[发明专利]一种采用双恒温热台调控iPP‑EPDM橡塑共混材料中晶型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过调节结晶温度控制材料中晶型的方法，具体涉及一种采用双恒温热台调控iPP-EPDM橡塑共混材料中晶型的方法。

技术背景

聚丙烯(PP)是世界四大通用塑料之一，具有拉伸强度高、化学性质稳定好、易于成型加工等特点，广泛应用于汽车、建筑、食品包装等领域。聚丙烯包括等规聚丙烯(iPP)、间规聚丙烯(sPP)和无规聚丙烯(aPP)三种类型，产量最大且最常用的是iPP。然而，iPP存在低温脆性差、制品收缩率较高等缺点，限制了它的进一步推广和应用。为改善iPP的韧性，通常采用添加橡胶或弹性体进行增韧改性，以橡胶或弹性体作为分散相，引发iPP基体屈服、产生剪切变形和银纹从而达到吸收能量的目的。目前，应用较多的是三元乙丙橡胶(EPDM)增韧iPP，作为界于橡胶和塑料之间的材料，可以兼有较高的强度和韧性。目前，iPP-EPDM橡塑共混材料已广泛应用于汽车结构件(如：保险杠、仪表盘、方向盘等)以及电线电缆、家用电器等领域。

iPP为结晶性聚合物，其晶体类型包括α、β、γ、δ和拟六方等五种，目前已商品化的iPP主要为α晶型(其抗冲韧性很差)，其它晶型中β晶型尺寸较小，在受外力时易诱发生成微纤或银纹，具有良好的冲击性能。因此，通过提高iPP中β晶型含量已成为iPP材料增韧的有效途径。然而，β晶型在热力学上属于准稳定的，并且在动力学上不易形成，需通过特殊条件或工艺获得。例如：合适的熔融及结晶温度、温度梯度、剪切取向、添加成核剂等。专利ZL102174227A报道了一种以N,N'-二环己基-2,6-萘二甲酰胺(DCNDCA)作为iPP成核剂，使iPP在20～155℃条件下进行结晶，实现对α、β晶含量的控制。专利ZL102408627通过在平行板流变仪上精确调控自成核温度，制备具有不同晶型结构的聚丙烯，该方法对仪器设备精度要求高，且操作相对复杂。有文献报道(Colloid Polymer and Science,2009,287:1237-1242)，以稀土类β成核剂WBG-II作为成核剂，通过改变温度梯度场诱导iPP-EPDM橡塑共混材料中的晶体结构，发现随样品厚度的增加β晶含量逐渐增加，然而该方法所获得的β晶含量非常低。近期国内有研究报道(工程塑料应用,2015，43:101-104)，在iPP-EPDM橡塑共混材料中添加适量β成核剂时，能够实现弹性体、β晶体的协同增韧，使共混材料的冲击强度得到显著提高。然而需要指出的是，β晶型的强度低于α晶型，在提高材料韧性的同时还要考虑材料强度的变化，因此在工业生产中，对α晶型与β晶型的比例进行选择性调控具有重要的现实意义。

发明内容

本发明旨在解决现有等规聚丙烯(iPP)晶型可调控方面遇到的困难，采用双恒温热台实现对iPP-EPDM橡塑共混材料中晶型的调控。

本发明采用双恒温热台调控iPP-EPDM橡塑共混材料中晶型的方法，其特点在于：

所述iPP-EPDM橡塑共混材料的各组分按质量份的配比为：iPP 60～90质量份，EPDM 10～40质量份，硫化助剂0～4质量份，β成核剂0～1质量份；

采用双恒温热台调控iPP-EPDM橡塑共混材料中晶型的方法，包括如下步骤：

(一)将β成核剂、iPP、EPDM和硫化助剂在溶剂中于室温下超声混合分散30min，然后蒸干溶剂获得初混物；

(二)将所述初混物加入哈克转矩流变仪中熔融共混，取出熔融混合物后置于恒温热台上在180～220℃将混合物再次熔融，最后将完全熔融的混合物转移到另一台恒温热台上于90～160℃的温度范围等温结晶20～30min，之后将样品快速冷却至室温，即获得不同β晶含量的iPP-EPDM橡塑共混材料。

本发明采用双恒温热台调控iPP-EPDM橡塑共混材料中晶型的方法，其特点也在于：所述iPP熔融指数为1～100g/10min。

所述硫化助剂是由硫化剂和硫化促进剂按质量比1～5:1混合构成，所述硫化剂为硫磺、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种；所述硫化促进剂为氧化镁、氧化锌、二硫化四甲基秋兰姆、N,N-二乙基二硫代氨基甲酸苯并噻唑、二甲基二硫代氨基甲酸锌中的一种。

所述β成核剂为庚二酸盐、辛二酸盐、成核剂TMB-4、成核剂TMB-5、成核剂NT-C、成核剂NA-BW、成核剂WBG和成核剂WBGII中的一种。

步骤(一)中的所述溶剂为丙酮、乙醇、二甲苯和N,N-二甲基甲酰胺中的一种。