本發(fā)明涉及一種聚丙烯/聚苯醚pp/ppo合金及其制備方法。
背景技術：
聚丙烯具有加工性能優(yōu)良、抗有機溶劑和酸堿腐蝕性好的特點，同時質輕、價廉，廣泛應用于汽車內外飾件、電子和家用電器產品的外殼等。經過改性現(xiàn)在已經在很多應用場合替代了工程塑料，是目前增長速度最快、應用最廣的通用型熱塑性塑料。
聚丙烯剛韌平衡性可以通過生產工藝和催化劑技術進行改進和提高，使產品具有更加優(yōu)異的綜合性能，但是產品開發(fā)難度較大，難以同時滿足市場某些領域對材料高剛性、高抗沖以及耐熱性能的要求。而聚苯醚也是一種性能優(yōu)異的工程塑料，力學強度高、耐熱性能好、尺寸穩(wěn)定性及耐水性優(yōu)良，但其耐溶劑性差，制品易應力開裂，因此利用兩者的優(yōu)點可以制備出密度低、力學性能優(yōu)良、耐溶劑性好的聚丙烯/聚苯醚合金(縮寫為pp/ppo合金)材料，取代部分價格較高的工程塑料。
由于ppo為非結晶聚合物，pp/ppo合金屬于典型的非結晶與結晶共混物，由于兩者熔體粘度相差較大，其界面粘性差，制備的合金缺乏形態(tài)穩(wěn)定性、易于相分離，導致普通pp/ppo合金材料力學性能差。為改善聚苯醚與聚丙烯的相容性，在相容劑選擇和加工工藝方面進行了眾多研究。中國專利cn102993566a公開了加入兩種增溶劑通過反應性增容的方法改善聚苯醚和聚丙烯相容性；cn102719014a公開了首先制備聚苯醚、相容劑及聚苯乙烯預混物，再通過側喂料加入聚丙烯制備聚苯醚聚丙烯組合物；cn1484677a公開了以“聚苯醚樹脂、聚苯乙烯、氫化聚乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物熔融摻混形成第一共混物，以及該第一共混物與聚烯烴進行熔融摻混形成第二共混物”來制備相容化聚苯醚聚烯烴組合物；cn103450561a介紹了一種耐高溫高抗沖聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制備方法，該發(fā)明采用氫化苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物(相容劑a)與ldpe-g-ps等(相容劑b)復合相容劑和增韌劑(乙烯辛烯共聚物或乙烯丙烯共聚物)來提高合金相態(tài)穩(wěn)定性和材料抗沖性能。cn103756141a介紹了一種聚丙烯/聚苯醚合金及其制備方法，主要通過引入苯乙烯單體通過自由基聚合在擠出機反應生成pp-g-ps相容劑，然后與ppo共混擠出制備得到pp/ppo合金。但是該方法在雙螺桿擠出過程中使用氣味較大的苯乙烯單體，限制了該方法的應用。此外上述專利公開的pp/ppo合金材料中，ppo加入含量較高(一般在20％-60％之間)，改性后材料的成本較高，限制了pp/ppo合金材料的應用。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明以新型馬來酸酐接枝聚合物為相容劑和增韌劑，利用反應性擠出工藝將相容劑接枝在ppo或pp聚合物鏈上，采用少量的ppo來改性pp，制備得到改性的pp/ppo合金材料，制備工藝簡單、生產成本較低，制備的聚丙烯合金材料可以替代其它工程塑料應用在家電外殼、汽車內飾件等領域。
本發(fā)明聚丙烯/聚苯醚pp/ppo合金，以重量百分數(shù)記，其原料包括：
聚丙烯(pp)70-93％
聚苯醚(ppo)5-20％
相容劑2-10％
本發(fā)明所述的聚丙烯為熔體流動速率(測試條件：230℃、2.16kg)在2-30g/min之間的均聚聚丙烯，均聚等規(guī)度大于97％，如中國石油蘭州石化公司h8020和h8010，韓國三星hj730等。
所述相容劑為乙烯辛烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐的聚合物(obc-g-mah)，obc的軟段可以提供良好的粘合性，同時硬段可以提供耐熱性，接枝馬來酸酐后的聚合物不僅可以改善pp、ppo之間的相容性,而且可以對pp/ppo合金進行增韌改性。所述乙烯辛烯嵌段共聚物(obc)，如陶氏infuseobc嵌段共聚物9100，9107，9000等。馬來酸酐的接枝率在0.2-2wt％之間，obc-g-mah可以采用現(xiàn)有文獻進行制備。如可參考廣州化工2011年vol.39第23期《雙螺桿擠出工藝對馬來酸酐接枝poe接枝率影響研究》所述制備方法進行obc-g-mah的制備：將mah和引發(fā)劑二(叔丁基過氧化異丙基)苯(dcp)與obc嵌段共聚物混合均勻后，將混合物加入到擠出機料斗中，在一定溫度和螺桿轉速下熔融擠出，并造粒即可得到obc-g-mah聚合物，馬來酸酐的接枝率可以通過螺桿轉速和馬來酸酐加入量來調節(jié)。優(yōu)選馬來酸酐的接枝率在0.4-1.5wt％之間。
