β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，該材料的配方包括如下組分：無規(guī)共聚聚丙烯、聚烯烴彈性體、SiO2氣凝膠、β成核劑、螯合劑、抗氧劑和偶聯(lián)劑，其質(zhì)量百分比為：70～100：1～20：1～20：0.01～0.3：0.5～3：0.1～1：0.5～3。有益效果是：通過在添加少量SiO2氣凝膠、聚烯烴彈性體和β成核劑的情況下，顯著提高了無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）的韌性，且剛性不下降，是復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，改性后的PP-R復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度由48.7KJ/m2提高到72.7KJ/m2，拉伸強(qiáng)度由27.4MPa提高到35.5MPa，斷裂伸長率有328%提高到1320%。
【專利說明】β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為通用塑料之一的聚丙烯(PP)因其具有優(yōu)良的綜合性能和相對低廉的價格而在生活和生產(chǎn) 中起著越來越重要的作用，但由于其沖擊韌性低、低溫易脆裂、制品容易變形等缺點，極大地限制了其應(yīng)用。因此，對PP進(jìn)行增韌以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域一直是人們研究的重點和熱點。目前，常用的改性方法包括:化學(xué)改性，其中又包括:共聚改性、接枝改性、交聯(lián)改性、氯化鈣性；物理改性，其中包括:彈性體共混改性、剛性有機(jī)粒子共混改性、剛性無機(jī)粒子共混改性、成核劑改性等。
[0003]無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)是由丙烯單體和少量的乙烯單體在加熱、加壓和催化劑作用下共聚得到的，乙烯單體無規(guī)、隨機(jī)地分布到丙烯的長鏈中。PP-R分子鏈結(jié)構(gòu)、乙烯單體含量等指標(biāo)對材料的長期熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能及加工性能都有著直接的影響。乙烯的無規(guī)加入降低了聚合物的結(jié)晶度和熔點、改善了材料的沖擊性能、長期耐靜水壓、長期耐熱氧老化等方面的性能。乙烯單體在丙烯分子鏈中的分布越無規(guī)，聚丙烯性能的改變越顯著。
[0004]聚丙烯(PP)是一種結(jié)晶度較高、具有同質(zhì)異晶現(xiàn)象的高分子，在不同條件下可以形成α、β、Y等晶型。在通常加工條件下，聚丙烯結(jié)晶時的主要晶型為α晶型，而β晶型只有在特定結(jié)晶條件或者有β成核劑存在時才能夠生成。α晶型晶粒粗大，晶粒間有比較明顯的界面，當(dāng)材料發(fā)生形變時，由外力引發(fā)的裂紋很容易沿著這些界面擴(kuò)展，使材料產(chǎn)生脆性斷裂。而β晶屬于六方晶系，具有獨特的螺旋狀結(jié)構(gòu)，與α球晶相比，β晶型具有優(yōu)異的抗沖擊性能，能夠明顯改善材料的韌性和熱變形溫度，因此在聚丙烯中添加β晶型成核劑是聚丙烯增韌的有效方法之一。
[0005]SiO2氣凝膠具有均有良好的分散性和懸浮性以及增稠、觸變、補(bǔ)強(qiáng)作用；本發(fā)明以無規(guī)共聚聚丙烯為基體，添加改性物SiO2氣凝膠、并添加β成核劑制成了 β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，使在降低成本的情況下就能顯著提高無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)的韌性，并同時提高其拉升強(qiáng)度，改善耐熱性和熱穩(wěn)定性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，以以達(dá)到低成本、能夠顯著提高無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料韌性且同時提高其拉伸強(qiáng)度，并增加其耐熱性和尺寸穩(wěn)定性的目的。
[0007]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，該材料的配方包括如下組分:無規(guī)共聚聚丙烯、聚烯烴彈性體、SiO2氣凝膠、β成核劑、螯合劑、抗氧劑和偶聯(lián)劑，其質(zhì)量百分比為:70 ~100:1 ~20:1 ~20:0.01 ~0.3:0.5 ~3:0.I ~1:0.5 ~3。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述無規(guī)共聚聚丙烯、聚烯烴彈性體、SiO2氣凝膠、β成核劑、螯合劑、抗氧劑和偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為80:10:10:0.15: 2:0.75:1。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述螯合劑為丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA)。
[0011]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168其中的一種或者二者復(fù)配物。
[0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述抗氧劑包括抗氧劑1010和抗氧劑168，其配比為抗氧劑 1010:抗氧劑 168=2:1。
[0013]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述偶聯(lián)劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑其中的一種。
[0014]本發(fā)明還公開了上述β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0015]SI，對SiO2氣凝膠進(jìn)行表面處理；
