一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及提供一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其由共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、氢化聚苯乙烯?丁二烯?苯乙烯三嵌段共聚物、交联乙烯?α烯烃共聚物、硅烷交联剂、成核剂、抗氧剂与加工助剂制备而成，且共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、耐寒增韧剂、交联乙烯?α烯烃共聚物的重量总和为100份。本发明的高耐热高耐寒透明聚丙烯材料，具有良好的刚性、低温韧性、耐热性，保持塑料良好的透光性，制得的制件透光率达40%以上，注塑、吹塑制得的中空制件成型良好，破损率低，使用时效长，可用于生产透明中空壶体。
【专利说明】
一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯作为通用热塑性塑料中增长最快的品种，在经济建设和人民生活中的地位 日益重要，在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材、家具等方面具有广泛的应用。聚丙烯 分为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯，该两种不同聚合方式的材料性能有较大差异，其中均聚聚 丙烯具有透明性高，刚性强等优点，但同时其具有韧性差、尺寸稳定性差、低温易发脆和易 老化等缺点，限制了其适用范围；而共聚聚丙烯，具有耐热性能好、尺寸稳定性好、加工性能 好以及低温韧性好的优点，但不少共聚聚丙烯存在低透明度低、低刚性等缺点。
[0003] 目前对于不少对耐热性、耐寒性要求较高的制品，单纯的原料聚丙烯不能很好的 达到要求，需要经过改性将共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的良好性能结合到一起，从而发挥聚 丙烯更大的优势。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是提供一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料及其制备方法，通过 本发明制得到的聚丙烯复合材料材料，具有良好的低温韧性和耐热性，透明度可达43%以 上，可用于生产透明中空壶体，如洗车冷却液壶。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材 料，由以下组份按重量份制备而成： 共聚聚丙烯 30~55份； 均聚聚丙烯 30~65份； 氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS) 2~11份； 交联乙烯-α烯烃共聚物 5~15份， 成核剂 0.15~0.35份； 硅烷交联剂 1.6~2.9份； 抗氧剂 0.4~0.65份； 加工助剂 0.4~1.5份； 所述的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、耐寒增韧剂、交联乙烯烯烃共聚物的重量总和为 100 份。
[0006] 进一步方案，所述的共聚聚丙烯为透明、无规共聚聚丙烯，在230Γ/2.16kg条件下 的熔融指数为〇 . l_4g/10min;所述的均聚聚丙烯在230°C/2.16kg条件下的熔融指数0.1-5g/10min〇
[0007] 进一步方案，所述的交联乙烯_α烯烃共聚物是由100份乙烯_α烯烃共聚物、0.6~ 2.8份交联引发剂、0.3~0.45份抗氧剂和0.3~0.45份润滑剂进行混合、熔融交联挤出、拉条、 切粒制得。
[0008] 进一步方案，所述的乙烯-α烯烃共聚物为乙烯-α丁烯共聚物或乙烯-α辛烯共聚 物;所述的交联引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰中的一 种。
[0009] 进一步方案，所述的成核剂为二(3,4_二甲基苯亚甲基）山梨醇、2,2_亚甲基双(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸钠、6-奈二甲酰胺基化合物中的任一种。
[00?0]进一步方案，所述的硅烷交联剂由乙烯基二甲氧基硅烷、过氧化二异丙苯与^月 桂酸二正丁基锡按质量比为1.5~2.6:0.05~0.3:0.05~0.2组成。
[0011] 进一步方案，所述抗氧剂是由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇 酯、亚磷酸三（2,4-_二叔丁基苯基）酯与硫代二丙酸双十八醇酯按质量比为1:2:1复配构 成。
[0012] 进一步方案，所述的加工助剂由白矿油与乙撑双硬脂酰胺按质量比为1:1复配构 成。
[0013] 本发明的另一个发明目的是提供上述高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料的方法，包 括以下步骤： (1) 将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、交联乙烯-α烯烃共聚物、硅烷交联剂、氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、抗氧剂、加工助剂、成核剂按配比倒入温控高速混合机中混 合5-10min，得预交联的预混料;所述混合机的温度为75-90°C、转速为500-800r/min; (2) 将（1)中预混料喂入双螺杆挤出机中先预加热2~4分钟，再经抽真空、挤出、水冷、 切粒及干燥，即制得高耐热、耐寒的透明聚丙烯材料;其中双螺杆挤出机的转速为300~500 转/分，温度为170~210°C。
