专利名称：一种交联聚丙烯树脂材料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交联热塑性树脂材料，具体涉及到一种交联聚丙烯树脂材料。
聚丙烯树脂材料是通用塑料中的大品种，它的产量大，价格低廉，在日用、家电、农用、汽车等很多领域广泛使用。但是聚丙烯树脂材料因韧性低，刚性差，不耐蠕变等缺点，限制了它在工程范围内作为结构材料的应用。
通过化学方法将聚乙烯树脂材料适度交联以提高其刚性、韧性、耐蠕变、耐热等性质的研究，已有不少报道，然而对聚丙烯树脂进行交联作为结构材料的报导却很少。欧洲专利EP0619343和日本专利JP6025631分别公开了一种预先在聚烯烃主链接技上可水解的官能团如烷氧基硅烷，通过官能团水解时不同分子主链上官能团分子间的联接，从而将聚合物大分子链联接起来，实现聚烯烃的部分交联。欧洲专利EP0479611公开了一种制备可交联乙烯共聚物的方法，它是先分别制备带有不同官能团的两种乙烯共聚物，然后再使两种乙烯共聚物共混反应获得交联乙烯共聚物。专利GB961795公开了一种添加二肟及其衍生物交联聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或其共聚物的方法。1986年4月出版的Modern PlasticsInternational，P71，介绍了一种交联聚丙烯的技术，该技术是通过硅烷缩聚获得交联聚丙烯树脂材料的，这种交联聚丙烯材料可用于电线电缆包皮、收缩膜、管及管件接头等。
上述的已有技术中均存在聚丙烯主链中叔碳原子在交联体系中添加的引发剂、小分子交联剂的作用下将引发聚合物主链断裂，交联效率低，交联聚丙烯树脂材料性能差的缺点。
本发明的目的在于提供一种交联的聚丙烯树脂材料。
本发明的另一个目的在于提供该材料在建材、化工、农业、汽车、家电等领域的应用。
本发明的交联聚丙烯树脂材料，包括重量份数60-93份的聚丙烯，5-25份的功能化热塑弹性体，2-15份的功能化填料。
该聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，其熔融流动速率为0．3-10克／10分钟。
该功能化热塑弹性体为乙烯-4-10个碳原子的α烯烃共聚物与聚烯烃共混物的接枝物，其熔融流动速率为0．5-15克／10分钟，共混比例为1∶2-2∶1。其中的乙烯-4-10个碳原子的α烯烃共聚物包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物，其中的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯，其中的接枝物是带有可与功能化填料产生化学反应的官能团的有机单体，具体为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、和不饱和异氰酸酯有机单体中的一种或几种。
该功能化填料包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铅酸酯偶联剂处理的碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、高岭土、硅灰石、云母和晶须中的一种或几种。
本发明的交联聚丙烯树脂材料进一步包括重量份数0．5-5份的加工助剂，0．1-0．5份的光稳定剂，或0．1-0．5份的热稳定剂。
该加工助剂包括白油、环烷油、聚乙烯蜡、硬脂酸酯及盐、N，N-乙烯二异硬脂酸酸胺等中的一种或多种。
该光稳定剂包括N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸镍、2，4，6-三(2-羟基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)的聚合物、癸二酸双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)醇等中的一种或两种。
该热稳定剂包括四[β(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、4，4-硫代双(6-特丁基-3-甲基苯酚)、季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、亚磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯、硫代二丙酸双十二酯、硫代二丙酸十二十八酯等中的两种或多种的复配物。
“功能化填料”通过将未处理的填料置于高速搅拌机中，将用稀释剂稀释好的功能化处理剂按比例均匀喷洒在填料上，高速搅拌10分钟，干燥，得到功能化填料。
“功能化热塑弹性体”通过将乙烯-α烯烃共聚物与聚烯烃按1∶2-2∶1的比例预先混合，再与接枝单体混合均匀，在双螺杆挤出机上以200-220℃的加工温度下接枝、造粒，得到功能化热塑弹性体。
将重量比2-15份的功能化填料、5-25份的功能化热塑弹性体、60-93份的聚丙烯、0．5-5份的加工助剂、0．1-0．5份的光稳定剂、0．1-0．5份热稳定剂在高速搅拌机中预混合后，在双螺杆挤出机上按170-210℃的加工温度进行挤出、造粒，得到交联聚丙烯树脂材料。
本发明的交联聚丙烯树脂材料的用途是在建材、化工、农业、汽车、家电等领域中作为结构材料使用，用于在加工中要求聚丙烯粘度大，材料长期抗蠕变性能好的建材，如冷热给排水管材、塑钢异型材门窗、化工物料输送管道、农业排灌管道、汽车仪表盘等。
本发明采用功能化热塑弹性体作为界面相容剂通过化学反应联接功能化填料和聚合物基体，得到聚丙烯复合材料，当材料受到外力作用时，功能化填料阻碍聚丙烯大分子链随外力运动而起到了交联点的作用，因此聚丙烯主链分子断链少，交联程度高，聚丙烯交联树脂材料性能好。
对照例1将重量比100份的嵌段共聚聚丙烯、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2羟基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．2份的四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，经预混合后，在双螺杆挤出机上以170-190-200-210℃的机筒温度下挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料。该复合材料的力学性能见表1。
将乙烯-丁烯共聚物与聚丙烯按1∶2的比例预混合好，再将重量比为上述聚合物树脂5％的顺丁烯二酸酐用丙酮稀释后，与聚合物均匀混合，经双螺杆挤出机挤出，造粒，挤出温度210-220-200-210℃，螺杆转速60转／分，得到功能化热塑弹性体。