[0016]S2，按照配方比稱取物料，將經(jīng)過表面處理的SiO2氣凝膠與聚烯烴彈性體、螯合劑、加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出制備粒子；
[0017]S3，在將制備的粒子與無規(guī)共聚聚丙烯、β成核劑、抗氧劑在高速混料機(jī)中高速共混，然后加到雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出并造粒，并將擠出粒料加入注塑機(jī)進(jìn)行注塑，即可制成β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料。
[0018]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的無規(guī)共聚聚丙的熔體流動速率(MFR)為
0.3g/10min(230°C，2.16kg)，乙烯含量為 1%~ 7%，密度為 0.90 ~0.91g/cm3 ；
[0019]所述的聚烯烴彈性體的熔體流動速率(MFR)為0.6g/10min(190°C,2.16kg)；
[0020]所述的β成核劑為稀土類β成核劑；
[0021]所述的相容劑為市售的馬來酸酐接枝聚丙烯；
[0022]所述SiO2氣凝膠的粒徑為20~lOOnm。
[0023]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，上述步驟SI中對SiO2氣凝膠進(jìn)行表面處理包括SiO2氣凝膠與偶聯(lián)劑在40~60°C攪拌10~15min。
[0024]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，上述步驟S3中在將制備的粒子與無規(guī)共聚聚丙烯、β成核劑、抗氧劑在高速混料機(jī)中高速共混的時間為5~lOmin。
[0025]本發(fā)明具有的有益效果是:通過在添加少量SiO2氣凝膠、聚烯烴彈性體和β成核劑的情況下，顯著提高了無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)的韌性，且剛性下降，是復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，改性后的PP-R復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度由48.7KJ/m2提高到72.7KJ/m2，拉伸強(qiáng)度由27.4MPa提高到35.5MPa,斷裂伸長率有328%提高到1320%。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0027]實施例1
[0028]稱取配方原料:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，該材料的配方包括如下組分:無規(guī)共聚聚丙烯、聚烯烴彈性體、SiO2氣凝膠、β成核劑、螯合劑、抗氧劑和偶聯(lián)劑，其質(zhì)量百分比為:70~100:1~20:1~20:0.01~0.3:0.5~3:0.I~1:0.5~3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述無規(guī)共聚聚丙烯、聚烯烴彈性體、SiO2氣凝膠、β成核劑、螯合劑、抗氧劑和偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為 80:10:10:0.15:2:0.75:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述螯合劑為丙烯酸-馬來酸酐共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168其中的一種或者二者復(fù)配物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑包括抗氧劑1010和抗氧劑168，其配比為抗氧劑1010:抗氧劑168=2:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑其中的一種。
7.一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: SI，對SiO2氣凝膠進(jìn)行表面處理； S2，按照配方比稱取 物料，將經(jīng)過表面處理的SiO2氣凝膠與聚烯烴彈性體、螯合劑、加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出制備粒子； S3，在將制備的粒子與無規(guī)共聚聚丙烯、β成核劑、抗氧劑在高速混料機(jī)中高速共混，然后加到雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出并造粒，并將擠出粒料加入注塑機(jī)進(jìn)行注塑，即可制成β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的無規(guī)共聚聚丙的熔體流動速率(MFR)為0.3g/10min(230°C,2.16kg)，乙烯含量為 1%~ 7%，密度為 0.90 ~0.91g/cm3 ； 所述的聚烯烴彈性體的熔體流動速率(MFR)為0.6g/10min(190°C，2.16kg)； 所述的β成核劑為稀土類β成核劑； 所述SiO2氣凝膠的粒徑為20~lOOnm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，上述步驟SI中對SiO2氣凝膠進(jìn)行表面處理包括SiO2氣凝膠與偶聯(lián)劑在40 ~60°C攬祥 10 ~15min。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種β晶協(xié)同增強(qiáng)增韌無規(guī)共聚聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，上述步驟S3中在將制備的粒子與無規(guī)共聚聚丙烯、β成核劑、抗氧劑在高速混料機(jī)中高速共混的時間為5~lOmin。
【文檔編號】C08L51/06GK104017276SQ201410064746
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】陳橋光 申請人:上海瑞河企業(yè)集團(tuán)有限公司