[0014] 本发明与现有技术相比具有下列优点： (1) 本发明将共聚聚丙烯和均聚聚丙烯进行有效地组合，使制备的材料在韧性、刚性和 耐热性方面达到平衡； (2) 在硅烷交联剂作用下，硅烷交联剂分解产生自由基，引发聚丙烯和SEBS大分子之间 发生化学交联反应，在大分子链之间形成化学键，而形成网状体型结构；另外，交联乙烯-α 烯烃共聚物比未交联的乙烯-α烯烃共聚物具有更好的增韧效果。
[0015] (3)成核剂的添加，使高聚物的晶核增加，结晶速度加快，结晶的晶体细微化，透明 性增加，综合作用下，能大幅提高最终产品的刚性、低温韧性、耐热性、透明性。
[0016] (4)本发明制得的聚丙烯材料，因其中添加有成核剂，从而缩短同类制品的成型周 期，提尚生广效率； (5)本发明制得的聚丙烯材料，在注塑、吹塑制得的中空制件成型良好，破损率低，使用 时效长;且具有良好的低温韧性和耐热性，透明度可达43%以上，可用于生产透明中空壶体， 如洗车冷却液壶。
[0017] (6)本发明的制备方法合理、工艺简单、安全环保。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非 对其加以限定。
[0019]在实施例中，各物性的测试方法分别如下： 熔体流动速率根据GB/T 3682-2000进行测试； 拉伸强度、断裂伸长率根据GB/T 1040.2-2006进行测量； 弯曲强度、弯曲模量根据GB/T 9341-2008进行测量； 悬臂梁缺口冲击强度根据GB/T 1843-2008进行测量； 负荷变形温度根据GB/T 1634.2-2004进行测量； 温卡软化温度根据GB/T 1633-2000进行测量； 实施例中所使用的硅烷交联剂由乙烯基三甲氧基硅烷、过氧化二异丙苯与二月桂酸二 正丁基锡按质量比为1.5~2.6:0.05~0.3:0.05~0.2组成。
[0020] 所述抗氧剂是由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010)、亚 磷酸三(2,4_二叔丁基苯基)酯（168)以及硫代二丙酸双十八醇酯(DSTDP)按质量比为1:2:1 复配构成。
[0021]所述加工助剂由白矿油与乙撑双硬脂酰胺(EBS)按质量比为1:1复配构成。
[0022] 交联乙烯_α烯烃共聚物是通过下面方法制备而成:将100份Ρ0Ε 7467、0.6份DCP、 〇. 15份抗1010、0.15份抗168、0.2份Ε525、0.1份硬脂酸钙放入高速混合机中进行混合2分 钟，将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙 烯-α烯烃共聚物。
[0023] 共聚聚丙烯 30~55份； SEBS 2-11 均聚聚乙烯 40~65份； 交联乙烯-α烯烃共聚物 5~15份， 实施例1 将共聚聚丙烯30份、均聚聚丙烯63份、耐寒增韧剂SEBS为2份、交联乙烯-α烯烃共聚物5 份，成核剂ΝΑ-11为0.25份，抗氧剂0.5份，加工助剂0.6份放入温控高速混合机中混合6min， 搅拌机温度控制在80 °C，转速600r/min，得到预混料； 再将预混料喂入双螺杆挤出机中，预加热3分钟后经抽真空挤出、水冷、切粒、干燥、混 匀，即可制得用于制备汽车保险杠的再生材料，其中挤出机的预融区170°C，第一熔融区180 °C，第一高温剪切区190°C，第二高温剪切区210°C，第二熔融温区205°C，出料口熔融温区 195°C，螺杆转速为300转/分。
[0024] 实施例2 将共聚聚丙烯43份、均聚聚丙烯40份、交联乙烯-α烯烃共聚物15份、耐寒增韧剂SEBS为 2份，成核剂3988为0.15份，抗氧剂0.56份，加工助剂1.2份放入温控高速混合机中混合 8min，搅拌机温度控制在75 °C，转速800r/min，得到预混料； 再将预混料喂入双螺杆挤出机中，预加热3分钟后经抽真空挤出、水冷、切粒、干燥、混 匀，即可制得用于制备汽车保险杠的再生材料，其中挤出机的预融区175°C，第一熔融区185 °C，第一高温剪切区190°C，第二高温剪切区205°C，第二熔融温区200°C，出料口熔融温区 195°C，螺杆转速为450转/分。
[0025] 实施例3 将共聚聚丙烯43份、均聚聚丙烯50份、交联乙烯-α烯烃共聚物5份、耐寒增韧剂SEBS为2 份，成核剂TMB-4为0.35份，抗氧剂0.4份，加工助剂0.8份放入温控高速混合机中混合5min， 搅拌机温度控制在80 °C，转速500r/min，得到预混料； 再将预混料喂入双螺杆挤出机中，预加热3分钟后经抽真空挤出、水冷、切粒、干燥、混 匀，即可制得用于制备汽车保险杠的再生材料，其中挤出机的预融区175°C，第一熔融区185 °C，第一高温剪切区195°C，第二高温剪切区210°C，第二熔融温区205°C，出料口熔融温区 195°C，螺杆转速为500转/分。
