专利名称：一组高韧性聚丙烯组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一组聚丙烯组合物，特别涉及到用聚烯烃热塑弹性体增韧聚丙烯组合物。
1985年Polymer,26,1985报导了弹性体增韧效果和弹性体粒子尺寸曲线中存在一脆一韧转变区。此时橡胶粒子尺寸称之为临界尺寸。低于临界尺寸材料呈韧性，高于临界尺寸时材料呈脆性。
Chinese Science Bulletin 37(1992)10:904报导了共混物增韧的相似理论研究，提出橡胶和基体树脂的混合是在双螺杆挤出机或密炼机中在熔融状态下进行的，显然两组份的熔体粘度差别越小，就越有利于提高混合效果，这就是所谓的等粘点加工条件。由于多种因素的影响，实际上难于实现等粘点加工，通常将增韧剂与基体树脂表观切变粘度的比值，即[η]EPR/[η]pp控制在一定范围内([η]EPR/[η]pp=3～0.3)，该区域称之为相容性加工窗口，在此范围内加工通常可以得到较好的分散效果。以橡胶EPR、EPDM和聚丙烯树脂进行混合时，由于表观切变粘度的切变速率和温度依赖性相差较大，导致加工窗口窄，橡胶组份不易得到小粒径、分布窄。
本发明克服了橡胶和基体树脂加工窗口窄的缺点，而提供了一种由聚烯烃热塑弹性体(POE)和共聚聚丙烯树脂构成的高韧性聚丙烯组合物。
本发明的聚丙烯树脂组合物中的聚烯烃热塑弹性体(POE)是乙烯和辛烯在金属茂催化剂作用下进行原位聚合(in situ polymerization)的产物。
本发明提供10-25％(重量)POE增韧的聚丙烯组合物，根据PP树脂组成的变化，可以获得一系列不同熔体流动速率的超高韧性PP组合物，并且降低了成本。
本发明的改性聚丙烯组合物组成和含量如下组合物组份 重量百分数(％)共聚聚丙烯或其混合物 65-85POE 10-25滑石粉0-10抗氧剂0.3-0.4紫外吸收剂0.2-0.3碳黑或碳黑色母粒 0.1-2助剂 0.1-0.2所述的共聚聚丙烯其熔体流动速率MI=6.0-12.0g/10min,Izod(缺口)冲击强度为100-250J/M。所述的共聚聚丙烯混合物，为高韧性共聚聚丙烯[MI=0.2-2.0g/10min,Izod(缺口)冲击强度360-500J/M]；和高流动性共聚聚丙烯[MI=19-30/10min,Izod缺口冲击强度40-70J/M]的混合物，其中高韧性共聚聚丙烯与高流动性共聚聚丙烯按重量比为0.5～3。
所述的增韧剂为POE热塑弹性体，POE中辛烯含量为16-27％，MI为0.5-5.0g/10min,POE内聚能较EPR或EPDM低，在加工过程中容易被挤压、拉伸成条、片状，最终分散状态的粒子及粒径分布较乙丙橡胶相粒子尺寸小而分布窄。这是同体积POE增韧效果优于乙丙橡胶的主要原因。如前所述POE表观切变粘度的温度依赖性与PP相近，加工窗口更宽，且不含不饱和双键，因而耐侯性能也优于EpDM和其它已有弹性体。该组合物的冲击韧性随POE含量的增加而增加，但在满足冲击韧性值的情况下，减低POE用量有助于降低成本。
所述的助剂为硬质酸钙。
所述的滑石粉的平均粒径为10μm～13μm。使用前用2％(填料含量)钛酸酯系偶联剂(NDZ-101)在高速混合机中处理10-20分钟。
所述的碳黑色母粒是以EVA为载体树脂并含有能与多种树脂有良好相容性的K树脂，碳黑含量高达到40％的高浓度，通用色母粒。
本发明的改性聚丙烯组合物中由于POE内聚能低，加工的流变学特性与PP非常接近，其相容性加工窗口更宽，加之结构上与PP的相似性，可以获得更小的POE粒子和更窄的粒径分布，其增韧效果就会更好。因此组合物具有超高韧性、高伸长率。
将本发明所述的各组份在高速混合机中混合1-5分钟，在双螺杆挤出机中200℃造粒，将粒料干燥除水，用注射成型机制成标准样条，供测定性能使用。
实施例1在MI=7.0g/10min的共聚聚丙烯700份中，加入辛烯含量为25％，MI=0.5g/10min的POE90份。再加入平均粒径为10μm～13μm的滑石粉100份，加入抗氧剂3.5份，紫外吸收剂2.5份，黑色色母粒15份，助剂2份。将各组份在高速混合机中混合1～5分钟，在双螺杆挤出机中200℃造粒。实施例2-4其各组份和重量份数见表1，其制备方法同实施例1。
