本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體是一種改性聚丙烯樹脂及其制備工藝。
背景技術(shù)：
：聚丙烯英文名為Polypropylene，簡(jiǎn)稱PP(以下或簡(jiǎn)稱PP)，俗稱百折膠。聚丙烯采用齊格勒-納塔催化劑使丙烯催化聚合而得，它是分子鏈節(jié)排列得很規(guī)整的結(jié)晶形等規(guī)聚合物。聚丙烯按其結(jié)晶度可以分為等規(guī)聚丙烯和無規(guī)聚丙烯，等規(guī)聚丙烯為高度結(jié)晶的熱塑性樹脂，結(jié)晶度高達(dá)95％以上，分子量在8-15萬之間。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì)PP進(jìn)行改性。PP的流動(dòng)率MFR范圍在1-40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。為了改善聚丙烯的耐熱性、提高剛性、降低成品收縮率、降低成本等，通常通過添加無機(jī)粉體來改善樹脂的性能，現(xiàn)有的粉體填充樹脂主要是將樹脂、粉體、各種助劑同時(shí)添加到高混機(jī)中，然后以高速混合的方法進(jìn)行強(qiáng)制分散，再通過喂料斗進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。如果粉體含量過高，隨著高混過程中溫度逐漸升高，容易造成粉體的團(tuán)聚，難以在樹脂中均勻分散，經(jīng)常出現(xiàn)樹脂與粉體分離的現(xiàn)象，如何將高含量粉體在樹脂中均勻分散是行業(yè)難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種粉體填料含量高且分散均勻的改性聚丙烯樹脂；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述改性聚丙烯樹脂的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：一種改性聚丙烯樹脂，各組分質(zhì)量百分含量為：PP樹脂：50％-85％，粉體填料：20％-50％，活化劑：0.1％-5％，偶聯(lián)劑：0.1％-5％；各組分質(zhì)量百分含量之和為100％。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，上述的改性聚丙烯樹脂，各組分質(zhì)量百分含量為：PP樹脂：51％，粉體填料：44.5％，活化劑：4％，偶聯(lián)劑：0.5％。優(yōu)選地，所述PP樹脂為單一PP樹脂或者兩種以上PP樹脂的混合。優(yōu)選地，所述粉體填料采用無機(jī)粉體材料。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述粉體填料采用碳酸鈣、硫酸鋇、硅灰石、二氧化硅、滑石粉、云母等單一或兩種以上的混合粉體。優(yōu)選地，所述粉體填料的目數(shù)為900-2500目，例如：900目、1000目、1100目、1200目、1300目、1500目、1580目、1700目、1800目、1920目、2000目、2100目、2250目、2500目，等，均可。優(yōu)選地，所述活化劑為硬脂酸、硬脂酸鹽、羧酸鹽、磷酸鹽或季銨鹽中的一種或兩種以上的組合。優(yōu)選地，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上的組合。如KH550、KH570等。上述改性聚丙烯樹脂的制備工藝，包括如下步驟：1)將PP樹脂與偶聯(lián)劑于高混機(jī)中混合充分，形成混合料A；2)將粉體與活化劑于高混機(jī)中混合充分，形成混合料B；3)將混合料B加入到混合料A中，充分混合，形成全混料；4)再將步驟3)得到的全混料進(jìn)行擠出造粒。優(yōu)選地，所述步驟1)中，高混機(jī)轉(zhuǎn)速為800-1000rpm，例如：800rpm、820rpm、850rpm、870rpm、900rpm、950rpm、980rpm、1000rpm等；混合3-5min，例如：3min、3.5min、4min、4.5min、5min。