一种超低温高韧性改性聚丙烯及其制备方法
【专利说明】一种超低温高韧性改性聚丙烯及其制备方法
[0001] 一.技术领域： 本发明涉及一种改性聚丙烯材料的制备方法，具体涉及一种超低温高韧性改性聚丙烯 及其制备方法。
[0002] 二.【背景技术】： 聚丙烯（PP)具有密度低、机械性能较优异、还有良好的耐应力龟裂、耐疲劳屈服和耐化 学品性能、而且有价格便宜、易加工成型、已回收、可循环利用等优点，获得了广泛的应用， 特别是在汽车工业、家电及机械领域的应用不断加大。但由于聚丙烯材料耐低温性能差、刚 性较低，不能达到用于汽车内外饰件的使用要求，因此为必须对其进行改性。聚丙烯主要改 性方法有弹性体增韧聚丙烯改性；无机填料填充增强聚丙烯改性；以及利用聚丙烯、无机 填料、弹性体三者共同作用增韧增强聚丙烯改性研究。
[0003] 随着汽车行业对产品安全性能的更高要求，对汽车内外饰的低温韧性也提出了更 高的要求。目前国内汽车保险杠专用料的制备方法主要是以弹性体和无机刚性粒子两者复 配共混改性聚丙烯，这种方法成本低廉、加工方便、对材料的强度和韧性都有较好的改性效 果，该方法可以制备出具有较高的冲击韧性又具有较高的弯曲强度的改性材料，适合大部 分保险杠的制造，但是其还存在着低温脆性，在较低温度下，材料的韧性会急剧下降，对环 境的适应性较差，不能满足更高档次保险杠专用料的需求。
[0004] 耐低温聚丙烯材料国内早已展开研究，201010582350. 5公开了一种高低温韧性改 性聚丙烯材料及其制备方法，以天然顺丁橡胶为低温增韧剂来改善材料的低温韧性，然而 其低温韧性只能达到-30°C，更低温度下(如-40°C )效果并不理想。
[0005] 201110136170. 9描述了一种以茂金属乙烯-己烯共聚物作为弹性体组分增韧的 耐低温保险杠材料，不过其低温韧性也只能达到-20°C时保持良好的韧性，在更低温度下 (-30°C、-40°C )时材料会变得很脆，冲击韧性无法得到保持。
[0006] 三.
【发明内容】
： 本发明提供一种制备方法简单、成本较低、效果明显的超低温高韧性聚丙烯及其制备 方法。
[0007] 本发明所述一种超低温高韧性改性聚丙烯及其制备方法由如下组分复配而成 ： 聚丙烯 40-90 质量份 无机刚性粒子 5-30 质量份 非晶态聚-a-烯烃 5-30 质量份 偶联剂 0. 1-0. 9质量份 抗氧剂 0. 1-0. 5质量份 抗紫外剂 0. 1-0. 5质量份 所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯或均聚与共聚聚丙烯任意比例的混合。
[0008] 所述无机刚性粒子为滑石粉、硅灰石、碳酸钙、云母中的一种或者两种以上任意比 例的混合物。
[0009] 所述非晶态聚-a-烯烃为2到20个碳原子的a-烯烃单体分子的非晶态聚合物 或非晶态共聚物。本发明使用的非晶态聚-a-烯烃是用三氯化钛作为催化剂，三异丁基铝 作为辅助催化剂，a_烯烃单体在惰性溶剂环境下，在搅拌釜中聚合，三氯化钛与三异丁基铝 的摩尔比为1:4, a-烯烃单体与溶剂质量比为1:1，惰性溶剂为脂族烃类溶剂，反应温度为 50°C~70°C。按照此工艺制得高粘度非晶态聚-a-烯烃，其玻璃化温度为-40°C~_80°C。
[0010] 所述非晶态聚-a-烯烃的a-烯烃单体选自乙烯、丙烯、a- 丁烯、a-戊烯、a-己烯、 a_半稀、a_十二稀、a_十八稀、4_甲基_a_戊稀、甲基_a_己稀、甲基_a_庚稀。
