專利名稱：一種pp/sbr共混改性復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料材料，具體地說，涉及一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯是一種熱塑性塑料，比重輕，成品表面硬度大，彈性高，耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性良好，被廣泛用于生產(chǎn)、生活的諸多領(lǐng)域。缺點(diǎn)是由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高， 耐低溫沖擊性差。PP制品對(duì)缺口非常敏感，缺口沖擊強(qiáng)度較低，近年來PP工程化應(yīng)用引起研究者的重視，尋找PP的增韌研發(fā)的新途徑也是研究者重點(diǎn)研發(fā)的項(xiàng)目。聚丙烯的增韌方法大致可分為兩類化學(xué)改性、物理改性(如與橡膠共混)，其中以物理改性應(yīng)用最多。由于PP低溫韌性差，成型收縮率大，使其適用范圍受到限制。大量研究證明，物理共混改性是解決這一難題的最有效手段之一。目前，物理改性的主要方法是填充第二組分，填充物主要包括有各類橡膠、熱塑性彈性體、茂金屬聚烯烴彈性體、無機(jī)剛性粒子、有機(jī) /無機(jī)納米粒子等。橡膠或熱塑性彈性體以彈性微粒狀分散結(jié)構(gòu)增韌PP是最早研究使用的一種增韌改性方法，最具有代表性的是PP與乙丙橡膠(ethylene propylene rubber, EPR)、三元乙丙橡膠(ethylene propylene diene monomer, EPDM)禾口丁苯橡膠 (styrene-butadiene-styrene terpolymer, SBS)等共混。橡膠的添加雖然給新材料帶來了高韌性，但是，卻同時(shí)降低了材料的模量、強(qiáng)度和熱形變溫度。這幾年，新型的茂金屬催化劑的研發(fā)催生了乙烯-辛烯共聚物(ethylene-octene copolymer, P0E)、乙烯-己烯共聚物 (ethylene-l-hexene random copolymer, EHR)等聚烯烴共聚物的出現(xiàn)。這類新型彈性體具有相對(duì)分子量分布窄、密度低、各項(xiàng)性能均衡、易于加工，與PP共混后，可賦予材料高韌性、 高透明度和高流動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)。更值得關(guān)注的是，由于此類新型的聚烯烴共聚物既具有橡膠的彈性又具有塑料的剛性，與PP共混時(shí)更易得到較小的彈性體粒徑和較窄的粒徑分布，增韌PP的同時(shí)能保持模量不下降或輕微下降、加工流動(dòng)性十分良好，因此目前備受研究者們的青睞。但是，此類彈性體是依托催化劑的發(fā)展而產(chǎn)生的，因此來源渠道窄，不易得到，價(jià)格昂貴，增加了材料的生產(chǎn)成本。1984年，Kurauchi和Ohta首次提出了采用剛性微粒進(jìn)行材料增韌以來，用無機(jī)剛性粒子改性材料技術(shù)發(fā)展的非?？?，應(yīng)用也很廣。對(duì)PP進(jìn)行共混改性的無機(jī)粒子主要有滑石粉、CaCO3、云母、Si02、Zn0等。無機(jī)粒子同PP共混后，不但能夠保持或提高材料的模量，而且在很多情況下還能夠充當(dāng)成核劑，增加PP球晶密度，細(xì)化球晶尺寸。納米無機(jī)粒子的產(chǎn)生賦予了此類共混復(fù)合材料更優(yōu)良的性能。納米粒子表面缺陷少、 非配對(duì)原子多、比表面積大，通過粒子效應(yīng)可以影響PP的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、行為，以及界面區(qū)域的力學(xué)性能，從而達(dá)到增韌又增強(qiáng)的目的。然而，由于無機(jī)粒子特別是納米無機(jī)粒子的表面能很大，與PP共混后會(huì)出現(xiàn)不能很好的在其中分散的現(xiàn)象，經(jīng)過表面改性等措施處理也不能完滿解決這一問題。雖然上述三大類組分與PP共混有著各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，但是物理共混改性PP以成本低，工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)靈活性大等無可媲美的優(yōu)點(diǎn)，使其現(xiàn)在已經(jīng)成為研究重
點(diǎn)O但橡膠增韌PP，沖擊強(qiáng)度提高的同時(shí)，伴隨著拉伸強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能的大幅度下降。在現(xiàn)有技術(shù)中，雖然提高了 PP材料的沖擊性能，但是使用分子接枝改性的方法， 配料繁多，工藝復(fù)雜，成本較高，難以形成市場(chǎng)化的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料及制備方法，它可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的配料繁多，工藝復(fù)雜及成本較高的問題。本發(fā)明的目的是在不降低聚丙烯(PP)的拉伸強(qiáng)度，硬度等力學(xué)性能使用性能的前提下，利用粉末丁苯橡膠與其共混，大幅提高PP的抗沖擊性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料， 所述復(fù)合材料包括以下組分，按質(zhì)量份計(jì)，均聚聚丙烯粒子50—75份，粉末丁苯橡膠5—20 份，成核劑1一3份，交聯(lián)劑1一3份，填料15 — 25份，抗氧劑0. 1-0. 3份，潤(rùn)滑劑0. 5-1 份。所述潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸、或硬脂酸酰胺或硬脂酰胺中的至少一種。所述成核劑為α晶成核劑，或β晶成核劑中的至少一種。所述填料為納米級(jí)碳酸鈣、納米級(jí)滑石粉、或納米級(jí)S^2中的至少一種。所述交聯(lián)劑為DOP，DCP，或BPO中的至少一種。所述粉末丁苯橡膠的平均粒徑為納米級(jí)。上述一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料的制備方法，所述方法按以下步驟進(jìn)行
