一種提高聚丙烯制品抗沖性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高聚丙烯制品抗沖性能的方法；該方法是將聚乙烯摻混在聚丙烯原料中，兩種原料共混后熔融加工成制品，將熔融加工成型的制品經(jīng)退火處理得到抗沖性能的聚丙烯制品；按質(zhì)量份計：聚丙烯為100份，聚乙烯為2.5-60份；所述的退火處理溫度在80-14CTC范圍內(nèi)；退火時間為10分鐘到72小時；本方法制備的制品，力學(xué)性能得到進一步提高，在保持較高強度的情況下可大幅提高其韌性，本技術(shù)有望在汽車、管道、電氣、建筑等方面獲得廣泛應(yīng)用。
【專利說明】一種提高聚丙烯制品抗沖性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高聚丙烯（Polypropylene,縮寫PP)制品抗沖性能的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯因具有密度小，成本低，電性能、耐腐蝕性、衛(wèi)生性、防潮性能優(yōu)良以及加工 性能好等優(yōu)點而獲得廣泛應(yīng)用。但是，PP也存在韌性差（特別是缺口沖擊強度低）等缺點， 這些不足限制了其在更為廣闊領(lǐng)域特別是作為工程材料在汽車、制造、建筑、化工管道等高 端領(lǐng)域的應(yīng)用。對PP進行增韌改性研究，使其韌性達到或接近工程塑料的要求，從而將PP 應(yīng)用擴展到傳統(tǒng)工程塑料的某些應(yīng)用領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價值。
[0003] 利用"后改性"的方法，通過添加各類改性材料并輔以適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)、物理改性，以改 善或提高基體樹脂的使用性能，是獲取低成本高性能PP的有效途徑。與乙丙橡膠等橡膠共 混是獲得具有優(yōu)良韌性PP的最為經(jīng)濟有效的方法之一。然而，由于橡膠自身較低的剛性， 橡膠共混增韌改性在提高韌性的同時也會不可避免帶來材料剛性下降，并很大程度上限制 了它的適用范圍。近年來隨著剛性粒子增韌理論的發(fā)展，改變了以往橡膠增韌改性必須以 犧牲剛性為代價、共混材料剛性隨第二組份含量增加而下降的情況，使高剛性高韌性共混 材料的制備成為可能。
[0004] 聚乙烯（Polyethylene，縮寫PE)是日常生活中最常用的高分子材料之一，其產(chǎn)量 居五大通用樹脂之首。PE依聚合方法、分子量、鏈結(jié)構(gòu)之不同，分高密度聚乙烯（HDPE)JS 密度聚乙烯（LDPE)、線性低密度聚乙烯（LLDPE)及超高分子量聚乙烯（UHMWPE)。由于其量 大價廉的優(yōu)點，利用PE與PP共混改性已吸引了廣泛關(guān)注。雖然普遍認(rèn)為PE加入能增強或 增韌PP，但由于不同種類PE存在結(jié)構(gòu)差異，與PP相容性會有顯著不同，從而導(dǎo)致對聚丙烯 力學(xué)性能的影響會產(chǎn)生很大差異。另一方面，加工條件導(dǎo)致的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與相結(jié)構(gòu)等微結(jié)構(gòu) 差異亦會導(dǎo)致PP/PE共混物力學(xué)性能的差異。因此，研究不同加工條件下PP/PE共混物力 學(xué)性能的變化具有十分重要的意義。
[0005] 退火是一種工業(yè)上常用的改性聚合物材料的加工方法，它是指將聚合物加熱至接 近其熔點的某一溫度并保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻。一般認(rèn)為退火能導(dǎo)致聚合物 結(jié)構(gòu)變化，而這些結(jié)構(gòu)改變會導(dǎo)致相應(yīng)力學(xué)性能等變化。例如，退火導(dǎo)致的聚合物晶型完 善，晶片增厚等變化會導(dǎo)致材料剛性提升，而退火也會造成聚合物相組分含量改變，從而可 能導(dǎo)致材料斷裂形變過程中更易形成微孔，提升材料沖擊韌性?？紤]到退火處理的這些特 點，其可能是一種理想的同時增強增韌聚丙烯的方法。本發(fā)明首次成功利用PE共混與退火 處理的協(xié)同增韌效果，大幅提升PP制品的韌性，同時保持PP制品較高的強度。此方法的優(yōu) 點在于共混所用PE組分為已大規(guī)模生產(chǎn)的廉價原料，共混及退火處理等加工成型方法成 熟，所以此退火處理的共混物具備大規(guī)模生產(chǎn)的可能性，最終得到的制品成本可以很低。此 方法提供了一個由PP制備高剛性高韌性材料簡單而有效的方法，有可能擴大PP的應(yīng)用前 旦 -5^ 〇


