一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物及其製備方法
2023-05-08 11:34:11 1
一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於高分子材料【技術領域】，特別涉及一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物及其製備方法，所述耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物的製備方法是將聚丙烯樹脂、填充母粒、SBS彈性體、鏈段促進劑、鏈段結合劑、填充母粒、抗氧劑和加工助劑通過雙螺杆擠出機熔融擠出造粒而成。在製備填充母粒中加入偶聯劑和聚丙烯接枝物，將聚丙烯樹脂與無機填料界面緊密結合，兩相不易剝離，配方中還通過SBS彈性體改善聚丙烯複合物的韌性，鏈段促進劑和鏈段結合劑則發揮橋梁作用，連接了分子鏈，將鏈段構架成網絡結構，這樣大大束縛了無機填料的移動，使製得的聚丙烯複合物在具有良好的耐應力發白性能的同時也具有很好的剛性和韌性。
【專利說明】一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於高分子材料【技術領域】，特別涉及一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物及其製備方法。
【背景技術】
[0002]聚丙烯是五大通用塑料之一，已在化工、建築、輕工、汽車、家電、包裝等工業部門廣泛應用。但隨著行業的發展，對材料性能的要求越來越高，普通的聚丙烯必須經過改性，賦予其高性能，方能滿足需要。由於聚丙烯自身結構特點，導致聚丙烯在使用過程中易受到拉伸、彎曲、衝擊等外力的影響而出現應力發白現象，嚴重時還會影響產品的性能和質量，所以在一些家用電器、玩具、汽車零部件以及電動工具等應用領域，同時需要聚丙烯具有良好的剛性和韌性以及優異的耐應力發白性能。
[0003]現有技術中，人們通過加入一些高分子材料來解決聚丙烯的韌性及應力發白問題。例如,專利CN101709124A公開了一種耐摺疊抗應力發白聚丙烯材料，通過在高抗衝聚丙烯基材中添加彈性體及自製的抗應力發白母粒提高材料的韌性和耐應力發白性能，雖然所述材料顯示出非常高的抗衝擊性能，但是共聚聚丙烯用量太多，導致材料的剛性下降嚴重，同時耐應力發白也不是很突出。專利CN101058655A公開了一種耐應力發白及應力開裂填充聚丙烯材料，通過聚乙烯來改善應力發白，但是其採用的是嵌段共聚聚丙烯，且共聚聚丙烯用量過多，致使材料的耐應力發白效果不是很理想。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，該聚丙烯複合物不僅具有良好的耐應力發白性能，而且還兼具較好的剛性和韌性`。
[0005]本發明的另一個目的是為了提供上述耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物的製備方法。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]—種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:按重量百分比計，
[0008]包含以下基材組分:
[0009]
聚丙烯樹脂30-65%
SBS彈性體5-20%
鏈段促進劑1-5%
填充母粒20-40%
鏈段結合劑0.1-5%,
[0010]該耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物中還含有抗氧劑和加工助劑，抗氧劑與基材組分總量的重量比為0.2-4:100 ;加工助劑與基材組分總量的重量比為0.2-4:100。[0011]所述SBS彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，該SBS彈性體的熔融指數範圍為 0.l-100g/10min。
[0012]所述鏈段促進劑為氧化鋅。
[0013]所述鏈段結合劑為氧化二異丙苯、過氧化苯甲醯、過氧化甲乙酮、過氧化二碳酸酯、過氧化苯甲醯叔丁酯或雙叔丁基過氧化物二異丙基苯中的一種或幾種的混合物。
[0014]所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑。優選的，所述受阻酚類抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基一 4 一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述亞磷酸酯類抗氧劑為三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
[0015]所述填充母粒通過以下方法製備，
[0016]將15_40wt%的聚丙烯樹脂、50_75wt%的無機填料、5_10wt%的偶聯劑、5_10wt%的聚丙烯接枝物和0.2-2wt%的加工助劑通過雙螺杆擠出機熔融擠出造粒而成。
[0017]所述填充母粒中的無機填料為平均粒徑0.1-15微米的滑石粉、碳酸鈣、雲母、矽灰石、硫酸鋇、高嶺土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、炭黑和粘土中的一種或幾種的混合物；所述偶聯劑為環氧矽烷偶聯劑、氨基矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑的一種或幾種的混合物；所述聚丙烯接枝物為馬來酸、衣康酸、丙烯酸、馬來酸酐、丙烯酸縮水甘油酯與聚丙烯接枝而成的，該聚丙烯接枝物的接枝率為0.3-1.2%。
