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CN106928540A - 一种高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚pp/pps合金及其制备方法 - Google Patents

一种高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚pp/pps合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高刚耐热聚丙烯/聚苯醚PP/PPS合金及其制备方法，以重量百分数记，其原料包括70-93％聚丙烯PP，5-20％聚苯硫醚PPS，2-10％相容剂，其中相容剂为乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐的聚合物，马来酸酐的接枝率为0.2-2wt％。将原料按配比混合均匀加入双螺杆挤出机中，经熔融反应性挤出，造粒，制得PP/PPS合金，双螺杆挤出机温度为260℃-320℃，长径比为25-50，螺杆转速180-600转/分钟。本发明由于采用了新型的相容剂，在大幅降低聚苯硫醚使用量的同时可以制得同时具备高刚、耐热、抗冲性能好的合金材料。制备工艺简单、生产成本较低，产品综合性能优异。

Description

一种高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚PP/PPS合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚PP/PPS合金及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有加工性能优良、抗有机溶剂和酸碱腐蚀性好，同时质轻、价廉，广泛应用于汽车内外饰件、电子和家用电器产品的外壳等。经过改性现在已经在很多应用场合替代了工程塑料，是目前增长速度最快、应用最广的通用型热塑性塑料。
聚丙烯刚韧平衡性可以通过生产工艺和催化剂技术进行改进和提高，使产品具有更加优异的综合性能，但是产品开发难度较大，难以同时满足市场某些领域对材料高刚性、高抗冲以及耐热性能的要求。聚苯硫醚(PPS)是一种性能优异的工程塑料，具有优异的耐热性能、耐化学性能(仅次于四氟乙烯)、阻燃性能及尺寸稳定性，但也存在耐冲击性能差，加工成型性有待提高等缺点。因此可以利用两者的优点制备出密度低、力学性能优良、耐溶剂性和耐热性能优良的聚丙烯/聚苯硫醚合金(缩写为PP/PPS合金)材料，取代部分价格较高的工程塑料。CN101348589介绍了一种填充型聚苯硫醚/聚丙烯复合材料及成型方法,主要内容是将改性二硫化钼与聚丙烯和聚苯硫醚通过机械共混,然后在模压成型机上制备出填充型聚苯硫醚/聚丙烯复合材料。US6,830,792报到了一种聚烯烃/聚苯硫醚(PO/PPS)合金及其材料相结构，该方法使用乙烯/甲基丙烯酸脱水甘油酯共聚物作为相容剂，来提高PO与PPS之间的相容性，制备得到的PP/PPS复合材料具有优异的刚性和韧性、以及优良的加工性能和耐用性。上述专利公开的PP/PPS合金材料中，PPS加入含量较高(一般在20％-60％之间)，主要是用PP来改性PPS，PP分散相分散在PPS连续相中，材料的成本较高，限制了PP/PPS合金材料的应用。
发明内容
本发明以新型马来酸酐接枝聚合物为相容剂和增韧剂，利用反应性挤出工艺将相容剂接枝在PP或PPS聚合物链上，采用少量的PPS工程树酯来改性PP，制备得到改性的PP/PPS合金，该方法制备工艺简单、生产成本较低，制备的聚丙烯合金可以替代其它工程塑料应用在家电外壳、电子电器、汽车内饰件等领域。
本发明高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚PP/PPS合金，以重量百分数记，其原料包括：
聚丙烯PP 70-93％
聚苯硫醚PPS 5-20％
相容剂 2-10％
本发明所述的聚丙烯为熔体流动速率(测试条件：230℃、2.16Kg)在2-30g/min之间的均聚聚丙烯，均聚等规度大于97％，如中国石油兰州石化公司H8020和H8010，韩国三星HJ730等。
所述相容剂为乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐的聚合物(OBC-g-MAH)，OBC的软段可以提供良好的粘合性，同时硬段可以提供耐热性，接枝马来酸酐后的聚合物不仅可以改善PP、PPS之间的相容性,而且可以对PP/PPS合金进行增韧改性。所述乙烯辛烯嵌段共聚物(OBC)，如陶氏Infuse OBC嵌段共聚物9100，9107，9000等。
马来酸酐的接枝率在0.2-2wt％之间，OBC-g-MAH可以采用现有文献进行制备。如可参考广州化工2011年vol.39第23期《双螺杆挤出工艺对马来酸酐接枝POE接枝率影响研究》所述制备方法进行OBC-g-MAH的制备：将MAH和引发剂二(叔丁基过氧化异丙基)苯(DCP)与OBC嵌段共聚物混合均匀后，将混合物加入到挤出机机料斗中，在一定温度和螺杆转速下熔融挤出，并造粒即可得到OBC-g-MAH聚合物，马来酸酐的接枝率可以通过螺杆转速和马来酸酐加入量来调节。优选马来酸酐的接枝率在0.4-1.5wt％之间。