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提出一種提高聚丙烯制品抗沖性能的方法；該方法是將聚乙烯摻 混在聚丙稀原料中，兩種原料共混后溶融加工成制品，將溶融加工成型的制品經(jīng)退火處理 得到抗沖性能良好的聚丙烯制品。用該方法所制備的抗沖性能的聚丙烯制品同時具有較高 的韌性和剛性。
[0007] 本發(fā)明中所使用的聚丙烯原料，是各種牌號的聚丙烯（PP)，包括：均聚聚丙烯 (PP-H)、嵌段共聚聚丙烯（PP-B)、無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R)，同類或不同類聚丙烯的混合物。
[0008] 本發(fā)明中所使用的聚乙烯原料，是各種牌號的聚乙烯（PE)，包括高密度聚乙烯 (HDPE)、低密度聚乙烯（LDPE)及線性低密度聚乙烯（LLDPE)，同類或不同類聚乙烯的混合 物。
[0009] 本發(fā)明所提出的退火處理方法，是指將熔融加工成型的制品升溫至某一溫度恒溫 一定時間，再降溫的過程。該退火溫度通常不高于聚丙烯熔點。退火處理的時間可為任意 時長，通常為10分鐘到72小時。
[0010] 本發(fā)明的聚丙烯制品中，還可含有其它各種添加劑，如加工助劑、分散劑、抗氧劑、 著色劑、填料等，可根據(jù)實際情況使用。
[0011] 本發(fā)明制品中兩種主要組份（質(zhì)量份）比例為：聚丙烯100份，聚乙烯2. 5-60份。 當(dāng)然，也可以含有任意添加量的各種常用改性劑，如：加工助劑、分散劑、抗氧劑、著色劑、填 料等。這些組分的加入不改變本專利方法的有效性。
[0012] 本發(fā)明的改性方法，可選擇PP為基礎(chǔ)原料，與一定比例的PE經(jīng)過傳統(tǒng)的模壓、擠 出、注射等熔融加工或成型的方法制備含PE的PP改性制品，然后將制品放置于任意可進行 退火的裝置入烘箱、紅外加熱室、高溫房間等進行退火處理，即可保持PP制品較高的強度， 并大幅提高其韌性。通過成熟簡單的共混改性及退火處理方法就可制備出一系列高韌性高 剛性的PP改性制品。本發(fā)明中涉及的制備方法，均為通用的高分子材料改性或制品加工方 法，如擠出、模壓、注射等，沒有特殊要求。具體以下通過實施例對本發(fā)明進一步進行說明， 其中組成份數(shù)、含量均按質(zhì)量計。

【具體實施方式】
[0013] 實施例1
[0014] 稱取I. 8kg PP (F401)粒料與0. 2kg HDPE (5200B)粒料混合均勻后，用雙螺桿擠出 機在200° C下擠出造粒。所得干燥共混物粒料于注射機上200° C注射成型曲標(biāo)準(zhǔn)力學(xué) 性能測試樣條。
[0015] 將所制備的標(biāo)準(zhǔn)測試樣條于130° C退火處理12h，按GB/T1043-93標(biāo)準(zhǔn)測定缺口 沖擊性能，按GB/T9341-2000標(biāo)準(zhǔn)測彎曲性能。純PP及未經(jīng)退火處理樣條亦測得相應(yīng)沖擊、 彎曲性能，進行比較。
[0016] 所得材料性能如下：純PP在未退火處理時沖擊強度為3. 92kJ/m2,彎曲強度 I. 60GPa ;130° C退火處理后沖擊強度為17. 12kJ/m2,彎曲強度I. 75GPa ;對于PP/PE共混 物制備的樣條，未退火處理時沖擊強度為4. 56kJ/m2,彎曲強度I. 79GPa ;130° C退火處理 后沖擊強度為47. 31kJ/m2,彎曲強度I. 96GPa。樣條退火后較未退火純PP沖擊強度大幅增 力口，彎曲強度亦有一定程度提升。
[0017] 實施例2
[0018] 其他同實施例1，其中退火溫度換為80° C。所得材料性能如下：對于純PP樣條， 80° C退火處理后沖擊強度為4. 62kJ/m2。對于PP/PE共混物樣條，80° C退火處理后沖擊 強度為 10.93kJ/m2。
[0019] 實施例3
