復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種聚丙烯材料及其制備方法。原料按重量份數(shù)稱?。壕郾?00～120份，復(fù)合改性顆粒30～50份，乙撐雙硬脂酰胺8～14份，氯化聚乙烯0.5～0.9份，抗氧劑0.2-0.6份；所述復(fù)合改性顆粒由納米BaCO3晶須、納米TiO2顆粒、納米Al（OH）3顆粒和粘結(jié)劑組成，納米TiO2顆粒、納米Al（OH）3顆粒通過粘結(jié)劑粘結(jié)在納米BaCO3晶須上；其中，納米BaCO3晶須10-20份，納米TiO2?5-10份，納米Al（OH）310-15份，粘結(jié)劑5份。本發(fā)明在保證聚丙烯材料原有性能的基礎(chǔ)上，提高其韌性、強(qiáng)度、阻燃性和抗老化性。
【專利說明】復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚丙烯材料，尤其涉及一種復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯(PP)具有許多優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)量在五大通用塑料中僅次于聚乙烯占第二位。我國作為世界最大的PP消費(fèi)國，未來需求還將強(qiáng)勁增長，PP在我國的需求前景非常廣闊。但是PP也存在低溫脆性、收縮率大等缺點(diǎn)，這限制了其功能和應(yīng)用范圍的發(fā)展。為了改善PP性能上的不足，國內(nèi)外均對PP進(jìn)行了不同的改性研究，發(fā)現(xiàn)PP可通過物理改性和化學(xué)改性進(jìn)行不同的處理，達(dá)到預(yù)期的效果，得到不同需求的PP制品。
[0003]填充改性是為了降低塑料制品中的原料成本并且達(dá)到增量的目的或者明顯改變塑料產(chǎn)品的性能。通常在塑料成型加工過程中加入有機(jī)填料或者無機(jī)填料，這樣會使人們所希望改善的性能得到顯著改善，但同時也就會犧牲某些性能。填充改性聚丙烯具有降低成本、提高耐熱性、提高剛性與降低成型收縮率等特點(diǎn)。填充材料種類繁多，按化學(xué)成分分，可分為有機(jī)填 料和無機(jī)填料，有機(jī)填料包括塑料和纖維素等，無機(jī)填料包括二氧化硅、玻璃纖維、硅酸鹽、碳、碳酸鈣等。通常應(yīng)用的填料為無機(jī)填料。聚丙稀中填充無機(jī)物，將使剛性、硬度和屈服強(qiáng)度增大，耐蠕變性質(zhì)提高，而使伸長率和沖擊強(qiáng)度降低。填充無機(jī)物的種類和添加量對機(jī)械強(qiáng)度有顯著影響，因此應(yīng)根據(jù)用途進(jìn)行綜合考慮。
[0004]晶須結(jié)構(gòu)完美、內(nèi)部幾乎無缺陷，且具有高強(qiáng)度、高模量，加入樹脂之中起到骨架作用，形成聚合物/晶須復(fù)合材料，顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度。但無機(jī)和有機(jī)材料通常是難相容的，所以聚合物基體和晶須間的不相容性會使復(fù)合材料不能達(dá)到預(yù)期的性能。
[0005]粒徑選擇對于PP增韌效果有著明顯的影響，選擇大粒徑粒子易于在基體內(nèi)形成缺陷，雖然體系硬度和剛度可能會有一定程度的提高，但是在基體中作為應(yīng)力集中點(diǎn)及脆性裂紋的引發(fā)點(diǎn)損害了強(qiáng)度和韌性。隨著粒子粒徑的減小，粒子的比表面積能增大，非配對原子增多，與基體樹脂發(fā)生物理和化學(xué)結(jié)合的可能性增大，粒子與基體樹脂之間接觸面增大，材料在受到?jīng)_擊時能夠產(chǎn)生更多的微裂紋和塑性變形，從而吸收更多的沖擊能，具有增韌的可能。但是粒徑過小的話，顆粒間作用過強(qiáng)，無機(jī)粒子容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，造成粒子在聚合物中不均勻分散，不利于增韌效果的提高。
[0006]此外，單組分改性已經(jīng)不能滿足高性能PP制備的需要，復(fù)合改性已經(jīng)成為主要趨勢。目前，復(fù)合改性還主要集中在簡單的共混，不能充分發(fā)揮改性填料的綜合改性效果。沒有文獻(xiàn)記載復(fù)合顆粒改性，也沒有文獻(xiàn)就復(fù)合改性顆粒的形狀、粒徑和粒徑分布進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是在聚丙烯主要成分的基礎(chǔ)上，通過添加復(fù)合顆粒對聚丙烯材料的物理、化學(xué)性能進(jìn)行綜合改進(jìn)。在提高聚丙烯材料強(qiáng)度、韌性的同時，改進(jìn)材料的耐腐蝕性、耐磨性和阻燃性。[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料，原料按重量份數(shù)稱取:
[0009]聚丙烯100~120份，復(fù)合改性顆粒30~50份，乙撐雙硬脂酰胺8~14份，氯化聚乙烯0.5~0.9份，抗氧劑0.2-0.6份。
[0010]所述復(fù)合改性顆粒由納米BaCO3晶須、納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒和粘結(jié)劑組成，所述納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒通過粘結(jié)劑粘結(jié)在納米BaCO3晶須上；其中，納米BaCO3晶須10-20份，納米Ti025_10份，納米Al (OH) 310_15份，粘結(jié)劑5份。
