專利名稱：一種聚丙烯復(fù)合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合物及其制備方法，尤其涉及一種添加一定量的橡膠， 令成型收縮率降低、力學(xué)性能顯著增加的聚丙烯復(fù)合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是一種半結(jié)晶性材料，它比PE要更堅硬并且有更高的熔點(diǎn)。PP材料有較低的熱變形溫度(100°c)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度，PP 的沖擊強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150C，由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好，PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進(jìn)行改性，PP的流動率MFR范圍在廣40，低MFR的 PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強(qiáng)度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.纊2.5%。并且收縮率的方向均勻性比 PE-HD等材料要好得多。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴(如苯)溶劑、氯化烴(四氯化碳)溶劑等沒有抵抗力。PP 也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。
聚丙烯(PP)具有無毒、無味、密度小、強(qiáng)度高、剛度好、硬度耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，且具有較高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，可在100度左右使用。聚丙烯具有良好的電性能、優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性，適于制作一般機(jī)械零件，耐腐蝕零件和絕緣零件。PP作為工程塑料其流動性雖好，但是現(xiàn)有技術(shù)中的聚丙烯存在著以下缺陷1.結(jié)晶料，濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。
2.流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形。
3.冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的聚丙烯，尤其是針對聚丙烯的收縮范圍及收縮值較大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形的現(xiàn)象，為了減少現(xiàn)有的聚丙烯給成型件的穩(wěn)定性造成較大的煩惱，本發(fā)明用共混技術(shù)開發(fā)出一種成型穩(wěn)定性較高的PP復(fù)合材料。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種成型收縮率降低、 力學(xué)性能顯著增加，可使用于高強(qiáng)度的汽車、電子等要求高耐磨耐熱、高性能要求的PP復(fù)合物材料。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種聚丙烯復(fù)合物，所述的復(fù)合物由質(zhì)量百分比為59. 15% 69. 4%的聚丙烯(PP)、質(zhì)量百分比為20% 25%的滑石(Talc)、 質(zhì)量百分比為10% 15%的橡膠、質(zhì)量百分比為0. 05% 0. 1%的主抗氧劑、質(zhì)量百分比為0. 10% 0. 15%的副抗氧劑、質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%的光穩(wěn)定劑、質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%的聚乙烯蠟和質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%的分散劑組成。由于在PP基體中添加了橡膠材料，使得PP材料的各項(xiàng)性能得到了提升，尤其是PP材料的成型收縮率降低、 力學(xué)性能顯著增加等。
作為對前述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計前述的橡膠為乙丙橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇橡膠中的一種或一種以上。
本發(fā)明中的乙丙橡膠最優(yōu)化選擇是三元乙丙橡膠(EPMD)。由于三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物，三元乙丙橡膠的耐老化、電絕緣性能和耐臭氧發(fā)能突出。三元乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑，制品價格較低，三元乙丙橡膠化學(xué)穩(wěn)定性好， 耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。乙丙橡膠的用途十分廣泛，可以作為輪胎側(cè)、膠條和內(nèi)胎以及汽車的零部件，還可以作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。因此，三元乙丙橡膠具有如下優(yōu)點(diǎn)1、低密度高填充性三元乙丙橡膠的密度是較低的一種橡膠，其密度為0. 87。