一种聚丙烯组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚丙烯组合物及其制备方法，涉及对聚丙烯树脂改性的技术领域。该聚丙烯组合物包含有聚丙烯树脂和复合粉末。复合粉末总重量和聚丙烯树脂总重量的比为（１～４０）∶１００。其中所述的复合粉末包含有无机粒子和橡胶粒子，是通过将包含有辐照或未辐照的橡胶胶乳和无机粒子浆液及水溶性塑料成核剂溶液等的原料均匀混合并经干燥而制备。用该复合粉末来改性聚丙烯树脂，能在使聚丙烯树脂显著提高韧性的同时，提高刚性及耐热性，适用于非常广泛的领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种改性的聚丙烯，进一步地说，是涉及一种复合粉末改性的聚丙烯树脂及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯是仅次于聚乙烯、聚氯乙稀的通用塑料大品种。其原料来源丰富，价格低廉，具有较好的综合性能，应用广泛。但其成型收缩率大，质地脆，缺口冲击强度特别是低温缺口冲击强度低，使其在应用上受到了很大限制。为此，从七十年代中期以来，国内外对聚丙烯的增韧增强改性进行了广泛而深入的研究。聚丙烯增韧改性有共聚改性、共混改性与添加成核剂(β-晶型成核剂)等。其中，共混改性(特别是在共聚基础上的共混改性)是最为普遍采用的方法，主要包括(1)橡胶或热塑性弹性体共混增韧；(2)无机刚性粒子增韧；(3)无机纳米粒子增韧等等。橡胶或弹性体增韧通常用橡胶类弹性体材料作为增韧剂分散在聚丙烯基体中，达到增韧的目的，如在聚丙烯中混入三元乙丙橡胶(EPDM)、二元乙丙橡胶(EPR)、顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBS)等组份。用这些弹性体增韧聚丙烯虽然在工业上已取得了很大成功，但仍存在着一些难以克服的问题，如材料的刚性、强度、使用温度和加工性能都有较大幅度的降低。80年代起，国外出现了有机刚性粒子代替弹性体或橡胶增韧聚合物的新概念。常用的无机刚性粒子包括云母(Mica)，滑石粉(Talc)，硅灰石，CaCO3和BaSO4等。近年来由于纳米粒子所具有的高表面积与聚合物的界面粘接强度高等优点，纳米刚性粒子填充PP也可得到性能优良的复合材料。弹性体和刚性粒子之间的性能有很大差异，但影响增韧的几个主要因素如下(1)基体树脂的性质，包括它的分子量、分子量分布、结晶性能等；(2)弹性体或刚性粒子的性质，包括粒子形状、粒径、粒径分布及表面能；(3)界面的性质；(4)弹性体和刚性粒子的含量等。加入橡胶能提高聚丙烯的韧性，但会降低其刚性；而加入刚性的无机粒子能提高PP的刚性，但会使其韧性提高不明显，甚至下降。因此为获得刚性和韧性均比较理想的复合材料，人们通常将橡胶和刚性无机粒子或玻璃纤维并用。该方法的缺点是缺口冲击强度提高不明显。
技术实现思路
本专利技术的申请人于2001年4月18日提交的中国专利申请01110730.8(CN1381523A)中提供了一种由平均粒径为0.02□m～0.5□m的橡胶粒子增韧的聚丙烯，由此而制得刚韧平衡、性能稳定且具有良好加工成型性的高韧性聚丙烯材料。在此之后，本专利技术的申请人于2001年10月12日提交的中国专利申请01136382.7(CN 1412229A)中提供了一种复合型粉末橡胶及由该复合型粉末橡胶与塑料组成的组合物。该种复合型粉末橡胶平均粒径为20～2000nm，包含有橡胶粉末和水溶性塑料成核剂。其中橡胶粉末的凝胶含量为60％重量或更高，该复合型粉末橡胶是通过将经过或不经过辐照硫化的橡胶胶乳与水溶性塑料成核剂混合均匀，经干燥后得到。可与塑料组合，制成增韧塑料。本专利技术的专利技术人在此基础上研究发现，使用本专利技术的申请人于2003年4月3日申请的中国专利申请03109108.3所提供的一种包含有橡胶粒子及无机粒子的复合粉末增韧聚丙烯得到的组合物，比中国专利申请01110730.8提供的增韧聚丙烯，以及中国专利申请01136382.7提供的复合型粉末橡胶来增韧聚丙烯来说，在增韧剂同样份数下，能在使聚丙烯树脂显著提高韧性的同时，提高刚性、耐热性。中国专利申请03109108.3所提供的这种复合粉末是通过将经辐照或不经辐照的橡胶胶乳和无机粒子浆液及水溶性塑料成核剂溶液等，按所需的干重的比例混合均匀，然后经干燥所制得的。使用这样的制备方法得到的复合粉末，在其与聚丙烯共混得到的组合物中，其粉末颗粒具有特殊的聚集结构即复合粉末分散在聚丙烯树脂中作为分散相，该分散相包含有由橡胶粒子和无机粒子组成的特殊的聚集体，该聚集体的结构是单个或数个的无机粒子被包裹在橡胶粒子中间。本专利技术复合粉末的这种分散在聚丙烯树脂中的特殊聚集结构，不仅可以显著提高聚丙烯树脂的韧性，还能同时使其具有较好的刚性及耐热性。