一种耐蠕变聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚丙烯复合材料,具体为一种耐蠕变聚丙烯复合材料,以及这种 复合材料的制备方法,属于聚合物改性和加工领域。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯具有良好的加工性能和物理、化学性能,极低的密度,以及相对低廉的价 格,而被广泛应用与家电与汽车材料,是目前增长速度最快的通用热塑性塑料。但聚丙烯由 于分子链柔性大,耐蠕变性能差。聚丙烯制造的汽车零件由于和金属一起装配,由于和金属 的线膨胀系数差别较大,在温度变化时会出现尺寸偏差导致的塑料件承受一定的压力。而 耐蠕变性能较差的聚丙烯会产生蠕变使得在压力下产生永久变形,从而出现装配缝隙变 大,甚至部分功能件会出现装配松动而引发安全问题。
[0003] 过氧化物是常用的聚丙烯断链和聚乙烯交联引发剂,通常制备成母粒(降温母粒) 来使用。由于受氧化时聚丙烯的分子链的叔碳氢易发生链转移而断链,而乙烯分子链则易 发生交联。
[0004] 在汽车用聚丙烯材料中,通常由于韧性要求较高而添加较多的聚乙烯、乙烯-辛烯 共聚物等增韧剂,从而使添加降温母粒造成材料的分子链轻微交联,从而显著提高聚丙烯 材料的耐懦变性能成为可能。
[0005] 中国发明专利CN201110 28443 2.6申请公开了耐蠕变的聚丙烯组合物及其制法,该 专利配合使用成核剂和高长径比填料,使材料具有优良的耐蠕变性能。
[0006] 中国发明专利CN201110422525.0公开了 一种低翘曲、耐蠕变的聚丙烯组合物及其 制备方法,使用相容剂及成核剂,提高了聚丙烯的耐蠕变性能并改善了翘曲性能。
[0007] 中国发明专利CN201310738308.1公开了一种抗蠕变、耐热氧老化的聚丙烯组合物 及其制备方法,使用金属氧化物和β成核剂,改善了聚丙烯材料的蠕变和热氧老化性能。
[0008] 中国发明专利CN201410805899.4公开了抗蠕变、耐低温冲击的聚丙烯组合物及其 制备方法,通过β成核剂改善聚丙稀材料的耐懦变性能。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于开发耐蠕变的改性聚丙烯复合材料,以拓宽聚丙烯耐蠕变的改 性方法。
[0010] 本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。
[0011] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0012] -种耐蠕变聚丙烯复合材料,由下列重量百分比的原料组成: 均聚丙稀 0-65%, 共聚丙烯 30-95%, 增韧剂 0-201,
[0013] 无机填料 0-40%, 降温母粒 0. 3-2%, 稳定剂 Q,:2-2:%, 其它添加剂 0-5%:。
[0014] 其中,
[0015] 所述的均聚丙烯为熔体流动速率(230°CX2.16kg)在0.5-60g/10min之间的均聚 丙烯,优选熔体流动速率(23〇1\2.161^)3-4(^/1〇1^11的均聚丙烯。
[0016] 所述的共聚丙烯为熔体流动速率(230°C X 2.16kg)在0.5-60g/10min之间的共聚 丙烯,优选熔体流动速率(23〇1\2.161^)3-4(^/1〇1^11的共聚丙烯。
[0017]所述的增韧剂为任何合适的乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε),熔体流动速率(190°CX 2.16kg)S〇.5-50g/10min。
[0018] 所述无机填料为滑石粉、云母、硅灰石等中的一种或以上的组合物,其平均粒径为 1 -20μηι;优选平均粒径为1 -1 Ομπι的滑石粉。
[0019] 所述的降温母粒为聚丙稀载体的过氧化物母粒。优选二叔丁基过氧化物含量1 % 的聚丙烯载体降温母粒。
[0020] 所述稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂,其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧 剂,包括但不限于3114(化学名称为1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2, 4,6[1!1,3!1,5!1]三酮)、1〇1〇(化学名称为四[0-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇 酯)和DSTP(化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯)中的一种或以上的组合物;辅助抗氧剂为亚 磷酸盐或酯类抗氧剂,包括但不限于618(化学名称为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯)和 168(化学名称为亚磷酸三(2,4_二叔丁基苯)酯)中的一种或两种组合。
[0021] 所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、加工助剂和润滑剂中的 一种或以上的组合物。
[0022]上述耐懦变聚丙稀复合材料的制备方法,其步骤如下:
[0023] 1)按重量配比称取原料;
[0024] 2)将均聚丙烯、共聚丙烯、增韧剂、无机填料、降温母粒、稳定剂和其它添加剂在高 速混合器中干混3-15分钟,将混合后的原料加入双螺杆挤出机中,经熔融挤出后冷却造粒;
[0025] 其中螺筒内温度为:一区 180-220°C,二区 180-220°C,三区 180-220°C,四区 180-220°C,机头180-220°C,双螺杆挤出机转速为100_1000转/分。
[0026]本发明的优点是:
[0027] 1、使用降温母粒使改性聚丙烯材料轻度交联,提高了材料的耐蠕变性能,同时提 高了材料的流动性;
[0028] 2、采用全部从主喂料口进料方式,加强了剪切,提高了增韧剂、降温母粒、无机填 料等的分散效果,同时延长了过氧化物的反应时间,进一步提高了复合材料的性能。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的范围在权利要求书中提 出,不受这些实施例的限制。
