專利名稱：一種耐低溫沖擊的聚丙烯組合物及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于改性塑料領(lǐng)域，具體涉及一種耐低溫沖擊的聚丙烯組合物及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚丙烯組合物因其具有質(zhì)量輕、耐溶劑、易加工以及易回收等優(yōu)點(diǎn)，在汽車工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，然而聚丙烯組合物的脆韌轉(zhuǎn)變溫度往往較高，在低溫環(huán)境下材料表現(xiàn)為脆性特征，這給材料的實(shí)際 應(yīng)用帶來了較大的制約，并且也是一大安全隱患，因此提高聚丙烯組合物的耐低溫沖擊性能就是一個(gè)迫切需要解決的問題。采用橡膠彈性體增韌聚丙烯是最常用的方法之一。近二十年來關(guān)于橡膠彈性體增韌聚丙烯的研究工作非常廣泛和深入，建立了許多理論模型來探討和模擬聚丙烯的脆韌轉(zhuǎn)變過程，其主要內(nèi)容就是如何實(shí)現(xiàn)聚丙烯的脆韌轉(zhuǎn)變。為此人們對脆韌轉(zhuǎn)變的各種影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究并提出了一些有效的改善材料脆韌轉(zhuǎn)變性能的方法，如Vander Wal等研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯較低的結(jié)晶度和較高的分子量有利于將PP/EPDM共混物的脆韌轉(zhuǎn)變溫度移向低溫。Bai等報(bào)道了 a成核劑的加入可以顯著減小PP的球晶尺寸和改善其分布的均勻性，PP/P0E共混物即使在較低的POE含量下也具有明確的脆韌轉(zhuǎn)變行為。Lee等研究了 POE中的辛烯單體含量對PP/P0E共混物性能的影響，結(jié)果表明辛烯單體含量的提高可以獲得較小的橡膠粒尺寸，當(dāng)辛烯單體含量達(dá)到6. Smol %以上時(shí)，材料的沖擊性能顯著增加，不過材料的拉伸屈服強(qiáng)度和模量卻隨著辛烯單體含量的提高而單調(diào)下降。聚丙烯材料作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)，人們往往希望其同時(shí)具備良好的韌性和剛性，但是彈性體在改善聚合物韌性的同時(shí)往往以犧牲材料的剛性性能為代價(jià)。另外聚丙烯樹脂和橡膠彈性體本身較大的性能差別往往會導(dǎo)致彈性體在樹脂中形成大尺寸、不均勻的分散，從而造成材料模量以及沖擊性能的大幅度下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的采用橡膠彈性體增韌的聚丙烯在低溫沖擊韌性得到改善的同時(shí)剛性性能亦隨著下降的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種韌性和剛性俱優(yōu)的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物。本發(fā)明的另一目的在于提供上述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的用途。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其制備原料包括以下質(zhì)量百分比的成分聚丙烯40 80%彈性體5 30%無機(jī)填料0 40%耐低溫沖擊改性劑3 15%。
優(yōu)選地，上述耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備原料包括以下質(zhì)量百分比的成分聚丙烯50 70%彈性體10 20%無機(jī)填料10 30%耐低溫沖擊改性劑3 10%。所述的聚丙烯為均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，可以采用正離子配位聚合、Ziegler-Natta負(fù)離子配位聚合或者用茂金屬催化劑合成的聚丙烯。所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為5 60g/10min，其中均 聚聚丙烯的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度>0.5KJ/m2 (23°C)，共聚聚丙烯的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度^ 3KJ/m2 (23°C)，共聚聚丙烯可以選擇無規(guī)、嵌段或枝形共聚物中的一種以上。所述的彈性體為乙烯-a -烯烴共聚物；所述彈性體的密度為0. 85(T0. 950g/cm3,優(yōu)選0. 850 0. 