[0018]所述聚丙烯樹脂均為共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中的一種或兩種的混合物，該聚丙烯的熔融指數範圍為0.l-100g/10min ;所述加工助劑均為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。
[0019]上述耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物的製備方法，包括如下步驟:
[0020]( I)按配比稱量各種基材原料；
[0021](2)將聚丙烯樹脂、SBS彈性體、鏈段促進劑、填充母料、鏈段結合劑、抗氧劑和加工助劑加入雙螺杆擠出機中，在190-230V下熔融擠出造粒。所述雙螺杆擠出機的轉速為50-400轉/分鐘。
[0022]本發明的有益效果是:
[0023]1、所述耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物中加入了填充母料，該填充母粒組分中的偶聯劑和聚丙烯接枝物將聚丙烯樹脂與無機填料界面緊密結合，兩相不易剝離，再將該填充母粒再次熔融造粒，增加了聚丙烯複合物的韌性及耐應力發白性能。
[0024]2、在耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物中加入了 SBS彈性體，改善韌性，鏈段促進劑和鏈段結合劑則發揮橋梁作用，即連接了分子鏈，將鏈段構架成網絡結構，這樣大大束縛了無機填料的移動，使製得的聚丙烯複合物能夠具有良好的耐應力發白性能以及較好的剛性和韌性。經過改性的聚丙烯複合物的品質得到了提高，也拓寬了應用領域。
[0025]3、所述耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物的製備方法簡單、原料易得，成本低，而且加工工藝的可控性強。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例，對本發明作進一步說明:
[0027]原料:聚丙烯樹脂的熔融指數為10g/10min ；SBS彈性體的熔融指數為7g/10min。
[0028]實施例1
[0029](I)填充母料的製備[0030]將28重量份的聚丙烯樹脂、60重量份滑石粉無機填料(平均粒徑為5微米)、8重量份的氨基矽烷偶聯劑、10重量份的聚丙烯接枝馬來酸酐(熔融指數為80g/10min、接枝率為0.8%)和0.4重量份的加工助劑劑硬脂酸鋅混合均勻，經過螺杆擠出機，熔融擠出造粒而成，擠出機的加工溫度為190-230°C。
[0031](2)製備耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物:
[0032]按下列重量份數稱取各基材組分:
[0033]61重量份的聚丙烯樹脂
[0034]5重量份的SBS彈性體
[0035]30重量份的填充母粒
[0036]I重量份的鏈段結合劑氧化二異丙苯
[0037]3重量份的氧化鋅
[0038]0.2重量份的抗氧劑1010
[0039]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0040]其製備工藝如下:
[0041]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒，即得到耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物。其性能測試參數如表1所示。
[0042]實施例2`
[0043](I)填充母料的製備
[0044]將30重量份的聚丙烯樹脂、60重量份滑石粉無機填料(平均粒徑為5微米)、10重量份的環氧矽烷偶聯劑、10重量份的聚丙烯接枝丙烯酸(熔融指數為80g/10min、接枝率為
0.8%)和0.3重量份的加工助劑硬脂酸鈣混合均勻，經過螺杆擠出機，熔融擠出造粒而成，擠出機的加工溫度為190-230°C。
[0045](2)製備耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物:
[0046]按下列重量份數稱取各基材組分:
[0047]57重量份的聚丙烯樹脂
[0048]5重量份的SBS彈性體
[0049]30重量份的填充母粒
[0050]5重量份的鏈段結合劑過氧化苯甲醯
[0051]3重量份的氧化鋅
[0052]0.2重量份的抗氧劑168
[0053]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0054]其製備工藝如下:
[0055]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒，即得到耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物。其性能測試參數如表1所示。
[0056]實施例3
[0057](I)填充母料的製備同實施例1。
[0058](2)製備耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物:[0059]按下列重量份數稱取各基材組分:
[0060]42重量份的聚丙烯樹脂[0061]20重量份的SBS彈性體
[0062]30重量份的填充母粒
[0063]5重量份的鏈段結合劑氧化二異丙苯
[0064]3重量份的氧化鋅
[0065]0.2重量份的抗氧劑1010
