專利名稱：一種聚丙烯增韌改性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是以小本體聚丙烯為基料的復(fù)合材料領(lǐng)域。
小本體聚丙烯是一種大噸位塑料，具有優(yōu)異的電性能和力學(xué)性能但是，它的耐沖擊能力較差，在結(jié)構(gòu)性材料領(lǐng)域內(nèi)，限制了它的應(yīng)用。
一般聚丙烯的增韌改性，主要通過添加橡膠組份改變聚丙烯的受力環(huán)境，達(dá)到增韌的目的；由于橡膠組份的加入，材料的韌性雖然上升了，但拉伸強(qiáng)度卻下降了。《塑料科技》1991.1.P1-4；《現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用》1995.2.P17-19對此均有報導(dǎo)?！吨袊芰稀?993.2報導(dǎo)了用超高分子量聚乙烯增韌聚丙烯的方法，它是以共聚聚丙烯1300為基料，添加超高分子量聚乙烯和乙丙橡膠，在四螺桿擠出機(jī)中共混改性而成。
本發(fā)明的目的是克服以往添加橡膠組份使聚丙烯的拉伸強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種材料既能增加聚丙烯的韌性又不使其拉伸強(qiáng)度降低，既簡化了改性工藝又進(jìn)一步降低了成本，達(dá)到結(jié)構(gòu)性材料的性能要求的材料和方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)以下百分比均以重量計一種聚丙擠增韌改性材料，其特征在于包括以下組分超高分子量聚乙烯5-20％，分散劑0.1-0.2％，抗氧劑0.1-0.3％，表面改性劑0.005-0.015％，其余為小本體聚丙烯材料。
上述的聚丙烯增韌改性材料，表面活性劑包括稀土820G-C1，硅烷類，鋁酸脂類或它們的混合物；分散劑包括硬脂酸；抗氧劑包括1010,168；超高分子量聚乙烯其分子量大于3×106。
上述的聚丙烯增韌改性材料，其特征在于采用下述方法制備A將超高分子量聚乙烯進(jìn)行表面處理，表面改性劑為0.005-0.015％B把小本體聚丙烯加入高速混合機(jī)中，加入A料20％與之共混，時間為5-10分鐘；C將B料經(jīng)擠出機(jī)擠出造粒即成母料，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃，3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃；D把小本體聚丙烯加入高速混合機(jī)中，先加入抗氧劑，混合2-3分鐘，然后加入C料5-20％，混合時間為5-10分鐘；E把D料送入擠出機(jī)擠成條料，再經(jīng)切粒機(jī)切成粒料，即成聚丙烯增韌材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃。
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)1改善了小本體聚丙烯的抗沖擊性能，使小本體聚丙烯的缺口沖擊強(qiáng)度由1.50KJ/m2提高到10.5KJ/m2。2使小本體聚丙烯的拉伸強(qiáng)度降低不大。3操作簡單，采用雙螺桿擠出機(jī)就可制備出較好的增韌材料，而不必用價高的四螺桿機(jī)。4直接用PP粉料制備增韌材料，不必以共聚粒料為基料來改性，降低了成本。5將本發(fā)明的PP增韌改性材料與PP料對比，結(jié)果見表1表1
由表可見，PP粉料與增韌材料超高分子量聚乙烯(以下簡稱UHMWPE)共混后，沖擊強(qiáng)度大幅度提高，材料的拉伸強(qiáng)度也沒有降低。6將本發(fā)明的PP增韌材料與現(xiàn)由有技術(shù)對比文獻(xiàn)《中國塑料》1993.6采用共聚聚丙烯為基料，添加UHMWPE共混制備的材料對比其力學(xué)性能，結(jié)果見表2表2表中100/10為PF/UHMWPE比值
由表2可見現(xiàn)有技術(shù)材料的沖擊強(qiáng)度提高了14.7/7.8＝1.88倍，本發(fā)明材料的沖擊強(qiáng)度提高了10.5/2.1＝5倍，材料的拉伸強(qiáng)度都沒有降低，達(dá)到了結(jié)構(gòu)性材料的要求。
以下通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實施例中所用小本體PP粉料包括茂名石油化工公司生產(chǎn)的185，091，096，361，251，熔融指數(shù)MI＝4.0-23.7g/10min，等規(guī)度96.2-97.0％，Cl含量0.001％-0.0008％，灰份0.018-0.010％，揮發(fā)性組份0.12-0.13％。
