[发明专利]一种基于聚丙烯的改性材料

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种基于聚丙烯(PP)的改性材料。

技术背景

作为一种通用热塑性塑料，聚丙烯原料来源丰富、价格低廉，与其它通用塑料相比，具有较好的综合性能，因而得到了越来越广泛的应用。聚丙烯性能范围宽、无毒害、易回收，具有环保优势；丙烯原料来源丰富、广泛；生产能耗低，低于任何一种通用树脂品种，污染少；生产工艺简单、经济，且具有多方面的适应性的特点。但是聚丙烯也有一些不足的地方：如具有较大的成型收缩率、低温易脆裂、耐磨性不足、热变形温度不高、耐候性差等，这大大限制了聚丙烯的推广和应用。对聚丙烯进行高性能化改性研究，使之某些重要的性能指标达到或接近工程塑料的要求，从而将聚丙烯应用扩展到传统工程塑料的某些应用领域，具有重要的应用价值。

由于聚丙烯韧性差，需要对其进行抗冲增韧改性。目前对聚丙烯改性的方法主要有：无规共聚改性、嵌段共聚改性、接枝共聚改性、橡塑共混改性、塑塑共混改性、无机粒子改性、β晶型成核剂改性等。其中共聚、接枝、交联等改性方法是化学改性，是通过改变分子结构以达到改性的目的；塑塑共混改性最常见的是聚丙烯与高密度聚乙烯(HDPE)的共混改性，此方法可改善PP的韧性，提高低温冲击强度、拉伸性能，改善加工性能。PP/HDPE共混物是相容性不良的体系，而且共混物中二组分是各自结晶的。在结晶过程中，HDPE对PP球晶具有插入、分割、细化的作用，从而增强二者界面间的相互作用，提高韧性，但共混物强度有所下降；将橡胶类弹性体以适当方式分散于PP基体中，可以达到增韧的目的，但是这种方法一是要使用价格昂贵的弹性体，使材料成本大幅提高，二是在提高塑料韧性的同时，材料强度和耐热性却大幅下降；在高分子基体中填充碳酸钙、玻璃纤维等无机材料而制得的高分子复合材料，是最有效和最经济的途径之一，在改善高分子材料的强度、热变形温度及尺寸稳定性方面获得了很大成功。对于常用的无机改性剂，尺寸越小，所得到的复合材料性能越均衡，长径比越大越有利于增强增刚和提高热变形温度，但增韧效果正好相反。一般而言，在分散情况相同时，长径比相同的无机材料如果尺寸越小，所制备的复合材料的综合性能通常越好，能够在大幅提高材料的刚性和耐热性的同时，具有较好的冲击性能和加工性能。因此，近年来，随着纳米科学和纳米技术的发展，一系列纳米无机改性剂特别是纳米碳管等，以其巨大的长径比、很小的尺寸和所谓的“纳米效应”而受到人们的重视。

聚丙烯作为一种半结晶聚合物，结晶性能在一定程度上决定其物理机械性能。等规聚丙烯分子在不同条件下可以形成α、β、γ、δ和拟六方态等多种晶体结构。在通常加工条件下均形成α晶型，这种晶型的聚丙烯本身就具有韧性差，耐热等级不高的特点，这也是通常PP抗冲性能差的原因。β晶型在热力学上是准稳定、力学上是不利于生成的一种晶型，在通常的加工或结晶条件下难以得到，但该晶型的聚丙烯具有优异的冲击性能和耐热性能。如果通过添加某些能诱导生成β晶型的“β成核剂”，将高分子基体PP的晶型变为β型或提高β晶型含量，则有可能克服PP材料韧性差、耐热等级不高等问题，使PP材料实现同时增强增韧的目的。随着我国家电、汽车、建筑材料等行业的迅速发展，各种高档PP改性材料的需要将急剧增加，低成本高性能的PP材料及相关制品有着很大的市场容量。通过与其他物质复合的方法对量大面广的PP进行高性能化改性研究，使之某些重要的机械性能、耐热或长期使用性能等指标达到或接近工程塑料的要求，将PP的应用扩展到工程塑料及其他高性能材料应用的某些领域，不仅能产生显著的经济效益，并且在石油资源日益枯竭、人类生存环境日益恶化的今天，减少树脂的用量、减轻环境污染，具有重大的社会效益。

发明内容

本发明的目的在于针对当前技术中存在的不能同时增强和增韧问题，提出一种综合力学性能优异尤其是冲击性能优异的聚丙烯改性材料。该聚丙烯改性材料，是在聚丙烯基体中加入一定比例的聚甲醛和稀土β成核剂，可以细化晶型和产生一定含量的β晶，使聚丙烯同时达到增强和增韧的效果，尤其冲击强度提高较明显。

本发明的技术方案为：

一种聚丙烯改性材料，包括以下几种组分组成：高分子基体、聚甲醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、稀土β成核剂和抗氧剂，按质量的配比如下：

组成                   质量份数

高分子基体             100

聚甲醛                 2-13

乙烯-醋酸乙烯共聚物    5-25

稀土β成核剂           0.2-0.8