专利名称：一种β－晶型聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域：
本发明属于应用化学领域，特别涉及一种β-晶型聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术：
现有技术通常所说的聚丙烯是指等规聚丙烯(IPP)其等规度在96％左右，其晶体结构主要是单晶系的α晶型，这种晶型比较稳定，但其刚性和韧性不平衡，特别是抗冲击性能，在常温下只有5J/m，为克服这些缺点，提高其韧性且拉伸强度又不降低，过去广大国内外科技工作者集中研究用乙丙橡胶、热塑性弹性体如SBS或POE等来改性聚丙烯，提高它的抗冲击强度及耐低温性能，虽然有一定的效果但工艺过程较复杂，成本也较高。近年来国内外都出现了加入β成核剂的方法，提高聚丙烯中β-晶型的含量，从而改善其性能，如CN001173391公开了加入不同成核剂制备的聚丙烯中β-晶型相对含量达33％左右，冲击强度可提高30％，其它力学性能未见数据报导；CN 02134498.1公开了聚丙烯β-晶型成核剂及所得的制品，这些不同制品β-晶型相对含量可达75-89％，抗冲击性能可提高约85％，但同样未见具体数据。
发明内容
本发明提供了一种拉伸强度高、耐热、抗冲击的β-晶型聚丙烯组合物及其制备方法。
本发明的技术解决方案为一种β-晶型聚丙烯组合物，它包括以下组分a.90.00～100.00％(重量)聚丙烯；b.0.00～10.00％(重量)无机填料；c.0.10～2.00％(a、b总重量)抗氧剂；d.0.10～1.00％(a、b总重量)润滑剂；e.0.05～3.00％(a、b总重量)成核剂；f.0.10～1.00％(a、b总重量)光稳定剂。
所述的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯在230℃、压力2.16Kg条件下，其熔体流动速率为0.5-6.0g/10min，推荐的熔体流动速率为1.0-3.0g/10min。
所述的成核剂可以单独使用丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸的钙盐、苯甲酸钙或取代苯酰胺类化合物；也可以使用上述有机二元酸盐中的任一种与硬酯酸钙的复合物，其质量配比不限，但推荐1∶0.5-2。
抗氧剂是硫代二丙酸二月桂酯或三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中任一种与四[β-(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯]季戊四醇的任意配比混合物，优选均为1∶1-2。
润滑剂是硬脂酸或分子量1500～5000，密度为0.9g/cm3的白色粉末状低分子聚丙烯、低分子聚乙烯。这些润滑剂可以单独使用，也可以复配使用，其复配比例一般没有具体限制。推荐用量为聚丙烯与无机填料总重量的0.3-0.8％。
所述的无机填料是轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉或层状硅酸盐母粒。这些填料可单独使用也可混合使用，其比例没有具体限制，推荐用量为总量的2-8％，无机填料的颗粒度一般为0.1-3μm。
所述的光稳定剂是水杨酸对辛基苯基酯(紫外线吸收剂OPS)；对，对’-异丙叉双酚水杨酸酯(紫外线吸收剂BAD)；2-羟基4-正辛氧基-二苯甲酮(紫外线吸收剂UV-531)；三(1，2，2’，6，6’五甲基哌啶基)-亚磷酸酯(光稳定剂GW-540)。这些光稳定剂既可以单独使用也可复配使用，其复配比例没有具体的限制，推荐用量为聚丙烯与无机填料总重量的0.1-0.4％。
一种β-晶型聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于按上述配方将各组分称好，加入到高速混合器中，转速设定为1000转/分，在室温下混合1-3分钟放出，再将该混合物加到双螺杆挤出机的料筒中，按规定的工艺条件在双螺杆挤出机内熔融挤出造粒。
设定的工艺参数控制范围是双螺杆挤出机各段温度从加料段到摸头为170-230℃；螺杆转速为190-240转/分；真空度设在0.04-0.08Mpa；冷却水的温度控制在20-45℃之间；切粒机的转速控制在700-900转/分。