(1)將均聚聚丙烯、粉末丁苯橡膠和填料按規(guī)定量配料混合，將成核劑，交聯(lián)劑，抗氧劑，潤(rùn)滑劑按規(guī)定量配料混合，然后一同加入高速混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；
(2)上述物料充分混合后，加入到雙螺桿擠出機(jī)混煉，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出冷卻，通過切粒機(jī)干燥后造粒。在上述方法中，所述雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度設(shè)置如下19 5 °C，200°C，20 5 °C， 205 0C，200 0C，200 0C，195 °C，螺桿轉(zhuǎn)速 300rpm。所述雙螺桿擠出機(jī)擠出冷卻溫度范圍為38_42°C?，F(xiàn)有的pp的沖擊強(qiáng)度在lOKJ/m2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，使用本發(fā)明的技術(shù)方案后，沖擊強(qiáng)度提高了 67%。本發(fā)明的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與普通pp相比，拉伸強(qiáng)度保持在30MPa以上，并沒有下降。本發(fā)明的物料之間的比例關(guān)系粉末丁苯橡膠含量增大，沖擊強(qiáng)度會(huì)有所提尚。本發(fā)明利用擠出機(jī)共混改性(動(dòng)態(tài)硫化)，是指將橡膠與不能硫化的熱塑性聚合物如PP，PVC等樹脂在高溫，高剪切的混合器中熔融共混，在交聯(lián)劑的作用下將橡膠硫化，得到粒狀的硫化橡膠相，并細(xì)微的分散于樹脂中，非常穩(wěn)定，在加工過程中不會(huì)發(fā)生物性變化。本發(fā)明使用動(dòng)態(tài)硫化的方法，將pp與粉末丁苯橡膠以及各助劑一起加入擠出機(jī)內(nèi)，直接硫化一次混合成型，大大縮短了加工的時(shí)間，降低了成本。


圖1是本發(fā)明一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料的制備方法流程圖。
具體實(shí)施例方式一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料實(shí)施例1 單位kg
均聚聚丙烯粒子60份，抗氧劑168 0. 2份，α晶成核劑2份，交聯(lián)劑DOP 3份，粉末丁苯橡膠10份，潤(rùn)滑劑乙撐雙硬脂酸酰胺0. 8份，填料納米級(jí)碳酸鈣 份。一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料實(shí)施例2 單位kg
均聚聚丙烯粒子60份，抗氧劑1010 :0. 3份，α晶成核劑2份，交聯(lián)劑DCP :3份，粉末丁苯橡膠20份，潤(rùn)滑劑乙撐雙硬脂酸酰胺0. 7份，填料納米級(jí)碳酸鈣14份。一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料實(shí)施例3 單位kg
均聚聚丙烯粒子60份，抗氧劑168 0. 2份，β晶成核劑2份，交聯(lián)劑BPO 3份，粉末丁苯橡膠14份，潤(rùn)滑劑硬脂酸0. 8份，填料納米級(jí)碳酸鈣20份。一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料實(shí)施例4 單位kg
均聚聚丙烯粒子70份，抗氧劑168 0. 2份，α晶成核劑2份，交聯(lián)劑DCP 2份，粉末丁苯橡膠13份，潤(rùn)滑劑硬脂酸0. 8份，填料納米級(jí)滑石粉12份。一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料實(shí)施例5 單位kg
均聚聚丙烯粒子70份，抗氧劑168 0. 2份，β晶成核劑2份，交聯(lián)劑BPO 2份，粉末丁苯橡膠15份，潤(rùn)滑劑硬脂酸0. 8份，填料納米級(jí)滑石粉10份。
上述實(shí)施例及性能指標(biāo)
實(shí)施例Charpy缺口沖擊強(qiáng)度/(kj/m2)拉伸強(qiáng)度/MPa扯斷伸長(zhǎng)率/%彎曲強(qiáng)度/Mpa112. 339. 413. 631. 6216. 733. 310. 728. 3315. 435. 812. 334. 2413. 734. 616. 531. 8514. 833. 910. 334. 1
現(xiàn)有PP的沖擊強(qiáng)度在lOKJ/m2左右，使用本發(fā)明技術(shù)方案的配方后，沖擊強(qiáng)度提高了 67%。本發(fā)明的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與普通pp相比，拉伸強(qiáng)度保持在30MPa以上，并沒有下降。物料之間的比例關(guān)系粉末丁苯橡膠含量增大，沖擊強(qiáng)度提高。通過上述測(cè)試表明，本發(fā)明是在不降低聚丙烯(PP)的拉伸強(qiáng)度，硬度等力學(xué)性能使用性能的前提下，利用粉末丁苯橡膠與其共混，大幅提高了本發(fā)明的抗沖擊性能。相關(guān)測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)
