一种聚丙烯增韧改性材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚丙烯增韧改性材料。
背景技术：
聚丙烯作为一种通用塑料，具有良好的物理和化学性能，且价格低廉，其产品品种多、产量大、应用范围广。迄今为止，在汽车配件行业使用的合成树脂中，聚丙烯所占比例最大。但因其具有韧性差、尺寸收缩率大、不耐老化、与其他极性聚合物和无机填料的相容性差等缺点，限制了其作为结构材料和工程塑料的应用。为了提高聚丙烯的韧性，通常用聚丙烯与橡胶弹性体通过共混来实现，其中聚丙烯/三元乙丙橡胶、聚丙烯/乙丙橡胶等共混物已得到广泛应用。但这种改性材料在韧性大幅度提高的同时，因为弹性体的添加量大，其拉伸强度也受到了不小的损失。乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的弹性、柔性、相容性和黏结性。用乙烯-醋酸乙烯共聚物弹性体作为增韧剂剂，能有效提高聚丙烯的冲击性能、断裂伸长率，且有明显的增韧作用，乙烯-醋酸乙烯共聚物加入聚丙烯共混体系，其成本低于其他弹性体或橡胶改性聚丙烯。动态硫化技术是指在弹性体和塑料熔融共混时，加入弹性体硫化剂，使弹性体相一边交联一边在机械力作用下剪碎的过程。当以塑料为主，与弹性体共混制造增韧塑料时， 动态硫化可进一步提高增韧塑料的性能。用这种方法制备聚合物共混材料并不需要合成新聚合物，而只需将现有的聚合物进行共混。因此节约了开发新聚合物品种的巨额资金投入。 但是对于聚丙烯/弹性体的动态硫化体系，如果只加硫化剂往往会因为聚丙烯分子链受到硫化剂的影响而发生断链，造成制品力学性能差。因此，聚丙烯/弹性体的动态硫化体系在制备的时候需要加入一些助硫化剂来控制产品性能。综上所述，用弹性体动态硫化增韧聚丙烯能有效提高聚丙烯的力学性能。但前提是弹性体的用量要适当，硫化剂对聚丙烯自身结构的影响必须尽可能得少。殷锦捷等人在塑料科技，35(1)，32 34，2007中报道了用乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚丙烯共混来增韧聚丙烯的方法。该法制得的乙烯-醋酸乙烯共聚物增韧聚丙烯在乙烯-醋酸乙烯共聚物含量为20 %的时候，简支梁缺口冲击强度为6KJ/m2，拉伸强度为 ^MPa,该改性聚丙烯在较高乙烯-醋酸乙烯共聚物含量的时候缺口冲击强度仍然较低，且对拉伸强度有较大程度的下降，力学性能欠佳。任星林等人在塑料工业，36 (6)，110 115，2008中报道了一种用乙烯和辛烯的共聚物动态硫化增韧的聚丙烯。由于采用了动态硫化技术，弹性体乙烯和辛烯的共聚物颗粒以较小的粒径分散于聚丙烯基体中。聚丙烯具有较高的冲击性能。但是，该种方法增韧的聚丙烯由于用过氧化二异丙苯作为硫化剂，所以制品有较大的臭味。并且弹性体乙烯和辛烯的共聚物的价格相对较高，除此之外，乙烯和辛烯的共聚物用量达40%的时候，聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度才达到较高水平，这使制品缺乏经济性。因此，需要寻找一种更为经济实用的聚丙烯增韧方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，制备一种成本更低、综合力学性能更好， 产品气味更小，具有高抗冲的聚丙烯增韧改性材料，以及聚丙烯增韧改性材料的制备方法。本发明所述的聚丙烯增韧改性材料，按质量份，所述材料由下述组分组成基体100硫化剂0.25 0.7
助硫化剂 0. 07 0. 22其中所述的基体，按质量百分比，由下述组分组成聚丙烯 75% 95%增韧剂5% 25%其中所述的硫化剂为双叔丁基过氧化异丙基苯，助硫化剂为硫黄，增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。上述聚丙烯增韧改性材料中，聚丙烯的质量百分比优选为80%，增韧剂的质量百分比优选为20%。上述聚丙烯增韧改性材料中，硫化剂的质量份优选为0. 4 0. 6，最优选的质量份为 0. 55。上述聚丙烯增韧改性材料中，助硫化剂的质量份优选为0. 1 0. 2，最优选的质量份为0. 12。本发明的另一方面的目的是提供一种聚丙烯增韧改性材料的制备方法，包括如下步骤①称取质量份为100份的基体，其中基体是由质量百分比为75% 95%的聚丙烯和5% 25%的增韧剂组成；②将①称取好的100份基体，0. 07份 0. 22份的助硫化剂加入到温度为180°C， 转速60r/min的转矩流变仪中，共混3min，得混合熔体；③将0. 25份 0. 7份的硫化剂加入到②的混合熔体中，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。本发明具有以下优点(1).本发明所提供的聚丙烯增韧改性材料，通过对聚丙烯/增韧剂共混物采用动态硫化技术，使增韧剂颗粒以较小的粒径分散于聚丙烯中，该材料具有较高的冲击强度和拉伸强度。(2).本发明所提供的聚丙烯增韧改性材料在制备过程中加入了助硫化剂，助硫化剂起到了防止聚丙烯分子链断链的作用，并有一定的促进聚丙烯交联的作用。这使制品在制备的过程中可以通过调节助硫化剂的用量来控制聚丙烯的熔体流动速率等质量指标。(3).本发明所提供的聚丙烯增韧改性材料采用臭味较低的过氧化物硫化剂，制品臭味小、力学性能好。(4).本发明所提供的聚丙烯增韧改性材料制备方法简单，易于操作，成本低。