将重量比90．4份的嵌段共聚聚丙烯、4．8份的功能化热塑弹性体、4．8份的功能化填料、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2-羟基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．2份的四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，经预混合后，在双螺杆挤出机上以170-190-200-210℃的机筒温度下挤出、造粒，制得交联聚丙烯树脂材料。该树脂材料的力学性能见表1。
表1性能 对照例1 实施例1熔融流动速率(克／10分钟) 2．2 1．8凝胶量(％)*0 18．5Izod缺口冲击强度(J／m ) 212．9 290．0拉伸屈服强度(MPa) 25．924．0拉伸断裂伸长率(％) ＞500＞500弯曲模量(GPa) 1．0 1．1弯曲强度(MPa) 25．125．1*材料在甲苯溶液中回流8小时，其不溶物经抽滤、干燥至恒重，称重，扣除填料所占重量，计算不溶物占材料总重的重量百分比，视为该材料的凝胶量。
将乙烯-辛烯共聚物与聚丙烯按1∶2的比例预混合好，再将重量比为上述聚合物树脂5％的丙烯酸用丙酮稀释后，与聚合物均匀混合，经双螺杆挤出机挤出，造粒，挤出温度200-210-220-200℃，螺杆转速100转／分，得到功能化热塑弹性体。
将重量比85．7份的嵌段共聚聚丙烯、9．5份的功能化热塑弹性体、4．8份的功能化填料、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2-羟基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．2份的四[3-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，经预混合后，在双螺杆挤出机上以170-190-200-210℃的机筒温度下挤出、造粒，制得交联聚丙烯树脂材料。该树脂材料的力学性能见表2。对照例2将重量比100份的嵌段共聚聚丙烯、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2-羟基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．5份的交联剂二乙烯苯、0．05份的过氧化二苯甲酸，经预混合后，在双螺杆挤出机上以170-190-200-210℃的机筒温度下挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料。该复合材料的性能见表2。
表2性能实施例2对照例2熔融流动速率(克／10分钟)1．6 2．6凝胶量(％)*23．3 1．6Izod缺口冲击强度(J／m) 400．0 263．0拉伸屈服强度(MPa) 24．0 22．2拉伸断裂伸长率(％) ＞500 ＞500弯曲模量(GPa) 1．0 -弯曲强度(MPa) 25．6 -实施例3功能化填料和功能化热塑弹性体的制备与实施例2相同。
将重量比90份的嵌段共聚聚丙烯，5份的功能化热塑弹性体、5份的功能化填料、1份的硬酯酸，0．5份的2，4，6-三(2-羟基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．1份四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0．1份硫代二丙酸双十二酯，经预混合，在双螺杆挤出机上挤出，造粒，挤出温度200-200-200-200℃，螺杆转速为40转／分，得到交联聚丙烯给水管材专用料，再经单螺杆挤出机挤出管材，挤出温度200℃。按照国家标准，测试各项性能指标，该管材性能见表3。
表3性能 实施例5缺口冲击强度(J／m) 130弯曲模量(GPa)1．4拉伸强度(MPa)32．0热形变温度(℃) 97脆化温度(℃) -20耐压强度(MPa)8．0
权利要求
1．一种交联聚丙烯树脂材料，包括重量份数60-93份的聚丙烯，5-25份的功能化热塑弹性体，2-15份的功能化填料。
2．根据权利要求1的材料，其中所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，其熔融流动速率为0．3-10克／10分钟。
3．根据权利要求1的材料，其中所述的功能化热塑弹性体为乙烯-4-10个碳原子的α烯烃共聚物与聚烯烃共混物的接枝物，其熔融流动速率为0．5-15克／10分钟。
4．根据权利要求3的材料，其中所述的乙烯-4-10个碳原子的α烯烃共聚物为乙烯-丁烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物。
5．根据权利要求3的材料，其中所述的聚烯烃为聚乙烯，聚丙烯。
6．根据权利要求3的材料，其中所述的乙烯-α烯烃共聚物与聚烯烃共混物的接枝基团包括顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和不饱和异氰酸酯有机单体中的一种或几种。
7．根据权利要求1的材料，其中所述的功能化填料包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铅酸酯偶联剂处理的碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、高岭土、硅灰石、云母和晶须中的一种或几种。
8．根据权利要求1的材料，其中进一步包括重量份数0．5-5份的加工助剂，0．1-0．5份的光稳定剂，或0．1-0．5份的热稳定剂。
9．根据权利要求8的材料，其中所述的加工助剂包括白油、环烷油、聚乙烯蜡、硬脂酸酯及盐、N，N-乙烯二异硬脂酸酸胺中的一种或多种。
10．权利要求1的材料在建材、化工、农业、汽车、家电等领域中作为结构材料的应用。
全文摘要
本发明公开了一种交联聚丙烯树脂材料,包括重量份数60—93份的聚丙烯,5—25份的功能化热塑弹性体,2—15份的功能化填料。本发明的交联聚丙烯树脂材料交联程度高,聚丙烯主链分子断链少,聚丙烯交联树脂材料的综合性能好。本发明的交联聚丙烯树脂材料在建材、化工、农业、汽车、家电等领域中作为结构材料使用,如冷热给排水管材、塑钢异型材门窗、化工物料输送管道、农业排灌管道、汽车仪表盘等。
文档编号C08J3/24GK1289795SQ00123620
公开日2001年4月4日 申请日期2000年8月25日 优先权日2000年8月25日
发明者欧玉春, 方晓萍 申请人:中国科学院化学研究所