[发明专利]一种高韧性聚丙烯塑料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种增韧塑料，进一步地说，本发明涉及一种增韧聚丙烯及其制备方法。

聚丙烯塑料具有良好的综合性能，生产成本低，应用很广泛。目前的一个发展趋势就是以聚丙烯代替工程塑料用于制造汽车、家电、家具等。但是由于聚丙烯属于较脆性塑料，冲击强度较低，限制了其在高抗冲制品方面的应用。现有技术中为了提高聚丙烯的韧性，常采用将聚丙烯塑料与橡胶共混的方法来进一步提高其韧性，如乙丙共聚弹性体增韧聚丙烯(PP/EPR、PP/EPDM)。

许多科学家对塑料增韧理论和增韧方法进行了广泛的研究。八十年代Souheng Wu提出了塑料增韧的逾渗理论，指出在橡胶增韧塑料中，塑料发生脆韧转变的条件是：橡胶作为分散相其粒子之间的距离τ小于一特定的临界距离τc时，即发生脆韧转变。由于橡胶相的粒子之间距离τ与橡胶相的粒子直径d之间存在关系式：d＝τ[k(π/φr)^1/3-1]^-1，故当橡胶粒子直径d小于临界直径dc时，即发生脆韧转变。也就是说分散的橡胶相其粒径越小，增韧塑料越容易发生脆韧转变。

在现有的橡胶增韧聚丙烯的技术中，存在如下不足之处：(1)在目前的橡塑加工的共混条件下，作为分散相的橡胶粒径难以控制在较小的范围，一般平均橡胶相粒子直径大于0.5μm。若要实现脆韧转变，则需要较大份数的橡胶，从而造成增韧聚丙烯塑料刚性的降低；(2)橡胶相粒径不稳定，随着加工过程中剪切速率等因素的变化，增韧聚丙烯塑料中的橡胶相粒径一直在变化中；(3)橡胶相粒径很不均匀；(4)橡胶含量不能超过40％，否则易出现“海-海”相态结构，甚至出现相反转，使增韧聚丙烯塑料的性能变差。

本发明人在利用共混法增韧聚丙烯的基础上，通过大量的试验研究发现，采用小粒径的粉末橡胶来增韧聚丙烯，可达到很好的增韧效果。同时还发现在添加少量的粉末橡胶情况下，使粉末橡胶在塑料基质中分散良好，其中橡胶相粒子直径可小于0.5μm，使得聚丙烯塑料的韧性和刚性同时提高，而且材料的热变型温度、结晶温度也得到提高。这说明，在聚丙烯塑料中添加很少量的超细粉末橡胶不但会起到增韧剂的作用，同时也会起到成核剂的作用。

因此，本发明的目的是提供一种所含橡胶相平均粒径小，且橡胶粒径均匀、稳定的高韧性聚丙烯塑料。即使其橡胶含量达70％也不出现相反转，橡胶始终保持为分散相。该高韧聚丙烯塑料在具有较高韧性的同时也具有较好的刚性。

本发明的另一个目的是提供所述高韧性聚丙烯塑料的制备方法，该方法工艺简单，易于操作。

本发明的高韧性聚丙烯塑料是这样实现的：

本发明高韧性聚丙烯塑料是包括聚丙烯塑料和平均粒径为0.02μm～0.5μm的橡胶粒子共混而得。其中橡胶粒子和聚丙烯塑料的重量比为0.3∶99.7～70∶30，优选0.5∶99.5-50∶50，更优为0.5∶99.5-30∶70。橡胶粒子的平均粒径优选为0.05μm～0.3μm之间。该种增韧改性的聚丙烯塑料具有良好的刚韧平衡的综合性能。

在该高韧性聚丙烯塑料中，作为分散相的橡胶粒子优先选用与聚丙烯相容性好的橡胶，其包括以下橡胶的至少一种：天然橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶或硅橡胶等。该种橡胶粒子优选为均相结构的橡胶粒子，其最好为凝胶含量为60％重量或更高、优选为80％重量或更高的具有交联结构的橡胶粒子。

该种橡胶粒子优选为按照本申请人于1999年12月3日提交的中国专利申请99125530.5所制备的全硫化粉末橡胶。在制备过程中优先选用与聚丙烯相容性好的全硫化粉末橡胶，其包括以下全硫化粉末橡胶的至少一种：全硫化粉末天然橡胶、全硫化粉末丁苯橡胶、全硫化粉末聚丁二烯橡胶或全硫化粉末硅橡胶等。该种全硫化粉末橡胶是指凝胶含量达60％重量或更高，更优为75％重量或更高，干燥后无需加隔离剂即可自由流动的橡胶微粉。该粉末橡胶的粒径为0.02μm～2μm，优选为0.03μm～1.5μm，更优为0.05μm～0.5μm。该全硫化粉末橡胶中的每一个微粒都是均相的，即单个微粒在组成上都是均质的，在现有显微技术的观察下微粒内没有发现分层、分相等不均相的现象。该粉末橡胶是通过将相应的橡胶胶乳辐照交联而将橡胶粒子粒径固定的。