加之可大量充油和加入填充劑，因而可降低橡膠制品的成本，彌補(bǔ)了三元乙丙橡膠生膠價格高的缺點(diǎn)，并且對高門尼值的三元乙丙橡膠來說，高填充后物理機(jī)械能降低幅度不大；2、耐老化性三元乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、 充油性及常溫流動性。三元乙丙橡膠制品在120°C下可長期使用，在150- 200°C下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。以過氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在苛刻的條件下使用。三元乙丙橡膠在臭氧濃度50pphm、拉伸30%的條件下，可達(dá)150h以上不龜裂；3、耐腐蝕性由于三元乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性；但在脂屬和芳屬溶劑(如汽油、苯等)及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長期作用下性能也要下降。在IS0/T0 7620中匯集了近400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學(xué)品對各種橡膠性能作用的資料，并規(guī)定了 1-4 級表示其作用程度，腐蝕性化學(xué)品對橡膠性能的影響等級體積溶脹率/%硬度降低值對性能影響1< 10 < 10輕微或無210-20 < 20 較小330-60 < 30 中等4> 60 > 30 嚴(yán)重；4、耐水蒸汽性能三元乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并估優(yōu)于其耐熱性。在230°C過熱蒸汽中，近 IOOh后外觀無變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠在同樣條件下，經(jīng)歷較短時間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象；5、耐過熱水性能三元乙丙橡膠耐過熱水性能亦較好，但與所有硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫化二嗎啡啉、 TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125°C過熱水中浸泡15個月后，力學(xué)性能變化甚小，體積膨脹率僅0. 3% ；6、電性能三元乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于或接近于丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯；7、彈性由于三元乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無極性取代基，分子內(nèi)聚能低，分子鏈可在較寬范圍內(nèi)保持柔順性，僅次于天然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持；8、粘接性三元乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)缺少活性基團(tuán)，內(nèi)聚能低，加上膠料易于噴霜，自粘性和互粘性很差；作為對前述技術(shù)方案的更進(jìn)一步設(shè)計前述的主抗氧劑和副抗氧劑的使用比例為1:2 或2 3。主抗氧劑與副抗氧劑的比例需合理使用，主抗氧劑與副抗氧劑的添加比例直接關(guān)系著PP材料的降解老化效率。
前述的主抗氧劑為多元受阻酚抗氧劑，副抗氧劑為有機(jī)亞磷酸抗氧劑，光穩(wěn)定劑為癸二酸雙2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯；分散劑為聚丙烯酸鈉。由于PP分子中存在著叔碳原子，在光和熱的作用下極易斷裂降解，因此在PP粉料造粒之前加入主抗氧劑、副抗氧劑和光穩(wěn)定劑等，可有效防止PP材料在加工和使用過程中的降解老化。
作為對前述技術(shù)方案的再進(jìn)一步設(shè)計前述的主抗氧劑為四(3，5_ 二叔丁基4-羥基苯基)丙酸鋅]季戊四醇酯，副抗氧劑為三(2，4 二叔丁基苯基)亞磷酸酯。四 [β- (3，5_ 二叔丁基4-羥基苯基)丙酸鋅]季戊四醇酯，具有優(yōu)良的抗熱氧、臭氧老化性能；三(2，4 二叔丁基苯基)亞磷酸酯一般不單獨(dú)使用，四[β- (3，5-二叔丁基4-羥基苯基)丙酸鋅]季戊四醇酯與三(2，4 二叔丁基苯基)亞磷酸酯一起混合使用有協(xié)同作用，效果更明顯。
另外，本發(fā)明也涉及聚丙烯復(fù)合物的制備方法的技術(shù)方案，其聚丙烯復(fù)合物的制備步驟為①把聚丙烯放入除濕干燥機(jī)內(nèi)，干燥除濕8小時；②把經(jīng)過干燥除濕后的聚丙烯、滑石、橡膠、主抗氧劑、副抗氧劑、光穩(wěn)定劑、聚乙烯蠟和分散劑一起放入高速混料機(jī)內(nèi)充分混合5分鐘后備用；③把上述②中的混合物放入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，通過雙螺桿擠出機(jī)擠出聚乙烯復(fù)合物；④聚丙烯復(fù)合物通過冷卻水槽水冷成型后拉條，拉條后風(fēng)干，然后通過切粒機(jī)切料形成聚丙烯復(fù)合物顆粒；⑤對聚丙烯復(fù)合物顆粒進(jìn)行篩選，然后把合格的聚丙烯復(fù)合物顆粒包裝便完成聚丙烯復(fù)合物的制備。
前述的雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝條件如下溫度為第一節(jié)螺筒120°C，第二節(jié)螺筒180°C，第三節(jié)螺筒200°C，第四節(jié)螺筒200°C， 第五節(jié)螺筒220°C，第六節(jié)螺筒220 V，第七節(jié)螺筒220°C，第八節(jié)螺筒220°C，第九節(jié)螺筒 220 0C ；所述的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為450 500轉(zhuǎn)/min。
