[发明专利]一种低温韧性等规聚丙烯制品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增韧聚丙烯的方法，具体涉及一种低温韧性等规聚丙烯制品的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚丙烯是一种通用高分子材料，广泛应用于汽车、电器、日常用品等领域。它有许多优点，如其原料来源丰富、价格便宜、质量轻、加工性能好，另外其制品具有优良的综合性能，比如较高强度和模量、介电性好、耐磨性好等。但是纯聚丙烯的韧性差尤其是低温韧性差大大限制了它的应用，所以本发明就是寻找一种有效的方法来提高聚丙烯的低温韧性。

近几十年来，提高聚丙烯的韧性一直是众多学者的研究热点，目前，效果最显著的就是在聚丙烯基体中加入适量普通橡胶，能够大幅度提高聚丙烯的韧性，如加入乙丙橡胶（EPDM）（张志洪，聚丙烯/弹性体复合材料的性能研究塑料制造2007,9,100–102），但是由于需要的普通橡胶量大，所以其拉伸强度和模量会有大幅度的下降，因此只加入普通橡胶很难实现强度和韧性的平衡。乔金梁等合成超细粉末橡胶，为聚丙烯低温增韧开辟了新的途径，超细粉末橡胶不但能够提高聚丙烯的韧性而且能够控制拉伸强度和模量基本不变甚至有少许增大。（Zhang,M.L.Liu,Y.Q.Zhang,X.H.Gao,J.M.Huang,F.Song,Z.H.Wei,G.S.And Qiao,J.L.Polymer,2002,43,5133-5138）另外，研究发现加入β成核剂，使聚丙烯基体晶型由ɑ晶转为β晶，其冲击强度有明显提高，而且模量和拉伸强度降低不明显。（祝景云，赵和英，β晶型成核剂对PP结晶行为及性能的影响合成树脂及塑料2004,21,23-27）虽然单一的加入超细粉末橡胶或β成核剂都有利于聚丙烯韧性的提高，但是它的作用效果是非常有限的。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚丙烯低温韧性改进技术存在的问题，提供一种新的制备具有良好低温冲击性能的改性等规聚丙烯制品的方法。

本发明提供的制备低温韧性等规聚丙烯制品的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

1）将等规聚丙烯树脂100份、β成核剂5份预混后加入双螺杆挤出机中，在温度150～200℃下熔融共混挤出、冷却、切粒得到β成核剂母料；

2）将等规聚丙烯树脂100份、超细粉末橡胶30份预混后加入双螺杆挤出机中，在温度150～200℃下熔融共混挤出、冷却、切粒得到超细粉末橡胶母料；

3）将等规聚丙烯树脂100份、β成核剂母料1～5份、超细粉末橡胶母料1.7～20份、抗氧剂0.1～0.2份预混后加入双螺杆挤出机中，在温度150～200℃下熔融共混挤出、冷却、切粒得到等规聚丙烯改性粒料；

4）将等规聚丙烯改性粒料在190～230℃下注塑成型，即获得低温韧性等规聚丙烯制品；

上述方法中所用β成核剂为稀土β成核剂WBG，N，N＇-二环己基-2,6-萘二甲酰胺（Star NU-100），二环己基对苯二甲酰胺（DCHT），TMB-5（山西省化工研究院）中的任一种。

上述方法中所用超细粉末橡胶为超细粉末聚丙烯酸乙酯橡胶、超细粉末丁苯橡胶、超细粉末丁腈橡胶、超细粉末羧基丁腈橡胶、超细粉末硅橡胶中的任一种，超细粉末橡胶的粒径为30～100nm。

本发明中，对抗氧剂并没有特殊的限制，一般的聚丙烯抗氧剂都可以使用，比如四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯，亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯等等。

本发明针对现有工作存在的问题，为改善聚丙烯的低温韧性而不降低其刚度，本发明将β成核剂和超细粉末橡胶共用，因为超细粉末橡胶玻璃化转变温度低所以其低温性能好，而β-PP基体的韧性好，所以通过超细粉末橡胶和β成核剂的共同作用来实现等规聚丙烯（iPP）低温韧性的更大提高。另外，通过母料法改善橡胶和成核剂的分散。本发明不但能够大幅提高聚丙烯的低温韧性，而且橡胶添加量低，材料的刚性、强度和加工流动性没有明显降低，操作简单，适合工业上生产和加工。更重要的是，β成核剂和超细粉末橡胶共用增韧并不是二者性能简单的线性加和，而是发生了协同作用大幅提高低温韧性。

本发明具有以下优点：

1、由于本发明选用的是等规聚丙烯（iPP）作为基体材料、能够获得适中的β型晶体含量（50%左右）的β成核剂，和能够提高材料低温性能的超细粉末橡胶，并辅以有利于成核剂的均匀分散和提高其β成核效率的注塑成型温度（190～230℃），因而不仅使制品拥有较平衡的力学性能，且在提高其韧性的同时，还能够保持其良好的刚性。