實施例中所用的UHMWPE為北京助劑二廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，分子量300萬以上，密度0.935-0.945g/cm3，灰份不大于0.15％，水份不大于0.15％，缺口沖擊強(qiáng)度大于150KJ/m2熔融溫度137℃。
所述的表面改性劑包括稀土820G-C1，KH-792，鋁酸脂或其混合物所述的高速混合機(jī)選用牌號為GH50型混合機(jī)其轉(zhuǎn)速為725-1440r/min；所述的擠出機(jī)選用牌號為SHJ-30型雙螺桿配料混煉擠出機(jī)，其長徑比為23∶1，轉(zhuǎn)速0-150r/mim所述切粒機(jī)為LQ-50冷切粒機(jī)，轉(zhuǎn)速為0-1000r/min，顆粒尺寸為4×3mm。
實施例1A稱取UHMWPE2.0Kg加入混合機(jī)中，料溫升到60-70℃時加入表面活性劑稀土820G-C116g，攪拌到80-90℃出料待用；B稱取小本體PP粉料(牌號為251)2.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 6g和助抗氧劑168 8g，分散劑硬脂酸2g，UHMWPE 0.2Kg再加入A料0.1Kg，常溫攪拌5-10分鐘；C將B料投入擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃，擠出料條再經(jīng)切粒機(jī)切成直徑4×3mm的粒料，即為增韌改性母料；D稱取小本體聚丙烯粉料(091)2.0Kg，加入高速混合機(jī)中，先加入主抗氧劑1010 6g，助抗氧劑168 8g，加入UHMWPE 0.2Kg和C料0.1Kg，攪拌5-10分鐘出料待用；E把D料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃。
實施例2A稱取UHMWPE2.0Kg加入混合機(jī)中，料溫升到60-70℃時加入表面活性劑KH-792和白油的混合物16g(其中有8g15號白油)，攪拌到80-90℃出料待用；B稱取小本體PP粉料(牌號為251)2.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 6g和助抗氧劑168 8g，分散劑硬脂酸2g，UHMWPE 0.2Kg再加入A料0.1Kg，常溫攪拌5-10分鐘出料待用；C將B料投入擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃，擠出料條再經(jīng)切粒機(jī)切成直徑4×3mm的粒料，即為增韌改性母料；D稱取小本體聚丙烯粉料2.0Kg，加入高速混合機(jī)中，先加入主抗氧劑1010 6g，助抗氧劑168 8g，加入UHMWPE 0.2Kg和C料0.1Kg，攪拌5-10分鐘出料待用；E把D料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)190-200℃。
實施例3A稱取UHMWPE 4.0Kg加入混合機(jī)中，料溫升到60-70℃時加入表面活性劑稀土820G-C116g和KH-792 16g(其中15號白油8g)，攪拌到80-90℃出料待用；B稱取小本體PP粉料(牌號為251)3.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 9g和助抗氧劑168 11g，分散劑硬脂酸6g，UHMWPE 0.3Kg再加入A料0.1Kg，常溫攪拌5-10分鐘出料待用；C將B料投入擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃，擠出料條再經(jīng)切粒機(jī)切成直徑4×3mm的粒料，即為增韌改性母料；D稱取小本體聚丙烯粉料(361)2.0Kg，加入高速混合機(jī)中，先加入抗氧劑1010 6g，助抗氧劑168 8g，加入UHMWPE 0.2Kg和C料0.1Kg，攪拌5-10分鐘出料待用；E把D料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速30-80r/min。
實施例4A稱取UHMWPE2.0Kg加入混合機(jī)中，料溫升到60-70℃時加入表面活性劑鋁酸脂16g，攪拌到90-100℃下混合3-5分鐘出料待用；B稱取小本體PP粉料(牌號為251)2.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 6g和助抗氧劑168 8g，分散劑硬脂酸3g，UHMWPE 0.2Kg再加入A料0.1Kg，常溫攪拌5-10分鐘；C將B料投入擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃，轉(zhuǎn)速30-50r/min，擠出料條再經(jīng)切粒機(jī)切成直徑4×3mm的粒料，即為增韌改性母料；D稱取小本體聚丙烯粉料(091)3.0Kg，加入高速混合機(jī)中，先加入主抗氧劑1010 9g，助抗氧劑168 11g，加入UHMWPE 0.45Kg和C料0.1Kg，攪拌5-10分鐘出料待用；E把D料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃，轉(zhuǎn)速30-80r/min。
