本发明涉及材料加工技术领域，特别涉及一种低收缩率聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术：
随着工业的不断发展，高分子材料广泛应用，各个领域对材料性能的要求不断提升。为了满足应用的需要，单纯纯树脂制成的材料显得力不从心，所以，高分子材料领域必须推陈出新，塑料改性的研究也就越来越重要，例如期望聚合物材料耐高温、易于加工成型、具有很好的韧性、较高的强度、性能良好而且价格低廉等等，己成为新材料开发领域的重要研究方向，具有广阔的市场开发应用前景。
聚丙烯是一种工业产量较大的聚合物，它具有质轻、易于加工、化学稳定性良好等优点，在电子产品、汽车零件、包装材料等领域的应用十分广泛；但是聚丙烯的收缩率高、阻燃性能差，限制了聚丙烯的应用。聚苯乙烯熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产，成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低收缩率聚丙烯材料及其制备方法，以改善聚丙烯材料的收缩率和力学性能。
为此，本发明提供了一种低收缩率缩率聚丙烯材料，包括如下重量组分：聚丙烯均聚物17-40份，聚丙烯共聚物25-40份，碳酸钙3-8份，滑石粉12-17份，氢氧化镁8-10份，茂金属线性低密度聚乙烯3-6份，增韧剂4-8份，抗氧剂0.3-0.6份，分散剂0.3-0.7份，抗滴落剂0.3-0.5份。
优选的，所述聚丙烯均聚物为高弹性模量的聚丙烯均聚物，弹性模量为1200-1400mpa。
优选的，所述聚丙烯共聚物为高流动性聚丙烯共聚物或高抗冲性聚丙烯共聚物，所述高流动性聚丙烯共聚物的熔融指数为60-80g/10min，所述高抗冲性聚丙烯共聚物的悬臂梁缺口冲击强度为40-60kj/m2。
优选的，所述茂金属线性低密度聚乙烯的密度为0.91-0.93g/cm3，短链支化度为10-20，分子量为80000-120000g/mol，分子量分布(mwd)为3.5-4.5。
优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或几种。
优选的，所述增韧剂为聚烯烃弹性体。
优选的，所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺。
优选的，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。
本发明还提供了低收缩率聚丙烯材料的制备方法，所述方法包括：称量重量组分：聚丙烯均聚物17-40份，聚丙烯共聚物25-40份，碳酸钙3-8份，滑石粉12-17份，氢氧化镁8-10份，茂金属线性低密度聚乙烯3-6份，聚烯烃弹性体(poe)4-8份，抗氧剂0.3-0.6份，分散剂0.3-0.7份；将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段160-180℃，二段180-200℃，三段180-200℃，四段200-220℃，五段200-220℃，六段200-220℃，七段210-230℃，八段210-230℃，九段210-230℃，十段210-230℃，机头210-220℃，主机转速为350-400r/min，喂料速度为15-20r/min。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种低收缩率聚丙烯材料及其制备方法，低收缩率缩率聚丙烯材料包括如下重量组分：聚丙烯均聚物17-40份，聚丙烯共聚物25-40份，碳酸钙3-8份，滑石粉12-17份，氢氧化镁8-10份，茂金属线性低密度聚乙烯3-6份，增韧剂4-8份，抗氧剂0.3-0.6份，分散剂0.3-0.7份，抗滴落剂0.3-0.5份。本发明的聚丙烯材料的收缩率低，基本接近聚苯乙烯的收缩率，而且拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度等力学性能均高于聚苯乙烯ps的力学性能，并具有良好的阻燃效果。聚丙烯材料的成本要低于聚苯乙烯生产成本，所以能够替代聚苯乙烯材料进行制件注塑，具有广阔的市场应用前景。
阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的低收缩率聚丙烯材料包括如下重量组分：聚丙烯均聚物17-40份，聚丙烯共聚物25-40份，碳酸钙3-8份，滑石粉12-17份，氢氧化镁8-10份，茂金属线性低密度聚乙烯3-6份，增韧剂4-8份，抗氧剂0.3-0.6份，分散剂0.3-0.7份，抗滴落剂0.3-0.5份。
聚丙烯均聚物具有较高的刚性，其拉伸强度、弯曲强度和弹性模量较高，而聚丙烯共聚物具有较高的韧性和断裂伸长率，因两种构型的聚丙烯溶度积参数相近，相容性好，将两种聚丙烯共混，可以使得共混材料兼具两种材料的优点、即具有高刚性又兼备高韧性。
聚丙烯均聚物可以为高弹性模量的聚丙烯均聚物，其弹性模量为1200-1400mpa，具有较高的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量，可以赋予材料较高的抗变形能力。当聚丙烯材料制备承重件时，能够有效保证制件长期受力不变形，保证制件匹配的稳定性。
