專利名稱：一種交聯(lián)聚丙烯樹脂材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交聯(lián)熱塑性樹脂材料，具體涉及到一種交聯(lián)聚丙烯樹脂材料。
聚丙烯樹脂材料是通用塑料中的大品種，它的產(chǎn)量大，價(jià)格低廉，在日用、家電、農(nóng)用、汽車等很多領(lǐng)域廣泛使用。但是聚丙烯樹脂材料因韌性低，剛性差，不耐蠕變等缺點(diǎn)，限制了它在工程范圍內(nèi)作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
通過化學(xué)方法將聚乙烯樹脂材料適度交聯(lián)以提高其剛性、韌性、耐蠕變、耐熱等性質(zhì)的研究，已有不少報(bào)道，然而對(duì)聚丙烯樹脂進(jìn)行交聯(lián)作為結(jié)構(gòu)材料的報(bào)導(dǎo)卻很少。歐洲專利EP0619343和日本專利JP6025631分別公開了一種預(yù)先在聚烯烴主鏈接技上可水解的官能團(tuán)如烷氧基硅烷，通過官能團(tuán)水解時(shí)不同分子主鏈上官能團(tuán)分子間的聯(lián)接，從而將聚合物大分子鏈聯(lián)接起來，實(shí)現(xiàn)聚烯烴的部分交聯(lián)。歐洲專利EP0479611公開了一種制備可交聯(lián)乙烯共聚物的方法，它是先分別制備帶有不同官能團(tuán)的兩種乙烯共聚物，然后再使兩種乙烯共聚物共混反應(yīng)獲得交聯(lián)乙烯共聚物。專利GB961795公開了一種添加二肟及其衍生物交聯(lián)聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或其共聚物的方法。1986年4月出版的Modern PlasticsInternational，P71，介紹了一種交聯(lián)聚丙烯的技術(shù)，該技術(shù)是通過硅烷縮聚獲得交聯(lián)聚丙烯樹脂材料的，這種交聯(lián)聚丙烯材料可用于電線電纜包皮、收縮膜、管及管件接頭等。
上述的已有技術(shù)中均存在聚丙烯主鏈中叔碳原子在交聯(lián)體系中添加的引發(fā)劑、小分子交聯(lián)劑的作用下將引發(fā)聚合物主鏈斷裂，交聯(lián)效率低，交聯(lián)聚丙烯樹脂材料性能差的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種交聯(lián)的聚丙烯樹脂材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供該材料在建材、化工、農(nóng)業(yè)、汽車、家電等領(lǐng)域的應(yīng)用。
本發(fā)明的交聯(lián)聚丙烯樹脂材料，包括重量份數(shù)60-93份的聚丙烯，5-25份的功能化熱塑彈性體，2-15份的功能化填料。
該聚丙烯為均聚聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，其熔融流動(dòng)速率為0．3-10克／10分鐘。
該功能化熱塑彈性體為乙烯-4-10個(gè)碳原子的α烯烴共聚物與聚烯烴共混物的接枝物，其熔融流動(dòng)速率為0．5-15克／10分鐘，共混比例為1∶2-2∶1。其中的乙烯-4-10個(gè)碳原子的α烯烴共聚物包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物，其中的聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯，其中的接枝物是帶有可與功能化填料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的官能團(tuán)的有機(jī)單體，具體為順丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、和不飽和異氰酸酯有機(jī)單體中的一種或幾種。
該功能化填料包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉛酸酯偶聯(lián)劑處理的碳酸鈣、二氧化鈦、二氧化硅、滑石粉、高嶺土、硅灰石、云母和晶須中的一種或幾種。
本發(fā)明的交聯(lián)聚丙烯樹脂材料進(jìn)一步包括重量份數(shù)0．5-5份的加工助劑，0．1-0．5份的光穩(wěn)定劑，或0．1-0．5份的熱穩(wěn)定劑。
該加工助劑包括白油、環(huán)烷油、聚乙烯蠟、硬脂酸酯及鹽、N，N-乙烯二異硬脂酸酸胺等中的一種或多種。
該光穩(wěn)定劑包括N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸鎳、2，4，6-三(2-羥基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、丁二酸與(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)的聚合物、癸二酸雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)醇等中的一種或兩種。
該熱穩(wěn)定劑包括四[β(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-特丁基苯基)丁烷、4，4-硫代雙(6-特丁基-3-甲基苯酚)、季戊四醇雙亞磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、亞磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯、硫代二丙酸雙十二酯、硫代二丙酸十二十八酯等中的兩種或多種的復(fù)配物。
