一种高刚韧聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种高刚韧聚丙烯复合材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 五大通用塑料中，聚丙烯（PP)发展历史虽短，却是发展最快的一种。与其他通用 塑料相比，PP具有较好的综合性能，例如：相对密度小，有较好的耐热性，维卡软化点高于 HDPE和ABS，加工性能优良；机械性能如屈服强度、拉伸强度及弹性模量均较高，刚性和耐 磨都较优异；具有较小的介电率，电绝缘性良好，耐应力龟裂及耐化学药品性能较佳等。但 由于PP成型收缩率大、弯曲弹性模量较低、低温缺口冲击强度低，这大大限制了 PP的推广 和应用。为此，从上世纪70年代中期，国内外就对PP改性进行了大量的研究，通过弹性体 增韧改性，填料填充PP增强，或者利用弹性体和填料增韧增强等。 橡胶或热塑性弹性体以弹性微粒状分散结构增韧塑料，已被证实是增韧效果较为明显 的一种方法。由于PP具有较大的晶粒，故在加工时球晶界面容易出现裂纹，导致其脆性。通 过掺人各种含有柔性高分子链的橡胶或弹性体，可大幅度提高PP的冲击强度，改善低温韧 性。传统的PP增韧剂有三元乙丙橡胶（EPDM)、二元乙丙橡胶（EPR)、苯乙烯与丁二烯类热 塑性弹性体（SBS)、顺丁橡胶（BR)、丁苯橡胶（SBR)等，其中以EPDM或EPR的效果最好。但 是采用橡胶或弹性体改性增韧的同时会大大降低材料的刚性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种高刚韧聚丙烯复合材料，其在不明显改变聚丙烯基体 的物理性能的情况下具有高刚韧特性。
[0004] 本发明的具体技术方案如下： 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 聚丙烯基体 50-80份 丙烯-乙烯嵌段共聚物 15-30份 无机填料 5-20份； 所述聚丙烯基体选自均聚聚丙烯，无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一种 所述丙烯-乙烯嵌段共聚物中乙烯的质量占丙烯-乙烯嵌段共聚物总质量的9~16%。
[0005] 所述聚丙烯基体的熔体流动速率为0. 2~10g/10min，该熔体流动速率范围内的聚 丙烯基体与丙烯-乙烯嵌段共聚物有很好的相容性。
[0006] 所述丙烯-乙烯嵌段共聚物的熔体流动速率为:T8g/10min，密度为 0. 858~0. 879g/cm3 ;采用上述熔体流动速率和密度范围内的丙烯-乙烯嵌段共聚物与聚丙 烯基体有很好的相容性。
[0007] 所述无机填料采用本领域内的常规无机填料均可，优选的采用滑石粉、碳酸钙、硫 酸钙中的一种。
[0008] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料物质混合均匀 后于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料；双螺杆挤出机中螺杆转 速为100-250转/分，挤出温度为170-260°C。
[0009] 所述双螺杆挤出机的长径比为25~40。
[0010] 本发明的优点在于： 1. 本发明所采用的原料简单，不引入橡胶或弹性体对聚丙烯复合材料改性增韧的情 况下，制得的聚丙烯依然具有高刚韧特性，并且不会明显改变聚丙烯基体的物理性能； 2. 本发明的高刚韧聚丙烯组合物制备工艺简便、成本低。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本发明的保护范围并不以具体实施 方式为限，而是由权利要求加以限定。
[0012] 实施例中各测试项目标准如下： 熔体流动速率：按ASTMD1238-01测定。
[0013] 乙烯含量：采用FT-IR法测定。
[0014] 拉伸强度：按ASTM D638-00测定。
[0015] 弯曲模量：按ASTM D790-97测定。
[0016] IZOD缺口冲击强度：按ASTM D256-06测定。
[0017] 断裂伸长率：按ASTM D638-03测定。
[0018] 实施例中"聚丙烯基体"的熔体流动速率为0. 2~10g/10min。
[0019] 实施例中"丙烯-乙烯嵌段共聚物"中乙烯的质量占丙烯-乙烯嵌段共聚物总质 量的9~16%，其熔体流动速率为：T8g/10min，密度为0· 858~0· 879g/cm3。
[0020] 实施例1 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 均聚聚丙烯(扬子石化F401) 50份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 30份 滑石粉 20份。
[0021] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将均聚聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、滑石粉按照比例在高速混合机中混合均匀， 然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速100转/分，挤出温度为 170°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材料的性能 结果见表1。
[0022] 实施例2 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 均聚聚丙烯(扬子石化F401) 60份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 25份 碳酸钙 15份。
[0023] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将均聚聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、碳酸钙按照比例在高速混合机中混合均匀， 然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速100转/分，挤出温度为 170°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材料的性能 结果见表1。
[0024] 实施例3 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 无规聚丙烯(扬子石化R503) 65份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 25份 硫酸钙 10份。
[0025] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将无规聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、硫酸钙按照比例在高速混合机中混合均匀， 然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速150转/分，挤出温度为 190°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材料的性能 结果见表1。
