本发明涉及材料领域，具体是一种改性聚丙烯树脂及其制备工艺。
背景技术：
：聚丙烯英文名为Polypropylene，简称PP(以下或简称PP)，俗称百折胶。聚丙烯采用齐格勒-纳塔催化剂使丙烯催化聚合而得，它是分子链节排列得很规整的结晶形等规聚合物。聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯，等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂，结晶度高达95％以上，分子量在8-15万之间。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1-40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。为了改善聚丙烯的耐热性、提高刚性、降低成品收缩率、降低成本等，通常通过添加无机粉体来改善树脂的性能，现有的粉体填充树脂主要是将树脂、粉体、各种助剂同时添加到高混机中，然后以高速混合的方法进行强制分散，再通过喂料斗进入挤出机进行挤出造粒。如果粉体含量过高，随着高混过程中温度逐渐升高，容易造成粉体的团聚，难以在树脂中均匀分散，经常出现树脂与粉体分离的现象，如何将高含量粉体在树脂中均匀分散是行业难题。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种粉体填料含量高且分散均匀的改性聚丙烯树脂；本发明的另一个目的是提供上述改性聚丙烯树脂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种改性聚丙烯树脂，各组分质量百分含量为：PP树脂：50％-85％，粉体填料：20％-50％，活化剂：0.1％-5％，偶联剂：0.1％-5％；各组分质量百分含量之和为100％。作为进一步的优选方案，上述的改性聚丙烯树脂，各组分质量百分含量为：PP树脂：51％，粉体填料：44.5％，活化剂：4％，偶联剂：0.5％。优选地，所述PP树脂为单一PP树脂或者两种以上PP树脂的混合。优选地，所述粉体填料采用无机粉体材料。进一步优选地，所述粉体填料采用碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、二氧化硅、滑石粉、云母等单一或两种以上的混合粉体。优选地，所述粉体填料的目数为900-2500目，例如：900目、1000目、1100目、1200目、1300目、1500目、1580目、1700目、1800目、1920目、2000目、2100目、2250目、2500目，等，均可。优选地，所述活化剂为硬脂酸、硬脂酸盐、羧酸盐、磷酸盐或季铵盐中的一种或两种以上的组合。优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或两种以上的组合。如KH550、KH570等。上述改性聚丙烯树脂的制备工艺，包括如下步骤：1)将PP树脂与偶联剂于高混机中混合充分，形成混合料A；2)将粉体与活化剂于高混机中混合充分，形成混合料B；3)将混合料B加入到混合料A中，充分混合，形成全混料；4)再将步骤3)得到的全混料进行挤出造粒。优选地，所述步骤1)中，高混机转速为800-1000rpm，例如：800rpm、820rpm、850rpm、870rpm、900rpm、950rpm、980rpm、1000rpm等；混合3-5min，例如：3min、3.5min、4min、4.5min、5min。优选地，所述步骤2)中，先以800-1000rpm的转速混合3-5min，再以100-250rpm的转速混合1-3min。例如：先以800rpm的转速混合5min，再以250rpm的转速混合1min，或者，先以1000rpm的转速混合3min，再以100rpm的转速混合3min，或者，先以900rpm的转速混合4min，再以200rpm的转速混合2min，等等。优选地，所述步骤3)中，以800-1000rpm的转速混合3-7min。例如：以800rpm的转速混合7min，或者，以1000rpm的转速混合3min，或者，以900rpm的转速混合5min，等等。