[0011]粘結(jié)劑選自選鋁、鈣、鋰、鎂、鈦、鋅和鋯的脂肪酸鹽，在高于100°C低于160°C的溫度下軟化或部分熔融。
[0012]抗氧劑選自β-(4_羥基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、四[β_(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或者它們的混合物。
[0013]一種復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料的制備方法，所述方法按照下述步驟進(jìn)行:
[0014]①將粘結(jié)劑在高于100°C低于160°C的溫度下軟化或部分熔融以在納米BaCO3晶須表面成膜，加入納米TiO2顆粒和納米Al (OH) 3顆粒，迅速混合制備復(fù)合改性顆粒；
[0015]②將聚丙烯、復(fù)合改性顆粒按規(guī)定量加入高速混合機(jī)初混；
[0016]③將乙撐雙硬脂酰胺、氯化聚乙烯、抗氧劑按規(guī)定量加入高速混合機(jī)中，高速混合并升溫加熱至80-110°C，混合加熱10-20分鐘后，冷卻至室溫；
[0017]④將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出、造粒。
[0018]粘結(jié)劑在低于100°C的溫度下軟化或部分熔融，將會不利于聚丙烯材料熱穩(wěn)定性能的提高；在高于160°C的溫度下軟化或部分熔融，則容易在在制備復(fù)合改性顆粒時造成顆粒的團(tuán)聚，不利于顆粒在聚丙烯材料中的均勻分布。
[0019]復(fù)合改性顆粒既能克服選擇大粒徑粒子在基體內(nèi)形成缺陷，又能減少無機(jī)顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，保證了聚丙烯材料性能的一致性。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明復(fù)合顆粒改性的聚丙烯材料，保持了聚丙烯的成形性能好、表面質(zhì)量高、組織致密、強(qiáng)度高、抗腐蝕性高等特點(diǎn)，同時，無機(jī)改性填料以復(fù)合顆粒的形式均勻的分布在聚丙烯材料中，保證了聚丙烯材料性能的一致性，減少各組分由于密度不同所造成的偏析。復(fù)合顆粒改善了聚丙烯與無機(jī)顆粒之間的相容性，使兩相結(jié)合力提高，能有效的在兩相之間傳遞和分配應(yīng)力和應(yīng)變。納米BaCO3晶須與納米顆粒的復(fù)合，同時起到了增強(qiáng)與增韌作用。此外，納米Al (OH) 3顆粒受熱后發(fā)生水解生成結(jié)晶水和氧化物，熱分解出的結(jié)晶水蒸受熱蒸發(fā)吸收熱量成為水蒸氣降低材料表面燃燒溫度同時稀釋了可燃?xì)怏w，氧化物能隔絕空氣阻止燃燒進(jìn)行并具有抑煙的作用。納米TiO2提高了聚丙烯材料的抗老化性能，同時對聚丙烯材料的抗靜電、強(qiáng)度和阻燃性也有一定的提高。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合是實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]聚丙烯100份，復(fù)合改性顆粒30份，乙撐雙硬脂酰胺8份，氯化聚乙烯0.5份，抗氧劑0.2份。
[0025]所述復(fù)合改性顆粒由納米BaCO3晶須、納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒和粘結(jié)劑組成，所述納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒通過粘結(jié)劑粘結(jié)在納米BaCO3晶須上；其中，納米BaCO3晶須10份，納米Ti025份，納米Al (OH) 310份，粘結(jié)劑5份。
[0026]粘結(jié)劑為脂肪酸鋅；抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
[0027]按照下述步驟制備復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料:
[0028]①將粘結(jié)劑在高于100°C低于160°C的溫度下軟化或部分熔融以在納米BaCO3晶須表面成膜，加入納米TiO2顆粒和納米Al (OH) 3顆粒，迅速混合制備復(fù)合改性顆粒；
[0029]②將聚丙烯、復(fù)合改性顆粒按規(guī)定量加入高速混合機(jī)初混；
[0030]③將乙撐雙硬脂酰胺、氯化聚乙烯、抗氧劑按規(guī)定量加入高速混合機(jī)中，高速混合并升溫加熱至80-110°C，混合加熱10-20分鐘后，冷卻至室溫；
[0031 ] ④將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出、造粒。
[0032]實(shí)施例2 [0033]聚丙烯120份，復(fù)合改性顆粒50份，乙撐雙硬脂酰胺14份，氯化聚乙烯0.9份，抗氧劑0.6份。