[0026] 实施例4 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 无规聚丙烯(扬子石化R503) 70份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 20份 滑石粉 10份。
[0027] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将无规聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、滑石粉按照比例在高速混合机中混合均匀， 然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速200转/分，挤出温度为 200°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材料的性能 结果见表1。
[0028] 实施例5 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 嵌段共聚聚丙烯(扬子石化YPJ706) 75份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 15份 碳酸钙 10份。
[0029] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将嵌段共聚聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、碳酸钙滑石粉按照比例在高速混合机中 混合均匀，然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速250转/分，挤 出温度为240°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材 料的性能结果见表1。
[0030] 实施例6 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 均聚聚丙烯(扬子石化F401) 75份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 10份 碳酸钙 15份。
[0031] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将均聚聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、碳酸钙按照比例在高速混合机中混合均匀， 然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速230转/分，挤出温度为 240°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材料的性能 结果见表1。
[0032] 实施例7 一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 嵌段共聚聚丙烯(扬子石化YPJ706) 80份 丙烯-乙烯嵌段共聚物(埃克森Vistamaxx6102) 15份 滑石粉 5份。
[0033] 上述高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法： 将嵌段共聚聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、滑石粉按照比例在高速混合机中混合均 匀，然后通过长径比L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速100转/分，挤出温度 为180°C条件下熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合材料，该高刚韧聚丙烯复合材料的性 能结果见表1。
[0034] 对比例1 一种聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成： 嵌段共聚聚丙烯(扬子石化YPJ706) 75份 三元乙丙橡胶EPDM 15份 碳酸钙 10份。
[0035] 上述聚丙烯复合材料的制备方法： 将嵌段共聚聚丙烯、EPDM、碳酸钙按照比例在高速混合机中混合均匀，然后通过长径比 L/D=40,直径35mm的双螺杆挤出机，在螺杆转速250转/分，挤出温度为180°C条件下熔融 挤出造粒，得到聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料的性能结果见表1。
【主权项】
1. 一种高刚韧聚丙烯复合材料，其特征在于由下述物质按重量份数计制备而成： 聚丙烯基体 50-80份 丙烯-乙烯嵌段共聚物 15-30份 无机填料 5-20份； 所述聚丙烯基体选自均聚聚丙烯，无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一种 所述丙烯-乙烯嵌段共聚物中乙烯的质量占丙烯_乙烯嵌段共聚物总质量的扩16%。2. 根据权利要求1所述的高刚韧聚丙烯复合材料，其特征在于所述聚丙烯基体的熔体 流动速率为0. 2~10g/10min。3. 根据权利要求1或2所述的高刚韧聚丙烯复合材料，其特征在于所述丙烯-乙烯嵌 段共聚物的熔体流动速率为3~8g/10min，密度为0. 858~0. 879g/cm3。4. 根据权利要求1所述的高刚韧聚丙烯复合材料，其特征在于所述无机填料选自滑石 粉、碳酸钙、硫酸钙中的一种。5. 上述任一权利要求所述的高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下 步骤：将各原料物质混合均匀后于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高刚韧聚丙烯复合 材料；双螺杆挤出机中螺杆转速为100-250转/分，挤出温度为170-260°C。6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的长径比为25~ 40。
【专利摘要】本发明涉及一种高刚韧聚丙烯复合材料，由下述物质按重量份数计制备而成：聚丙烯基体50-80份，丙烯-乙烯嵌段共聚物15-30份，无机填料5-20份。本发明还涉及该高刚韧聚丙烯复合材料的制备方法。本发明所采用的原料简单，不引入橡胶或弹性体对聚丙烯复合材料改性增韧的情况下，制得的聚丙烯依然具有高刚韧特性，并且不会明显改变聚丙烯基体的物理性能；本发明的高刚韧聚丙烯组合物制备工艺简便、成本低。
【IPC分类】C08L23/16, C08K3/30, C08L23/14, C08K3/26, C08L53/00, C08K3/34, C08L23/12, B29C47/92
【公开号】CN104974416
【申请号】CN201410145078
【发明人】胡庆云, 笪文忠
【申请人】中国石化扬子石油化工有限公司, 中国石油化工股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月11日