[0066]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0067]其製備工藝如下:
[0068]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒，即得到耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物。其性能測試參數如表1所示。
[0069]實施例4
[0070](1)填充母料的製備同實施例1。
[0071](2)製備耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物:
[0072]按下列重量份數稱取各基材組分:
[0073]46重量份的聚丙烯樹脂
[0074]20重量份的SBS彈性體
[0075]30重量份的填充母粒
[0076]1重量份的鏈段結合劑過氧化二碳酸酯
[0077]3重量份的氧化鋅
[0078]0.2重量份的抗氧劑1010
[0079]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0080]其製備工藝如下:
[0081]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒，即得到耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物。其性能測試參數如表1所示。
[0082]實施例5
[0083](1)填充母料的製備同實施例1。
[0084](2)製備耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物:
[0085]按下列重量份數稱取各基材組分:
[0086]53重量份的聚丙烯樹脂
[0087]10重量份的SBS彈性體
[0088]30重量份的填充母粒
[0089]4重量份的鏈段結合劑氧化二異丙苯
[0090]3重量份的氧化鋅
[0091]0.2重量份的抗氧劑1010
[0092]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0093]其製備工藝如下:[0094]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒，即得到耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物。其性能測試參數如表1所示。
[0095]對比例I
[0096]按下列重量份數稱取各組分:
[0097]70重量份的聚丙烯樹脂
[0098]10重量份的SBS彈性體
[0099]20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米)
[0100]0.2重量份的抗氧劑1010
[0101]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0102]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒即可。性能測試參數如表1所示。
[0103]對比例2
[0104]按下列重量份數稱取各組分:
[0105]65重量份的聚丙烯樹脂
[0106]10重量份的SBS彈性體
`[0107]20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米)
[0108]5重量份的偶聯劑
[0109]0.2重量份的抗氧劑1010
[0110]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0111]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒即可。性能測試參數如表1所示。
[0112]對比例3
[0113]按下列重量份數稱取各組分:
[0114]56重量份的聚丙烯樹脂
[0115]10重量份的SBS彈性體
[0116]20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米)
[0117]5重量份的聚丙烯接枝物(熔融指數為80g/10min、接枝率為0.8%)
[0118]0.2重量份的抗氧劑1010
[0119]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0120]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒即可。性能測試參數如表1所示。
[0121]對比例4
[0122]按下列重量份數稱取各組分:
[0123]60重量份的聚丙烯樹脂
[0124]10重量份的SBS彈性體
[0125]30重量份的填充母粒
[0126]0.2重量份的抗氧劑1010
[0127]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；[0128]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒即可。性能測試參數如表1所示。
[0129]對比例5
[0130]按下列重量份數稱取各組分:
[0131]66重量份的聚丙烯樹脂
[0132]30重量份的填充母粒
[0133]4重量份的鏈段結合劑
[0134]0.2重量份的抗氧劑1010
[0135]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0136]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒即可。性能測試參數如表1所示。
