[发明专利]一种复合改性聚丙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合改性聚丙烯(PP)，尤其是一种利用无机纳米材料、弹性体、β晶成核剂复合改性聚丙烯的制备方法。

背景技术

聚丙烯成型材料是以聚丙烯(PP)为主要原料，加入各种助剂，经挤出成型制得的结构性材料。PP具有质轻、价格低、无嗅、无毒、耐腐蚀、耐高温以及良好的物理机械性能，并具有突出的耐应力开裂性和耐磨性，已广泛应用于建筑、化工、家用电器，车辆制造、医疗器械、仪器仪表等诸多领域。但普通聚丙烯成型材料存在耐冲击性差、低温脆性等缺点，影响了它的进一步开发应用，因此需要对其进行改性。

虽然采用橡胶或弹性体共混改性，可提高PP的耐冲击性，但存在一定的局限性，即随弹性体用量增加，改性PP的冲击强度增加，但其拉伸强度和弯曲强度等大幅度降低，难以达到强度和韧性的综合平衡。

随着无机材料颗粒尺寸微细化、表面处理等技术的发展，特别是近年来纳米技术的发展，使PP改性出现了新的突破点，即改变以往牺牲材料强度、刚性、耐热性换取材料抗冲性能的局限，采用无机材料和弹性体复合改性PP，达到同时增韧、增强的目的。但无机纳米粒子比表面积大、表面能高，在其制备、储存和应用时极易团聚成二次粒子，且无机纳米粒子亲水疏油，与有机聚合物的相容性差、界面结合力低，较难在PP中均匀分散，从而影响PP复合材料的性能，因此，需要对无机纳米材料的表面进行改性，提高其与PP基材的相容性、界面结合力，及无机纳米材料在PP基材中的分散性。当无机纳米材料的用量较少时，对PP起不到很好的改性效果；当其用量较大时，无机纳米材料在PP基材中不可避免地出现团聚，影响改性PP的性能，因此，无机纳米材料有一合适的用量范围。

在解决了无机纳米在PP中的分散问题后，虽可改善聚丙烯成型材料的强度和韧性，但提高的幅度有限。

发明内容

本发明提供一种具有较高强度、耐高温、同时兼具较高冲击强度的复合改性聚丙烯(PP)。

一种复合改性聚丙烯，原料的重量份组成为：：聚丙烯100份，无机纳米材料0.1～10份，弹性体1～10份，β晶成核剂0.1～0.5份，抗氧剂0～1.5份，相容剂0.2～3份。

所述的无机纳米材料为纳米碳酸钙、二氧化硅、炭化硅、氮化硅、二氧化钛或氧化锌中的至少一种。

所述的弹性体为二元乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、SBS弹性体(苯乙烯-丁二烯共聚物)，SEBS弹性体(部分加氢的苯乙烯-丁二烯共聚物)，POE弹性体(辛烯-乙烯共聚物)或EVA弹性体(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中的至少一种。

所述的β晶成核剂为芳酰胺类β晶成核剂或稀土有机化合物类β晶成核剂中的至少一种。常用的有山西化工研究院TMB-5芳酰胺类β成核剂或广东炜林纳功能材料有限公司WBG稀土类β晶型成核剂。

本发明还提供一种所述的复合改性聚丙烯制成的挤出成型产品，所述的挤出成型产品可以是板材、管材、棒材或其他异型材。

所述的板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)取100份聚丙烯中的5～20份、无机纳米材料、弹性体、β晶成核剂、抗氧剂、相容剂在高速混合机中混合10分钟，然后在温度为190～210℃用挤出机挤出得到聚丙烯母料。

(2)将100份聚丙烯中其余的聚丙烯与聚丙烯母料混合均匀后在单螺杆或双螺杆挤出机内挤出，挤出机温度为190～210℃，经冷却、定型得到复合改性聚丙烯板材。

PP是结晶性高分子，在通常冷却条件下结晶，得到α晶型，在特殊条件下可得到β晶型。与α晶PP相比，β晶PP的室温和低温冲击性能好。添加β晶成核剂是使PP生成β晶的有效方法，芳酰胺类化合物或稀土有机化合物等可作为β晶成核剂，诱导PP异相成核，生成β晶，提高PP的结晶速率和结晶温度，且使球晶尺寸细化，结晶度增加，从而综合提高PP的强度和韧性。随β晶成核剂用量增加，诱导PP结晶的异相成核点增加，总结晶度和β晶的结晶度提高，使PP的拉伸强度和冲击强度增加；当β晶成核剂达到一定量时，其用量的进一步增加对PP的总结晶度和β晶结晶度影响不大，因此，β晶成核剂有一合适的用量范围。