[发明专利]聚丙烯‑碳酸钙填充母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种聚丙烯-碳酸钙填充母料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯作为一种通用塑料广泛应用于生产生活各个领域。使用无机刚性粒子（如碳酸钙、滑石粉、高岭土等）对聚丙烯进行填充改性是一种常用的技术手段，可以有效地降低材料成本，并在一定程度上提高材料的弯曲模量和负荷变形温度等性能，但同时会导致材料冲击强度的降低。在聚丙烯中加入弹性体（如POE、乙丙橡胶等）可显著提高材料的冲击强度，但其弯曲模量和负荷变形温度等性能则大幅度降低，同时增加材料成本。

专利CN101045805公开了一种中空成型用填充聚丙烯树脂组合物，该组合物由乙烯含量为20%的抗冲共聚聚丙烯90份、PP接枝物10份、滑石粉80份、碳酸钙10份组成，该组合物的常温缺口冲击强度为16kJ/cm²、弯曲模量为1850MPa、热变形温度为105℃，较采用的抗冲共聚聚丙烯纯树脂弯曲模量及热变形温度提高、且冲击性能不降低。该组合物制备工艺复杂，且冲击强度没有得到有效提高。

专利CN1323853A“一种刚性粒子增强、增韧聚丙烯材料及其制备方法”介绍了一种聚丙烯、无机刚性粒子、橡胶和接枝改性的功能化聚丙烯复合材料，其弯曲模量和冲击强度均得以提高。但由于橡胶和接枝改性的功能化聚丙烯的加入，使得该材料制备工艺复杂，成本增加。

文献“聚丙烯/碳酸钙复合材料改性研究”将活化处理后的碳酸钙与共聚聚丙烯EPF30R按7：3的质量配比制成碳酸钙母料，随后将该母料填充到EPF30R树脂中。填充复合材料随碳酸钙用量的增加其弯曲模量增加；但其常温冲击强度先下降然后缓慢上升，当碳酸钙含量高于10wt%后复合材料的冲击强度呈缓慢上升趋势，但在碳酸钙含量为0-40wt%范围内填充复合材料的常温冲击强度仍低于EPF30R纯树脂。

以上发明和文献通过表面处理的无机填料对聚丙烯进行填充得到复合材料，有的制备工艺复杂，成本增加，有的只能单一提高材料的刚性或韧性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于聚丙烯填充改性，并有效提高聚丙烯常低温冲击强度、弯曲模量和负荷变形温度的聚丙烯-碳酸钙填充母料及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种聚丙烯-碳酸钙填充母料，以重量份数计，包括：

a)高橡胶相含量的聚丙烯：15-25；

b)碳酸钙：75-85。

所述高橡胶相含量的聚丙烯选自熔体质量流动速率为8-12g/10min的高橡胶相含量的丙烯-乙烯共聚物，其结构特点为乙烯单体以无规和嵌段的方式与丙烯单体共聚，其中无规共聚的部分形成乙丙橡胶，并以橡胶相的形式均匀分散于聚丙烯基体中，橡胶相的质量百分含量为15%-20%。

所述碳酸钙是经由偶联剂处理后的轻质碳酸钙。偶联剂选用异丙基二油酸酯氧基(二辛基磷酸酰氧基钛酸酯)（简称：NXT-101）和硬脂酸稀土（Re含量：6%），其使用量均为碳酸钙质量的1.0%。所述轻质碳酸钙粒径为1250目。

所述高橡胶相含量的聚丙烯中的橡胶相含量可通过二甲苯可溶物萃取试验得出：将聚丙烯样品加入到二甲苯中加热至135℃维持2h，然后将得到的溶液冷却至室温，然后再静置24h以上，室温下过滤得二甲苯可溶和不溶的两个级份。可溶部分为乙丙橡胶，不溶部分为等规聚丙烯和一些可结晶的乙丙共聚物。通过计量二甲苯可溶物的量，可以量化出聚丙烯中乙丙橡胶相的含量。

所述聚丙烯-碳酸钙填充母料的制备方法如下。

首先将碳酸钙在120℃干燥器中充分干燥去除水分，然后放入120℃的高速混合机中，分两次加入NXT-101，其间高速搅拌5-10min，然后加入硬脂酸稀土偶联剂，再次高速搅拌5min，得到表面活化的碳酸钙，然后按照比例加入高橡胶相含量的聚丙烯，混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒得到碳酸钙含量为75-85%的聚丙烯-碳酸钙填充母料。