聚苯硫醚(PPS)可采用市售注塑级PPS粉末，如美国雪佛龙菲利普PR06、PR37粉末，日本东丽工业公司A900、A503粉末等。也可以使用经过玻璃纤维强化过的PPS注塑颗粒，如美国雪佛龙菲利普公司40％玻璃纤维强化过的PPS化合物R4-02、R-4-230NA等，使用经过玻璃纤维强化过的PPS，可以制备得到刚性和韧性更好的PP/PPS复合材料。
这种高刚耐热聚丙烯合金材料的制备方法如下所述：
(1)以重量百分数记，按照聚丙烯70-93％、聚苯硫醚5-20％、相容剂2-10％的配比称取原料；
(2)将聚丙烯、聚苯硫醚、相容剂在高速混合器中混合均匀；
(3)将混合的原料置于双螺杆中，经熔融反应性挤出，造粒，双螺杆挤出温度控制在260℃-320℃之间，长径比在25-50之间，整个挤出过程的停留时间为1-3分钟，螺杆转速180-600转/分钟。
本发明加入乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐相容剂，采用反应性共挤出的方法，制备出聚丙烯/聚苯硫醚合金，该方法制备工艺简单、生产成本较低，制备的聚丙烯/聚苯硫醚合金具有较高的刚性、优异的耐热性和较好的抗冲击性能。经检测，该合金材料拉伸强度≥34MPa，弯曲模量≥1800MPa，23℃缺口冲击强度≥4kJ/m2，热变形温度(0.45MPa)≥130℃，该合金可以替代其它工程塑料应用在家电外壳、汽车内饰件、电子电器等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于下述实施例。
相容剂乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐聚合物(OBC-g-MAH)的制备
按照OBC(陶氏Infuse 9000)：马来酸酐：DCP＝100:1:0.1的重量比例称取3千克，在高混机将配方中的各种组份混合均匀，通过喂料电机均匀喂料，然后通过双螺杆挤出机(L/D＝34)进行挤出造粒，喂料量22(0-40区间调节)，螺杆转速300转/分钟，挤出温度190℃。制备得到乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐聚合物(OBC-g-MAH)，聚合物马来酸酐的接枝率为0.59％。通过调节螺杆转速至257转/分钟,其它条件不变得到马来酸酐接枝率为0.43％；调节加入组分及用量,按照OBC(陶氏Infuse 9100)：马来酸酐：DCP＝100:2:0.15加入，其它条件不变，马来酸酐接枝率增加至1.3％。
实施例1
将3千克聚丙烯H8020树脂(MFR 16g/10min，等规度97.3％)、300克美国雪佛龙菲利普PPS PR06粉末、150克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区265℃，二区270℃，三区295℃，四区295℃，五区310℃，六区310℃，七区310℃，八区290℃，九区290℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例2
将3公斤聚丙烯H8020树脂、200克美国雪佛龙菲利普PPS PR37粉末、100克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区265℃，二区270℃，三区295℃，四区295℃，五区310℃，六区310℃，七区310℃，八区290℃，九区290℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例3
将3公斤聚丙烯H8020树脂、200克日本东丽工业公司PPS A900粉末、100克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为0.59％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区260℃，二区270℃，三区290℃，四区290℃，五区300℃，六区300℃，七区290℃，八区280℃，九区280℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例4
将3公斤聚丙烯H8010树脂(MFR 11g/10min,等规度97.5％，下同)、200克美国雪佛龙菲利普PPS PR06粉末、100克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区260℃，二区270℃，三区290℃，四区290℃，五区300℃，六区300℃，七区290℃，八区280℃，九区280℃；螺杆转速为300转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例5
