一种聚丙烯增韧的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯增韧的方法。其先将增韧剂支化聚乙烯热塑性弹性体和聚丙烯以质量比为(5～20)：(95～80)，在密炼机中，于150℃～220℃温度下混炼，转速为30～60rpm，时间为5～30min，制成预混料；再在预混料中加入稳定剂和润滑剂，进一步混炼5～30min；最后进行双螺杆挤出、造粒，得到增韧聚丙烯成品。本发明专利技术中采用的支化聚乙烯热塑性弹性体的数均分子量在10000～600000之间，分子量分布在2.0～4.0，支化度为40～80/1000C。本发明专利技术方法工艺简单，得到的增韧聚丙烯冲击强度可提高5-13倍，拉伸强度下降幅度小于10％，可用于薄膜材料和模压材料。

Method for toughening polypropylene

The invention discloses a method for toughening polypropylene. It will be the toughening agent of branched polyethylene and polypropylene thermoplastic elastomer with mass ratio (5 ~ 20): (95 ~ 80), in the mixer, at 150 to 220 DEG C temperature mixing speed is 30 ~ 60rpm, the time is 5 ~ 30min, made from adding premix; stabilizer and lubricant in premix, further mixing 5 ~ 30min; finally, by twin-screw extrusion granulation, toughened polypropylene products. The molecular weight of the branched polyethylene thermoplastic elastomer used in the invention is between 10000~600000 and, and the molecular weight distribution is between 2 and 4, and the branching degree is from 40 to 80/1000C. The method and the process of the invention are simple, and the impact strength of the toughened polypropylene can be increased by 5-13 times, and the tensile strength drops by less than 10%, and can be used for the film material and the molding material.

