专利名称：聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚丙烯-聚乙烯-填料共混物及其制备方法，尤其涉及一种聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯(PP)由于密度小、抗冲击性好、无毒、耐化学腐蚀性强、电绝缘性能优异及容易加工，易通过共聚、共混、填充和增强等方法进行改性，且性价比高而广泛用于家电、汽车、包装和化纤等领域。与聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)等树脂相比，聚丙烯的刚性较差，通常需要通过填充矿物来增强，但矿物的填充往往会引起韧性下降，因此又需要通过某种物质来增韧，目前大多采用橡胶制备成改性聚丙烯-橡胶-填料共混体系来实现增韧的目的。其中PP作为基体提供成品需要的综合性能；橡胶在体系中起增韧作用，一般常用的橡胶有乙烯-辛烯(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯基弹性体和乙丙橡胶(EPR)等，它们都与PP有着相似或相同的成分，和PP的相容性良好；填料则有降低成本，提高材料的刚性和耐热性的效果，常用的填料有碳酸钙、滑石粉和云母等。然而上述橡胶的价格要远远大于树脂的价格，如EPDM的价格已飙升至每公斤30元以上，国内的保险杆材料行业已纷纷采用POE代替EPDM来降低成本，即使这样，POE的价格也一度上涨到每公斤20元，与PP的价格相差甚远。因此如何在保证产品综合性能不变的情况下，降低橡胶用量甚至不用橡胶从而降低成本成为摆在各个原材料企业面前的一 道难题。我们知道，高密度聚乙烯分为普通高密度聚乙烯(HDPE)、高分子量高密度聚乙烯(HWM-HDPE)、超高分子量高密度聚乙烯(UHMWPE)。HDPE的分子量在10万左右，HWM-HDPE分子量在20万-50万左右，UHMWPE分子量大于150万。中国专利CN101624458A中采用普通高密度聚乙烯与聚丙烯共混，再与三元乙丙共聚物共混，由于普通高密度聚乙烯分子量小，其耐应力开裂性、抗冲击强度、拉伸强度、刚性、耐磨性和化学稳定性等都比高分子量高密度聚乙烯要差。中国专利CN1394907A和CN1948379B中米用超闻分子量聚乙烯与聚丙烯共混，由于超闻分子量聚乙烯分子量大，熔融流动性为零，超高分子量聚乙烯类似填料一样分散在聚丙烯基体中起到增强的效果，但其流动性极差，难用于注塑大件制品，而且超高分子量聚乙烯的价格要远高于普通聚乙烯的价格。高分子量高密度聚乙烯是采用淤浆法或气相法，在低压(0.48 3.1MPa)、低温(80 110°C )的条件下，采用齐格勒型或菲利浦型高效催化剂催化聚合而成的聚乙烯类聚合物，其密度为0.944 0.954/cm3,高负荷下的熔体流动速率为1.0 15g/10min。高分子量高密度聚乙烯的耐应力开裂性、冲击强度、拉伸强度、刚性、耐磨性和化学稳定性等均优于普通高密度聚乙烯，其制品可广泛应用于大型运输容器、汽油箱、托盘和汽车行李垫等，并可长期在恶劣环境中使用。高分子量高密度聚乙烯分为共聚型和均聚型，其中共聚型高分子量高密度聚乙烯具有较好的韧性，较高的冲击强度，刚性优于橡胶，价格却远比橡胶低。但与橡胶相比，高分子量高密度聚乙烯结晶速度快，结晶度高，与高流动性聚乙烯的相容性很差，对聚丙烯的增韧效果较差。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物及其制备方法。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，包括以下按重量份计的组
分:
聚丙烯30 80
高分子量高密度聚乙烯5 25
填料IO 30
增容剂2 8
相容剂2 8
抗氧剂0.01 0.03;所述聚丙烯为共聚型聚丙烯和均聚型聚丙烯中的至少一种，共聚型聚丙烯和均聚型聚丙烯根据标准ASTM D1328，测试条件为230°C、2.16KG载荷下测得的熔融指数为20 100g/min ；所述高分子量高密度聚乙烯指共聚型高分子量高密度聚乙烯，密度为0.944
0.954g/cm3,重均分子量为200000 500000，高分子量高密度聚乙烯根据标准ASTM D1328，测试条件为190°C、21.6KG载荷下测得的熔体流动速率为1.0 15g/10min。所述填料为滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石和高岭土中的至少一种。所述增容剂为高抗冲击聚丙烯、三元乙丙橡胶、丙烯基弹性体、乙烯-辛烯和线型低密度聚乙烯中的至少一种。所述的相容剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂、稀土偶联剂、聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐中的至少一种。所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和三[2，4- 二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)的复合物，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为0.5 2: I。所述的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物的制备方法为:将聚丙烯、高分子量高密度聚乙烯、增容剂、相容剂、填料和抗氧剂依次加入混合机中，以500 1000转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为160 210。。。