本发明涉及一种聚丙烯/聚苯醚pp/ppo合金及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯具有加工性能优良、抗有机溶剂和酸碱腐蚀性好的特点，同时质轻、价廉，广泛应用于汽车内外饰件、电子和家用电器产品的外壳等。经过改性现在已经在很多应用场合替代了工程塑料，是目前增长速度最快、应用最广的通用型热塑性塑料。
聚丙烯刚韧平衡性可以通过生产工艺和催化剂技术进行改进和提高，使产品具有更加优异的综合性能，但是产品开发难度较大，难以同时满足市场某些领域对材料高刚性、高抗冲以及耐热性能的要求。而聚苯醚也是一种性能优异的工程塑料，力学强度高、耐热性能好、尺寸稳定性及耐水性优良，但其耐溶剂性差，制品易应力开裂，因此利用两者的优点可以制备出密度低、力学性能优良、耐溶剂性好的聚丙烯/聚苯醚合金(缩写为pp/ppo合金)材料，取代部分价格较高的工程塑料。
由于ppo为非结晶聚合物，pp/ppo合金属于典型的非结晶与结晶共混物，由于两者熔体粘度相差较大，其界面粘性差，制备的合金缺乏形态稳定性、易于相分离，导致普通pp/ppo合金材料力学性能差。为改善聚苯醚与聚丙烯的相容性，在相容剂选择和加工工艺方面进行了众多研究。中国专利cn102993566a公开了加入两种增溶剂通过反应性增容的方法改善聚苯醚和聚丙烯相容性；cn102719014a公开了首先制备聚苯醚、相容剂及聚苯乙烯预混物，再通过侧喂料加入聚丙烯制备聚苯醚聚丙烯组合物；cn1484677a公开了以“聚苯醚树脂、聚苯乙烯、氢化聚乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物熔融掺混形成第一共混物，以及该第一共混物与聚烯烃进行熔融掺混形成第二共混物”来制备相容化聚苯醚聚烯烃组合物；cn103450561a介绍了一种耐高温高抗冲聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制备方法，该发明采用氢化苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物(相容剂a)与ldpe-g-ps等(相容剂b)复合相容剂和增韧剂(乙烯辛烯共聚物或乙烯丙烯共聚物)来提高合金相态稳定性和材料抗冲性能。cn103756141a介绍了一种聚丙烯/聚苯醚合金及其制备方法，主要通过引入苯乙烯单体通过自由基聚合在挤出机反应生成pp-g-ps相容剂，然后与ppo共混挤出制备得到pp/ppo合金。但是该方法在双螺杆挤出过程中使用气味较大的苯乙烯单体，限制了该方法的应用。此外上述专利公开的pp/ppo合金材料中，ppo加入含量较高(一般在20％-60％之间)，改性后材料的成本较高，限制了pp/ppo合金材料的应用。
技术实现要素：
本发明以新型马来酸酐接枝聚合物为相容剂和增韧剂，利用反应性挤出工艺将相容剂接枝在ppo或pp聚合物链上，采用少量的ppo来改性pp，制备得到改性的pp/ppo合金材料，制备工艺简单、生产成本较低，制备的聚丙烯合金材料可以替代其它工程塑料应用在家电外壳、汽车内饰件等领域。
本发明聚丙烯/聚苯醚pp/ppo合金，以重量百分数记，其原料包括：
聚丙烯(pp)70-93％
聚苯醚(ppo)5-20％
相容剂2-10％
本发明所述的聚丙烯为熔体流动速率(测试条件：230℃、2.16kg)在2-30g/min之间的均聚聚丙烯，均聚等规度大于97％，如中国石油兰州石化公司h8020和h8010，韩国三星hj730等。
所述相容剂为乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐的聚合物(obc-g-mah)，obc的软段可以提供良好的粘合性，同时硬段可以提供耐热性，接枝马来酸酐后的聚合物不仅可以改善pp、ppo之间的相容性,而且可以对pp/ppo合金进行增韧改性。所述乙烯辛烯嵌段共聚物(obc)，如陶氏infuseobc嵌段共聚物9100，9107，9000等。马来酸酐的接枝率在0.2-2wt％之间，obc-g-mah可以采用现有文献进行制备。如可参考广州化工2011年vol.39第23期《双螺杆挤出工艺对马来酸酐接枝poe接枝率影响研究》所述制备方法进行obc-g-mah的制备：将mah和引发剂二(叔丁基过氧化异丙基)苯(dcp)与obc嵌段共聚物混合均匀后，将混合物加入到挤出机料斗中，在一定温度和螺杆转速下熔融挤出，并造粒即可得到obc-g-mah聚合物，马来酸酐的接枝率可以通过螺杆转速和马来酸酐加入量来调节。优选马来酸酐的接枝率在0.4-1.5wt％之间。
所述聚苯醚(ppo)可采用市售注塑级ppo，如美国ge公司px1005、se1x-701、se100x-701、hs2000x、n225x树脂或日本旭化成公司540z、g702v、s201a等。
本发明还提供聚丙烯/聚苯醚pp/ppo合金的制备方法，具体步骤包括：
以重量百分数记，按照聚丙烯70-93％、聚苯醚5-20％、相容剂2-10％的配比称取原料；
将聚丙烯、聚苯醚、相容剂在高速混合器中混合均匀；
将混合均匀的原料置于双螺杆中，经熔融反应性挤出，造粒，双螺杆挤出温度控制在210℃-270℃之间，长径比在25-50之间，反应时间为1-3分钟，螺杆转速180-600转/分钟。
本发明以乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐为相容剂，采用反应性共挤出的方法制备出聚丙烯/聚苯醚(pp/ppo)合金，在大幅降低聚苯醚使用量的同时获得综合性能优异的合金材料。该方法制备工艺简单、生产成本较低，制备的聚丙烯/聚苯醚(pp/ppo)合金具有较高的刚性、较好的耐热性和抗冲击性能。经检测，该合金拉伸强度≥34mpa，弯曲模量≥1800mpa，23℃缺口冲击强度≥5kj/m2，热变形温度(0.45mpa)≥120℃，该复合材料可以替代其它工程塑料应用在家电外壳、汽车内饰件等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于下述实施例。
相容剂乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐聚合物(obc-g-mah)的制备
按照obc(陶氏infuse9000)：马来酸酐：引发剂dcp＝100:1:0.1的重量比例称取3千克，在高混机将配方中的各种组份混合均匀，通过喂料电机均匀喂料，然后通过双螺杆挤出机(l/d＝34)进行挤出造粒，喂料量22(0-40区间调节)，螺杆转速300转/分钟，挤出温度190℃。制备得到乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐聚合物(obc-g-mah)，聚合物马来酸酐的接枝率为0.59％。通过调节螺杆转速至257转/分钟,其它条件不变得到马来酸酐接枝率为0.43％；调节加入组分及用量，按照obc(陶氏infuse9100)：马来酸酐：dcp＝100:2:0.15加入，其它条件不变，马来酸酐接枝率增加至1.3％。