与现有技术相比，本发明组合物不仅具有超高的拉伸强度(≥42Mpa)、突出的耐热性及优良的抗冲击性能，而且成本低，制备工艺简单，容易操作。可用于制造大口径的建筑用管和工业用管、阀门、管件、也可用于钢厂、电厂的除尘器、电镀厂的电解槽及隔板。
四
图1为制备工艺示意流程图五具体实施方式
本发明的详细描述作说明之用，本领域技术人员应该理解，这些细节仅用于这一目的，在不偏离权利要求书界定的本发明精神和范围条件下，可以对本发明进行改动。
实施例1β-晶型聚丙烯组合物的组成是3Kg均聚丙烯(熔体流动速率0.5g/10min)、成核剂戊二酸钙30g、抗氧剂1010 12g、抗氧剂168 24g、润滑剂低分子蜡15g、轻质碳酸钙120g、光稳定剂GW 5406g。按照图1的制备流程，将上述组份称好，加到10立升高速混合器中，转速1000转/分，在室温下混合1分钟后取出，把混合好的料加到φ30双螺杆挤出机的料斗里，经熔融、挤出、冷却、切粒即可制得β-晶型聚丙烯组合物。双螺杆挤出机从第一段到第五段的温度分别控制在170-180℃、180-195℃、195-220℃、200-220℃、摸头温度在200-230℃；螺杆转速在200-230r/min；真空度为0.05-0.07Mpa；冷却水温度为20-30℃。
该实施例制得的β-晶型聚丙烯组合物用注塑机按国标GB/T17037.3-2003的规定，在200-255℃下注塑成规定形状和尺寸的试件，测试材料的力学性能；再用平板硫化机于210℃模压成小于1mm的薄片，在加压下自然冷却，薄片通过广角X射线衍射(WAXD)法测定聚丙烯β-晶型的相对含量为42％，拉伸强度为46.5Mpa、IZOD缺口冲击强度为53KJ/m2。
实施例2除了成核剂使用戊二酸钙和硬脂酸钙的混合物45g、均聚丙烯3Kg(熔体流动速率5.5g/10min)外，其它组份和制备条件与实施例1相同。性能测定结果是拉伸强度45.6Mpa、IZOD缺口冲击强度48.8KJ/m2、β-晶型聚丙烯的相对含量为35.8％。
实施例3除无机填料用240g、均聚丙烯3Kg(熔体流动速率3.5g/10min)外，其它组份与条件同实施例1，性能测定结果是拉伸强度45Mpa、IZOD缺口冲击强度26KJ/m2、β-晶型聚丙烯的相对含量为28.6％。
实施例4除成核剂使用戊二酸钙和硬脂酸钙的混合物60克、均聚丙烯3Kg(熔体流动速率2.0g/10min)以外，其它组份与条件同实施例1，性能测定结果是拉伸强度46.7Mpa、IZOD缺口冲击强度43.3KJ/m2、β-晶型聚丙烯的相对含量为45.2％。
实施例5
(各组分中的可选试剂按下述要求任意选择)其中聚丙烯是均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，在230℃、压力为2.16Kg条件下，其熔体流动速率为0.5-60g/10min。
成核剂是C4～C10的有机二元酸，如丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸的钙盐、苯甲酸盐类、取代苯酰胺类化合物或上述有机二元酸盐与硬脂酸钙的复合物。
抗氧剂是硫代二丙酸二月桂酯或三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中任一种与四[β-(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯]季戊四醇的任意配比混合物。
润滑剂是硬脂酸或分子量1500-5000，密度为0.9g/cm3的白色粉末状低分子聚丙烯、低分子聚乙烯。
无机填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉或层状硅酸盐母粒，颗粒细度为0.1～3μm。
光稳定剂是水杨酸对辛基苯基酯；对，对’-异丙叉双酚水杨酸酯；2-羟基4-正辛氧基-二苯甲酮；三(1，2，2’，6，6’五甲基哌啶基)-亚磷酸酯。
实验1、实验2、实验3性能测定结果分别为拉伸强度分别为47.8Mpa、45.2Mpa、42.8Mpa，IZOD缺口冲击强度分别为25.1KJ/m2、28.5KJ/m2、49.3KJ/m2，β-晶型聚丙烯的相对含量分别为25.3％、28.6％、43.1％。
