一种增容增韧的PPE/PP合金材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子复合材料加工，尤其涉及一种增容增韧的ppe/pp合金材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚苯醚树脂(ppe)作为世界五大通用工程塑料之一，是一种无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度，耐热、耐水、耐水蒸汽，尺寸稳定性好，有突出的电绝缘性和较好的耐磨性。但是ppe的熔体粘度高、熔融流动性差，冲击韧性差、有应力开裂倾向，加工成型困难，使其单独应用受到了很大限制。

2、聚丙烯(pp)具有优异的耐溶剂性、流动性、电绝缘性、化学稳定性好以及成本低等优点，但是pp是结晶性聚合物，内部存在着很大的球晶，ppe分子结构中的苯环导致了分子链刚性大，不仅造成pp的抗冲击强度很低，熔融流动性差，成型加工困难，还会使制品的后收缩现象严重，且耐溶剂性较差。

3、由于ppe为非结晶聚合物，pp为结晶聚合物，ppe/pp合金属于典型的非结晶与结晶共混物，两种不相容聚合物的简单共混物界面黏结性差，缺乏形态稳定性，加之ppe与pp之间熔体黏度差，会导致该类合金应力开裂纹现象，使其冲击性能和拉伸、弯曲性能均难达到满意的性能要求，极大地限制了ppe与pp共混的应用。因此合金材料的开发必须要通过相容剂来进行增容，从而利用特殊的制备工艺方法来改善聚苯醚ppe/聚丙烯pp二者缺点，并融合其二者优点，制造出性能优异的合金材料。

4、目前国外开发的ppe/pp合金材料已经实现规模化生产，并得到了广泛应用。如在汽车工业中，未增强ppe/pp合金适用于制造车档面板和汽车下罩零部件；增强的ppe/pp合金可应用于制造汽车前置组件、座位后背、承重台面和下罩零部件；同时以增强的ppe/pp合金材料制造的动力工具，表面质量极佳。而国内相关高性能ppe/pp合金产品还是一个空白。目前市场上ppe/pp合金材料主要还是被国外大公司所垄断，国内同类产品复杂的加工和低性能，致使国内需求长期受到不公平对待。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种增容增韧高性能的ppe/pp合金材料，生产制造简单，成本低，具有耐老化时间长、高流动性、高抗冲击韧性，还具有优良的刚性、韧性、耐热性等综合性能，可用于汽车工业、动力、工程及其它行业领域产品需求。

2、为了实现本发明的目的，本发明提供了一种增容增韧的ppe/pp合金材料，是由以下重量份数的原料组成：聚苯醚20～60份、聚丙烯15～60份、聚苯乙烯15～50份、复合相容剂3～20份、增韧剂3～20份和复合抗氧剂0.1～1.0份；

3、所述复合相容剂是由氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和苯乙烯类热塑性弹性体组成。

4、进一步的，所述氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和苯乙烯类热塑性弹性体的质量比为1：1：1～2：1：1。

5、进一步的，所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物，选自美国科腾的d1101。

6、进一步的，所述增韧剂为poe弹性体，选自日本三井的df610。

7、进一步的，所述复合抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述辅助抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。

8、进一步的，所述聚苯醚的特性粘度为0.3～0.6dl/g。

9、进一步的，所述聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯。

10、进一步的，所述聚苯乙烯为聚苯乙烯共聚物或聚苯乙烯均聚物中的任意一种。

11、本发明还提供了一种增容增韧的ppe/pp合金材料的制备方法，具体包括以下步骤：

12、按重量份数的配比称取原料，将称取的各组分原料放入高速搅拌机，经高速搅拌机搅拌2～5min完全混合均匀后，将主基体材料ppe组合物(即是指聚苯醚、聚苯乙烯、复合抗氧剂和相容剂)由主进料进入具有组合型螺纹结构的双螺杆挤出机中，将主基体材料pp组合物(即是指聚丙烯、复合相容剂和增韧剂)由侧位进料进入组合螺纹结构的双螺杆挤出中，进行共混挤出，双螺杆挤出机温度在210～250℃，螺杆转速为30～55hz，冷却，切粒，制得ppe/pp合金材料。

13、进一步的，所述具有组合型螺纹结构的双螺杆挤出机沿物料输送方向依次包括主进料段、塑化段、第一混合剪切段、侧位进料段、第二混合剪切段、混炼段和真空排气/挤出段；

14、所述主进料段设置有主进料口，所述主进料段和塑化段的双螺杆螺纹为正向螺纹单元，所述第一混合剪切段的双螺杆螺纹依物料输送方向设置有正向剪切螺纹单元、正反向剪切螺纹单元；