本发明附图3幅
图1是实施例3的扫描电镜图，图2是实施例4的扫描电镜图，
图3是对比例5的扫描电镜图。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。如无特殊说明，本发明中所使用的转矩流变仪，型号RM-200，哈博电气制造公司生产。本发明所使用的原料，聚丙烯来源于燕山石化有限公司，牌号为1(77 ；增韧剂 (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)购于韩国韩华公司，牌号1528，VA含量硫化剂(双叔丁基过氧化异丙基苯)购于湖南以翔化工有限公司，分析纯；助硫化剂(硫黄)来源于临沂新盛化工厂，分析纯。本发明中使用下述仪器测量材料的力学性能，按GB/T1040-2006标准在RG1-5型电子万能试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公司生产)上进行拉伸性能测试，试样尺寸为 140mmX IOmmX4mm,测试速度为 50mm/min ；按 GB/T16420-1998 标准在 UJ-40 型悬臂梁冲击试验机(河北省承德市材料试验机厂生产)上测定悬臂梁缺口冲击强度，试样尺寸为 70mm X IOmm X 4mm ；按GB/T3682-2000标准在XRZ-400型熔体流动速率测试仪(吉林大学仪器厂生产)上测定熔体流动速率，测试温度230°C，负载2. 16kg ；按GB/T9341-2008在RG1-5 型电子万能试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公司生产)上进行弯曲性能测试，试样尺寸为 80mmX IOmmX 4mm，测试速度为2mm/min ；在液氮冷冻脆断后用甲苯在40°C下刻蚀M小时， 然后干燥，经喷金处理后，采用JSM-6460LV型扫描电子显微镜(日本电子公司生产)观测产物的断面形貌。实施例1分别称取聚丙烯95g，增韧剂5g，助硫化剂0. 12g，加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例2分别称取聚丙烯90g，增韧剂10g，助硫化剂0. 12g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例3分别称取聚丙烯85g，增韧剂15g，助硫化剂0. 12g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例4分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 12g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例5
分别称取聚丙烯75g，增韧剂25g，助硫化剂0. 12g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例6分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 07g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例7分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 17g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例8分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 22g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例9分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 17g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 25g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例10分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 17g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 4g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。实施例11分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，助硫化剂0. 17g加入到温度为180°C，转速60r/ min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 7g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。