一組高韌性聚丙烯組合物的製作方法

2023-08-13 23:50:01

專利名稱：一組高韌性聚丙烯組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一組聚丙烯組合物，特別涉及到用聚烯烴熱塑彈性體增韌聚丙烯組合物。
1985年Polymer,26,1985報導了彈性體增韌效果和彈性體粒子尺寸曲線中存在一脆一韌轉變區。此時橡膠粒子尺寸稱之為臨界尺寸。低於臨界尺寸材料呈韌性，高於臨界尺寸時材料呈脆性。
Chinese Science Bulletin 37(1992)10:904報導了共混物增韌的相似理論研究，提出橡膠和基體樹脂的混合是在雙螺杆擠出機或密煉機中在熔融狀態下進行的，顯然兩組份的熔體粘度差別越小，就越有利於提高混合效果，這就是所謂的等粘點加工條件。由於多種因素的影響，實際上難於實現等粘點加工，通常將增韌劑與基體樹脂表觀切變粘度的比值，即[η]EPR/[η]pp控制在一定範圍內([η]EPR/[η]pp=3～0.3)，該區域稱之為相容性加工窗口，在此範圍內加工通常可以得到較好的分散效果。以橡膠EPR、EPDM和聚丙烯樹脂進行混合時，由於表觀切變粘度的切變速率和溫度依賴性相差較大，導致加工窗口窄，橡膠組份不易得到小粒徑、分布窄。
本發明克服了橡膠和基體樹脂加工窗口窄的缺點，而提供了一種由聚烯烴熱塑彈性體(POE)和共聚聚丙烯樹脂構成的高韌性聚丙烯組合物。
本發明的聚丙烯樹脂組合物中的聚烯烴熱塑彈性體(POE)是乙烯和辛烯在金屬茂催化劑作用下進行原位聚合(in situ polymerization)的產物。
本發明提供10-25％(重量)POE增韌的聚丙烯組合物，根據PP樹脂組成的變化，可以獲得一系列不同熔體流動速率的超高韌性PP組合物，並且降低了成本。
本發明的改性聚丙烯組合物組成和含量如下組合物組份 重量百分數(％)共聚聚丙烯或其混合物 65-85POE 10-25滑石粉0-10抗氧劑0.3-0.4紫外吸收劑0.2-0.3碳黑或碳黑色母粒 0.1-2助劑 0.1-0.2所述的共聚聚丙烯其熔體流動速率MI=6.0-12.0g/10min,Izod(缺口)衝擊強度為100-250J/M。所述的共聚聚丙烯混合物，為高韌性共聚聚丙烯[MI=0.2-2.0g/10min,Izod(缺口)衝擊強度360-500J/M]；和高流動性共聚聚丙烯[MI=19-30/10min,Izod缺口衝擊強度40-70J/M]的混合物，其中高韌性共聚聚丙烯與高流動性共聚聚丙烯按重量比為0.5～3。
所述的增韌劑為POE熱塑彈性體，POE中辛烯含量為16-27％，MI為0.5-5.0g/10min,POE內聚能較EPR或EPDM低，在加工過程中容易被擠壓、拉伸成條、片狀，最終分散狀態的粒子及粒徑分布較乙丙橡膠相粒子尺寸小而分布窄。這是同體積POE增韌效果優於乙丙橡膠的主要原因。如前所述POE表觀切變粘度的溫度依賴性與PP相近，加工窗口更寬，且不含不飽和雙鍵，因而耐侯性能也優於EpDM和其它已有彈性體。該組合物的衝擊韌性隨POE含量的增加而增加，但在滿足衝擊韌性值的情況下，減低POE用量有助於降低成本。
所述的助劑為硬質酸鈣。
所述的滑石粉的平均粒徑為10μm～13μm。使用前用2％(填料含量)鈦酸酯系偶聯劑(NDZ-101)在高速混合機中處理10-20分鐘。
所述的碳黑色母粒是以EVA為載體樹脂並含有能與多種樹脂有良好相容性的K樹脂，碳黑含量高達到40％的高濃度，通用色母粒。
本發明的改性聚丙烯組合物中由於POE內聚能低，加工的流變學特性與PP非常接近，其相容性加工窗口更寬，加之結構上與PP的相似性，可以獲得更小的POE粒子和更窄的粒徑分布，其增韌效果就會更好。因此組合物具有超高韌性、高伸長率。
將本發明所述的各組份在高速混合機中混合1-5分鐘，在雙螺杆擠出機中200℃造粒，將粒料乾燥除水，用注射成型機製成標準樣條，供測定性能使用。
實施例1在MI=7.0g/10min的共聚聚丙烯700份中，加入辛烯含量為25％，MI=0.5g/10min的POE90份。再加入平均粒徑為10μm～13μm的滑石粉100份，加入抗氧劑3.5份，紫外吸收劑2.5份，黑色色母粒15份，助劑2份。將各組份在高速混合機中混合1～5分鐘，在雙螺杆擠出機中200℃造粒。實施例2-4其各組份和重量份數見表1，其製備方法同實施例1。
