌改性材料，以及聚丙烯增韌改性材料的製備方法。本發明所述的聚丙烯增韌改性材料，按質量份，所述材料由下述組分組成基體100硫化劑0.25 0.7
助硫化劑 0. 07 0. 22其中所述的基體，按質量百分比，由下述組分組成聚丙烯 75% 95%增韌劑5% 25%其中所述的硫化劑為雙叔丁基過氧化異丙基苯，助硫化劑為硫黃，增韌劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物。上述聚丙烯增韌改性材料中，聚丙烯的質量百分比優選為80%，增韌劑的質量百分比優選為20%。上述聚丙烯增韌改性材料中，硫化劑的質量份優選為0. 4 0. 6，最優選的質量份為 0. 55。上述聚丙烯增韌改性材料中，助硫化劑的質量份優選為0. 1 0. 2，最優選的質量份為0. 12。本發明的另一方面的目的是提供一種聚丙烯增韌改性材料的製備方法，包括如下步驟①稱取質量份為100份的基體，其中基體是由質量百分比為75% 95%的聚丙烯和5% 25%的增韌劑組成；②將①稱取好的100份基體，0. 07份 0. 22份的助硫化劑加入到溫度為180°C， 轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混3min，得混合熔體；③將0. 25份 0. 7份的硫化劑加入到②的混合熔體中，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。本發明具有以下優點(1).本發明所提供的聚丙烯增韌改性材料，通過對聚丙烯/增韌劑共混物採用動態硫化技術，使增韌劑顆粒以較小的粒徑分散於聚丙烯中，該材料具有較高的衝擊強度和拉伸強度。(2).本發明所提供的聚丙烯增韌改性材料在製備過程中加入了助硫化劑，助硫化劑起到了防止聚丙烯分子鏈斷鏈的作用，並有一定的促進聚丙烯交聯的作用。這使製品在製備的過程中可以通過調節助硫化劑的用量來控制聚丙烯的熔體流動速率等質量指標。(3).本發明所提供的聚丙烯增韌改性材料採用臭味較低的過氧化物硫化劑，製品臭味小、力學性能好。(4).本發明所提供的聚丙烯增韌改性材料製備方法簡單，易於操作，成本低。


本發明附圖3幅
圖1是實施例3的掃描電鏡圖，圖2是實施例4的掃描電鏡圖，
圖3是對比例5的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。如無特殊說明，本發明中所使用的轉矩流變儀，型號RM-200，哈博電氣製造公司生產。本發明所使用的原料，聚丙烯來源於燕山石化有限公司，牌號為1(77 ；增韌劑 (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)購於韓國韓華公司，牌號1528，VA含量硫化劑(雙叔丁基過氧化異丙基苯)購於湖南以翔化工有限公司，分析純；助硫化劑(硫黃)來源於臨沂新盛化工廠，分析純。本發明中使用下述儀器測量材料的力學性能，按GB/T1040-2006標準在RG1-5型電子萬能試驗機(深圳市瑞格爾儀器有限公司生產)上進行拉伸性能測試，試樣尺寸為 140mmX IOmmX4mm,測試速度為 50mm/min ；按 GB/T16420-1998 標準在 UJ-40 型懸臂梁衝擊試驗機(河北省承德市材料試驗機廠生產)上測定懸臂梁缺口衝擊強度，試樣尺寸為 70mm X IOmm X 4mm ；按GB/T3682-2000標準在XRZ-400型熔體流動速率測試儀(吉林大學儀器廠生產)上測定熔體流動速率，測試溫度230°C，負載2. 16kg ；按GB/T9341-2008在RG1-5 型電子萬能試驗機(深圳市瑞格爾儀器有限公司生產)上進行彎曲性能測試，試樣尺寸為 80mmX IOmmX 4mm，測試速度為2mm/min ；在液氮冷凍脆斷後用甲苯在40°C下刻蝕M小時， 然後乾燥，經噴金處理後，採用JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡(日本電子公司生產)觀測產物的斷面形貌。實施例1分別稱取聚丙烯95g，增韌劑5g，助硫化劑0. 12g，加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例2分別稱取聚丙烯90g，增韌劑10g，助硫化劑0. 12g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例3分別稱取聚丙烯85g，增韌劑15g，助硫化劑0. 12g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例4分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 12g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例5
分別稱取聚丙烯75g，增韌劑25g，助硫化劑0. 12g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例6分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 07g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例7分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 17g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例8分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 22g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例9分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 17g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 25g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例10分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 17g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 4g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。