本发明的有益技术效果是:采用价格便宜、韧性好、刚性优的共聚型高分子量高密度聚乙烯取代部分价格较贵的橡胶实现对聚丙烯的增韧；采用三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯、高冲击聚丙烯和线型低密度聚乙烯作为高流动性聚丙烯与高分子量高密度聚乙烯之间的增容剂，提高了相容性和韧性；使用偶联剂或接枝物提高了树脂与填料之间的相容性。与现有聚丙烯-橡胶-填料共混体系相比，更容易达到刚韧平衡，具有更好的性价比。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。各对比例及实施例中所述的抗氧剂1010与抗氧剂168的比例为重量比。对比例1:
取熔融指数为30g/min 的共聚型 PP 1950g，EPDM 300g，碳酸钙 600g，PP-g-MAH (聚丙烯接枝马来酸酐)50g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = 0.5: 1)0.6g;将共聚型PP、EPDM、碳酸钙、PP-g-MAH和抗氧剂依次加入到混合机中，以1000转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为160°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物Al的性能指标测试结果见表I。实施例1:取熔融指数为30g/min的均聚型PP 1650g, HWM-HDPE (密度为0.945g/cm3,分子量为 250000，熔融指数为 12g/min)450g，碳酸钙 600g，EPDM 150g, PP-g-MAH 150g，钛酸酯偶联剂15g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = 0.5: 1)0.6g ;先将钛酸酯偶联剂与碳酸钙进行高速混合，再将均聚型PP、HWM-HDPE、EPDM、PP-g-MAH和抗氧剂依次加入到混合机中，以1000转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为160°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物A2的性能指标测试结果见表I。对比例2:取熔融指数为30g/min 的共聚型 PP 1950g, EPDM 300g，滑石粉 600g，PP-g-MAH150g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = I: I) 0.6g ;将共聚型PP、EPDM、滑石粉、PP-g-MAH和抗氧剂依次加入到混合机中，以800转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为180°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物BI性能指标测试结果见表I。实施例2:取熔融指数为40g/min的均聚型PP 900g, HMW_HDPE(密度为0.945g/10cm3,分子量为 300000，熔融指数为 10g/min)750g，滑石粉 900g，EPDM 132g，POE 88g，PP-g-MAH135g，PE-g-MAH(聚乙烯接枝马来酸酐)67.5g，铝酸酯偶联剂22.5g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = I: 1)0.9g;先将铝酸酯偶联剂与滑石粉进行高速混合，再将均聚型PP、HMW-HDPE, EPDM、POE、PP-g-MAH、PE-g-MAH和抗氧剂等依次加入到混合机中，以800转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为180°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物B2的性能指标测试结果见表I。对比例3:取熔融指数为30g/min 的共聚型 PP 1950g, EPDM 300g,云母粉 600g，PP-g-MAH150g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = 1.5: I) 0.6g ;将共聚型PP、EPDM、云母粉、PP-g-MAH和抗氧剂依次加入到混合机中，以600转/分钟的速度混合均匀，°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物Cl的性能指标测试结果见表I。实施例3:取熔融指数为30g/min 的共聚型 PP 1650g, HMW-HDPE (密度为 0.945g/10cm3，分子量为400000，熔融指数为8g/min) 450g,云母粉600g，丙烯基弹性体90g，LLDPE (线型低密度聚乙烯)60g，PP-g-MAH 135g，硅烷偶联剂15g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 =1.5: 1)0.6g ;先将硅烷酯偶联剂与云母粉进行高速混合，再将共聚型PP、HMW-HDPE、丙烯基弹性体、LLDPE, PP-g-MAH和抗氧剂等依次加入到混合机中，以600转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为200°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物C2的性能指标测试结果见表I。