1、GB/T1040 - 1992 拉伸強(qiáng)度測(cè)試國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》。2、GB/T9341-2000 彎曲強(qiáng)度測(cè)試國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》。3、GB/T1043_1993 沖擊性能測(cè)試國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《硬質(zhì)塑料沖擊試驗(yàn)方法》。參見圖1，上述實(shí)施例的一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料的制備方法，所述方法按以下步驟進(jìn)行
(1)將均聚聚丙烯、粉末丁苯橡膠和填料按規(guī)定量配料混合，將成核劑，交聯(lián)劑，抗氧劑，潤(rùn)滑劑按規(guī)定量配料混合，然后一同加入高速混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；
(2)上述物料充分混合后，加入到雙螺桿擠出機(jī)混煉，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出冷卻，通過切粒機(jī)干燥后造粒。在上述方法中，所述雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度設(shè)置如下19 5 °C，200°C，20 5 °C， 2050C，2000C，2000C，195°C，螺桿轉(zhuǎn)速300rpm。所述雙螺桿擠出機(jī)擠出冷卻溫度為40°C。造粒后的物料需要測(cè)試時(shí)，先經(jīng)80°C干燥，再用注塑機(jī)注射成型為各種試條，放置 24h后，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析測(cè)試。在上述實(shí)施例中，所述粉末丁苯橡膠的平均粒徑為納米級(jí)。本發(fā)明主要成分中英文說明PP 聚丙烯，SBR 丁苯橡膠，DOP 鄰苯二甲酸二辛脂，DCP 過氧化二異丙苯，BPO 過氧化苯甲酰。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料，其特征在于所述復(fù)合材料包括以下組分，按質(zhì)量份計(jì)，均聚聚丙烯粒子50— 75份，粉末丁苯橡膠5 — 20份，成核劑1一3份，交聯(lián)劑1一3 份，填料15 — 25份，抗氧劑0. 1-0. 3份，潤(rùn)滑劑0. 5— 1份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑 1076或抗氧劑168中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸、或硬脂酸酰胺或硬脂酰胺中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述成核劑為α晶成核劑，或β晶成核劑中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述填料為納米級(jí)碳酸鈣、納米級(jí)滑石粉、或納米級(jí)S^2中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述交聯(lián)劑為DOP，DCP，或BPO中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述粉末丁苯橡膠的平均粒徑為納米級(jí)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 所述方法按以下步驟進(jìn)行(1)將均聚聚丙烯、粉末丁苯橡膠和填料按規(guī)定量配料混合，將成核劑，交聯(lián)劑，抗氧劑，潤(rùn)滑劑按規(guī)定量配料混合，然后一同加入高速混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；(2)上述物料充分混合后，加入到雙螺桿擠出機(jī)混煉，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出冷卻，通過切粒機(jī)干燥后造粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度設(shè)置如下 1950C，2000C，2050C，205°C，200°C，200°C，195°C，螺桿轉(zhuǎn)速 300rpmo
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機(jī)擠出冷卻溫度范圍為 38-42 0C ο
全文摘要
本發(fā)明提供了一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料及制備方法,它可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的配料繁多，工藝復(fù)雜及成本較高的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種PP/SBR共混改性復(fù)合材料,所述復(fù)合材料包括以下組分，按質(zhì)量份計(jì)，均聚聚丙烯粒子50—75份，粉末丁苯橡膠5—20份，成核劑1—3份，交聯(lián)劑1—3份，填料15—25份，抗氧劑0.1—0.3份，潤(rùn)滑劑0.5—1份。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，沖擊強(qiáng)度提高了67%。本發(fā)明的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與普通pp相比，拉伸強(qiáng)度保持在30MPa以上，并沒有下降。
文檔編號(hào)C08L23/12GK102311586SQ20111028744
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者單聯(lián)濱, 王愛國(guó), 陳廣龍 申請(qǐng)人:青島國(guó)恩科技股份有限公司