[0034]所述復(fù)合改性顆粒由納米BaCO3晶須、納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒和粘結(jié)劑組成，所述納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒通過粘結(jié)劑粘結(jié)納米BaCO3晶須上；其中，納米BaCO3晶須20份，納米TiO2IO份，納米Al (OH) 315份，粘結(jié)劑5份。
[0035]粘結(jié)劑為脂肪酸鎂；抗氧劑為β -(4-羥基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯。
[0036]工藝步驟同實(shí)施例1。
[0037]實(shí)施例3
[0038]聚丙烯110份，復(fù)合改性顆粒40份，乙撐雙硬脂酰胺10份，氯化聚乙烯0.8份，抗氧劑0.5份。
[0039]所述復(fù)合改性顆粒由納米BaCO3晶須、納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒和粘結(jié)劑組成，所述納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒通過粘結(jié)劑粘結(jié)納米BaCO3晶須上；其中，納米BaCO3晶須20份，納米Ti025份，納米Al (OH) 310份，粘結(jié)劑5份。
[0040]粘結(jié)劑選自選脂肪酸鈣?？寡鮿┻x自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
[0041]工藝步驟同實(shí)施例1。
[0042]比較例I
[0043]聚丙烯120份，納米BaCO3晶須20份，納米TiO2IO份，納米Al (OH) 315份，乙撐雙硬脂酰胺14份，氯化聚乙烯0.9份，抗氧劑0.6份。
[0044]抗氧劑為β-(4-羥基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯。
[0045]按照下述步驟制備改性聚丙烯材料:
[0046]①將聚丙烯,納米BaCO3晶須,納米TiO2,納米Al (OH) 3按規(guī)定量加入高速混合機(jī)初混；
[0047]②將乙撐雙硬脂酰胺、氯化聚乙烯、抗氧劑按規(guī)定量加入高速混合機(jī)中，高速混合并升溫加熱至80-110°C，混合加熱10-20分鐘后，冷卻至室溫；
[0048]③將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出、造粒。[0049]比較例2
[0050]聚丙烯100份，納米BaCO3晶須10份，納米Ti025份，納米Al (OH) 310份，乙撐雙硬脂酰胺8份，氯化聚乙烯0.5份，抗氧劑0.2-份。
[0051]抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
[0052]工藝步驟同比較例I。
[0053]上述實(shí)施例、比較例性能測試結(jié)果:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料，原料按重量份數(shù)稱取:聚丙烯100~120份，復(fù)合改性顆粒30~50份，乙撐雙硬脂酰胺8~14份，氯化聚乙烯0.5~0.9份，抗氧劑0.2-0.6份；所述復(fù)合改性顆粒由納米BaCO3晶須、納米TiO2顆粒、納米Al (OH)3顆粒和粘結(jié)劑組成，納米TiO2顆粒、納米Al (OH) 3顆粒通過粘結(jié)劑粘結(jié)在納米BaCO3晶須上；其中，納米BaCO3晶須10-20份，納米TiO2 5-10份，納米Al (OH)3 10-15份，粘結(jié)劑5份。
2.如權(quán)利要求1所述復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料，其特征在于:所述粘結(jié)劑選自鋁、鈣、鋰、鎂、鈦、鋅和鋯的脂肪酸鹽，在高于100°C低于160°C的溫度下軟化或部分熔融。
3.如權(quán)利要求1所述復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料，其特征在于:抗氧劑選自(4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或者它們的混合物。
4.如權(quán)利要求1-3所述復(fù)合顆粒改性聚丙烯材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行: ①將粘結(jié)劑在高于100°C低于160°C的溫度下軟化或部分熔融以在納米BaCO3晶須表面成膜，加入納米TiO2顆粒和納米Al (OH) 3顆粒，迅速混合制備復(fù)合改性顆粒； ②將聚丙烯、復(fù)合改性顆粒按規(guī)定量加入高速混合機(jī)初混； ③將乙撐雙硬脂酰胺、氯化聚乙烯、抗氧劑按規(guī)定量加入高速混合機(jī)中，高速混合并升溫加熱至80-110°C，混合加熱10-20分鐘后，冷卻至室溫； ④將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出、造粒。
【文檔編號】C08K9/08GK103951889SQ201410177511
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】汪晨 申請人:浙江普耐姆塑業(yè)股份有限公司