一种高性能聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及一种高性能聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有比重小、无毒、易加工、抗冲击强度、抗挠曲性及电绝缘性能好等优点，广泛用于汽车、电子电器、家电产品中，但聚丙烯也有一些如成型收缩率大、低温冲击性能不好、热变形温度低、刚性韧性无法同时保证等缺点，在实际生产中常采用无机填料和增韧剂改性聚丙烯材料，但现有的无机填料和增韧剂改性聚丙烯材料很难满足对刚性和韧性同时要求较高的使用环境中的使用要求，从而限制了聚丙烯的特殊领域应用。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种高性能聚丙烯材料及其制备方法，提出各粒径分布的无机填料组合物改性聚丙烯材料，不同粒径的分布，可减少无机填料与基料之间的空隙，在材料受力时，相互接触的填料间可有效传递应力，从而可提高材料的刚性和韧性，解决了现有技术中刚性和韧性无法同时提高，从而无法满足高刚高韧材料要求的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高性能聚丙烯材料，其由聚丙烯61-87.4份、各粒径分布无机填料混合物5-20份、增韧剂5-10份、热稳定剂0.2-1份、光稳定剂0.2-1份和加工助剂0.2-1份按照重量份制成，其中，所述各粒径分布无机填料混合物为粒径在5-10μm、10-15μm、15-20μm范围内都有分布且分布均匀的无机填料。

进一步的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种任意比例的混合物。

进一步的，所述无机填料为具有长径比的无机材料，其包括滑石粉、硅灰石、晶须、云母、硫酸钡中的一种或两种以上的组合物。

进一步的，所述增韧剂为聚烯烃弹性体。

优选的，所述聚烯烃弹性体包括乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

进一步的，所述热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、杯芳烃中的一种。

进一步的，所述加工助剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或芥酸酰胺中的一种。

本发明还提供了一种上述高性能聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将聚丙烯、各粒径分布无机填料混合物、增韧剂、热稳定剂、光稳定剂和加工助剂混合均匀后，加入挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料。

进一步的，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度160℃-180℃，压缩段温度170℃-190℃，塑化段温度180℃-190℃，均化段温度190℃-200℃，模口温度190℃-200℃。

与现有技术相比，本发明首次提出各粒径分布的无机填料混合物改性聚丙烯材料，使具有长径比的无机填料在5-10μm、10-15μm、15-20μm范围内都有分布，首先不同粒径的无机填料在加工过程中，可使得小粒径的填料更易分散，从而减少填料团聚、结块等情况，改善改性材料的力学性能；其次，填料随机无取向地分布在聚丙烯基料中，不同粒径的分布，可减少无机填料与基料间的空隙，小尺寸填料起到大尺寸填料与基料间的“搭桥”作用，在材料受力时，相互接触的填料间可有效传递应力，可提高材料的刚性和韧性，从而可制备出刚性、韧性优异的聚丙烯材料。

此外，本发明的改性方法，在传统改性基础上，对选材做出进一步界定，操作简单易行，具有广泛的应用价值。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以下实施例和对比例中，聚丙烯选用巴塞尔的的嵌段共聚丙聚PP EA5074、中石化的均聚聚丙烯PP T30S；各粒径分布无机填料混合物为粒径在5-10μm、10-15μm、15-20μm范围内都均匀分布的滑石粉、硅灰石、晶须、云母、硫酸钡其中的一种或多种组合物，优选的，为粒径在5-10μm、10-15μm、15-20μm范围内占比3:3:4的滑石粉填料组合；增韧剂选用乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，优选陶氏化学的POE8200、POE8842；热稳定剂自酚类、胺类、亚磷酸酯类、受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类活杯芳烃中的一种，优选牌号为Irganox1010；所述的光稳剂选自受阻胺类(HALS)，如：聚-[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二甲基][2-(2-2,6,6-四甲基哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2，2,6,6-四甲基哌啶基)]-次氨基类，N-烷基化类，哌嗪酮结果化类，紫外线吸收剂，如苯并三唑类，二苯甲酮类等，优选的光稳剂为索尔维光稳定剂CYASORB CYNERGY SOLUTIONS V703，所述的加工助剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或芥酸酰胺中的一种，优选硬脂酸钙。

实施例1

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混4分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度170℃，压缩段温度180℃，塑化段温度185℃，均化段温度195℃，模口温度195℃。

实施例2：

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混4分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度170℃，压缩段温度180℃，塑化段温度185℃，均化段温度195℃，模口温度195℃。

实施例3：

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混3分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度175℃，压缩段温度175℃，塑化段温度185℃，均化段温度190℃，模口温度195℃。

实施例4：

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混3分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度160℃，压缩段温度170℃，塑化段温度180℃，均化段温度190℃，模口温度190℃。

实施例5：

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混3分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度180℃，压缩段温度190℃，塑化段温度190℃，均化段温度200℃，模口温度200℃。

对比例1：

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混4分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度170℃，压缩段温度180℃，塑化段温度185℃，均化段温度195℃，模口温度195℃。

对比例2：

按照上表中的配比将各组分加入高速混合机中干混4分钟后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒制得高性能聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机的各段工作温度为：进料段温度170℃，压缩段温度180℃，塑化段温度185℃，均化段温度195℃，模口温度195℃。

将实施例1-5和对比例1-2中制得的材料进行相关力学性能测试，测试结果见表1：

表1

以上表1中的结果可看出，本发明制备的高性能聚丙烯材料具有很高的刚性和韧性，制备的聚丙烯具有良好的应用前景和市场竞争力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。