同时，复合粉末所含的塑料成核剂能够改善聚丙烯树脂的结晶性能，与复合粉末中的橡胶粒子和无机粒子协同作用，在同时提高韧性、刚性及耐热性方面具有明显效果。因此本专利技术的目的是提供一种聚丙烯组合物，该组合物具有韧性高、刚性、耐热性好的优点。本专利技术的另一目的是提供所述的聚丙烯组合物的制备方法。本专利技术提供的一种聚丙烯组合物，其特征在于该种树脂组合物包含有共混的以下组分聚丙烯树脂和复合粉末。复合粉末和聚丙烯树脂的重量比为(1～40)∶100，优选为(2～30)∶100，更优选为(3～20)∶100。本专利技术组合物中的聚丙烯树脂包括现有技术所公开的各种类型的聚丙烯树脂，包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯树脂等。本专利技术组合物中所述的复合粉末包含有无机粒子、橡胶粒子及水溶性塑料成核剂，其中橡胶粒子自身的凝胶含量为60％重量或更高，优选75％重量或更高。复合粉末所含的橡胶粒子与无机粒子的重量比为90∶10～40∶60，优选为80∶20～40∶60。复合粉末所含的橡胶粒子与成核剂的重量比为95∶5～70∶30，优选为90∶10～70∶30。在本专利技术中水溶性塑料成核剂优选为苯甲酸钠。该复合粉末可采用按照本申请人于2003年4月3日提交的中国专利申请03109108.3中提供的方法来制备。该专利申请(03109108.3)中的复合粉末是通过将经过辐照或不经辐照的橡胶胶乳和无机粒子的浆液及水溶性塑料成核剂水溶液等，按所需的干重的比例混合并搅拌均匀，然后经干燥所制得的复合粉末。具体的说，所述复合粉末由包含有以下步骤之一的方法制备而得a.将无机粒子的浆液、水溶性塑料成核剂的水溶液和交联型合成橡胶胶乳混合均匀，得到混合乳液，再将该混合乳液干燥；b.在加入或不加入交联助剂的情况下，将橡胶胶乳采用高能射线源进行辐照硫化后，再将无机粒子的浆液、水溶性塑料成核剂的水溶液和辐照后的橡胶胶乳混合均匀，得到混合乳液，再将该混合乳液干燥；在所述的复合粉末的制备方法中的无机粒子的浆液即无机粒子在水中的悬浮液，可直接采用商品化的浆液产品，在与橡胶乳液混合前需经通常的分散设备(如高剪切分散乳化机、胶体磨等)分散，以保证浆液中的固体粒子能够在水中分散均匀。如果无机粒子无商品级的浆液，也可自制，即采用通常的分散设备使无机粒子与适量的水分散成稳定的悬浮液，然后再与橡胶乳液混合。所述的复合粉末的制备方法中所述的无机粒子可以是通过合成或其它各种现有技术可得到的无机粒子，只要其尺寸范围在本专利技术的范围内即可达到专利技术所需要的效果，并不受其本身物质种类的限制，但遇水不稳定的无机粒子除外。以上所述的无机粒子其单个颗粒的形状各异，可以是球形、椭球形、片形、针形或不规则形状。以三维角度来看，其单个颗粒至少有一维平均尺寸为0.2～500nm，优选为0.5～100nm。在本专利技术提供的增韧聚丙烯组合物中，所含的复合粉末制备方法中的无机粒子单个颗粒至少有一维平均尺寸更优选为1.0～500nm。所述无机粒子的种类可以选自以下物质之一或其组合金属单质或合金，如金、银、铜、铁或其各自的合金等；金属氧化物，如氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)、氧化银(Ag2O)、氧化锌(ZnO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯组合物，其特征在于它包含有共混的以下组分：聚丙烯树脂和复合粉末；复合粉末总重量和聚丙烯树脂总重量的比为（１～４０）∶１００；其中所述的复合粉末由包含有以下步骤之一的方法制备而得：　　　　ａ．将无机粒子的浆液、水溶性塑料成核剂的水溶液和交联型合成橡胶胶乳混合均匀，得到混合乳液，再将该混合乳液干燥；　　　　ｂ．在加入或不加入交联助剂的情况下，将橡胶胶乳采用高能射线源进行辐照硫化后，再将无机粒子的浆液、水溶性塑料成核剂的水溶液和辐照后的橡胶胶乳混合均匀，得到混合乳液，再将该混合乳液干燥；　　　　以上所述的无机粒子浆液为无机粒子在水中的悬浮液；所述无机粒子选自以下物质之一或其组合：金属单质、金属合金、金属氧化物、金属或非金属氮化物、非金属碳化物、非金属氧化物、金属氢氧化物、金属盐类和矿石；其颗粒至少有一维平均尺寸为０．２～５００ｎｍ；　　　　所述的橡胶胶乳或交联型合成橡胶胶乳中所含橡胶的重量与无机粒子浆液中所含无机粒子的重量比为９０∶１０～４０∶６０；　　　　所述的橡胶胶乳或交联型合成橡胶胶乳中所含橡胶的重量与所述成核剂水溶液中所含成核剂的重量比为９５∶５～７０∶３０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔金梁，华幼卿，苏新清，刘轶群，张晓红，高建明，宋志海，谭邦会，黄帆，东为富，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]