[0030] 在实施例及对比例的复合材料配方中,所用均聚丙烯为熔体流动速率(230°CX 2.16kg)3_40g/10min 的均聚丙稀。
[0031] 所用共聚丙烯为熔体流动速率(23〇1\2.161^)3-4(^/1〇1^11的共聚丙烯。
[0032]所用的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε),陶氏的Ρ0Ε 8150。
[0033]所用无机填料为平均粒径1-10M1的片状结构的滑石粉。
[0034]所用降温母粒为二叔丁基过氧物含量为1%的降温母粒。
[0035]所用稳定剂为英国ICE公司的Negonox DSTP(化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯)、 Ciba公司的Irganox 1010(化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇 酯)、以及(^让3公司的]^瓜;1;'〇8168(化学名称为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯)。
[0036]所用其它添加剂为本领域技术人员认为所需的着色剂、加工助剂、润滑剂中的一 种或以上的组合物。
[0037] 实施例1
[0038] 按重量百分比称取共聚丙烯94.2%、Ρ0Ε 8150为5%、降温母粒为0.3%、Irganox 1010为0· 1%、Igrafos 168为0· 1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中干混5分钟,再 加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205°C,三区220 °C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注射成型机上 注射成型制样。
[0039] 实施例2
[0040] 按重量百分比称取共聚丙烯93.5%、Ρ0Ε 8150为5%、降温母粒为1%、 IrganoxlOlO为0· 1%、Igrafos 168为0· 1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中干混5 分钟,再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205°C,三 区220°C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注射成型 机上注射成型制样。
[0041 ] 实施例3
[0042] 按重量百分比称取共聚丙烯92.5%、Ρ0Ε 8150为5%、降温母粒为2%、 IrganoxlOlO为0· 1%、Igrafos 168为0· 1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中干混5 分钟,再加入双螺杆挤出机
中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205°C,三 区220°C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注射成型 机上注射成型制样。
[0043] 实施例4
[0044] 按重量百分比称取共聚丙烯73.5%、Ρ0Ε 8150为5%、滑石粉20%、降温母粒为 l%、Irganox 1010为0.1%、Igrafos 168为0.1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中 干混5分钟,再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205 °C,三区220°C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注 射成型机上注射成型制样。
[0045] 实施例5
[0046] 按重量百分比称取共聚丙烯58.5%、Ρ0Ε 8150为20%、滑石粉20%、降温母粒为 l%、Irganox 1010为0.1%、Igrafos 168为0.1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中 干混5分钟,再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205 °C,三区220°C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注 射成型机上注射成型制样。
[0047] 实施例6
[0048] 按重量百分比称取均聚丙烯43.5%、共聚丙烯30%、Ρ0Ε 8150为5%、滑石粉20%、 降温母粒为l%、Irganox 1010为0.1%、Igrafos 168为0.1%、Negonox DSTP为0.3%,在高 速混合器中干混5分钟,再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180 °C,二区205°C,三区220°C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经 干燥后在注射成型机上注射成型制样。
[0049] 对比例1
[0050] 按重量百分比称取共聚丙烯94·5%、Ρ0Ε 8150为5%、Irganox 1010为0.1%、 Igrafos 168为0.1 %、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中干混5分钟,再加入双螺杆挤 出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205°C,三区220°C,四区210°C, 机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。 [0051 ] 对比例2