对比例1分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，加入到温度为180°C，转速60r/min的转矩流变仪中，共混:3min后，加入硫化剂0. 55g，继续共混lOmin，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒， 即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。对比例2分别称取聚丙烯95g，增韧剂5g，加入到温度为180°C，转速60r/min的转矩流变仪中，共混i:3min后，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。对比例3分别称取聚丙烯90g，增韧剂10g，加入到温度为180°C，转速60r/min的转矩流变仪中，共混i:3min后，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。
对比例4分别称取聚丙烯85g，增韧剂15g，加入到温度为180°C，转速60r/min的转矩流变仪中，共混i:3min后，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。对比例5分别称取聚丙烯80g，增韧剂20g，加入到温度为180°C，转速60r/min的转矩流变仪中，共混i:3min后，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。对比例6分别称取聚丙烯75g，增韧剂25g，加入到温度为180°C，转速60r/min的转矩流变仪中，共混i:3min后，出料，迅速剪切为直径4mm的颗粒，即为改性材料。表1列出了材料的力学性能测试结果。图1，图2，图3分别为实施例3，实施例4和对比例5的扫描电镜图，从图中可以看出，在增韧剂的分散程度上，本发明聚丙烯增韧材料的增韧剂以较小的粒径，均勻的分散于聚丙烯中，而对比例的聚丙烯增韧材料的增韧剂的粒径较大，且分散不均勻。表 权利要求
1.一种聚丙烯增韧改性材料，按质量份，所述材料由下述组分组成基体100硫化剂 0. 25 0. 7助硫化剂 0. 07 0. 22其中所述的基体，按质量百分比，由下述组分组成聚丙烯 75% 95%增韧剂 5% 25%其中所述的硫化剂为双叔丁基过氧化异丙基苯，助硫化剂为硫黄，增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
2.权利要求1所述的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于，所述的聚丙烯的质量百分比为80%，增韧剂的质量百分比为20%。
3.权利要求1或2所述的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于，所述的硫化剂的质量份为 0. 4 0. 6。
4.权利要求3所述的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于，所述的硫化剂的质量份为 0. 55。
5.权利要求1、2或4所述的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于，所述的助硫化剂的质量份为0. 1 0. 2。
6.权利要求5所述的聚丙烯增韧改性材料，其特征在于，所述的助硫化剂的质量份为 0. 12。
7.权利要求1所述的聚丙烯增韧改性材料的制备方法，包括如下步骤①称取质量份为100份的基体，其中基体是由质量百分比为75% 95%的聚丙烯和 5% 25%的增韧剂组成；②将①称取好的100份基体，0.07份 0. 22份的助硫化剂加入到温度为180°C，转速 60r/min的转矩流变仪中，共混3min，得混合熔体；③将0.25份 0. 7份的硫化剂加入到②的混合熔体中，继续共混lOmin，出料，即为改性材料。
全文摘要
本发明涉及一种聚丙烯增韧改性材料，按质量份，所述材料由下述组分组成基体100，硫化剂0.25～0.7，助硫化剂0.07～0.22；其中所述的基体，按质量百分比，由下述组分组成聚丙烯75％～95％，增韧剂5％～25％；其中所述的增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，硫化剂为双叔丁基过氧化异丙基苯，助硫化剂为硫黄。本发明的优点是制备了一种高抗冲的改性聚丙烯材料，并且因为采用了低臭味的硫化剂双叔丁基过氧化异丙基苯，使得该材料臭味较低，能应用于电器产品、汽车部件等高端领域。
文档编号C08K5/14GK102504406SQ201110308569
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者夏英, 张澜, 翁伟明 申请人:大连工业大学
文档序号 :
【 3657698 】
技术研发人员：夏英,翁伟明,张澜
技术所有人：大连工业大学
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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