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯增韧的方法
本专利技术涉及高分子加工
，具体的说，涉及一种聚丙烯增韧的方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)作为世界五大通用塑料之一具有来源丰富，性价比高，质轻等特点，应用广泛。PP结构规整，具有比聚乙烯较高的机械强度，良好的电性能、耐热性及耐化学性能等，但低温韧性差、缺口敏感性大，限制了其在一些领域中的应用。为了改善PP性能上的不足，人们采用多相共聚合共混改性等方法进行了大量的PP增韧改性研究。相比而言，共混改性简单易行，倍受青睐。增韧剂通常为橡胶、热塑性弹性体。橡胶有三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、丁苯橡胶(SBR)、(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物(SBS)、顺丁橡胶(BR)、异丁橡胶(IBR)等。EPR、EPDM是PP传统最常用的增韧剂，两者具有高弹性和优良的耐低温性能，可明显改善PP的冲击性能和耐低温性能。由于两者结构中均含有丙基，因此两者之间的相容性都非常好。李蕴能等研究了乙丙橡胶/PP共混物的性能，发现在相同橡胶含量下,增韧共聚PP的效果远优于增韧均聚PP，且增韧效果与橡胶的种类有关。通常情况下，EPR的增韧效果优于EPDM。当橡胶含量为30％时，增韧效果最好；不同结晶度的EPR对PP的增韧效果也不一样，结晶度越低，其增韧效果越好(工程塑料应用,1996,24(3):51～54.)。EPDM对PP有良好的增韧效果，但目前EPDM价格高，商品原料多为块状，碎胶有一定困难，与粒状PP混合不均匀，流动性也不太理想，造成材料的性能下降。当EPDM含量超过某一适宜含量后，EPDM粒子出现聚集，分散不好，与树脂界面明显，从而导致冲击强度不再增加，拉伸强度降低。同时由于EPDM本身有颜色，产品很难获得色彩鲜艳的外观。热塑性弹性体具有良好的增韧效果、抗老化性能和易加工性，常用的有乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-丁烯共聚物(PEB)和丁烯-己烯共聚物(PBH)等，但以POE效果较好。POE结构中结晶的乙烯链段作为物理交联点承受载荷，非晶态的乙烯和辛烯长链赋予其优异的高弹性、高强度、高伸长率和优异的低温性能。由于其表观切变粘度对温度的依赖性与PP相近，在PP基体中易得到较小的分散相粒径和较窄的粒径分布，作为抗冲击改性剂加入PP材料中，两者的分散性、相容性非常好，使PP的低温冲击强度得到改善，增韧效果卓著。冯予星等研究了POE对PP冲击韧性的影响，发现POE的加入使PP常温缺口冲击强度增加，当用量超过一定份数后，增韧效果显著(工程塑料应用,1998,26(6):8～10.)。邱桂学等采用POE作为PP的抗冲击改性剂，并与EPDM在改性效果、加工性能，及力学性能等方面进行比较，发现(1)在成型加工过程中，PP/POE较PP/EPDM共混物具有更低的平衡转矩和较高的熔体流动速率，POE作为PP的增韧剂更具有加工优势。(2)对于基体树脂PP，POE的脆韧转化点在l0％，而EPDM在15％，要达到相同的增韧效果所需POE的用量要小于EPDM。(3)随着POE和EPDM含量的增加，共混物的冲击强度、断裂伸长率显著提高，而屈服强度和弯曲强度下降。当弹性体质量分数在15％时，POE体系的冲击强度明显高于EPDM体系，POE的增韧效果优于EPDM。(4)从SEM可以看出，PP/EPDM冲击断裂特征显示出较多的脆性，而PP/POE呈现典型的韧性断裂。(弹性体，2007，17(4)：44～47)最近，专利CN103665546A公开了一种对聚丙烯增韧改性的方法，具体采用弹性体(POE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和低密度线性聚乙烯(LLDPE)增韧聚丙烯，发现冲击强度增加明显，而拉伸屈服强度下降较小。上述已有技术都是以橡胶或热塑性弹性体为增韧剂，使PP的韧性得到了一定程度的改善，但是其中作为增韧剂的POE或LLDPE等均为乙烯与α-烯烃的共聚物，成本相对于本专利技术中使用的由单一乙烯单体制备得到的支化聚乙烯要高。另一方面，从已有技术中选用的POE、UHMWPE和LLDPE的牌号和相应的用量看，其聚丙烯增韧共混体系存在不同程度的微相分离，对材料性能有一定的影响。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种有效的聚丙烯增韧的方法；该方法采用支化聚乙烯热塑性弹性体作为增韧剂，工艺简单，得到的增韧聚丙烯成品冲击强度增加明显，拉伸屈服强度下降很小，而且与聚丙烯基体树脂相容性好。本专利技术采用支化聚乙烯热塑性弹性体增韧PP。一方面，其结构与PP结构相似，具有很好的相容性；另一方面，支化聚乙烯热塑性弹性体分子量高，分子量分布窄，支化度高，拉伸强度大大优于LDPE，弹性模量与EPR相似，可以获得性能优良的增韧PP。所得增韧PP可用于薄膜材料和模压材料。本专利技术提供的技术方案具体如下。一种聚丙烯增韧的方法，具体步骤如下：(1)以支化聚乙烯热塑性弹性体(b-PE)为增韧剂，将增韧剂和聚丙烯(PP)按质量比(5～40)：(95～60)，于150℃～220℃温度下在密炼机中混炼5～30min，转速为30～60rpm，制成预混料；其中：所述支化聚乙烯热塑性弹性体的数均分子量在10000～600000之间，分子量分布在3.0～6.0，支化度为40～80/1000C；(2)在预混料中加入稳定剂和润滑剂继续混炼5～30min，预混料、稳定剂和润滑剂的质量比为100：(0.05～0.5):(0.5～1.0)；(3)进行双螺杆挤出，造粒，得到增韧聚丙烯成品。上述步骤(1)中，所述聚丙烯为均聚或共聚类型的聚丙烯；例如中国石化上海石油化工股份有限公司生产的M300R。上述步骤(2)中，所述稳定剂为抗氧剂。上述步骤(2)中，所述稳定剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。上述步骤(2)中，所述润滑剂为液体石蜡。上述步骤(3)中，进行双螺杆挤出、造粒时，加工温度为150℃～220℃，螺杆转速为150～200rpm。本专利技术中，取增韧聚丙烯成品注塑成标准样条，测试性能。冲击性能的测试参照国标GB/T1843-2008进行，拉伸强度参照GB/T2040-2006进行。与现有技术相比，本专利技术具有下述明显优点：本专利技术提供的增韧剂支化聚乙烯热塑性弹性体是一种新型的热塑性弹性体，和以前的增韧剂EPDM和POE等相比，具有特殊的微观结构，不仅分子量高，分子量分布窄，而且支化度高，与PP相溶性好，增韧效果好，得到的增韧聚丙烯成品其冲击强度可提高10倍，拉伸强度下降幅度小于10％。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术，但本专利技术不限于此。本专利技术实施例中，支化聚乙烯热塑性弹性体的制备方法参考高等学校化学学报，2013，Vol.34(8)，2005-2010制备得到。实施例1按如下原料质量比进行试验：将干燥的支化聚乙烯(b-PE)100克和干燥的聚丙烯(PP)1900克，在密炼机中，于220℃下混炼，转速为60rpm，时间为30min，制成预混料；在预混料中加热入稳定剂10克，润滑剂20克，进一步混炼30min；然后进行双螺杆挤出，加工温度为220℃，螺杆转速在200rpm，造粒，得到增韧聚丙烯成品。实施例2按如下原料质量比进行试验：将干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯增韧的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)以支化聚乙烯热塑性弹性体为增韧剂，将增韧剂和聚丙烯按质量比(5～20)：(95～80)，于150℃～220℃温度下在密炼机中混炼5～30min，转速为30～60rpm，制成预混料；其中：所述支化聚乙烯热塑性弹性体的数均分子量在10000～600000之间，分子量分布在2.0～4.0，支化度为40～80/1000C；(2)在预混料中加入稳定剂和润滑剂继续混炼5～30min，所述预混料、稳定剂和润滑剂的质量比为100：(0.05～0.5):(0.5～1.0)；(3)进行双螺杆挤出，造粒，得到增韧聚丙烯成品。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯增韧的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)以支化聚乙烯热塑性弹性体为增韧剂，将增韧剂和聚丙烯按质量比(5～20)：(95～80)，于150℃～220℃温度下在密炼机中混炼5～30min，转速为30～60rpm，制成预混料；其中：所述支化聚乙烯热塑性弹性体的数均分子量在10000～600000之间，分子量分布在2.0～4.0，支化度为40～80/1000C；(2)在预混料中加入稳定剂和润滑剂继续混炼5～30min，所述预混料、稳定剂和润滑剂的质量比为100：(0.05～0.5):(0.5～1.0)；(3)进行双螺杆挤出，造粒，得到增韧聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：余莹波，姚亚生，蒋纪国，唐学敏，张斌波，张丹枫，于文，居卫，樊帅，林耀，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化上海石油化工股份有限公司，华东理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11