将3公斤聚丙烯H8010树脂、200克日本东丽工业公司PPS A900粉末、150克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为1.3％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区270℃，二区280℃，三区290℃，四区290℃，五区300℃，六区300℃，七区290℃，八区290℃，九区280℃；螺杆转速为300转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例6
将3公斤聚丙烯H8010树脂、200克日本东丽工业公司PPS A900粉末、100克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为0.43％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区270℃，二区280℃，三区290℃，四区290℃，五区300℃，六区300℃，七区290℃，八区290℃，九区280℃；螺杆转速为300转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例7
将3公斤聚丙烯H8020树脂、200克美国雪佛龙菲利普PPS PR37粉末、100克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为0.43％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区270℃，二区280℃，三区290℃，四区290℃，五区300℃，六区300℃，七区290℃，八区290℃，九区280℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
实施例8
将3公斤聚丙烯H8020树脂、300克日本东丽工业公司PPS A900粉末、150克OBC-g-MAH(马来酸酐接枝率为0.59％)在高速混合机进行混合均匀，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区260℃，二区260℃，三区275℃，四区290℃，五区290℃，六区290℃，七区290℃，八区260℃，九区260℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
对比实施例9
H8020按相应标准测试其性能，结果见下表1。
对比实施例10
将3公斤聚丙烯H8020树脂与100克马来酸酐接枝苯乙烯(OBC-g-MAH)(马来酸酐接枝率为0.59％)、在高速混合机进行混合1分钟，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区190℃，二区190℃，三区200℃，四区200℃，五区200℃，六区200℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
对比实施例11
将3公斤聚丙烯H8020树脂与200克PPS PR06粉末，在高速混合机进行混合1分钟，然后加入至长径比为34的双螺杆进行反应性挤出造粒，双螺杆挤出工艺如下，挤出温度：一区270℃，二区280℃，三区290℃，四区290℃，五区300℃，六区300℃，七区290℃，八区290℃，九区280℃；螺杆转速为350转/分钟。
按相应标准测试其性能，结果见下表1。
表1 实施例1-8和对比实施例9-11测试结果
从测试结果可看出，采用OBC-g-MAH作为相容剂、增韧剂制备得到改性后的PP/PPS合金，明显提高PP树脂的冲击性能、弯曲强度以及热变形温度，使PP/PPS合金的刚性、韧性以及耐热性能均得到提高，使材料可以替代其它工程塑料应用在家电外壳、汽车内饰件等领域。

Claims (2)

1.一种高刚耐热聚丙烯/聚苯醚PP/PPS合金，以重量百分数记，其原料包括：
聚丙烯PP 70-93％
聚苯硫醚PPS 5-20％
相容剂 2-10％
其中，所述的聚丙烯为熔体流动速率在2-30g/min之间的均聚聚丙烯，熔体流动速率测试条件为230℃、2.16Kg，均聚等规度大于97％；所述相容剂为乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐的聚合物，马来酸酐的接枝率为0.2-2wt％。
2.一种高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚PP/PPS合金的制备方法，其中，具体步骤包括：
(1)以重量百分数记，按照聚丙烯70-93％、聚苯硫醚5-20％、相容剂2-10％的配比称取原料；
(2)将称取的原料混合均匀；
(3)将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融反应性挤出，造粒，制得PP/PPS合金，双螺杆挤出机温度控制在260℃-320℃之间，长径比在25-50之间，螺杆转速180-600转/分钟。
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