“功能化填料”通過將未處理的填料置于高速攪拌機(jī)中，將用稀釋劑稀釋好的功能化處理劑按比例均勻噴灑在填料上，高速攪拌10分鐘，干燥，得到功能化填料。
“功能化熱塑彈性體”通過將乙烯-α烯烴共聚物與聚烯烴按1∶2-2∶1的比例預(yù)先混合，再與接枝單體混合均勻，在雙螺桿擠出機(jī)上以200-220℃的加工溫度下接枝、造粒，得到功能化熱塑彈性體。
將重量比2-15份的功能化填料、5-25份的功能化熱塑彈性體、60-93份的聚丙烯、0．5-5份的加工助劑、0．1-0．5份的光穩(wěn)定劑、0．1-0．5份熱穩(wěn)定劑在高速攪拌機(jī)中預(yù)混合后，在雙螺桿擠出機(jī)上按170-210℃的加工溫度進(jìn)行擠出、造粒，得到交聯(lián)聚丙烯樹脂材料。
本發(fā)明的交聯(lián)聚丙烯樹脂材料的用途是在建材、化工、農(nóng)業(yè)、汽車、家電等領(lǐng)域中作為結(jié)構(gòu)材料使用，用于在加工中要求聚丙烯粘度大，材料長(zhǎng)期抗蠕變性能好的建材，如冷熱給排水管材、塑鋼異型材門窗、化工物料輸送管道、農(nóng)業(yè)排灌管道、汽車儀表盤等。
本發(fā)明采用功能化熱塑彈性體作為界面相容劑通過化學(xué)反應(yīng)聯(lián)接功能化填料和聚合物基體，得到聚丙烯復(fù)合材料，當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，功能化填料阻礙聚丙烯大分子鏈隨外力運(yùn)動(dòng)而起到了交聯(lián)點(diǎn)的作用，因此聚丙烯主鏈分子斷鏈少，交聯(lián)程度高，聚丙烯交聯(lián)樹脂材料性能好。
對(duì)照例1將重量比100份的嵌段共聚聚丙烯、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2羥基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．2份的四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，經(jīng)預(yù)混合后，在雙螺桿擠出機(jī)上以170-190-200-210℃的機(jī)筒溫度下擠出、造粒，制得聚丙烯復(fù)合材料。該復(fù)合材料的力學(xué)性能見表1。
將乙烯-丁烯共聚物與聚丙烯按1∶2的比例預(yù)混合好，再將重量比為上述聚合物樹脂5％的順丁烯二酸酐用丙酮稀釋后，與聚合物均勻混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒，擠出溫度210-220-200-210℃，螺桿轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)／分，得到功能化熱塑彈性體。
將重量比90．4份的嵌段共聚聚丙烯、4．8份的功能化熱塑彈性體、4．8份的功能化填料、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2-羥基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．2份的四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，經(jīng)預(yù)混合后，在雙螺桿擠出機(jī)上以170-190-200-210℃的機(jī)筒溫度下擠出、造粒，制得交聯(lián)聚丙烯樹脂材料。該樹脂材料的力學(xué)性能見表1。
表1性能 對(duì)照例1 實(shí)施例1熔融流動(dòng)速率(克／10分鐘) 2．2 1．8凝膠量(％)*0 18．5Izod缺口沖擊強(qiáng)度(J／m ) 212．9 290．0拉伸屈服強(qiáng)度(MPa) 25．924．0拉伸斷裂伸長(zhǎng)率(％) ＞500＞500彎曲模量(GPa) 1．0 1．1彎曲強(qiáng)度(MPa) 25．125．1*材料在甲苯溶液中回流8小時(shí)，其不溶物經(jīng)抽濾、干燥至恒重，稱重，扣除填料所占重量，計(jì)算不溶物占材料總重的重量百分比，視為該材料的凝膠量。
將乙烯-辛烯共聚物與聚丙烯按1∶2的比例預(yù)混合好，再將重量比為上述聚合物樹脂5％的丙烯酸用丙酮稀釋后，與聚合物均勻混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒，擠出溫度200-210-220-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)／分，得到功能化熱塑彈性體。
將重量比85．7份的嵌段共聚聚丙烯、9．5份的功能化熱塑彈性體、4．8份的功能化填料、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2-羥基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．2份的四[3-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，經(jīng)預(yù)混合后，在雙螺桿擠出機(jī)上以170-190-200-210℃的機(jī)筒溫度下擠出、造粒，制得交聯(lián)聚丙烯樹脂材料。該樹脂材料的力學(xué)性能見表2。對(duì)照例2將重量比100份的嵌段共聚聚丙烯、0．5份白油、0．5份的硬脂酸、0．2份的2，4，6-三(2-羥基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．5份的交聯(lián)劑二乙烯苯、0．05份的過氧化二苯甲酸，經(jīng)預(yù)混合后，在雙螺桿擠出機(jī)上以170-190-200-210℃的機(jī)筒溫度下擠出、造粒，制得聚丙烯復(fù)合材料。該復(fù)合材料的性能見表2。