上述的制備方法中采用雙螺桿的擠出機(jī)擠出，為了是材料混煉得更好，易變橡膠與聚丙烯基體的界面作用，生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)設(shè)定需嚴(yán)格控制，螺桿最好使用混煉強(qiáng)度更好的排列組合。
本發(fā)明的PP復(fù)合物加入了橡膠后，與現(xiàn)有技術(shù)的PP復(fù)合材料，其性能的比較如下表所示
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯復(fù)合物，其特征在于所述的復(fù)合物由質(zhì)量百分比為59. 15% 69. 4%的聚丙烯(PP)、質(zhì)量百分比為20% 25%的滑石(Talc)、質(zhì)量百分比為10% 15%的橡膠、質(zhì)量百分比為0. 05% 0. 1%的主抗氧劑、質(zhì)量百分比為0. 10% 0. 15%的副抗氧劑、質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%的光穩(wěn)定劑、質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%的聚乙烯蠟和質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%的分散劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯復(fù)合物，其特征在于所述的橡膠為乙丙橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇橡膠中的一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯復(fù)合物，其特征在于所述的乙丙橡膠為三元乙丙橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯復(fù)合物，其特征在于所述的主抗氧劑和副抗氧劑的使用比例為1:2或2:3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的聚丙烯復(fù)合物，其特征在于所述的主抗氧劑為多元受阻酚抗氧劑，副抗氧劑為有機(jī)亞磷酸抗氧劑，光穩(wěn)定劑為癸二酸雙2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯；分散劑為聚丙烯酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯復(fù)合物，其特征在于所述的主抗氧劑為四[β-(3， 5- 二叔丁基4-羥基苯基)丙酸鋅]季戊四醇酯，副抗氧劑為三(2，4 二叔丁基苯基)亞磷酸
7.一種聚丙烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于所述的制備步驟為①把聚丙烯放入除濕干燥機(jī)內(nèi)，干燥除濕8小時；②把經(jīng)過干燥除濕后的聚丙烯、滑石、橡膠、主抗氧劑、副抗氧劑、光穩(wěn)定劑、聚乙烯蠟和分散劑一起放入高速混料機(jī)內(nèi)充分混合5分鐘后備用；③把上述②中的混合物放入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，通過雙螺桿擠出機(jī)擠出聚乙烯復(fù)合物；④聚丙烯復(fù)合物通過冷卻水槽水冷成型后拉條，拉條后風(fēng)干，然后通過切粒機(jī)切料形成聚丙烯復(fù)合物顆粒；⑤對聚丙烯復(fù)合物顆粒進(jìn)行篩選，然后把合格的聚丙烯復(fù)合物顆粒包裝便完成聚丙烯復(fù)合物的制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚丙烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于所述的雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝條件如下溫度為第一節(jié)螺筒120°C，第二節(jié)螺筒180°C，第三節(jié)螺筒200°C，第四節(jié)螺筒200°C， 第五節(jié)螺筒220°C，第六節(jié)螺筒220°C，第七節(jié)螺筒220°C，第八節(jié)螺筒220°C，第九節(jié)螺筒 220 0C ；所述的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為450 500轉(zhuǎn)/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚丙烯復(fù)合物，所述的復(fù)合物由質(zhì)量百分比為59.15%～69.4%的聚丙烯(PP)、質(zhì)量百分比為20%～25%的滑石(Talc)、質(zhì)量百分比為10%～15%的橡膠、質(zhì)量百分比為0.05%～0.1%的主抗氧劑、質(zhì)量百分比為0.10%～0.15%的副抗氧劑、質(zhì)量百分比為0.15%～0.2%的光穩(wěn)定劑、質(zhì)量百分比為0.15%～0.2%的聚乙烯蠟和質(zhì)量百分比為0.15%～0.2%的分散劑組成。同時也涉及聚丙烯復(fù)合物得制備方法。該聚丙烯復(fù)合物的成型收縮率降低、力學(xué)性能顯著增加，可有效地防止PP在加工和使用過程中的降解老化。
文檔編號C08L33/04GK102504413SQ20111035854
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者饒德生 申請人:江門市奇德工程塑料科技有限公司