優(yōu)選地，所述步驟2)中，先以800-1000rpm的轉(zhuǎn)速混合3-5min，再以100-250rpm的轉(zhuǎn)速混合1-3min。例如：先以800rpm的轉(zhuǎn)速混合5min，再以250rpm的轉(zhuǎn)速混合1min，或者，先以1000rpm的轉(zhuǎn)速混合3min，再以100rpm的轉(zhuǎn)速混合3min，或者，先以900rpm的轉(zhuǎn)速混合4min，再以200rpm的轉(zhuǎn)速混合2min，等等。優(yōu)選地，所述步驟3)中，以800-1000rpm的轉(zhuǎn)速混合3-7min。例如：以800rpm的轉(zhuǎn)速混合7min，或者，以1000rpm的轉(zhuǎn)速混合3min，或者，以900rpm的轉(zhuǎn)速混合5min，等等。優(yōu)選地，所述步驟4)中，采用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的主機(jī)的轉(zhuǎn)速為250-300rpm，例如：250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm，等。優(yōu)選地，擠出加工溫度：一區(qū)140-160℃，二區(qū)155-165℃，三區(qū)160-170℃，四區(qū)170-180℃，五區(qū)170-180℃，六區(qū)180-190℃，七區(qū)180-190℃，八區(qū)180-190℃，九區(qū)180-190℃，模頭190-200℃。例如：一區(qū)140℃，二區(qū)165℃，三區(qū)160℃，四區(qū)180℃，五區(qū)170℃，六區(qū)190℃，七區(qū)180℃，八區(qū)190℃，九區(qū)180℃，模頭200℃；或者，一區(qū)160℃，二區(qū)155℃，三區(qū)170℃，四區(qū)170℃，五區(qū)180℃，六區(qū)180℃，七區(qū)190℃，八區(qū)180℃，九區(qū)190℃，模頭190℃；或者，一區(qū)152℃，二區(qū)160℃，三區(qū)163℃，四區(qū)175℃，五區(qū)177℃，六區(qū)182℃，七區(qū)184℃，八區(qū)187℃，九區(qū)190℃，模頭196℃，等等。所述粉體填料的加入，有利于提高PP樹脂的剛性及某些性能，并且降低成本?；罨瘎?，用于與粉體表面的極性官能團(tuán)發(fā)生活化反應(yīng)，硬脂酸鹽、羧酸鹽等在高混攪拌的作用下形成具有負(fù)電的金屬離子基團(tuán)，這種極性基團(tuán)在與粉體表面的極性基團(tuán)發(fā)生物理吸附及部分基團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)粉體表面進(jìn)行活化處理，降低粉體表面張力。偶聯(lián)劑一般由兩部分組成：一部分是親無機(jī)基團(tuán)，可與無機(jī)填充劑或增強(qiáng)材料作用；另一部分是親有機(jī)基團(tuán)，可與合成樹脂作用，從而改變了PP樹脂與粉體填料之間的界面能。本發(fā)明產(chǎn)品組方通過各組分及含量的有機(jī)組合，使之相互協(xié)同促進(jìn)，使得高含量粉體可以在PP樹脂中均勻分散，最終實(shí)現(xiàn)提高改性樹脂的穩(wěn)定性。解決了現(xiàn)有技術(shù)中如下問題：1、高含量粉體填料在PP樹脂中難分散、易團(tuán)聚；2、粉體填料與PP樹脂的相容性差，粉體填料與PP樹脂界面結(jié)合性能差；且與其他助劑協(xié)同作用，提高了改性樹脂的力學(xué)、收縮一致性及穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)高含量(可達(dá)49.5％)高粉體在聚丙烯樹脂中的均勻分散(灰分正負(fù)偏差在0.5％以內(nèi))。