890g/cm3 ;所述彈性體的熔體質(zhì)量流動速率為0. 2 30g/10min (2. 16kg，190°C)，優(yōu)選0. 5 13g/10min (2. 16kg，190°C );所述a烯烴的碳原子數(shù)為:TlO，優(yōu)選4 8。所述的無機(jī)填料優(yōu)選滑石粉；所述滑石粉的平均粒徑(D50)為2 20iim，D97為10 45 y m，優(yōu)選平均粒徑(D50)為5 15 u m, D97為20 35 u m。滑石粉的粒徑常用D50與D97表示，D50表示粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%，即平均粒徑；D97表示粒徑小于它的顆粒占97%。所述的耐低溫沖擊改性劑是聚丙烯、聚乙烯、乙烯- a -烯烴共聚物的三元共混物合金，所述a烯烴的碳原子數(shù)為:T10，優(yōu)選4 8，其中乙烯鏈段含量為1(T40%，優(yōu)選2(T40%，乙烯含量高有助于提高鏈段的柔順性，對于改善沖擊性能有利；其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度190°C的條件下為I 50g/10min，優(yōu)選2 30g/10min，該范圍內(nèi)的低溫沖擊改性劑效果要好些，熔指大點(diǎn)雖然很容易分散，但是與基體的相容性不好。所述耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備原料還可以包括顏料、抗氧劑、耐候劑或潤滑劑中的一種以上。由于本發(fā)明的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物用于注塑汽車制件，為了達(dá)到美觀需要，常制作成不同顏色；所述的顏料為有機(jī)顏料和/或無機(jī)顏料；有機(jī)顏料有永固紅、永固黃、酞菁藍(lán)、酞菁綠等，無機(jī)顏料有二氧化鈦、碳黑、氧化鐵紅、氧化鐵黑、群青等。這些顏料可以根據(jù)注塑件顏色要求單獨(dú)使用，也可以復(fù)合使用；所述顏料占耐低溫沖擊的聚丙烯組合物原料質(zhì)量的0. 05^5%,優(yōu)選0. 5 3%。上述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備方法，包括以下步驟將原料混勻后投入擠出機(jī)中熔融混煉，然后擠出、水冷拉條、切粒，得到耐低溫沖擊的聚丙烯組合物；所述的混勻，采用任何可以將這些物料混合均勻的設(shè)備，包括但不限于高速混合機(jī)、低速混合機(jī)、密煉機(jī)；在混合方式上可以采用一步法將所有原料一次投入進(jìn)行混合，也可以采用二步法或多步法將二種組份先混合均勻再和其他組分混合，混合方式多種多樣，可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況加以調(diào)整；物料混合攪拌時(shí)間為0. 5飛Omin，較為理想的混料攪拌時(shí)間為I 15min ；所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)，螺桿長徑比不小于32，長徑比小于32的螺桿剪切混合能力欠佳；
所述的熔融混煉，是在17(T24(TC下熔融混煉0. Hmin ;熔融混煉溫度優(yōu)選190"210°C ；所述的切粒,是使粒徑在任何方向的尺寸為I 5mm,優(yōu)選2 3mm。上述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物可用于制備汽車用塑料制件，汽車塑料制件是指汽車內(nèi)飾件和外飾件，內(nèi)飾件包括儀表板、副儀表板、立柱、手套箱、門板、后尾箱板、門檻等。外飾件包括保險(xiǎn)杠、防擦條、翼子板與擋泥板等?，F(xiàn)有技術(shù)主要是通過添加彈性體及其協(xié)效增韌劑的方法來提高聚合物低溫沖擊性能，降低脆韌轉(zhuǎn)變溫度。而本發(fā)明采用的耐低溫沖擊改性劑能改善聚丙烯樹脂與POE彈性體之間的界面結(jié)合情況，有利于POE彈性體在基體樹脂中的細(xì)小分散，增加體系的相容性，對于提高聚丙烯組合物的耐低溫性能和保持材料的剛性性能效果顯著。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果
I、本發(fā)明的耐低溫沖擊改性劑的加入明顯降低了材料的脆韌轉(zhuǎn)變溫度，擴(kuò)大了材料作為韌性材料使用時(shí)的溫度范圍。2、本發(fā)明的材料在耐低溫沖擊韌性改善的同時(shí)，其剛性性能得以保持，能充分滿足汽車行業(yè)的使用要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I一種耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其制備方法包括以下步驟按表I的配方稱量原料，其中的均聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為10g/10min，共聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為20g/10min ;彈性體為乙烯- a -烯烴的共聚物，密度為0. 870g/cm3，熔體質(zhì)量流動速率為0. 2g/10min (2. 16kg，190°C ), a -烯烴的碳原子數(shù)為