聚丙烯共聚物为高流动性聚丙烯共聚物或高抗冲性聚丙烯共聚物，具有较高的韧性和断裂伸长率。高流动性聚丙烯共聚物的熔融指数为60-80g/10min，高流动性的聚丙烯可以提高制品的加工流动性能，提高生产效率。高抗冲性聚丙烯共聚物的悬臂梁缺口冲击强度为40-60kj/m2，高抗冲性聚丙烯可以赋予材料较高的韧性，以抵抗外力冲击而不变形损坏。
碳酸钙和滑石粉作为无机刚性填料，能够显著降低聚丙烯材料的收缩率，其原理在于两者作为刚性粒子，粒径较小，能够完全填充到聚丙烯分子链间；聚丙烯温度从tg以上降低到tg以下过程中，分子链从自由体积动态伸展逐渐变为静态蜷曲状态，这就是聚丙烯材料收缩原因；而通过添加无机填料(滑石粉、碳酸钙)，纳米级的无机刚性粒子填充到聚丙烯分子链空隙中，这样聚丙烯分子链变化就会收到阻碍，自由体积变化幅度变小，从而使聚丙烯材料收缩率变低；而碳酸钙作为球形粒子，滑石粉作为片状粒子，能够充分填充到聚丙烯分子链空隙中，最大限度的降低聚丙烯材料的收缩率；同时两种无机填料的使用能够提高聚丙烯材料的密度，提高力学性能，降低生产使用成本。
茂金属线性低密度聚乙烯(lldpe)3-6份，lldpe作为线性短链聚烯烃，能够与聚丙烯充分混合均匀，填充缠结到聚丙烯主链、支链周围，使聚丙烯冷却结晶过程分子链蜷曲程度变小，从而使得聚丙烯的收缩率降低；lldpe还对碳酸钙、滑石粉和聚丙烯起到相容剂作用，使得碳酸钙、滑石粉和聚丙烯能够充分地均匀混合分散，使得碳酸钙和滑石粉充分均匀填充到聚丙烯自由空间分子链中，从而可以使得聚丙烯在冷却过程中蜷曲程度变小，体积变小程度降低，进而使得聚丙烯收缩率变小。优选的，茂金属线性低密度聚乙烯的密度0.91-0.93g/cm3，短链支化度10-20，分子量为80000-120000g/mol，分子量分布(mwd)为3.5-4.5；茂金属线性低密度聚乙烯的分子量越低，分子量分布更窄、密度越低，其分子链越短，越能够充分穿插到聚丙烯间隙中，从而可以充分起到降低聚丙烯收缩率的效果。
氢氧化镁受热发生分解，可以吸收燃烧材料表面释放的热量，从而抑制表面温度继续升高，降低其继续燃烧的概率；同时释放出大量水分，可以稀释燃物表面的氧气，使得氧气浓度低于可燃标准；同时分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面隔绝了与氧气的接触，从而可以协同达到阻燃效果。氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生，而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收橡胶、塑料等高分子燃烧所产生的有害气体和烟雾，活性氧化镁不断吸收未完全燃烧的熔化残留物，从使燃烧很快停止的同时消除烟雾、阻止熔滴。
抗滴落剂为聚四氟乙烯，四氟乙烯在螺杆剪切作用力下纤维化成为三维网状结构，当制品燃烧后，阻燃剂抑制制品进一步燃烧，而抗滴落剂就会将已燃烧部分基于自身三维网状结构进行包覆连接，从而避免已燃烧部分滴落造成的二次伤害。
抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或几种。
增韧剂为聚烯烃弹性体(poe)，poe作为聚烯烃类弹性体，与聚丙烯相容性好，能够和聚丙烯充分地混合分散均匀，能够显著提高聚丙烯的冲击强度和韧性，便于后期制品的加工成型。
分散剂为乙撑双硬脂酰胺，乙撑双硬脂酰胺作为一种新型分散润滑剂，除了具有分散效果外，还具有内润滑和外润滑效果，在塑料成型加工过程中可以提高熔融塑料的流动性和脱模性，从而提高了塑料加工产量，降低了能耗。乙撑双硬脂酰胺具有分散润滑作用，能够将聚丙烯基料、阻燃剂、无机填充矿粉、其他助剂等充分分散均匀，同时还能提高加工质量和产量，提高生产效率。
本发明的低收缩率聚丙烯材料的制备方法包括：称量重量组分：聚丙烯均聚物17-40份，聚丙烯共聚物25-40份，碳酸钙3-8份，滑石粉12-17份，氢氧化镁8-10份，茂金属线性低密度聚乙烯3-6份，聚烯烃弹性体(poe)4-8份，抗氧剂0.3-0.6份，分散剂0.3-0.7份；将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段160-180℃，二段180-200℃，三段180-200℃，四段200-220℃，五段200-220℃，六段200-220℃，七段210-230℃，八段210-230℃，九段210-230℃，十段210-230℃，机头210-220℃，主机转速为350-400r/min，喂料速度为15-20r/min。
实施例1
本实施例的低收缩率聚丙烯材料包括如下重量组份：聚丙烯均聚物37份，其弹性模量为1200mpa，高抗冲性聚丙烯共聚物25份，其悬臂梁缺口冲击强度为40kj/m2，碳酸钙7份，滑石粉15份，氢氧化镁8份，茂金属线性低密度聚乙烯5份，增韧剂聚烯烃弹性体(poe)8份，抗氧剂1010：0.2份，抗氧剂168：0.2份，分散剂乙撑双硬脂酰胺0.5份，抗滴落剂为聚四氟乙烯0.3份。
