專利名稱：一種低橡膠含量的改性聚丙烯組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯改性，特別涉及到用橡膠及熱塑彈性體增韌聚丙烯進(jìn)行改性領(lǐng)域。
聚丙烯是五大通用塑料品種之一。由于其比重小、耐化學(xué)腐蝕、力學(xué)均衡性好、易加工等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用。但其缺點(diǎn)是低溫脆性和由于收縮率大而導(dǎo)致制品易發(fā)生翅曲變形。為了改善這一缺點(diǎn)通?？梢圆捎镁酆细男院凸不旄男詢煞N方法。聚合改性易于大規(guī)模生產(chǎn)且改性質(zhì)量比較穩(wěn)定，特別是近10年來，隨著高分子材料科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，使用金屬茂催化劑在丙烯聚合過程中通入一定量的乙烯可以在反應(yīng)釜中合成出乙丙橡膠含量達(dá)40-50％，平均粒徑為0.4-0.6μm的超高韌性聚丙烯合金材料，1994年Himont Co，BASF CO，DSM CO，已陸續(xù)報(bào)導(dǎo)了這類研究成果進(jìn)入商業(yè)化階段的報(bào)導(dǎo)。聚合改性的缺點(diǎn)是一次性投資大，產(chǎn)品牌號(hào)不易過多。相對(duì)而言共混改性的優(yōu)勢(shì)在于通過共混物組份設(shè)計(jì)、加工工藝過程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)的控制容易得到性能各異，品種繁多的牌號(hào)。橡膠增韌塑料的歷史最早可以追朔到1927年美國專利US.Pat.1,613,673，HIPS的誕生，但直到1952年才實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)見US.Pat.2,694,692。SAN和NBR熔融共混制造ABS是橡膠增韌塑料的第二個(gè)最成功的例子見US.Pat.2,439,202(1948)，進(jìn)入40年代橡膠增韌塑料已經(jīng)成為塑料工業(yè)迅速發(fā)展的重要技術(shù)途徑。橡膠增韌聚丙烯的研究獲得突破性進(jìn)展并在工業(yè)界獲得廣泛應(yīng)用始于80年代中期，見Polym.Eng.Sci，25(1985)，643。與此同時(shí)橡膠增韌聚丙烯的機(jī)理也開展了充分的研究，如橡膠粒徑及其分布；橡膠體積分?jǐn)?shù)，粒徑與共混物沖擊性能的相關(guān)性；基體樹脂界面層厚度與共混物沖擊性能的相關(guān)性等。只有當(dāng)橡膠體積分?jǐn)?shù)超過25％時(shí)才有可能獲得懸臂梁(Izod)缺口沖擊值≥500J/M的超高韌性聚丙烯共混物。大量橡膠的引入改善了聚丙烯的沖擊韌性，卻導(dǎo)致了共混物剛度和熱變形溫度的下降，同時(shí)增加了共混物的成本。
為了克服上述橡膠共混增韌聚丙烯的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用2-10％橡膠增韌的共聚聚丙烯組合物，這種改性聚丙烯組合物具有超高韌性，高抗張強(qiáng)度，高彎曲強(qiáng)度和模量，高的熱變形溫度，并且降低了成本。
本發(fā)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?jǐn)?shù)(％)共聚聚丙烯混合物70-85％聚乙烯 9-16％增韌劑 2-10％滑石粉 0-15％抗氧劑 0.30-0.40％紫外吸收劑 0.20-0.30％碳黑0.1-2％過氧化物0-0.035％助劑0.1-0.2％
所述的共聚聚丙烯混合物為高韌性共聚聚丙烯，熔融指數(shù)(MI)＝0.2～2.0g/10min.Izod(缺口)沖擊強(qiáng)度為360～500J/M和高流動(dòng)性共聚聚丙烯，熔融指數(shù)MI＝19～30g/10min.Izod(缺口)沖擊強(qiáng)度為40-70J/M的混合物，其中高韌性共聚聚丙烯與高流動(dòng)性共聚聚丙烯按重量百分比為0.1-4％。
所述的增韌劑為二元乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁基橡膠(BR)和SBS熱塑彈性體。EPR中乙烯含量為20-70％，門尼粘度值(ML1＋4，125℃)為20-70，EPDM中不飽和雙烯含量為2-8％，乙烯含量為25-70％，門尼粘度值(ML1＋4，125℃)為19-80。含量為2-10％乙丙橡膠的加入，有助于調(diào)節(jié)由于聚丙烯和聚乙烯在加工條件下的粘度差，提高混合效果，同時(shí)又是聚乙烯，聚丙烯良好的界面相容劑，通過界面粘合狀態(tài)的變化有助于提高組合物的沖擊韌性和其它力學(xué)性能。組合物的沖擊韌性隨橡膠含量的增加而增加，但在滿足沖擊韌性值的情況下，橡膠含量越低越經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明提供的聚乙烯可為熔融指數(shù)0.15-7g/10min，粘均分子量為1.25×105-3×105的低密度，中密度和高密度聚乙烯。由于聚乙烯的熔點(diǎn)比聚丙烯低約40℃，在同聚丙烯共混時(shí)可成為異相晶核，并有助于改善加工流動(dòng)性和共混物加工的流變學(xué)行為。
所述的助劑為硬脂酸鈣。