4;其中的無機(jī)填料為滑石粉，D50為5 ii m, D97為20 y m ;其中的耐低溫沖擊改性劑I為聚丙烯、聚乙烯和乙烯- a -烯烴共聚物的三元共混物合金，a -烯烴的碳原子數(shù)為4，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為5g/10min，乙烯鏈段含量為20%。 將原料在高混機(jī)中混合均勻，從雙螺桿擠出機(jī)主喂料口進(jìn)料，于200°C的溫度下熔融混煉0. 5min,螺桿長徑比為32，擠出，水冷拉條，風(fēng)干，切粒2_，即得到耐低溫沖擊的聚丙烯組合物。產(chǎn)品性能見表I。實(shí)施例2-7實(shí)施例2-7的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物其原料配方按表1，其制備步驟和參數(shù)同實(shí)施例I。其中，實(shí)施例2所采用的均聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為2g/10min，共聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為10g/10min ;彈性體為乙烯- a -烯烴的共聚物，密度為0. 950g/cm3，熔體質(zhì)量流動速率為30g/10min (2. 16kg, 190 °C), a-烯烴的碳原子數(shù)為10 ;其中的無機(jī)填料為滑石粉，D50為20 ii m，D97為45 y m ;其中的耐低溫沖擊改性劑2為聚丙烯、聚乙烯和乙烯-a -烯烴共聚物的三元共混物合金，a -烯烴的碳原子數(shù)為8，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為lg/10min，乙烯鏈段含量為10%。實(shí)施例3所采用的均聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為20g/10min，共聚聚丙烯的熔體流動速率(MFR)為30g/10min ;彈性體為乙烯- a -烯烴的共聚物，密度為0. 850g/cm3,熔體質(zhì)量流動速率為20g/10min (2. 16kg，190°C ), a -烯烴的碳原子數(shù)為3 ;其中的無機(jī)填料為滑石粉，D50為2 ii m, D97為10 y m ;其中的耐低溫沖擊改性劑3為聚丙烯、聚乙烯和乙烯-a -烯烴共聚物的三元共混物合金，a -烯烴的碳原子數(shù)為3，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為50g/10min，乙烯鏈段含量為40%。實(shí)施例4所采用的聚丙烯、彈性體同實(shí)施例I。其中的耐低溫沖擊改性劑I為聚丙烯、聚乙烯和乙烯-a -烯烴共聚物的三元共混物合金，a -烯烴的碳原子數(shù)為4，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為5g/10min，乙烯鏈段含量為20%。實(shí)施例5所采用的聚丙烯、彈性體、滑石粉同實(shí)施例I。其中的耐低溫沖擊改性劑I為聚丙烯、聚乙烯和乙烯_a-烯烴共聚物的三元共混物合金，a-烯烴的碳原子數(shù)為10，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為5g/10min，乙烯鏈段含量為20%。

實(shí)施例6所采用的聚丙烯和彈性體同實(shí)施例3 ;其中的無機(jī)填料為滑石粉，D50為10 u m, D97為35iim ;其中的耐低溫沖擊改性劑3為聚丙纟布、聚乙纟布和乙纟布-ct -纟布經(jīng)共聚物的三元共混物合金，a-烯烴的碳原子數(shù)為3，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為50g/10min，乙烯鏈段含量為40%。實(shí)施例7所采用的聚丙烯和彈性體同實(shí)施例2 ;其中的無機(jī)填料為滑石粉，D50為