将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段150℃，二段170℃，三段190℃，四段200℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，九段210℃，十段200℃，机头200℃，主机转速380r/min，喂料速度18r/min。
实施例2
本实施例的低收缩率聚丙烯材料包括如下重量组份：聚丙烯均聚物40份，，其弹性模量为1300mpa，高抗冲性聚丙烯共聚物20份，其悬臂梁缺口冲击强度为40kj/m2，碳酸钙7份，滑石粉15份，氢氧化镁8份，茂金属线性低密度聚乙烯5份，增韧剂聚烯烃弹性体(poe)4份，抗氧剂1010：0.2份，抗氧剂168：0.2份，分散剂乙撑双硬脂酰胺0.5份，抗滴落剂为聚四氟乙烯0.4份。
将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段150℃，二段170℃，三段190℃，四段200℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，九段210℃，十段200℃，机头200℃，主机转速380r/min，喂料速度18r/min。
实施例3
本实施例的低收缩率聚丙烯材料包括如下重量组份：聚丙烯均聚物27份，其弹性模量为1300mpa，高抗冲性聚丙烯共聚物40份，其悬臂梁缺口冲击强度为50kj/m2，碳酸钙5份，滑石粉15份，氢氧化镁8份，茂金属线性低密度聚乙烯5份，增韧剂聚烯烃弹性体(poe)4份，抗氧剂1010：0.2份，抗氧剂168：0.2份，分散剂乙撑双硬脂酰胺0.5份，抗滴落剂为聚四氟乙烯0.5份。
将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段150℃，二段170℃，三段190℃，四段200℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，九段210℃，十段200℃，机头200℃，主机转速380r/min，喂料速度18r/min。
实施例4
本实施例的低收缩率聚丙烯材料包括如下重量组份：聚丙烯均聚物17份，其弹性模量为1400mpa，高抗冲性聚丙烯共聚物40份，其悬臂梁缺口冲击强度为60kj/m2，碳酸钙5份，滑石粉15份，氢氧化镁8份，茂金属线性低密度聚乙烯5份，增韧剂聚烯烃弹性体(poe)8份，抗氧剂1010：0.2份，抗氧剂168：0.2份，分散剂乙撑双硬脂酰胺0.5份，抗滴落剂为聚四氟乙烯0.3份。
将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段150℃，二段170℃，三段190℃，四段200℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，九段210℃，十段200℃，机头200℃，主机转速380r/min，喂料速度18r/min。
实施例5
本实施例的低收缩率聚丙烯材料包括如下重量组份：聚丙烯均聚物30份，其弹性模量为1400mpa，高抗冲性聚丙烯共聚物31份，其悬臂梁缺口冲击强度为50kj/m2，碳酸钙5份，滑石粉15份，氢氧化镁8份，茂金属线性低密度聚乙烯3份，增韧剂聚烯烃弹性体(poe)8份，抗氧剂1010：0.2份，抗氧剂168：0.2份，分散剂乙撑双硬脂酰胺0.5份，抗滴落剂为聚四氟乙烯0.4份。
将上述组分用高速混合机混合均匀，再装入双螺杆挤出机中挤出、造粒、晾干；双螺杆挤出机为11段加热，温度分别控制在一段150℃，二段170℃，三段190℃，四段200℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，九段210℃，十段200℃，机头200℃，主机转速380r/min，喂料速度18r/min。
对实施例1-实施例5制备得到的聚丙烯材料进行性能测试，同时对聚苯乙烯ps(购自镇江奇美)进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，实施例1-实施例5制备的聚丙烯材料的收缩率低，基本接近聚苯乙烯的收缩率，而且拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度等力学性能均高于聚苯乙烯ps的力学性能，并具有良好的阻燃效果。聚丙烯材料的成本要低于聚苯乙烯生产成本，所以能够替代聚苯乙烯材料进行制件注塑，具有广阔的市场应用前景。
相关测试方法和标准如下：
1.密度：gb/t1033，《塑料密度和相对密度试验方法》。
2.成型收缩率：gb/t15585，《热塑性塑料注射成型收缩率的测定》。
3.拉伸强度、断裂伸长率测试：gb/t1040，《塑料拉伸性能试验方法》。
4.弯曲强度、弯曲模量测试：gb/t9341，《塑料弯曲性能试验方法》。
5.悬臂梁缺口：gb/t1843，《硬质塑料冲击试验方法》。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。