[0020] 其他同實施例1，其中聚乙烯為線形低密度聚乙烯（LLDPE)，并改用在100° C退 火處理。所得材料制備樣條性能如下：對于純PP首要，100° C退火處理后沖擊強度為 7. 05kJ/m2。對于PP/LLDPE共混物樣條，100° C退火處理后沖擊強度為10. 93kJ/m2。
[0021] 實施例4
[0022] 其他同實施例1，其中退火溫度換為120° C。所得樣條性能如下：對于純PP樣 條，120° C退火處理后樣條沖擊強度為13. 50kJ/m2。對于PP/PE共混物樣條，120° C退 火處理后沖擊強度為33. 42kJ/m2。
[0023] 實施例5
[0024] 其他同實施例1，其中退火時間換為0. 5、l，2、4、6、8、10、24、48、72h。所得樣條性 能趨勢基本不變。
[0025] 所制備樣條性能如下：未退火處理的PP/PE共混物樣條沖擊強度為4. 56kJ/m2， 而在130° C退火處理上述不同時間后PP/PE共混物樣條的沖擊強度分別為5. 18、9. 86、 19. 10、30. 22、35. 62、42. 36、46. 36、49. 86、52. 12 和 50. 76kJ/m2,共混物樣條退火后較未退 火純PP沖擊強度大幅增加，而彎曲強度在I. 90-2. 35GPa范圍內(nèi)，有一定提高。
[0026] 實施例6
[0027] 其他同實施例1，其中PP、PE質(zhì)量分別為1.6kg和0.4kg。所得標(biāo)準(zhǔn)樣條測得的性 能如下：對于PP/PE共混物樣條，未退火處理時沖擊強度為4. 71kJ/m2,彎曲強度I. 79GPa ; 130° C退火處理后樣條沖擊強度為48. 27kJ/m2。
[0028] 實施例7
[0029] 其他同實施例1，其中沒有雙螺桿擠出機擠出造粒步驟，而將PP、PE粒料混合均勻 后直接于注射機上200° C注射成型為4mm厚的片材。該片材置于135° C烘箱中退火處 理2. 5小時，取出后切成標(biāo)準(zhǔn)樣條測其沖擊強度，結(jié)果如下：對于PP/PE共混物片材，未退火 處理時沖擊強度為4. 56kJ/m2 ;135° C退火處理2. 5小時后該片材沖擊強度為42. 71kJ/m2。
[0030] 實施例8
[0031] 取I. 8kg嵌段共聚聚丙烯（PPB)，與0. 2kg HDPE粒料另加入0. 2kg滑石粉，經(jīng)密 煉機混煉并切片，造粒，再注射成標(biāo)準(zhǔn)樣條后在130° C退火處理2. 5小時，測定力學(xué)性能。 發(fā)現(xiàn)共混物樣條未退火處理時沖擊強度為22. 10kJ/m2,經(jīng)處理后樣條沖擊強度為50. OSkJ/ Hl20
[0032] 實施例9
[0033] 樣品制備方法同實施例8,但混合物組成為I. 2kg PPB、0. 5kg HDPE、Ikg碳酸鈣。 發(fā)現(xiàn)共混物樣條未退火處理時沖擊強度為16. 48kJ/m2,經(jīng)處理后樣條沖擊強度為46. 24kJ/ Hl20
【權(quán)利要求】
1. 一種提高聚丙烯制品性能的方法，其特征在于：該方法是將聚乙烯摻混在聚丙烯原 料中，兩種原料共混后熔融加工成制品，將熔融加工成型的制品經(jīng)退火處理得到抗沖性能 的聚丙稀制品； 按質(zhì)量份計：聚丙烯為100份，聚乙烯為2. 5-60份； 所述的退火處理溫度在80-140° C范圍內(nèi)； 退火時間為10分鐘到72小時。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高聚丙烯制品性能的方法，其特征在于：聚丙烯選自均聚 聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯，同類或不同類聚丙烯的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高聚丙烯制品性能的方法，其特征在于：聚乙烯選自高密 度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯，同類或不同類聚乙烯的混合物。
【文檔編號】C08L23/08GK104212056SQ201310219412
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】義建軍, 祖鳳華, 胡徐騰, 馮嘉春, 王永剛, 何勇, 張友軍, 周翔, 王莉, 李榮波, 譚魁龍, 王儀森, 李新昌, 陳興鋒 申請人:中國石油天然氣股份有限公司