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CN104558838A - 一种新型高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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CN104558838A CN201410828655.8A CN201410828655A CN104558838A CN 104558838 A CN104558838 A CN 104558838A CN 201410828655 A CN201410828655 A CN 201410828655A CN 104558838 A CN104558838 A CN 104558838A
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徐美玲
蔡青
张鹰
张祥福
周文
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Shanghai Pret Composites Co Ltd
Zhejiang Pret New Materials Co Ltd
Chongqing Pret New Materials Co Ltd
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Shanghai Pret Composites Co Ltd
Zhejiang Pret New Materials Co Ltd
Chongqing Pret New Materials Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种新型高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法，按重量百分比计，其组成和配比为：聚丙烯69-93％，热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV5-30％，热稳定剂0.1-2.0％。本发明通过添加一种热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV，由于其特殊的分子结构，通过动态硫化使三元乙丙橡胶EPDM以低于2微米尺寸的微粒分散在聚丙烯基体中，把橡胶与塑料的特性很好的结合在一起，从而有效改善普通熔融聚丙烯熔体强度，减少在挤出、发泡及吹塑过程中的熔垂滴落现象。

Description

一种新型高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型高熔体强度聚丙烯材料，尤其涉及一种新型高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚合物的熔体强度是其应用于如挤出涂层、吹塑、型材挤塑、热成型和发泡等加工过程中的重要参数。普通聚丙烯(PP)在粘弹态热成型时,随加工温度的上升其熔体强度也随之急剧下降,从而造成片材下垂、熔融热成型中局部变薄及结构共挤出时流动的不稳定。这是由于PP是一类结晶聚合物,加工温度区域窄,熔体强度低和应变硬化的不足造成其在熔融加工方面的缺点,因此PP一直被认为是一种难以热成型、挤出涂布和挤出发泡及吹塑成型的材料。
另一方面,用自由基聚合方法合成的低密度聚乙烯却具有较高的熔体强度和应变硬化的流变特性,而由齐格勒纳塔催化剂催化作用下的丙烯聚合,由于反应过程中没有分子间和分子内的链转移,只能生成没有支化的线型分子链,从而造成其在熔融加工过程中的不足。
热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV是指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，当然在橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合，因此被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中的一种材料，因而呈网络状的硫化橡胶赋予材料以较高的熔体粘度及熔体强度，通常熔体粘度越大，熔体强度越大，由于热塑性三元乙丙动态硫化弹性体对温度不敏感，其熔体粘度不会象普通聚丙烯一样随着温度的升高而急剧下降，所述新型高熔体强度聚丙烯熔体强度不会随着温度升高而降低从而出现熔垂现象。
研究表明，这些热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV在热成型温度下，下垂时间要比普通聚丙烯长20～30s；其熔体强度分别比普通聚聚丙烯的熔体强度大102％-95％；其抗熔垂的能力几乎是通用聚丙烯的2倍。它们可以在更宽的温度范围内成型。新产品具有较大的平均厚度及均匀的壁厚。
纯热塑性三元乙丙动态硫化弹性体具有普通聚丙烯无法匹敌的优异性能，同时价格相对于普通聚丙烯要高出2～3倍，对于那种对熔体强度的要求高于普通聚丙烯，又低于热塑性三元乙丙动态硫化弹性体时，可以采用本发明的方法进行材料改性，以达到性能及成本的平衡，本发明的意义即在于此。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法，以解决现有技术的上述问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种新型高熔体强度聚丙烯材料，按重量百分比计，由以下原料组成：
聚丙烯                         69-93％，
热塑性三元乙丙动态硫化弹性体   5-30％，
热稳定剂                       0.1-2.0％。
更为优选的是：
一种新型高熔体强度聚丙烯材料，按重量百分比计，由以下原料组成：
聚丙烯                         69-85％，
热塑性三元乙丙动态硫化弹性体   15-30％，
热稳定剂                       0.1-2.0％。
本发明所适用的聚丙烯复合材料体系中，
所述的聚丙烯在230℃×2.16kg测试条件下，其熔融指数为0.5～2g/10min。
所述的热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV为一种高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料；所述的热塑性三元乙丙动态硫化弹性体的密度为0.90～0.97g/cm3。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物。
所述的主抗氧剂选自3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂选自618和168中的一种或两种。
上述新型高熔体强度聚丙烯材料的制备方法，其步骤如下：
1)按照重量配比称取原料。
2)将称取的原料置于高速混料机中干混3-5分钟。
3)将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其具体工艺为：挤出机温控一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
本发明通过添加一种热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV，其结构中网络状的硫化橡胶赋予材料以较高的熔体粘度及熔体强度，通常熔体粘度越大，熔体强度越大，从而有效改善普通熔融聚丙烯熔体强度，减少在挤出、发泡及吹塑过程中的熔垂滴落现象。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的实施方法进行具体说明，但不限制本发明的权利范围。
实施例一：
将聚丙烯98.9％、热稳定剂10100.3％、热稳定剂1680.5％、热稳定剂DSTP 0.3％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例二：
将聚丙烯93.9％、TPV 5.0％、热稳定剂10100.3％、热稳定剂1680.5％、热稳定剂DSTP 0.3％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例三：
将聚丙烯89.2％、TPV 10.0％、热稳定剂10100.2％、热稳定剂1680.4％、热稳定剂DSTP 0.2％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例四：
将聚丙烯84.6％、TPV 15.0％、热稳定剂10100.1％、热稳定剂1680.2％、热稳定剂DSTP 0.1％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例五：
将聚丙烯79.2％、TPV 20.0％、热稳定剂10100.2％、热稳定剂1680.4％、热稳定剂DSTP 0.2％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例六：
将聚丙烯74.4％、TPV 25.0％、热稳定剂10100.15％、热稳定剂1680.3％、热稳定剂DSTP 0.15％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
实施例七：
将聚丙烯69.6％、TPV 30.0％、热稳定剂10100.1％、热稳定剂1680.2％、热稳定剂DSTP 0.1％在高速混料机中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
性能评价方式
将按上述方法制得的材料粒子在100-110℃的鼓风干燥箱中干燥1-2小时，各个材料的熔体强度用离模膨胀比B进行表征。
离模膨胀比B以材料粒子在熔融指数仪上测得的数据计算可得，测试在230℃同载荷的条件进行。
离模膨胀比按以下公式计算：
B＝(D-D0)/D0
D：挤出条刚离开口模时的直径，
D0口模内孔直径/2.095mm]进行评价。
离模膨胀比越大，材料的熔体强度越大，反之则越小。
表1实施例材料配方及性能表
材料名称 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
聚丙烯(％) 98.9 93.9 94.2 89.2 89.1 84.2 84.6 78.9 79.4 74.2 74.4 69.4 69.6
TPV(％) 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30
1010 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.3 0.15 0.2 0.15 0.15 0.1
168 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.2 0.5 0.3 0.4 0.3 0.3 0.2
DSTP 0.3 0.3 0.2 0.2 0.3 0.2 0.1 0.3 0.15 0.2 0.15 0.15 0.1
离模膨胀比B 0.02 0.04 0.05 0.08 0.08 0.14 0.16 0.24 0.23 0.55 0.58 0.83 0.84
从表1数据可知，在相同的共聚聚丙烯含量的配方中，添加有TPV的改性聚丙烯离模膨胀比B会有所提高，当TPV的添加量小于15％时，离模膨胀比B的增加量不是很明显，当TPV的添加量大于15％时，随着TPV添加量的增加，离模膨胀比B明显增大，说明，在聚丙烯中加入一定量的TPV时，其分子结构中的高度硫化的EPDM对整个材料体系产生明显的纤维化作用，熔体粘度有异于普通PP对温度的敏感度，从而使材料具有更高的熔体粘度，这样就实现了聚丙烯复合材料具有更高的熔体强度，表现出抗熔垂滴落的材料特征。