實施例11分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，助硫化劑0. 17g加入到溫度為180°C，轉速60r/ min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 7g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。對比例1分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，加入到溫度為180°C，轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混:3min後，加入硫化劑0. 55g，繼續共混lOmin，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒， 即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。對比例2分別稱取聚丙烯95g，增韌劑5g，加入到溫度為180°C，轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混i:3min後，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。對比例3分別稱取聚丙烯90g，增韌劑10g，加入到溫度為180°C，轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混i:3min後，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。
對比例4分別稱取聚丙烯85g，增韌劑15g，加入到溫度為180°C，轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混i:3min後，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。對比例5分別稱取聚丙烯80g，增韌劑20g，加入到溫度為180°C，轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混i:3min後，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。對比例6分別稱取聚丙烯75g，增韌劑25g，加入到溫度為180°C，轉速60r/min的轉矩流變儀中，共混i:3min後，出料，迅速剪切為直徑4mm的顆粒，即為改性材料。表1列出了材料的力學性能測試結果。圖1，圖2，圖3分別為實施例3，實施例4和對比例5的掃描電鏡圖，從圖中可以看出，在增韌劑的分散程度上，本發明聚丙烯增韌材料的增韌劑以較小的粒徑，均勻的分散於聚丙烯中，而對比例的聚丙烯增韌材料的增韌劑的粒徑較大，且分散不均勻。表 權利要求
1.一種聚丙烯增韌改性材料，按質量份，所述材料由下述組分組成基體100硫化劑 0. 25 0. 7助硫化劑 0. 07 0. 22其中所述的基體，按質量百分比，由下述組分組成聚丙烯 75% 95%增韌劑 5% 25%其中所述的硫化劑為雙叔丁基過氧化異丙基苯，助硫化劑為硫黃，增韌劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物。
2.權利要求1所述的聚丙烯增韌改性材料，其特徵在於，所述的聚丙烯的質量百分比為80%，增韌劑的質量百分比為20%。
3.權利要求1或2所述的聚丙烯增韌改性材料，其特徵在於，所述的硫化劑的質量份為 0. 4 0. 6。
4.權利要求3所述的聚丙烯增韌改性材料，其特徵在於，所述的硫化劑的質量份為 0. 55。
5.權利要求1、2或4所述的聚丙烯增韌改性材料，其特徵在於，所述的助硫化劑的質量份為0. 1 0. 2。
6.權利要求5所述的聚丙烯增韌改性材料，其特徵在於，所述的助硫化劑的質量份為 0. 12。
7.權利要求1所述的聚丙烯增韌改性材料的製備方法，包括如下步驟①稱取質量份為100份的基體，其中基體是由質量百分比為75% 95%的聚丙烯和 5% 25%的增韌劑組成；②將①稱取好的100份基體，0.07份 0. 22份的助硫化劑加入到溫度為180°C，轉速 60r/min的轉矩流變儀中，共混3min，得混合熔體；③將0.25份 0. 7份的硫化劑加入到②的混合熔體中，繼續共混lOmin，出料，即為改性材料。
全文摘要
本發明涉及一種聚丙烯增韌改性材料，按質量份，所述材料由下述組分組成基體100，硫化劑0.25～0.7，助硫化劑0.07～0.22；其中所述的基體，按質量百分比，由下述組分組成聚丙烯75％～95％，增韌劑5％～25％；其中所述的增韌劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物，硫化劑為雙叔丁基過氧化異丙基苯，助硫化劑為硫黃。本發明的優點是製備了一種高抗衝的改性聚丙烯材料，並且因為採用了低臭味的硫化劑雙叔丁基過氧化異丙基苯，使得該材料臭味較低，能應用於電器產品、汽車部件等高端領域。
文檔編號C08K5/14GK102504406SQ201110308569
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者夏英, 張瀾, 翁偉明 申請人:大連工業大學