[0137]對比例6
[0138]按下列重量份數稱取各組分:
[0139]53重量份的聚丙烯樹脂
[0140]10重量份的SBS彈性體
[0141]20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米)
[0142]5重量份的聚丙烯接枝物(熔融指數為80g/10min、接枝率為0.8%)
[0143]5重量份的偶聯劑
[0144]4重量份的鏈段結合劑
[0145]3重量份的氧化鋅
[0146]0.2重量份的抗氧劑1010
[0147]0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0148]將上述稱取的各組分混合均勻後，加入到雙螺杆擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為210°C，轉速為300rpm ;擠出物經水冷卻、切粒即可。性能測試參數如表1所示。
[0149]測試結果:
[0150]上述實施例和對比例中的聚丙烯樹脂複合材料性能的表徵:懸臂梁缺口衝擊強度按ISO180標準測試；彎曲模量按ISO178標準測試；
[0151]耐應力發白測試:在環境溫度約23°C條件下，將複合物製備成100*100*3mm的方板，承受重500g，直徑為50mm的鋼球從300mm高度的跌落測試，觀察方板表面應力發白出現的程度，應力發白由好到差分為5級:無、輕微、較少、較嚴重和嚴重。
[0152]表1性能測試參數:
【權利要求】
1.一種耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:按重量百分比計，包含以下基材組分，聚丙烯樹脂30-65%SBS彈性體5-20%鏈段促進劑1-5%填充母粒20-40%鏈段結合劑0.1-5%, 該耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物中還含有抗氧劑和加工助劑，抗氧劑與基材組分總量的重量比為0.2-4:100 ;加工助劑與基材組分總量的重量比為0.2-4:100。
2.根據權利要求1所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:所述SBS彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，該SBS彈性體的熔融指數範圍為0.12-100g/10min。
3.根據權利要求1所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:所述鏈段促進劑為氧化鋅；所述鏈段結合劑為氧化二異丙苯、過氧化苯甲醯、過氧化甲乙酮、過氧化二碳酸酯、過氧化苯甲醯叔丁酯或雙叔丁基過氧化物二異丙基苯中的一種或幾種的混合物。
4.根據權利要 求1所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑。
5.根據權利要求1所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:所述填充母粒通過以下方法製備， 將15-40wt%的聚丙烯樹脂、50-75wt%的無機填料、5_10wt%的偶聯劑、5_10wt%的聚丙烯接枝物和0.2-2wt%的加工助劑通過雙螺杆擠出機熔融擠出造粒而成。
6.根據權利要求5所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:所述無機填料為平均粒徑0.1-15微米的滑石粉、碳酸鈣、雲母、矽灰石、硫酸鋇、高嶺土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、炭黑和粘土中的一種或幾種的混合物；所述偶聯劑為環氧矽烷偶聯劑、氨基矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑的一種或幾種的混合物；所述聚丙烯接枝物為馬來酸、衣康酸、丙烯酸、馬來酸酐、丙烯酸縮水甘油酯與聚丙烯接枝而成的，該聚丙烯接枝物的接枝率為0.3-1.2%。
7.根據權利要求1或5所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物，其特徵在於:所述聚丙烯樹脂為共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中的一種或兩種的混合物，該聚丙烯的熔融指數範圍為0.l-100g/10min ;所述加工助劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。
8.一種製備權利要求1所述的耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物的方法，包括如下步驟: (1)按配比稱量各種原料； (2)將聚丙烯樹脂、SBS彈性體、鏈段促進劑、填充母料、鏈段結合劑、抗氧劑和加工助劑加入雙螺杆擠出機中，在190-230°C下熔融擠出造粒。
9.根據權利要求8所述的製備耐應力發白增強增韌聚丙烯複合物的方法，其特徵在於:所述雙螺 杆 擠出機的轉速為50-400轉/分鐘。
【文檔編號】C08L23/14GK103881235SQ201410067401
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】楊磊, 劉樂文, 邵華, 楊澤, 何威 申請人:上海金髮科技發展有限公司