Claims (7)

1.一种新型高熔体强度聚丙烯材料，其特征在于：按重量百分比计，由以下原料组成：
聚丙烯                         69-93％，
热塑性三元乙丙动态硫化弹性体   5-30％，
热稳定剂                       0.1-2.0％。
2.根据权利要求1所述的一种新型高熔体强度聚丙烯材料，其特征在于：按重量百分比计，由以下原料组成：
聚丙烯                         69-85％，
热塑性三元乙丙动态硫化弹性体   15-30％，
热稳定剂                       0.1-2.0％。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型高熔体强度聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯在230℃×2.16kg测试条件下，其熔融指数为0.5～2g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型高熔体强度聚丙烯材料，其特征在于：所述的热塑性三元乙丙动态硫化弹性体TPV为一种高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料；所述的热塑性三元乙丙动态硫化弹性体的密度为0.90～0.97g/cm3。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型高熔体强度聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中，主抗氧剂选自受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种新型高熔体强度聚丙烯材料，其特征在于：所述的主抗氧剂选自3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂选自618和168中的一种或两种。
7.一种制备权利要求1或2的所述新型高熔体强度聚丙烯材料的方法，其特征在于：其步骤如下：
1)按照重量配比称取原料。
2)将称取的原料置于高速混料机中干混3-5分钟。
3)将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其具体工艺为：挤出机温控一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。
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