表1聚丙烯共混組合物組份及重量份數組合物 實施例1 實施例2 實施例3實施例4實施例5實施例6POE含量(％)10 15 20 25 10 20POE(份數) 90 150 200270100200共聚聚丙烯 700 700 700700- -高韌性共聚 - - - - 300200聚丙烯高流動性共 - - - - 450450聚聚丙烯滑石粉 100 100 100100100100抗氧劑 3.5 3.5 3.53.53.53.5紫外吸收劑 2.5 2.5 2.52.52.52.5黑色母粒 15 15 15 15 15 15助劑 2 2 2 2 2 2實施例5在MI=21g/10min的高流動性共聚聚丙烯450份和MI=0.9g/10min的高韌性共聚聚丙烯300份混合物中，加入辛烯含量為25％,MI=0.5g/10min的POE100份，再加入平均粒徑為10μm～13μm的滑石粉100份。再加入各種助劑見表1。將各組份在高速混合機中混合1～5分鐘，在雙螺杆擠出機中210℃造粒。實施例6其各組份和重量份數見表1，其製備方法同實施例5。
實施例1-6聚丙烯共混組合物物理性能見表2。
表2聚丙烯共混組合物物理性能組合物 實施例1 實施例2實施例3 實施例4 實施例5 實施例6POE含量(％) 10 15 20 2510 20MIg/10min 5.9 5.44.9 4.8 4.4 4.9σy(MPa) 21.418.9 17.3 16.5 23.0 19.3ε％＞500 ＞500 ＞500＞500 300 ＞500IS(缺)，J/M 633 738804 811 572 612σb(MPa) 29.625.3 23.7 20.7 32.5 26.0Eb(MPa) 12851054 903 746 1240 1130表中MI-熔體流動速率，σy-拉伸屈服強度，ε-斷裂伸長率，IS(缺)-懸臂梁缺口衝擊強度，σb-彎曲強度，Eb-彎曲模量。對比例1-4以共聚聚丙烯為基礎樹脂，加入不同含量(重量百分數)的EPDM(荷蘭DSM公司K520)，其共混物的組份、含量及性能分別列於表3、表4中。
表3聚丙烯共混組合物組份及重量份數組合物 比較例1比較例2比較例3比較例4EPDM含量(％)10 15 20 25EPDM(份數) 90 150200270共聚聚丙烯 700700700700滑石粉 100100100100抗氧劑 3.53.53.53.5紫外吸收劑 2.52.52.52.5黑色母粒15 15 15 15助劑2 2 2 2
表4聚丙烯共混組合物物理性能組合物 比較例1比較例2比較例3比較例4EPDM含量(％)10 15 20 25MI(g/10min) 5.54.34.03.3σy(MPa) 20.4 18.8 16.2 14.0ε(％)＞500 ＞500 ＞500 ＞500IS(缺)，J/M 567615736705σb(MPa) 28.5 25.0 22.0 18.5Eb(MPa) 1230 1050 960805從表2與表4對比可以看出，加入POE的聚丙烯共混組合物的力學性能要優於加入EPDM的聚丙烯共混組合物的力學性能。
權利要求
1．一組高韌性聚丙烯組合物含有聚丙烯、POE、滑石粉、抗氧劑、紫外吸收劑、加工助劑及黑色色母粒，其特徵在於所述的組份和重量百分含量如下組合物組份 重量百分數(％)共聚聚丙烯或其混合物 65-85POE10-25滑石粉 0-10抗氧劑 0.3-0.4紫外吸收劑 0.2-0.3碳黑或碳黑色母粒 0.1-2助劑0.1-0.2所述的共聚聚丙烯其熔體流動速率[MI]為6.0-12.0g/10min,Izod(缺口)衝擊強度為100-250J/M。所述的共聚聚丙烯混合物為高韌性共聚聚丙烯[MI=0.2-2.0g/10min,Izod缺口衝擊強度360-500J/M]和高流動性共聚聚丙烯[MI=19-30g/10min,Izod缺口衝擊強度40-70J/M]的混合物。
2．根據權利要求1所述的一組超高韌性改性聚丙烯組合物，其特徵在於所述的高韌性共聚聚丙烯與高流動性共聚聚丙烯的混合物按重量比為0.5-3。
3．根據權利要求1所述的一組超高韌性改性聚丙烯組合物，其特徵在於所述的聚烯烴熱塑彈性體為POE。
4．根據權利要求3所述的一組超高韌性改性聚丙烯組合物，其特徵在於所述的POE中辛烯含量為16-27％,MI為0.5-5.0g/10min。
5．根據權利要求1所述的一組超高韌性改性聚丙烯組合物，其特徵在於所述的滑石粉的平均粒徑為10μm～13μm。
6．根據權利要求5所述的一組超高韌性改性聚丙烯組合物，其特徵在於所述的滑石粉使用前要用的鈦酸酯系偶聯劑在高速混合機中處理10-20分鐘。
全文摘要
本發明為一組聚烯烴熱塑性彈性體(POE)增韌的聚丙烯組合物。選用具有一定流動性、衝擊韌性的共聚丙烯為基礎樹脂,加入10—25%(重量百分數)POE組份的情況下,可以獲得一系列超高韌性聚丙烯組合物,在汽車、家電及其他民用生活領域有廣闊的應用前景。
文檔編號C08L23/14GK1211590SQ9711191
公開日1999年3月24日 申請日期1997年7月3日 優先權日1997年7月3日
發明者李蘊能, 章其忠, 王德禧 申請人:中國科學院化學研究所