表1聚丙烯共混组合物组份及重量份数组合物 实施例1 实施例2 实施例3实施例4实施例5实施例6POE含量(％)10 15 20 25 10 20POE(份数) 90 150 200270100200共聚聚丙烯 700 700 700700- -高韧性共聚 - - - - 300200聚丙烯高流动性共 - - - - 450450聚聚丙烯滑石粉 100 100 100100100100抗氧剂 3.5 3.5 3.53.53.53.5紫外吸收剂 2.5 2.5 2.52.52.52.5黑色母粒 15 15 15 15 15 15助剂 2 2 2 2 2 2实施例5在MI=21g/10min的高流动性共聚聚丙烯450份和MI=0.9g/10min的高韧性共聚聚丙烯300份混合物中，加入辛烯含量为25％,MI=0.5g/10min的POE100份，再加入平均粒径为10μm～13μm的滑石粉100份。再加入各种助剂见表1。将各组份在高速混合机中混合1～5分钟，在双螺杆挤出机中210℃造粒。实施例6其各组份和重量份数见表1，其制备方法同实施例5。
实施例1-6聚丙烯共混组合物物理性能见表2。
表2聚丙烯共混组合物物理性能组合物 实施例1 实施例2实施例3 实施例4 实施例5 实施例6POE含量(％) 10 15 20 2510 20MIg/10min 5.9 5.44.9 4.8 4.4 4.9σy(MPa) 21.418.9 17.3 16.5 23.0 19.3ε％＞500 ＞500 ＞500＞500 300 ＞500IS(缺)，J/M 633 738804 811 572 612σb(MPa) 29.625.3 23.7 20.7 32.5 26.0Eb(MPa) 12851054 903 746 1240 1130表中MI-熔体流动速率，σy-拉伸屈服强度，ε-断裂伸长率，IS(缺)-悬臂梁缺口冲击强度，σb-弯曲强度，Eb-弯曲模量。对比例1-4以共聚聚丙烯为基础树脂，加入不同含量(重量百分数)的EPDM(荷兰DSM公司K520)，其共混物的组份、含量及性能分别列于表3、表4中。
表3聚丙烯共混组合物组份及重量份数组合物 比较例1比较例2比较例3比较例4EPDM含量(％)10 15 20 25EPDM(份数) 90 150200270共聚聚丙烯 700700700700滑石粉 100100100100抗氧剂 3.53.53.53.5紫外吸收剂 2.52.52.52.5黑色母粒15 15 15 15助剂2 2 2 2
表4聚丙烯共混组合物物理性能组合物 比较例1比较例2比较例3比较例4EPDM含量(％)10 15 20 25MI(g/10min) 5.54.34.03.3σy(MPa) 20.4 18.8 16.2 14.0ε(％)＞500 ＞500 ＞500 ＞500IS(缺)，J/M 567615736705σb(MPa) 28.5 25.0 22.0 18.5Eb(MPa) 1230 1050 960805从表2与表4对比可以看出，加入POE的聚丙烯共混组合物的力学性能要优于加入EPDM的聚丙烯共混组合物的力学性能。
权利要求
1．一组高韧性聚丙烯组合物含有聚丙烯、POE、滑石粉、抗氧剂、紫外吸收剂、加工助剂及黑色色母粒，其特征在于所述的组份和重量百分含量如下组合物组份 重量百分数(％)共聚聚丙烯或其混合物 65-85POE10-25滑石粉 0-10抗氧剂 0.3-0.4紫外吸收剂 0.2-0.3碳黑或碳黑色母粒 0.1-2助剂0.1-0.2所述的共聚聚丙烯其熔体流动速率[MI]为6.0-12.0g/10min,Izod(缺口)冲击强度为100-250J/M。所述的共聚聚丙烯混合物为高韧性共聚聚丙烯[MI=0.2-2.0g/10min,Izod缺口冲击强度360-500J/M]和高流动性共聚聚丙烯[MI=19-30g/10min,Izod缺口冲击强度40-70J/M]的混合物。
2．根据权利要求1所述的一组超高韧性改性聚丙烯组合物，其特征在于所述的高韧性共聚聚丙烯与高流动性共聚聚丙烯的混合物按重量比为0.5-3。
3．根据权利要求1所述的一组超高韧性改性聚丙烯组合物，其特征在于所述的聚烯烃热塑弹性体为POE。
4．根据权利要求3所述的一组超高韧性改性聚丙烯组合物，其特征在于所述的POE中辛烯含量为16-27％,MI为0.5-5.0g/10min。
5．根据权利要求1所述的一组超高韧性改性聚丙烯组合物，其特征在于所述的滑石粉的平均粒径为10μm～13μm。
6．根据权利要求5所述的一组超高韧性改性聚丙烯组合物，其特征在于所述的滑石粉使用前要用的钛酸酯系偶联剂在高速混合机中处理10-20分钟。
全文摘要
本发明为一组聚烯烃热塑性弹性体(POE)增韧的聚丙烯组合物。选用具有一定流动性、冲击韧性的共聚丙烯为基础树脂,加入10—25%(重量百分数)POE组份的情况下,可以获得一系列超高韧性聚丙烯组合物,在汽车、家电及其他民用生活领域有广阔的应用前景。
文档编号C08L23/14GK1211590SQ9711191
公开日1999年3月24日 申请日期1997年7月3日 优先权日1997年7月3日
发明者李蕴能, 章其忠, 王德禧 申请人:中国科学院化学研究所