表2性能實(shí)施例2對(duì)照例2熔融流動(dòng)速率(克／10分鐘)1．6 2．6凝膠量(％)*23．3 1．6Izod缺口沖擊強(qiáng)度(J／m) 400．0 263．0拉伸屈服強(qiáng)度(MPa) 24．0 22．2拉伸斷裂伸長(zhǎng)率(％) ＞500 ＞500彎曲模量(GPa) 1．0 -彎曲強(qiáng)度(MPa) 25．6 -實(shí)施例3功能化填料和功能化熱塑彈性體的制備與實(shí)施例2相同。
將重量比90份的嵌段共聚聚丙烯，5份的功能化熱塑彈性體、5份的功能化填料、1份的硬酯酸，0．5份的2，4，6-三(2-羥基-4-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、0．1份四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0．1份硫代二丙酸雙十二酯，經(jīng)預(yù)混合，在雙螺桿擠出機(jī)上擠出，造粒，擠出溫度200-200-200-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)／分，得到交聯(lián)聚丙烯給水管材專用料，再經(jīng)單螺桿擠出機(jī)擠出管材，擠出溫度200℃。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)，該管材性能見表3。
表3性能 實(shí)施例5缺口沖擊強(qiáng)度(J／m) 130彎曲模量(GPa)1．4拉伸強(qiáng)度(MPa)32．0熱形變溫度(℃) 97脆化溫度(℃) -20耐壓強(qiáng)度(MPa)8．0
權(quán)利要求
1．一種交聯(lián)聚丙烯樹脂材料，包括重量份數(shù)60-93份的聚丙烯，5-25份的功能化熱塑彈性體，2-15份的功能化填料。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中所述的聚丙烯為均聚聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，其熔融流動(dòng)速率為0．3-10克／10分鐘。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中所述的功能化熱塑彈性體為乙烯-4-10個(gè)碳原子的α烯烴共聚物與聚烯烴共混物的接枝物，其熔融流動(dòng)速率為0．5-15克／10分鐘。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的材料，其中所述的乙烯-4-10個(gè)碳原子的α烯烴共聚物為乙烯-丁烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的材料，其中所述的聚烯烴為聚乙烯，聚丙烯。
6．根據(jù)權(quán)利要求3的材料，其中所述的乙烯-α烯烴共聚物與聚烯烴共混物的接枝基團(tuán)包括順丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和不飽和異氰酸酯有機(jī)單體中的一種或幾種。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中所述的功能化填料包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉛酸酯偶聯(lián)劑處理的碳酸鈣、二氧化鈦、二氧化硅、滑石粉、高嶺土、硅灰石、云母和晶須中的一種或幾種。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中進(jìn)一步包括重量份數(shù)0．5-5份的加工助劑，0．1-0．5份的光穩(wěn)定劑，或0．1-0．5份的熱穩(wěn)定劑。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的材料，其中所述的加工助劑包括白油、環(huán)烷油、聚乙烯蠟、硬脂酸酯及鹽、N，N-乙烯二異硬脂酸酸胺中的一種或多種。
10．權(quán)利要求1的材料在建材、化工、農(nóng)業(yè)、汽車、家電等領(lǐng)域中作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交聯(lián)聚丙烯樹脂材料,包括重量份數(shù)60—93份的聚丙烯,5—25份的功能化熱塑彈性體,2—15份的功能化填料。本發(fā)明的交聯(lián)聚丙烯樹脂材料交聯(lián)程度高,聚丙烯主鏈分子斷鏈少,聚丙烯交聯(lián)樹脂材料的綜合性能好。本發(fā)明的交聯(lián)聚丙烯樹脂材料在建材、化工、農(nóng)業(yè)、汽車、家電等領(lǐng)域中作為結(jié)構(gòu)材料使用,如冷熱給排水管材、塑鋼異型材門窗、化工物料輸送管道、農(nóng)業(yè)排灌管道、汽車儀表盤等。
文檔編號(hào)C08J3/24GK1289795SQ00123620
公開日2001年4月4日 申請(qǐng)日期2000年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月25日
發(fā)明者歐玉春, 方曉萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所