实施例1
将3千克聚丙烯(h8020，mfr16.7g/10min，等规度97.3％)、300克ppo(540z)、150克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区230℃，二区250℃，三区265℃，四区265℃，五区265℃，六区265℃，七区265℃，八区260℃，九区240℃；螺杆转速为350转/分钟。
实施例2
将3千克聚丙烯(h8020)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为1.3％)、在高速混合机混合1分钟，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区210℃，二区250℃，三区255℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，七区250℃，八区240℃，九区230℃；螺杆转速为450转/分钟。
实施例3
将3千克聚丙烯(h8020)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为0.59％)、在高速混合机混合1分钟，然后加入长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区210℃，二区250℃，三区255℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，七区250℃，八区240℃，九区230℃；螺杆转速为350转/分钟。
实施例4
将3千克聚丙烯(h8010，mfr11g/10min，97.5％)、210克ppo(px1005x)、100克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机混合1分钟，然后加入长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区210℃，二区250℃，三区255℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，七区250℃，八区240℃，九区230℃；螺杆转速为350转/分钟。
实施例5
将3千克聚丙烯(h8010)、200克ppo(gx503)、150克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机混合1分钟，然后加入长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区210℃，二区250℃，三区255℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，七区250℃，八区240℃，九区230℃；螺杆转速为450转/分钟。
实施例6
将3千克聚丙烯(h8010，mfr11g/10min，等规度97.5％)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机混合1分钟，然后加入长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区210℃，二区250℃，三区255℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，七区250℃，八区240℃，九区230℃；螺杆转速为350转/分钟。
实施例7
将3千克聚丙烯(h8020)、200克ppo(540z)、100克obc-g-mah马来酸酐接枝率为0.43％)在高速混合机混合1分钟，然后加入长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区200℃，二区210℃，三区240℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区230℃，九区210℃；螺杆转速为300转/分钟。
实施例8
将3千克聚丙烯(h8020)、300克ppo(gx503)、150克obc-g-mah(马来酸酐接枝率为0.59％)在高速混合机混合1分钟，然后加入长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，制得pp/ppo合金，性能测试结果见表1。双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区200℃，二区210℃，三区240℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区230℃，九区210℃；螺杆转速为350转/分钟。
对比实施例9
h8020按相应标准测试其性能，结果见下表1。
对比实施例10
将3千克聚丙烯(h8020)与100克马来酸酐接枝苯乙烯(obc-g-mah)(马来酸酐接枝率为0.59％)、在高速混合机进行混合1分钟，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区190℃，二区190℃，三区200℃，四区200℃，五区200℃，六区200℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃；螺杆转速为350转/分钟。按相应标准测试其性能，结果见下表1。
对比实施例11
将3千克聚丙烯(h8020)与200克ppo(540z)，在高速混合机进行混合1分钟，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区230℃，二区250℃，三区275℃，四区275℃，五区275℃，六区275℃，七区275℃，八区260℃，九区240℃；螺杆转速为350转/分钟。按相应标准测试其性能，结果见下表1。
表1实施例1-8和对比实施例9-11测试结果
从测试结果可看出，采用obc-g-mah作为相容剂、增韧剂制备得到改性后的pp/ppo合金，明显提高pp树脂的冲击性能、弯曲强度以及热变形温度，使pp/ppo合金的刚性、韧性以及耐热性能均得到提高，使材料可以替代其它工程塑料应用在家电外壳、汽车内饰件等领域。