对比例4: 取熔融指数为30g/min 的共聚型 PP 1950g, EPDM 300g，硅灰石 600g，PP-g-MAH150g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = 2: I) 0.6g ;将共聚型PP、EPDM、硅灰石、PP-g-MAH和抗氧剂依次加入到混合机中，以500转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为210°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物Dl的性能指标测试结果见表I。实施例4:取熔融指数为30g/min的共聚型PP 2400g, HMW-HDPE (密度为0.945g/10cm3,分子量为400000，熔融指数为8g/min) 150g,硅灰石300g，丙烯基弹性体44g，高抗冲聚丙烯28g，PE-g-MAH67.5g，钛酸酯偶联剂7.5g，抗氧剂(抗氧剂1010:抗氧剂168 = 2: 1)0.3g ;先将钛酸酯偶联剂与硅灰石进行高速混合，再将共聚型PP、HMW-HDPE、丙烯基弹性体、高抗冲聚丙烯、PE-g-MAH和抗氧剂等依次加入到混合机中，以500转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为210°C。烘干后注塑成标准样条，并进行性能测试。所得共混物D2的性能指标测试结果见表I。表I各对比例及实施例中共混物的性能指标
权利要求
1.一种聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，其特征在于:所述聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物包括以下按重量份计的组分: 聚丙烯30 80 高分子量高密度聚乙烯5 25 填料IO 30 增容剂2 8 相容剂2 8抗氧剂0.01 0.03; 所述聚丙烯为共聚型聚丙烯和均聚型聚丙烯中的至少一种，共聚型聚丙烯和均聚型聚丙烯根据标准ASTM D1328，测试条件为230°C、2.16KG载荷下测得的熔融指数为20 IOOg/min ； 所述高分子量高密度 聚乙烯指共聚型高分子量高密度聚乙烯，密度为0.944 0.954g/cm3,重均分子量为200000 500000，高分子量高密度聚乙烯根据标准ASTM D1328，测试条件为190°C、21.6KG载荷下测得的熔体流动速率为1.0 15g/10min。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，其特征在于:所述填料为滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石和高岭土中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，其特征在于:所述增容剂为高抗冲击聚丙烯、三元乙丙橡胶、丙烯基弹性体、乙烯-辛烯和线型低密度聚乙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，其特征在于:所述的相容剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂、稀土偶联剂、聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，其特征在于:所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和三[2，4_ 二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复合物，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的重量比为0.5 2: I。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物的制备方法，其特征在于:将聚丙烯、高分子量高密度聚乙烯、增容剂、相容剂、填料和抗氧剂依次加入混合机中，以500 1000转/分钟的速度混合均匀，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为160 210°C。
全文摘要
本发明公开了一种聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物，其重量份组成为30～80份聚丙烯，5～25份高分子量高密度聚乙烯，10～30份填料，2～8份增容剂，2～8份相容剂，0.01～0.03份抗氧剂。将聚丙烯、高分子量高密度聚乙烯、增容剂、相容剂、填料和抗氧剂依次加入混合机中，以500～1000转/分钟的速度混合均匀，将混合后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒温度为160～210℃。本发明提供的聚丙烯-高分子量高密度聚乙烯-填料共混物与现有聚丙烯-橡胶-填料共混物相比，在使用较少的橡胶情况下，共混物体系具有优异的刚韧平衡性，相容性，以及更好的性价比。
文档编号C08K5/526GK103073783SQ20111032703
公开日2013年5月1日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者廖宇涛 申请人:昆山博富新材料科技股份有限公司