實施例5A稱取UHMWPE 2.0Kg加入加熱到80-100℃的混合機(jī)中，加入表面活性劑稀土820G-C110g，混合2分鐘，再加入鋁酸脂10g，攪拌混合3-5分鐘出料待用；B稱取小本體PP粉料(牌號為251)2.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 6g和助抗氧劑168 8g，UHMWPE 0.2Kg硬脂酸3g，再加入A料0.1Kg，常溫攪拌5-10分鐘出料待用；C將B料投入擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃，轉(zhuǎn)速30-50r/min，擠出料條再經(jīng)切粒機(jī)切成直徑4×3mm的粒料，即為增韌改性母料；D稱取小本體聚丙烯粉料(091)3.0Kg，加入高速混合機(jī)中，先加入抗氧劑1010 9g，助抗氧劑168 11g，加入UHMWPE 0.45Kg和B料0.12Kg，攪拌5-10分鐘出料待用；E把D料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃，轉(zhuǎn)速30-80r/min。
實施例6A稱取小本體PP粉料(牌號為251)3.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 9g和助抗氧劑168 11g，UHMWPE 0.60Kg實施例5之C料0.1g，常溫攪拌5-10分鐘；B把A料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃，轉(zhuǎn)速30-80r/min。
實施例7A稱取小本體PP粉料(牌號為251)3.0Kg投入混合機(jī)中，加入主抗氧劑1010 9g和助抗氧劑168 11g，UHMWPE 0.15Kg實施例5之C料0.1g，常溫混合5-10分鐘；B把A料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成4×3mm粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃，4區(qū)180-200℃，轉(zhuǎn)速30-80r/min。
權(quán)利要求
1.一種聚丙擠增韌改性材料，其特征在于包括以下組分超高分子量聚乙烯5-20％，分散劑0.1-0.2％，抗氧劑0.1-0.3％，表面改性劑0.005-0.015％，其余為小本體聚丙烯材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚丙烯增韌改性材料，其特征在于所述的表面活性劑包括稀土820G-C1，硅烷類，鋁酸脂類或它們的混合物；分散劑包括硬脂酸；抗氧劑包括1010,168；超高分子量聚乙烯其分子量大于3×106。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聚丙烯增韌改性材料，其特征在于采用下述方法制備A將超高分子量聚乙烯進(jìn)行表面處理，表面改性劑為0.005-0.015％；B把小本體聚丙烯加入高速混合機(jī)中，加入A料20％與之共混，時間為5-10分鐘；C將B料經(jīng)擠出機(jī)擠出造粒即成母料，擠出溫度為1區(qū)140-150℃，2區(qū)160-180℃，3區(qū)180-200℃，4區(qū)180-190℃；D把小本體聚丙烯加入高速混合機(jī)中，先加入抗氧劑，混合2-3分鐘然后加入C料5-20％，混合時間為5-10分鐘；E把D料送入擠出機(jī)擠成料條，再經(jīng)切粒機(jī)切成粒料，即成聚丙烯增韌改性材料，擠出溫度為1區(qū)150-160℃，2區(qū)170-190℃，3區(qū)180-220℃4區(qū)180-200C。
全文摘要
一種聚丙烯增韌改性材料，其特征在于包括以下組分超高分子量聚乙烯5-20％，分散劑0.1-0.2％，抗氧劑0.1-0.3％，表面改性劑0.005-0.015％，其余為小本體聚丙烯材料；先把增韌材料在混合機(jī)中活化，然后再與聚丙烯共混擠出造粒而成。本發(fā)明的材料提高了PP的抗沖擊強(qiáng)度對材料的拉伸強(qiáng)度影響不大，制備工藝簡單，成本較低。
文檔編號C08L23/00GK1127272SQ9511652
公開日1996年7月24日 申請日期1995年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月5日
發(fā)明者肖其海, 吳紹猛 申請人:中國石化茂名石油化工公司