本發(fā)明工藝在合理組方的基礎(chǔ)上，對(duì)工藝的混配工藝和擠出工藝進(jìn)行了改進(jìn)，先分別將PP樹脂與偶聯(lián)劑在一定時(shí)間內(nèi)高速混合，使偶聯(lián)劑能夠均勻的粘附在樹脂表面，偶聯(lián)劑發(fā)生縮合反應(yīng)，結(jié)合成穩(wěn)定的較長(zhǎng)鏈親有機(jī)基團(tuán)，再與樹脂發(fā)生纏結(jié)，并在樹脂表面內(nèi)層形成極薄的有機(jī)包覆層，偶聯(lián)劑的另一端親水反應(yīng)基團(tuán)在樹脂表面的外層?；罨瘎┡c粉體填料混合過程中，由于粉體填料密度大，先在一定時(shí)間內(nèi)高速混合，將活化劑均勻的分散在粉體表面，在低轉(zhuǎn)速下，粉體表面的極性基團(tuán)與活化劑的金屬離子之間相互作用形成螯合結(jié)構(gòu)，活化劑中有機(jī)基團(tuán)朝外形成空間位阻，形成穩(wěn)定的界面層，有效的防止粉體之間的團(tuán)聚。再將兩個(gè)共混物放入同一高混機(jī)中高速混合，使樹脂表面外層的親水基團(tuán)與粉體填料內(nèi)層表面的極性基團(tuán)及金屬離子發(fā)生反應(yīng)，粉體表面外層的有機(jī)基團(tuán)與樹脂表面內(nèi)層的親有機(jī)基團(tuán)高分子鏈發(fā)生纏結(jié)，實(shí)現(xiàn)了粉體填料均勻分散于PP樹脂中，并且提高了粉體填料與樹脂的結(jié)合性。在擠出加工過程中，混合物不會(huì)在喂料斗中出現(xiàn)樹脂與粉體分離的狀況，這種高粉體填充樹脂的改性產(chǎn)品的穩(wěn)定性好。具體實(shí)施方式以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。以下各實(shí)施例中，所述PP樹脂為單一PP樹脂或者兩種以上PP樹脂的混合；所述粉體填料采用碳酸鈣、硫酸鋇、硅灰石、二氧化硅、滑石粉、云母等單一或兩種以上的混合粉體；所述粉體填料的目數(shù)為900-2500目，例如：900目、1000目、1100目、1200目、1300目、1500目、1580目、1700目、1800目、1920目、2000目、2100目、2250目、2500目，等，均可；所述活化劑為硬脂酸、硬脂酸鹽、羧酸鹽、磷酸鹽或季銨鹽中的一種或兩種以上的組合；所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上的組合，如KH550、KH570等。各實(shí)施例可在上述范圍內(nèi)自由選擇。實(shí)施例1：一種改性聚丙烯樹脂，各組分參見表1。其制備方法為：將PP樹脂與偶聯(lián)劑放入高混機(jī)中以900rpm進(jìn)行高速混合4min；同時(shí)將粉體與活化劑放入另一高混機(jī)以900rpm高速混合4min再以200rpm低速混合2min后，將粉體與活化劑的混合物取出，然后添加到樹脂與偶聯(lián)劑混合物的高混機(jī)混合5min后，將混合物置于雙螺桿擠出機(jī)的喂料料斗中再次混合均勻后加入料筒擠出造粒，主機(jī)轉(zhuǎn)速為270rpm。擠出加工溫度：一區(qū)152℃，二區(qū)160℃，三區(qū)163℃，四區(qū)175℃，五區(qū)177℃，六區(qū)182℃，七區(qū)184℃，八區(qū)187℃，九區(qū)190℃，模頭196℃。實(shí)施例2：一種改性聚丙烯樹脂，其配方組分參見表1。其制備方法為：將PP樹脂與偶聯(lián)劑放入高混機(jī)中以800rpm進(jìn)行高速混合5min；同時(shí)將粉體與活化劑放入另一高混機(jī)以1000rpm高速混合3min再以250rpm低速混合1min后，將粉體與活化劑的混合物取出，然后添加到樹脂與偶聯(lián)劑混合物的高混機(jī)混合7min后，將混合物置于雙螺桿擠出機(jī)的喂料料斗中再次混合均勻后加入料筒擠出造粒，主機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm。擠出加工溫度：一區(qū)140℃，二區(qū)165℃，三區(qū)160℃，四區(qū)180℃，五區(qū)170℃，六區(qū)190℃，七區(qū)180℃，八區(qū)190℃，九區(qū)180℃，模頭200℃。