15、所述侧位进料段设置有侧位进料口，所述侧位进料段和混炼段的双螺杆螺纹为正向螺纹单元，所述第二混合剪切段的双螺杆螺纹设置为反正向剪切螺纹单元；

16、所述真空排气/挤出段设置有真空排气口。

17、进一步的，所述正反向剪切螺纹单元是由正向剪切螺纹和反向剪切螺纹相间排列构成。

18、进一步的，所述反正向剪切螺纹单元是由一个反向剪切螺纹和两个正向剪切螺纹相间排列构成。

19、本发明取得了以下有益效果：

20、1、本发明以ppe和pp为基体材料，其中ppe为主基体材料，利用复合相容剂、聚苯乙烯和其它辅助料，聚苯乙烯嵌段与ppe热力学相容性，pp与嵌段共聚物相容，使ppe和pp能完全融合共混，提高了本发明中各组分间的相容性。

21、2、本发明是以ppe和pp为基体材料，通过添加适当比例的聚苯乙烯、增韧剂和复合抗氧剂，在以嵌段共聚物为复合相容剂的作用下，并采用特定的工艺制得的ppe/pp合金材料，具有高的抗冲击韧性、高流动性和耐老化时间长的优异特性，还具有优良的优良的刚性、韧性、耐热性等综合性能。

22、3、本发明采用组合型螺纹结构的双螺杆挤出机，使从主进料和侧位进料的所有原材料在料筒里面经过正向加反向剪切螺纹和反向加正向剪切螺纹的旋转啮合下，进行强烈的分散混合过程，使原材料从一种材料传递到另一种材料，在相熔聚合过程的一瞬间，使材料间达到完全相熔共聚，进而得到增容增韧的ppe/pp合金材料。

23、4、本发明采用双螺杆螺纹进行特殊组合，再经主进料和侧位进料来进行材料嵌段共聚，经过双螺杆螺纹进行特殊组合的特殊工艺来进行材料组分的嵌段和接枝聚合物有效地增容聚合物，利用相容剂和其它辅助料，使合金聚合物避免了ppe与pp不相容问题，使本发明的合金材料具有优良的刚性、韧性、耐热性等综合性能。

24、5、本发明可根据产品功能需求，往本发明的配方中添加合适的功能助剂，以达到所需的性能，如：本发明中若添加玻纤，则可以衍生出加强型改性合金材料，显著提高本发明的力学性能。

技术特征：

1.一种增容增韧的ppe/pp合金材料，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：

2.根据权利要求1所述的增容增韧的ppe/pp合金材料，其特征在于，所述氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和苯乙烯类热塑性弹性体的质量比为1：1：1～2：1：1。

3.根据权利要求2所述的增容增韧的ppe/pp合金材料，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物，选自美国科腾的d1101。

4.根据权利要求1所述的增容增韧的ppe/pp合金材料，其特征在于，所述增韧剂为poe弹性体，选自日本三井的df610。

5.根据权利要求1所述的增容增韧的ppe/pp合金材料，其特征在于，所述复合抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述辅助抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。

6.根据权利要求1所述的增容增韧的ppe/pp合金材料，其特征在于，所述聚苯醚的特性粘度为0.3～0.6dl/g；

7.如权利要求1-6任一项所述的增容增韧的ppe/pp合金材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的增容增韧的ppe/pp合金材料的制备方法，其特征在于，所述具有组合型螺纹结构的双螺杆挤出机沿物料输送方向依次包括主进料段(1)、塑化段(2)、第一混合剪切段(3)、侧位进料段(4)、第二混合剪切段(5)、混炼段(6)和真空排气/挤出段(7)；

9.根据权利要求8所述的增容增韧的ppe/pp合金材料的制备方法，其特征在于，所述正反向剪切螺纹单元(12)是由正向剪切螺纹和反向剪切螺纹相间排列构成。

10.根据权利要求8所述的增容增韧的ppe/pp合金材料的制备方法，其特征在于，所述反正向剪切螺纹单元(13)是由一个反向剪切螺纹和两个正向剪切螺纹相间排列构成。

技术总结
本发明公开一种增容增韧的PPE/PP合金材料及其制备方法，涉及高分子复合材料加工技术领域。本发明公开的增容增韧的PPE/PP合金材料，是由以下重量份数的原料组成：聚苯醚20～60份、聚丙烯15～60份、聚苯乙烯15～50份、复合相容剂3～20份、增韧剂3～20份和复合抗氧剂0.1～1.0份；所述复合相容剂是由氢化苯乙烯‑异戊二烯共聚物、氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物和苯乙烯类热塑性弹性体组成。本发明提供的增容增韧高性能的PPE/PP合金材料，生产制造简单，成本低，具有耐老化时间长、高流动性、高抗冲击韧性，还具有优良的刚性、韧性、耐热性等综合性能，可用于汽车工业、动力、工程及其它行业领域产品需求。

技术研发人员：袁文,邹杰安,刘石彬,曾洪锋,袁斌,杨蓓蓓
受保护的技术使用者：湖南恒屹新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12