[发明专利]一种聚丙烯树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯树脂组合物及其制备方法。具体说，涉及一种包含有硅灰石的聚丙烯树脂组合物。

技术背景

硅灰石是一种形貌为针状、放射状或纤维状集合体的矿物质。化学成分为48.3％(质量份)的CaO和51.7％(质量份)的SiO₂。硅灰石无毒、白度高、介电性能好、耐热性能高、耐化学腐蚀性好、吸油吸水性低、其具有的针状形态更是别的天然矿物质所不具备的。正因为它具有高长径比，因此可以作为增强功能材料应用于塑料和橡胶中，起到改善制品力学性能和耐热性、提高制品的尺寸稳定性，调整塑料的流变性能等作用，可部分替代价格较贵的玻璃纤维，从而降低制品成本。

目前，硅灰石最有发展的领域是塑料业，世界汽车工业用塑料产品消费的硅灰石也正在大幅度增加。由于硅灰石属无机填料，不易与塑料基体树脂结合，因此有必要对其表面进行改性，使硅灰石表面由亲水性变为亲有机性，提高它与基体树脂界面间的结合，加强二者之间的相互作用，提高复合材料的性能。将表面改性过的硅灰石填充到聚丙烯体系中，纤维状硅灰石粉体在同基体树脂均匀混合后，在基体材料中以纤维状有序分散、纤维结晶结构的硅灰石粉体在受到外力作用时，能抵抗较大的径向破坏应力，具有较高的尺寸稳定性，从而可以提高聚丙烯共混体系的力学性能，老化性能以及尺寸稳定性，同时降低共混材料成本。

目前，关于利用硅灰石增强聚合物的专利有：CN1563170A、CN1502652A、CN1361198A、CN1156155A、US6569935、KR20010004447、KR20040065108。

US 6569935描述了在聚丙烯体系中加入5～30％的硅灰石，硅灰石的长径比在10～19，平均粒径在3～25mm。得到的共混体系具有优秀的机械强度、冲击强度、耐热性能、尺寸稳定性，更重要的是还具有低收缩率、低的线性热膨胀系数、低的热熔垂。用这种树脂可以制备汽车外饰件。

KR2001000447描述了使用硅灰石作为无机填料填充到聚丙烯体系中，共混体系包括聚丙烯、硅灰石以及用马来酸酐改性的聚丙烯，这样可以加强聚丙烯以及硅灰石之间的结合。聚丙烯共混体系的表面硬度和耐划伤性得到了提高，并且在注射成型时，加工性能也得到了提高。

KR20040065108描述了一种聚丙烯组合物，其中包括高结晶聚丙烯，无机填料-硅灰石或玻璃纤维，以及少量增容剂。得到的共混体系提高了刚性、耐热性、抗冲击性、以及低翘曲性。适用于制造汽车中的电子电器元件。

CN1502652A描述了利用活化剂，例如硅烷化合物、钛酸酯、铝酸酯、酸式亚磷酸酯、硬脂酸及其盐等处理无机粉体，使无机粉体表面包覆一层能与聚烯烃产生较好亲和性的膜，与聚烯烃复合时可形成均匀分散稳定体系。复合材料具有较好的力学性能，其中冲击强度比基体树脂最高可提高3～5倍，成本降低30～40％。

CN1563170A提供了一种可工厂化生产的塑料沼气池用的硅灰石矿物纤维增强聚丙烯及其制备方法。发明将聚丙烯、硅灰石、马来酸酐接枝聚丙烯共混，得到了相容性较好的共混体系；或者是采用侧向加料的方式，最大限度地保护了硅灰石粉的针状晶体结构，从而使共混体系的增强效果加强。

以上专利中有的是除了需要对硅灰石进行表面改性之外，还需要增加相容剂才能使体系的性能达到良好的性能；有的是硅灰石并不是增强增刚最主要的贡献者；有的专利中并没有提到添加硅灰石这一增强填料后共混体系的韧性如何变化，因此表明有可能在增强增刚的同时致使体系的韧性大幅度下降。

而本发明充分利用硅灰石的针状结构，对硅灰石进行有效的表面改性，添加单一的改性后的硅灰石这一增强填料，使得其在提高共混体系的刚性、强度的同时，对韧性损伤降低程度降到最小。亦即使共混体系的综合性能达到平衡，使体系获得优良的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种聚丙烯树脂组合物，该组合物能够克服在添加单一的硅灰石填料后，共混体系的刚性、强度在提高的同时，其韧性大幅度下降的问题。

本发明进一步提供了上述聚丙烯树脂组合物的制备方法。

本发明的聚丙烯树脂组合物包括有共混的以下组分：聚丙烯树脂，100重量份；硅灰石，10～50重量份；偶联剂，0.5～1.1重量份；稀释剂，0.5～0.8重量份；其中所述的偶联剂和稀释剂的重量比为1∶1。

其中所述的硅灰石优选为针状硅灰石粉，本发明使用的硅灰石以聚丙烯树脂的100重量份计，优选为30～40重量份，过多的硅灰石会使体系的冲击强度、伸长率大幅度下降，过少的硅灰石起不到为体系增强增刚的作用，弯曲模量提高不明显。