所述的過氧化物可為過氧化二異丙苯(DCP)、二叔丁基過氧化物(DTBP)、過氧化苯甲酰(BPO)及聚丙烯降溫母粒等。僅依賴于兩種共聚丙烯組份相對(duì)比例的變化調(diào)節(jié)最終共混物的流動(dòng)性能，并同時(shí)達(dá)到超高韌性的作用是有限的。在共混過程中少量過氧化物的存在，無規(guī)的自由基降解反應(yīng)有助于去掉組份中分子量高的高尾端部分。在保持力學(xué)性能的基礎(chǔ)上改善了流動(dòng)加工性能。同時(shí)由于過氧化物的存在，橡膠中的不飽和雙鍵還可與PE及PP中的叔碳原子發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，有助于改善多相體系的相容性。由于過氧化物的含量極低，使用中為了有利于混合和分散，可將過氧化物配成1∶4-8的過氧化物丙酮溶液及無水乙醇溶液。規(guī)模化的生產(chǎn)推薦使用中科院化學(xué)所發(fā)明的聚丙烯降溫母粒。
本發(fā)明的改性聚丙烯組合物具有超高韌性、高抗張強(qiáng)度、高彎曲強(qiáng)度、模量和高的熱變形溫度。
將本發(fā)明列述的各組份在高速混合機(jī)中混合1-5分鐘，在雙螺桿擠出機(jī)中造粒，將粒料干燥除水，用注射成型法制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，供測(cè)定性能使用。
實(shí)施例1-5以共聚聚丙烯為基礎(chǔ)料，加入2-10％(重量百分?jǐn)?shù))EPDM、其共混物的組份、含量及性能分別列于表1、表2中。
表1、改性聚丙烯共混組合物組份及含量
表2、改性聚丙烯共混組合物理化性能
以共聚聚丙烯為基礎(chǔ)料，加入6％的SBS或EPR，其共混物的組分，含量及性能分別列于表3、4中。
表3、改性聚丙烯共混組合物組份及含量
表4、改性聚丙烯共混組合物理化性能
式中MI—熔融指數(shù)，σy—拉伸屈服強(qiáng)度，ε—斷裂伸長率，IS(缺)—懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度，σb—彎曲強(qiáng)度，Eb—彎曲模量實(shí)施例1-5的結(jié)果顯示了這種低橡膠含量超高韌性共混組合物的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。但流動(dòng)性較低，略嫌不足。實(shí)施例8-11對(duì)此作了改進(jìn)。
實(shí)施例8-11共混組合物組份，含量及性能分列于表5，表6中。
表5、改性聚丙烯共混組合物組份及含量
在DCP丙酮溶液中，DCP的重量百分濃度為20％。
表6、改性聚丙烯共混組合物理化性能
權(quán)利要求
1.一種改性聚丙烯組合物含有聚丙烯、聚乙烯、增韌劑、抗氧劑、紫外吸收劑、加工助劑、滑石粉、碳黑及過氧化物，其特征在于所述的組份和重量百分含量如下組合物組份重量百分?jǐn)?shù)(％)共聚聚丙烯混合物 70-85％聚乙烯 9-16％增韌劑 2-10％滑石粉 0-15％抗氧劑 0.30-0.40％紫外吸收劑 0.20-0.30％碳黑 0.1-2％過氧化物 0-0.035％助劑 0.1-0.2％所述的共聚聚丙烯混合物為熔融指數(shù)MI＝0.2～2.0g/10min.Izod(缺口)沖擊強(qiáng)度為360～500J/M的高韌性共聚聚丙烯和熔融指數(shù)MI＝19～30g/10min.Izod(缺口)沖擊強(qiáng)度為40-70J/M高流動(dòng)性共聚聚丙烯的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的高韌性共聚聚丙烯與高流動(dòng)性共聚聚丙烯按重量百分比為0.1-4％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的增韌劑為三元乙丙橡膠EPDM。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的EPDM中不飽和雙烯含量為2-8％，乙烯含量為25-70％，門尼粘度值為19-80。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的增韌劑為SBS熱塑彈性體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的增韌劑為二元乙丙橡膠EPR。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的二元乙丙橡膠EPR中乙烯含量為20-70％，門尼粘度值為20-70％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的聚乙烯的熔融指數(shù)為0.15-7g/10min，粘均分子量為1.25×105-3×105。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯組合物，其特征在于所述的過氧化物為DCP、BPO或DTBP。
全文摘要
本發(fā)明為一種低橡膠含量的改性聚丙烯組合物，以共聚聚丙烯為基體，改變高韌性、高流動(dòng)性兩種不同共聚聚丙烯的相對(duì)含量，加入2-10％(重量百分?jǐn)?shù))橡膠組分的情況下，可獲得一種廉價(jià)，高韌性改性聚丙烯系列組合物。在汽車、家電和熱塑性板材領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08L23/14GK1150160SQ95117929
公開日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1995年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月1日
發(fā)明者李蘊(yùn)能, 鄭廣霖, 章其忠, 王德禧 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所