[0026] 实施例4 将共聚聚丙烯58份、均聚聚丙烯30份、交联乙烯-α烯烃共聚物10份、耐寒增韧剂SEBS为 2份，成核剂3988为0.2份，抗氧剂0.48份，加工助剂1份放入温控高速混合机中混合9min，搅 拌机温度控制在90 °C，转速650r/min，得到预混料； 再将预混料喂入双螺杆挤出机中，预加热3分钟后经抽真空挤出、水冷、切粒、干燥、混 匀，即可制得用于制备汽车保险杠的再生材料，其中挤出机的预融区175°C，第一熔融区185 °C，第一高温剪切区195°C，第二高温剪切区210°C，第二熔融温区205°C，出料口熔融温区 195°C，螺杆转速为350转/分。
[0027]分别对上述实施例1-4得到的产品按前述标准进行物性检测，其性能如下表1所 示： 表1:_
由表1实施例结果可以看出，通过交联所制得到的聚丙烯复合材料材料，具有良好的低 温韧性和耐热性，透明度可达43%以上，可用于生产透明中空壶体，如洗车冷却液壶等。此外 本发明，与纯使用均聚聚丙烯或纯共聚聚丙烯相比，改善了均聚聚丙烯韧性差、纯共聚聚丙 烯耐热性不足、透明度差的缺点。
[0028]这些实施例仅用于说明本发明而不应该限制本发明的范围。此外，在阅读了本发 明所述内容之后，本领域技术人员对本发明做各种等价形式的改动或修改，这些等价形式 同样属于本申请的权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于：由以下组份按重量份制备而成： 共聚聚丙烯 30~55份； 均聚聚丙烯 30~65份； 氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 2~11份； 交联乙烯-α烯烃共聚物 5~15份， 成核剂 0.15~0.35份； 硅烷交联剂 1.6~2.9份； 抗氧剂 0.4~0.65份； 加工助剂 0.4~1.5份； 所述的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、耐寒增韧剂、交联乙烯烯烃共聚物的重量总和为 100 份。2. 根据权利要求1所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的共聚聚 丙烯为透明、无规共聚聚丙烯，在230°C/2.16kg条件下的熔融指数为0.1-4g/10min;所述的 均聚聚丙烯在230°C/2.16kg条件下的熔融指数0. l-5g/10min。3. 根据权利要求1所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的交联乙 烯-α烯烃共聚物是由100份乙烯-α烯烃共聚物、0.6~2.8份交联引发剂、0.3~0.45份抗氧剂 和0.3~0.45份润滑剂进行混合、熔融交联挤出、拉条、切粒制得。4. 根据权利要求2所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的乙烯-α 烯烃共聚物为乙烯丁烯共聚物或乙烯_α辛烯共聚物;所述的交联引发剂为过氧化二异丙 苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰中的一种。5. 根据权利要求1所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的成核剂 为二（3,4_二甲基苯亚甲基）山梨醇、2,2_亚甲基双(4,6_二叔丁基苯基)磷酸钠、6-奈二甲 酰胺基化合物中的任一种。6. 根据权利要求1所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的硅烷交 联剂由乙烯基三甲氧基硅烷、过氧化二异丙苯与二月桂酸二正丁基锡按质量比为1.5~ 2 · 6:0 · 05 ~0 · 3:0 · 05 ~0 · 2 组成。7. 根据权利要求1所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述抗氧剂是 由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4一二叔丁基苯基)酯 与硫代二丙酸双十八醇酯按质量比为1:2:1复配构成。8. 根据权利要求1所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的加工助 剂由白矿油与乙撑双硬脂酰胺按质量比为1:1复配构成。9. 一种制备如权利要求1 一 7任一项所述的高韧、高耐寒的透明聚丙烯材料的方法，其 特征在于:包括以下步骤： (1) 将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、交联乙烯-α烯烃共聚物、硅烷交联剂、氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、抗氧剂、加工助剂、成核剂按配比倒入温控高速混合机中混 合5-10min，得预交联的预混料;所述混合机的温度为75-90°C、转速为500-800r/min; (2) 将（1)中预混料喂入双螺杆挤出机中先预加热2~4分钟，再经抽真空、挤出、水冷、 切粒及干燥，即制得高耐热、耐寒的透明聚丙烯材料;其中双螺杆挤出机的转速为300~500 转/分，温度为170~210°C。
【文档编号】C08L23/14GK106009252SQ201610338340
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月22日
【发明人】王刚
【申请人】王刚