优选地，所述步骤4)中，采用双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的主机的转速为250-300rpm，例如：250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm，等。优选地，挤出加工温度：一区140-160℃，二区155-165℃，三区160-170℃，四区170-180℃，五区170-180℃，六区180-190℃，七区180-190℃，八区180-190℃，九区180-190℃，模头190-200℃。例如：一区140℃，二区165℃，三区160℃，四区180℃，五区170℃，六区190℃，七区180℃，八区190℃，九区180℃，模头200℃；或者，一区160℃，二区155℃，三区170℃，四区170℃，五区180℃，六区180℃，七区190℃，八区180℃，九区190℃，模头190℃；或者，一区152℃，二区160℃，三区163℃，四区175℃，五区177℃，六区182℃，七区184℃，八区187℃，九区190℃，模头196℃，等等。所述粉体填料的加入，有利于提高PP树脂的刚性及某些性能，并且降低成本。活化剂，用于与粉体表面的极性官能团发生活化反应，硬脂酸盐、羧酸盐等在高混搅拌的作用下形成具有负电的金属离子基团，这种极性基团在与粉体表面的极性基团发生物理吸附及部分基团的化学反应，对粉体表面进行活化处理，降低粉体表面张力。偶联剂一般由两部分组成：一部分是亲无机基团，可与无机填充剂或增强材料作用；另一部分是亲有机基团，可与合成树脂作用，从而改变了PP树脂与粉体填料之间的界面能。本发明产品组方通过各组分及含量的有机组合，使之相互协同促进，使得高含量粉体可以在PP树脂中均匀分散，最终实现提高改性树脂的稳定性。解决了现有技术中如下问题：1、高含量粉体填料在PP树脂中难分散、易团聚；2、粉体填料与PP树脂的相容性差，粉体填料与PP树脂界面结合性能差；且与其他助剂协同作用，提高了改性树脂的力学、收缩一致性及稳定性，可实现高含量(可达49.5％)高粉体在聚丙烯树脂中的均匀分散(灰分正负偏差在0.5％以内)。本发明工艺在合理组方的基础上，对工艺的混配工艺和挤出工艺进行了改进，先分别将PP树脂与偶联剂在一定时间内高速混合，使偶联剂能够均匀的粘附在树脂表面，偶联剂发生缩合反应，结合成稳定的较长链亲有机基团，再与树脂发生缠结，并在树脂表面内层形成极薄的有机包覆层，偶联剂的另一端亲水反应基团在树脂表面的外层。活化剂与粉体填料混合过程中，由于粉体填料密度大，先在一定时间内高速混合，将活化剂均匀的分散在粉体表面，在低转速下，粉体表面的极性基团与活化剂的金属离子之间相互作用形成螯合结构，活化剂中有机基团朝外形成空间位阻，形成稳定的界面层，有效的防止粉体之间的团聚。再将两个共混物放入同一高混机中高速混合，使树脂表面外层的亲水基团与粉体填料内层表面的极性基团及金属离子发生反应，粉体表面外层的有机基团与树脂表面内层的亲有机基团高分子链发生缠结，实现了粉体填料均匀分散于PP树脂中，并且提高了粉体填料与树脂的结合性。在挤出加工过程中，混合物不会在喂料斗中出现树脂与粉体分离的状况，这种高粉体填充树脂的改性产品的稳定性好。具体实施方式以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。以下各实施例中，所述PP树脂为单一PP树脂或者两种以上PP树脂的混合；所述粉体填料采用碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、二氧化硅、滑石粉、云母等单一或两种以上的混合粉体；所述粉体填料的目数为900-2500目，例如：900目、1000目、1100目、1200目、1300目、1500目、1580目、1700目、1800目、1920目、2000目、2100目、2250目、2500目，等，均可；所述活化剂为硬脂酸、硬脂酸盐、羧酸盐、磷酸盐或季铵盐中的一种或两种以上的组合；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或两种以上的组合，如KH550、KH570等。各实施例可在上述范围内自由选择。