所述聚苯醚(ppo)可采用市售注塑級ppo，如美國ge公司px1005、se1x-701、se100x-701、hs2000x、n225x樹脂或日本旭化成公司540z、g702v、s201a等。
本發(fā)明還提供聚丙烯/聚苯醚pp/ppo合金的制備方法，具體步驟包括：
以重量百分數(shù)記，按照聚丙烯70-93％、聚苯醚5-20％、相容劑2-10％的配比稱取原料；
將聚丙烯、聚苯醚、相容劑在高速混合器中混合均勻；
將混合均勻的原料置于雙螺桿中，經熔融反應性擠出，造粒，雙螺桿擠出溫度控制在210℃-270℃之間，長徑比在25-50之間，反應時間為1-3分鐘，螺桿轉速180-600轉/分鐘。
本發(fā)明以乙烯辛烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐為相容劑，采用反應性共擠出的方法制備出聚丙烯/聚苯醚(pp/ppo)合金，在大幅降低聚苯醚使用量的同時獲得綜合性能優(yōu)異的合金材料。該方法制備工藝簡單、生產成本較低，制備的聚丙烯/聚苯醚(pp/ppo)合金具有較高的剛性、較好的耐熱性和抗沖擊性能。經檢測，該合金拉伸強度≥34mpa，彎曲模量≥1800mpa，23℃缺口沖擊強度≥5kj/m2，熱變形溫度(0.45mpa)≥120℃，該復合材料可以替代其它工程塑料應用在家電外殼、汽車內飾件等領域。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明并不局限于下述實施例。
相容劑乙烯辛烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐聚合物(obc-g-mah)的制備
按照obc(陶氏infuse9000)：馬來酸酐：引發(fā)劑dcp＝100:1:0.1的重量比例稱取3千克，在高混機將配方中的各種組份混合均勻，通過喂料電機均勻喂料，然后通過雙螺桿擠出機(l/d＝34)進行擠出造粒，喂料量22(0-40區(qū)間調節(jié))，螺桿轉速300轉/分鐘，擠出溫度190℃。制備得到乙烯辛烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐聚合物(obc-g-mah)，聚合物馬來酸酐的接枝率為0.59％。通過調節(jié)螺桿轉速至257轉/分鐘,其它條件不變得到馬來酸酐接枝率為0.43％；調節(jié)加入組分及用量，按照obc(陶氏infuse9100)：馬來酸酐：dcp＝100:2:0.15加入，其它條件不變，馬來酸酐接枝率增加至1.3％。
實施例1
將3千克聚丙烯(h8020，mfr16.7g/10min，等規(guī)度97.3％)、300克ppo(540z)、150克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為1.3％)在高速混合機混合均勻，然后加入至長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)230℃，二區(qū)250℃，三區(qū)265℃，四區(qū)265℃，五區(qū)265℃，六區(qū)265℃，七區(qū)265℃，八區(qū)260℃，九區(qū)240℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。
實施例2
將3千克聚丙烯(h8020)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為1.3％)、在高速混合機混合1分鐘，然后加入至長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)210℃，二區(qū)250℃，三區(qū)255℃，四區(qū)255℃，五區(qū)255℃，六區(qū)255℃，七區(qū)250℃，八區(qū)240℃，九區(qū)230℃；螺桿轉速為450轉/分鐘。
實施例3
將3千克聚丙烯(h8020)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為0.59％)、在高速混合機混合1分鐘，然后加入長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)210℃，二區(qū)250℃，三區(qū)255℃，四區(qū)255℃，五區(qū)255℃，六區(qū)255℃，七區(qū)250℃，八區(qū)240℃，九區(qū)230℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。
實施例4
