[发明专利]一种高韧性高强度的聚丙烯组合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于应用化学领域，特别涉及一种高韧性高强度的含改性晶须的β晶型聚丙烯组合物及其制备方法和用途。

背景技术

聚丙烯(PP)有许多优异的性能，但由于韧性较低，限制了其在广泛的范围中应用。将PP的部分α晶型转变成β晶型可以提高PP的断裂伸长率、冲击强度和热变形温度，且拉伸强度基本保持不变或略有降低。另一方面，β-成核剂还能增加PP树脂的气孔率，改善制品的可印刷性和可涂饰性。目前有四种方法可获得含β晶型的聚丙烯，其中添加β-成核剂是提高β晶型聚丙烯含量最有效的方法。从报导的文献看，有4类成核剂应用效果比较好，分别是：某些具有准平面结构的稠环化合物；第II A族金属元素的某些盐类及二元羧酸的复合物；芳香胺类及稀土类化合物。我国的稀土资源丰富，占世界稀土资源的60％以上，矿种和稀土元素齐全，主要着眼于重稀土的研究和使用，在轻稀土的用途方面研究甚少，稀土成核剂的开发成功有助于轻稀土资源的充分利用。

无机盐晶须具有一定的长径比，尤其是镁盐晶须，是一种高强度、高模量、耐热、耐磨的高性能新型增强材料，但是由于无机盐类晶须具有较强的极性和亲水性，晶粒趋向于二次凝聚，难以在非极性的聚合物中均匀分散，因此，如果未经表面处理的的晶须填充聚合物，很难得到较好的力学性能和加工性能。为了提高晶须在聚合物中的相容性和分散性，必须对其表面进行改性。将改性后的晶须和β-成核剂共同应用于聚丙烯等聚合物中能够在增强增韧方面得到显著的效果。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高韧性高强度的聚丙烯组合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物具有较高耐冲击性和优良刚性。

本发明的再一目的在于提供上述聚丙烯组合物的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高韧性高强度聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)将聚丙烯树脂100质量份、抗氧化剂0.5质量份、改性晶须2～40质量份和β-成核剂0.05～1.0质量份高速混合均匀，得到混合料；

(2)将步骤(1)所得混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到含改性晶须的β晶型聚丙烯组合物。

步骤(1)所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述聚丙烯的熔融流动的速率范围为0.1g/10min～20g/10min；所述抗氧化剂为四(甲撑β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯)亚磷酸酯中的一种或两种，优选四(甲撑β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯)亚磷酸酯以质量比为1∶1～1∶2复配而成；所述β-成核剂为稀土类化合物、多胺类化合物和庚二酸钙盐中的一种以上。

步骤(1)所述改性晶须的平均长度约20～50μm。

步骤(1)所述改性晶须按以下操作步骤进行制备：将10～50g未改性的晶须放入容器中，加入300～600ml水，搅匀，然后加入未改性的晶须质量分数的2％～15％的一元有机羧酸、二元有机羧酸、一元有机羧酸盐或二元有机羧酸盐，在400～800转/分的速度下搅拌30分钟～4小时，冷却后抽滤并烘干，得到改性晶须；所述晶须为钙盐类晶须或镁盐类晶须。

所述一元有机羧酸、二元有机羧酸、一元有机羧酸盐或二元有机羧酸盐的每个分子中的碳原子个数为3～25个。

步骤(1)所述高速混合的速度为750～1500转/分，混合的时间为1～10分钟，优选2～5分钟；步骤(2)所述挤出造粒的温度为170～260℃，优选190～230℃。

一种根据上述方法制备的聚丙烯组合物。

上述聚丙烯组合物可应用于制备大口径管材、管件制品、汽车挡板或化工锂离子蓄电池。

本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)将晶须进行表面改性，提高了其在聚合物中的相容性和分散性；(2)将改性后的晶须和β-成核剂共同应用于聚丙烯等聚合物中能够在增强增韧方面得到显著的效果。(3)本发明所得聚丙烯组合物与纯聚丙烯相比，具有较高的悬臂梁冲击强度、拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率、弯曲强度及弯曲模量。(4)所得制品尺寸稳定性好，收缩率低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

将实施例所得聚丙烯组合物按照以下所述国际标准制成标准试样进行力学性能的测试：