实施例6按图1所示的操作流程，将实施例5中所得三种混合物中任意一种加入到混合器中，在室温下充分混合均匀后制得B；将B加入到双螺杆挤出机组的料筒中，熔融挤出造粒，制得C；将C冷却至室温后，切粒，制备成β-晶型聚丙烯组合物。其中，双螺杆挤出机各段温度从加料段到摸头为170-230℃；螺杆转速为190-240转/分；真空度设在0.04-0.08Mpa；冷却水的温度控制在20-45℃之间；切粒机的转速控制在700-900转/分。
权利要求
1.一种β-晶型聚丙烯组合物，它包括以下组分a.90.00～100.00％(重量)聚丙烯；b.0.00～10.00％(重量)无机填料；c.0.10～2.00％(a、b总重量)抗氧剂；d.0.10～1.00％(a、b总重量)润滑剂；e.0.05～3.00％(a、b总重量)成核剂；f.0.10～1.00％(a、b总重量)光稳定剂。
2.如权利要求1所述的β-晶型聚丙烯组合物，其特征在于所述的聚丙烯是均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，在230℃、压力为2.16Kg条件下，其熔体流动速率为0.5～6.0g/10min。
3.如权利要求1所述的β-晶型聚丙烯组合物，其特征在于所述的成核剂是C4～C10的有机二元酸，如丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸的钙盐、苯甲酸盐类、取代苯酰胺类化合物或上述有机二元酸盐与硬脂酸钙的复合物。
4.如权利要求1所述的β-晶型聚丙烯组合物，其特征在于所述的抗氧剂是硫代二丙酸二月桂酯或三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中任一种与四[β-(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯]季戊四醇的任意配比混合物。
5.如权利要求1所述的β-晶型聚丙烯组合物，其特征在于所述的润滑剂是硬脂酸或分子量1500～5000，密度为0.9g/cm3的白色粉末状低分子聚丙烯、低分子聚乙烯。
6.如权利要求1所述的β-晶型聚丙烯组合物，其特征在于所述的无机填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉或层状硅酸盐母粒，颗粒细度为0.1～3μm。
7.如权利要求1所述的β-晶型聚丙烯组合物，其特征在于所述的光稳定剂是水杨酸对辛基苯基酯；对，对’-异丙叉双酚水杨酸酯；2-羟基4-正辛氧基-二苯甲酮；三(1，2，2’，6，6’五甲基哌啶基)-亚磷酸酯。
8.一种制备β-晶型聚丙烯组合物的方法，其特征在于包括下列步骤a.按上述β-晶型聚丙烯组合物组分配方制成组合物A，将A加入到混合器中，在室温下充分混合均匀后制得B；b.将B加入到双螺杆挤出机组的料筒中，熔融挤出造粒，制得C；c.将C冷却至室温后，切粒，制备成β-晶型聚丙烯组合物。
9.如权利要求8所述的制备β-晶型聚丙烯组合物的方法，其特征在于双螺杆挤出机各段温度从加料段到摸头为170-230℃；螺杆转速为190-240转/分；真空度设在0.04-0.08Mpa；冷却水的温度控制在20-45℃之间；切粒机的转速控制在700-900转/分。
全文摘要
一种β－晶型聚丙烯组合物，它包括以下组分90.00～100.00％(重量)聚丙烯；0.00～10.00％(重量)无机填料；抗氧剂；润滑剂；成核剂；光稳定剂。制备步骤按上述β－晶型聚丙烯组合物组分配方制成组合物A，将A加入到混合器中，在室温下充分混合均匀后制得B；将B加入到双螺杆挤出机组的料筒中，熔融挤出造粒，制得C；将C冷却至室温后，切粒，制备成β－晶型聚丙烯组合物。本发明组合物不仅具有超高的拉伸强度、突出的耐热性及优良的抗冲击性能，可用于制造大口径的建筑用管和工业用管、阀门、管件，也可用于钢厂、电厂的除尘器、电镀厂的电解槽及隔板。
文档编号B29C47/40GK1944515SQ20061009687
公开日2007年4月11日 申请日期2006年10月24日 优先权日2006年10月24日
发明者董辅隆, 秦怀德 申请人:董辅隆, 南京格瑞姆塑胶实业有限公司