实施例1：一种改性聚丙烯树脂，各组分参见表1。其制备方法为：将PP树脂与偶联剂放入高混机中以900rpm进行高速混合4min；同时将粉体与活化剂放入另一高混机以900rpm高速混合4min再以200rpm低速混合2min后，将粉体与活化剂的混合物取出，然后添加到树脂与偶联剂混合物的高混机混合5min后，将混合物置于双螺杆挤出机的喂料料斗中再次混合均匀后加入料筒挤出造粒，主机转速为270rpm。挤出加工温度：一区152℃，二区160℃，三区163℃，四区175℃，五区177℃，六区182℃，七区184℃，八区187℃，九区190℃，模头196℃。实施例2：一种改性聚丙烯树脂，其配方组分参见表1。其制备方法为：将PP树脂与偶联剂放入高混机中以800rpm进行高速混合5min；同时将粉体与活化剂放入另一高混机以1000rpm高速混合3min再以250rpm低速混合1min后，将粉体与活化剂的混合物取出，然后添加到树脂与偶联剂混合物的高混机混合7min后，将混合物置于双螺杆挤出机的喂料料斗中再次混合均匀后加入料筒挤出造粒，主机转速为250rpm。挤出加工温度：一区140℃，二区165℃，三区160℃，四区180℃，五区170℃，六区190℃，七区180℃，八区190℃，九区180℃，模头200℃。实施例3：一种改性聚丙烯树脂，其配方组分参见表1。其制备方法为：将PP树脂与偶联剂放入高混机中以1000rpm进行高速混合3min；同时将粉体与活化剂放入另一高混机以800rpm高速混合5min再以100min低速混合3min后，将粉体与活化剂的混合物取出，然后添加到树脂与偶联剂混合物的高混机混合3min后，将混合物置于双螺杆挤出机的喂料料斗中再次混合均匀后加入料筒挤出造粒，主机转速为300rpm。挤出加工温度：一区160℃，二区155℃，三区170℃，四区170℃，五区180℃，六区180℃，七区190℃，八区180℃，九区190℃。实施例4：一种改性聚丙烯树脂，其配方组分参见表1。其制备方法为：将PP树脂与偶联剂放入高混机中以950rpm进行高速混合4min；同时将粉体与活化剂放入另一高混机以870rpm高速混合3.5min再以150rpm低速混合2.5min后，将粉体与活化剂的混合物取出，然后添加到树脂与偶联剂混合物的高混机混合6min后，将混合物置于双螺杆挤出机的喂料料斗中再次混合均匀后加入料筒挤出造粒，主机转速为280rpm。挤出加工温度：一区145℃，二区163℃，三区165℃，四区172℃，五区177℃，六区181℃，七区185℃，八区185℃，九区188℃，模头195℃。表1:组分实施例1实施例2实施例3实施例4PP树脂51kg65kg70kg77kg粉体填料44.5kg30.8kg26.4kg21kg活化剂4kg3.5kg2.8kg1kg偶联剂0.5kg0.7kg0.8kg1kg结果测试：将上述4项实施例提供的组方经改性造粒得到的粒子进行抽样，分别抽三个样品按照国标进行灰分测试，测试结果如表2。表2灰分测试结果灰分结果实施例1实施例2实施例3实施例41#44.3％30.5％26.1％21.1％2#44.1％31.1％25.9％20.8％3#44.8％30.6％26.3％20.7％由上表2可知，采用本发明方法制备的改性树脂灰分正负偏差在0.5％以内，说明粉体在树脂中分散非常均匀，同一批次产品的一致性非常好，稳定性好。这主要是由于树脂与偶联剂先通过高混工艺使得偶联剂与树脂具有良好的相容性，能够均匀粘附在树脂表面，粉体与活化剂通过高混工艺使得硬脂酸盐及羧酸盐类物质与粉体表面的羟基发生反应，在高混过程中，在一定温度范围内，随着温度的升高，粉体表面的活化效果越好，越不容易团聚。通过以上两种不同的混合工艺处理后再将两种混合物一起高速混合，树脂表面的偶联剂反应基团与活化粉体颗粒表面进行充分的接触反应，形成稳定的界面层，从而使得粉体分散均匀，结合性好，不会在喂料斗中出现树脂与粉体分离的状况，这种高粉体填充树脂的改性产品的稳定性好。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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