[0011] 所述非晶态聚-a_烯烃添加量为5_30质量份。
[0012] 所述非晶态聚-a-烯烃添加量优选为10-25质量份。
[0013] 非晶态聚_a-烯烃1 :单体分子为乙烯、丙烯、a-十二稀摩尔比为1:1:1进行聚合 制得的非晶态聚-a_烯烃。
[0014] 非晶态聚_a-烯烃2 :单位分子为丙烯、4-甲基-a-戊烯摩尔比为1:1进行聚合制 得的非晶态聚-a_烯烃。
[0015] 非晶态聚_a-烯烃3 :单体分子为乙烯、a-十二烯摩尔比为1:1进行聚合制得的非 晶态聚-a_烯烃。
[0016] 所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或上述几种偶联剂任 意比例的混合物。
[0017] 所述抗氧剂为芳香胺类、受阻酚类抗氧剂。
[0018] 所述抗紫外剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻 胺类抗紫外剂。
[0019] 本发明的制备方法包括如下步骤： (1) 将无机刚性粒子进行干燥； (2) 将干燥后的无机刚性粒子与偶联剂加入混合机中高速搅拌2-10分钟； (3) 将搅拌好的无机刚性粒子、偶联剂的混合物与聚丙烯、非晶态聚-a-烯烃、抗氧剂 加入混合机中搅拌2-10分钟； (4) 将上述混合后的材料经挤出机挤出、造粒后，即得成品。
[0020] 本发明主要利用偶联剂，使得基体PP与无机刚性粒子的表面粘结力增强，以非晶 态聚-a-烯烃为增韧剂对PP基体进行增韧，改善PP的耐低温韧性。
[0021] 有益效果：本发明所制得的超低温高韧性聚丙烯在更低的温度下依然可以保持较 好的冲击韧性，加工工艺简单、其它力学性能得到很好的保持。在考察材料的韧性主要指标 为缺口冲击强度，其值越高，表明韧性越好；由表1所知，室温下除实施例1低于对比例的室 温缺口冲击强度，实施例3高于对比例室温缺口冲击强度，其他与对比例的室温缺口冲击 强度相当；但在低温（_50°C)，本发明的实施例1-6中其在-50°C缺口冲击强度为对比例的 2-4倍左右，并且实施例3效果最好。由此可见本发明比现有技术可以在更低温（-50°C )保 存良好的韧性。
[0022] 四?【具体实施方式】： 通过以下实施例可以更好的说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
[0023] 以下实施中，聚丙烯为燕山石化生产的K8003 ;无机刚性粒子为辽宁省海城市艾 海滑石有限公司生产的滑石粉；P0E是韩国LG化学生产的LG170 ;偶联剂为南京曙光化工 集团有限公司生产的钛酸酯偶联剂；抗氧化剂为烟台新秀化学用品有限公司生产的抗氧剂 1010 ;抗紫外剂为巴斯夫公司生产的UV-531。 聚合工艺： 本发明使用的非晶态聚-a_烯烃是用三氯化钛作为催化剂，三异丁基铝作为辅助催化 剂，a-烯烃单体在惰性溶剂环境下，在搅拌釜中聚合，三氯化钛与三异丁基铝的摩尔比为 1:4, a-烯烃单体与溶剂质量比为1:1，惰性溶剂为脂族烃类溶剂，反应温度为50°C~70°C。 按照此工艺制得高粘度非晶态聚-a-烯烃，其玻璃化温度为-40°C~_80°C。
[0024] 非晶态聚-a_烯烃1 :单体分子为乙烯、丙烯、a_十二稀摩尔比为1:1:1进行聚合 制得的非晶态聚-a_烯烃。
[0025] 非晶态聚-a-烯烃2