將3千克聚丙烯(h8010，mfr11g/10min，97.5％)、210克ppo(px1005x)、100克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為1.3％)在高速混合機混合1分鐘，然后加入長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)210℃，二區(qū)250℃，三區(qū)255℃，四區(qū)255℃，五區(qū)255℃，六區(qū)255℃，七區(qū)250℃，八區(qū)240℃，九區(qū)230℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。
實施例5
將3千克聚丙烯(h8010)、200克ppo(gx503)、150克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為1.3％)在高速混合機混合1分鐘，然后加入長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)210℃，二區(qū)250℃，三區(qū)255℃，四區(qū)255℃，五區(qū)255℃，六區(qū)255℃，七區(qū)250℃，八區(qū)240℃，九區(qū)230℃；螺桿轉速為450轉/分鐘。
實施例6
將3千克聚丙烯(h8010，mfr11g/10min，等規(guī)度97.5％)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為1.3％)在高速混合機混合1分鐘，然后加入長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)210℃，二區(qū)250℃，三區(qū)255℃，四區(qū)255℃，五區(qū)255℃，六區(qū)255℃，七區(qū)250℃，八區(qū)240℃，九區(qū)230℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。
實施例7
將3千克聚丙烯(h8020)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah馬來酸酐接枝率為0.43％)在高速混合機混合1分鐘，然后加入長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)200℃，二區(qū)210℃，三區(qū)240℃，四區(qū)240℃，五區(qū)240℃，六區(qū)240℃，七區(qū)240℃，八區(qū)230℃，九區(qū)210℃；螺桿轉速為300轉/分鐘。
實施例8
將3千克聚丙烯(h8020)、300克ppo(gx503)、150克obc-g-mah(馬來酸酐接枝率為0.59％)在高速混合機混合1分鐘，然后加入長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，制得pp/ppo合金，性能測試結果見表1。雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)200℃，二區(qū)210℃，三區(qū)240℃，四區(qū)240℃，五區(qū)240℃，六區(qū)240℃，七區(qū)240℃，八區(qū)230℃，九區(qū)210℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。
對比實施例9
h8020按相應標準測試其性能，結果見下表1。
對比實施例10
將3千克聚丙烯(h8020)與100克馬來酸酐接枝苯乙烯(obc-g-mah)(馬來酸酐接枝率為0.59％)、在高速混合機進行混合1分鐘，然后加入至長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)190℃，二區(qū)190℃，三區(qū)200℃，四區(qū)200℃，五區(qū)200℃，六區(qū)200℃，七區(qū)200℃，八區(qū)190℃，九區(qū)190℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。按相應標準測試其性能，結果見下表1。
對比實施例11
將3千克聚丙烯(h8020)與200克ppo(540z)，在高速混合機進行混合1分鐘，然后加入至長徑比為34的雙螺桿進行反應性擠出造粒，雙螺桿擠出工藝如下，擠出溫度：一區(qū)230℃，二區(qū)250℃，三區(qū)275℃，四區(qū)275℃，五區(qū)275℃，六區(qū)275℃，七區(qū)275℃，八區(qū)260℃，九區(qū)240℃；螺桿轉速為350轉/分鐘。按相應標準測試其性能，結果見下表1。
表1實施例1-8和對比實施例9-11測試結果
從測試結果可看出，采用obc-g-mah作為相容劑、增韌劑制備得到改性后的pp/ppo合金，明顯提高pp樹脂的沖擊性能、彎曲強度以及熱變形溫度，使pp/ppo合金的剛性、韌性以及耐熱性能均得到提高，使材料可以替代其它工程塑料應用在家電外殼、汽車內飾件等領域。