實(shí)施例3：一種改性聚丙烯樹脂，其配方組分參見表1。其制備方法為：將PP樹脂與偶聯(lián)劑放入高混機(jī)中以1000rpm進(jìn)行高速混合3min；同時(shí)將粉體與活化劑放入另一高混機(jī)以800rpm高速混合5min再以100min低速混合3min后，將粉體與活化劑的混合物取出，然后添加到樹脂與偶聯(lián)劑混合物的高混機(jī)混合3min后，將混合物置于雙螺桿擠出機(jī)的喂料料斗中再次混合均勻后加入料筒擠出造粒，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300rpm。擠出加工溫度：一區(qū)160℃，二區(qū)155℃，三區(qū)170℃，四區(qū)170℃，五區(qū)180℃，六區(qū)180℃，七區(qū)190℃，八區(qū)180℃，九區(qū)190℃。實(shí)施例4：一種改性聚丙烯樹脂，其配方組分參見表1。其制備方法為：將PP樹脂與偶聯(lián)劑放入高混機(jī)中以950rpm進(jìn)行高速混合4min；同時(shí)將粉體與活化劑放入另一高混機(jī)以870rpm高速混合3.5min再以150rpm低速混合2.5min后，將粉體與活化劑的混合物取出，然后添加到樹脂與偶聯(lián)劑混合物的高混機(jī)混合6min后，將混合物置于雙螺桿擠出機(jī)的喂料料斗中再次混合均勻后加入料筒擠出造粒，主機(jī)轉(zhuǎn)速為280rpm。擠出加工溫度：一區(qū)145℃，二區(qū)163℃，三區(qū)165℃，四區(qū)172℃，五區(qū)177℃，六區(qū)181℃，七區(qū)185℃，八區(qū)185℃，九區(qū)188℃，模頭195℃。表1:組分實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4PP樹脂51kg65kg70kg77kg粉體填料44.5kg30.8kg26.4kg21kg活化劑4kg3.5kg2.8kg1kg偶聯(lián)劑0.5kg0.7kg0.8kg1kg結(jié)果測(cè)試：將上述4項(xiàng)實(shí)施例提供的組方經(jīng)改性造粒得到的粒子進(jìn)行抽樣，分別抽三個(gè)樣品按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行灰分測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2。表2灰分測(cè)試結(jié)果灰分結(jié)果實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例41#44.3％30.5％26.1％21.1％2#44.1％31.1％25.9％20.8％3#44.8％30.6％26.3％20.7％由上表2可知，采用本發(fā)明方法制備的改性樹脂灰分正負(fù)偏差在0.5％以內(nèi)，說明粉體在樹脂中分散非常均勻，同一批次產(chǎn)品的一致性非常好，穩(wěn)定性好。這主要是由于樹脂與偶聯(lián)劑先通過高混工藝使得偶聯(lián)劑與樹脂具有良好的相容性，能夠均勻粘附在樹脂表面，粉體與活化劑通過高混工藝使得硬脂酸鹽及羧酸鹽類物質(zhì)與粉體表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，在高混過程中，在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，粉體表面的活化效果越好，越不容易團(tuán)聚。通過以上兩種不同的混合工藝處理后再將兩種混合物一起高速混合，樹脂表面的偶聯(lián)劑反應(yīng)基團(tuán)與活化粉體顆粒表面進(jìn)行充分的接觸反應(yīng)，形成穩(wěn)定的界面層，從而使得粉體分散均勻，結(jié)合性好，不會(huì)在喂料斗中出現(xiàn)樹脂與粉體分離的狀況，這種高粉體填充樹脂的改性產(chǎn)品的穩(wěn)定性好。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3