[0052] 按重量百分比称取共聚丙烯74·5%、Ρ0Ε 8150为5%、滑石粉20%、Irganox 1010 为0.1%、Igrafos 168为0.1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中干混5分钟,再加入 双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205°C,三区220°C,四 区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成 型制样。
[0053] 对比例3
[0054] 按重量百分比称取均聚丙烯44.5%、共聚丙烯30%、Ρ0Ε 8150为5%、滑石粉20%、 Irganox 1010为0.1%、Igrafos 168为0.1%、Negonox DSTP为0.3%,在高速混合器中干混 5分钟,再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为:一区180°C,二区205°C, 三区220°C,四区210°C,机头210°C,双螺杆挤出机转速为500转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0055]性能评价方式:
[0056] 样品耐蠕变性能测试:按照GB6095-85进行,试样尺寸为120*10*4mm,测试温度为 23°C,应力30MPa,记录48小时以后样条最外层的应变(%)
[0057] 各实施例及对比例配方及性能测试结果见下列各表:
[0058] 表1实施例1-6及对比例1-3材料配方(重量% )
[0060] 从对比例1-2和实施例1-6的对比可以看出,添加了降温母粒的配方,由于促进了 分子链的轻度交联,减少了分子链受力后的滑移,使耐蠕变性能大幅度提高。综合考虑对其 他性能的影响,1 %的添加量最为实用。
【主权项】
1. 一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:由下列重量百分比的原料组成: 均聚丙締 0-郎%, 共聚丙嫌 30-游抢, 增初剂 Q-沸诞, 无机填料 .0-40%.,: 腾温母粒 0.3-就, 稳定剂 日.2-2%, 其它添加剂 日-5%。2. 根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述的均聚丙締为 烙体流动速率在0.5-60g/10min之间的均聚丙締;测试条件为230°C,2.1化邑。3. 根据权利要求2所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:烙体流动速率3-40g/10min的均聚丙締;测试条件为230°C,2.1化邑。4. 根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述的共聚丙締为 烙体流动速率在0.5-60g/10min之间的共聚丙締,测试条件为230°C,2.1化邑。5. 根据权利要求4所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:烙体流动速率3-40g/10min的共聚丙締,测试条件为230°C,2.1化邑。6. 根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述的增初剂为任 何合适的乙締-辛締共聚物,烙体流动速率为0.5-50g/10min,测试条件为190°C X 2.16kg。7. 根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述无机填料为滑 石粉、云母、娃灰石等中的一种或W上的组合物,其平均粒径为1-20WI1。8. 根据权利要求7所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述无机填料为平 均粒径为I-IOwii的滑石粉。9. 根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述的降溫母粒为 聚丙締载体的过氧化物母粒。10. 根据权利要求9所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述的降溫母粒 为二叔下基过氧化物含量1 %的聚丙締载体降溫母粒。11. 根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:所述稳定剂包括 主抗氧剂和辅助抗氧剂,其中主抗氧剂为受阻酪或硫醋类抗氧剂,辅助抗氧剂为亚憐酸盐 或醋类抗氧剂。12. 根据权利要求11所述的一种耐蠕变聚丙締复合材料,其特征在于:主抗氧剂为 3114、1010和DSTP中的一种或W上的组合物;辅助抗氧剂为618和168中的一种或两种组合。13. 权利要求1-12任意之一所述一种耐蠕变聚丙締复合材料的制备方法,其特征在于: 其步骤如下: 1) 按重量配比称取原料; 2) 将均聚丙締、共聚丙締、增初剂、无机填料、降溫母粒、稳定剂和其它添加剂在高速混 合器中干混3-15分钟,将混合后的原料加入双螺杆挤出机中,经烙融挤出后冷却造粒;其中 螺筒内溫度为:一区 180-220°C,二区 180-220°C,S区 180-220°C,四区 180-220°C,机头 180- 220°C,双螺杆挤出机转速为100-1OOO转/分。
【专利摘要】本发明公开了一种耐蠕变聚丙烯复合材料及其制备方法,其中耐蠕变聚丙烯复合材料由以下原料按重量百分比组成:均聚丙烯0-65%,共聚丙烯30-95%,增韧剂0-20%,无机填料0-40%,降温母粒0.3-2%,稳定剂0.2-2%,其它添加剂0-5%。本发明的优点是:1、使用降温母粒使改性聚丙烯材料轻度交联,提高了材料的耐蠕变性能,同时提高了材料的流动性;2、采用全部从主喂料口进料方式,加强了剪切,提高了增韧剂、降温母粒、无机填料等的分散效果,同时延长了过氧化物的反应时间,进一步提高了复合材料的性能。
【IPC分类】B29C47/92, C08K5/14, C08L23/14, C08K3/34, C08L23/08, C08L23/12
【公开号】CN105504500
【申请号】CN201511020018
【发明人】陈勇, 张鹰, 张祥福, 周文
【申请人】上海普利特复合材料股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月30日