5u m, D97為20 Um;其中的耐低溫沖擊改性劑3為聚丙纟布、聚乙纟布和乙纟布_ a -纟布經(jīng)共聚物的三元共混物合金，a-烯烴的碳原子數(shù)為3，其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度230°C的條件下為50g/10min，乙烯鏈段含量為40%。實(shí)施例2-7所得產(chǎn)品的性能見表I。對比例1-7對比例1-7的聚丙烯組合物其原料配方按表2，其制備步驟和參數(shù)同實(shí)施例I。其中，對比例1-7均未添加耐低溫沖擊改性劑。對比例1-7所采用的彈性體、無機(jī)填料、抗氧齊U、耐候劑和潤滑劑分別同實(shí)施例1-7。對比例1-7所得產(chǎn)品的性能見表2。實(shí)施例1-7、對比例1-7的原料中還包括一定比例的抗氧劑、抗氧助劑、耐候劑、潤滑劑，成核劑等，這些組分可配合在先所添加的各組分如無機(jī)填料、彈性體、低溫沖擊改性劑等使用，并增強(qiáng)其固有性能。表I實(shí)施例1-7的原料和用量及產(chǎn)品性能(重量份數(shù))
權(quán)利要求
1.一種耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于其制備原料包括以下質(zhì)量百分比的成分 聚丙纟布40 80 % 彈性體5 30% 無機(jī)填料0 40% 耐低溫沖擊改性劑3 15% ； 所述的耐低溫沖擊改性劑是聚丙烯、聚乙烯、乙烯-α -烯烴共聚物的三元共混物合金，α烯烴的碳原子數(shù)為:Γ10，其中乙烯鏈段含量為10-40%;其熔體流動速率在壓強(qiáng)為.2.16kg，溫度190°C的條件下為I 50g/10min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于所述耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備原料包括以下質(zhì)量百分比的成分 聚丙烯 50 70% 彈性體 10 20% 無機(jī)填料1(Γ30% 耐低溫沖擊改性劑3 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于所述的耐低溫沖擊改性劑，α烯烴的碳原子數(shù)為Γ8，其中乙烯鏈段含量為2(Γ40% ;其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2. 16kg，溫度190°C的條件下為2 30g/10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于 所述的聚丙烯為均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯； 所述聚丙烯的熔體流動速率為5飛0g/10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于 所述的彈性體為乙烯- α -烯烴共聚物，α烯烴的碳原子數(shù)為3 10 ； 所述彈性體的密度為O. 850^0. 950g/cm3，熔體質(zhì)量流動速率為O. 2 30g/10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于所述的無機(jī)填料為滑石粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物，其特征在于所述耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備原料還包括顏料、抗氧劑、耐候劑或潤滑劑中的一種以上。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟將原料混勻后投入擠出機(jī)中熔融混煉，然后擠出、水冷拉條、切粒，得到耐低溫沖擊的聚丙烯組合物。
9.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的耐低溫沖擊的聚丙烯組合物在汽車用塑料制件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐低溫沖擊的聚丙烯組合物及其制備方法與應(yīng)用，該聚丙烯組合物是由40~80％的聚丙烯、5~30％的彈性體、0~40％的無機(jī)填料和3~15％的耐低溫沖擊改性劑制備得到，所采用的耐低溫沖擊改性劑是聚丙烯、聚乙烯、乙烯-α-烯烴共聚物的三元共混物合金，α烯烴的碳原子數(shù)為3~10，其中乙烯鏈段含量為10-40％；其熔體流動速率在壓強(qiáng)為2.16kg，溫度190℃的條件下為1~50g/10min。本發(fā)明的耐低溫沖擊改性劑的加入明顯降低了材料的脆韌轉(zhuǎn)變溫度，擴(kuò)大了材料作為韌性材料使用時(shí)的溫度范圍；在材料耐低溫沖擊韌性改善的同時(shí)，其剛性性能得以保持，能充分滿足汽車行業(yè)的使用要求。
文檔編號C08L23/12GK102796320SQ20121029254
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者陳銳, 李永華, 李晟, 羅忠富, 劉奇祥, 鄭明嘉, 吳博 申請人:金發(fā)科技股份有限公司, 綿陽東方特種工程塑料有限公司