本發明屬于改性材料
技術領域：
，具體涉及一種低收縮低密度PP材料及其制備方法。
背景技術：
：PP是五大通用塑料之一，密度低，廣泛運用于汽車、家電、玩具等領域。然而，PP有一個最大的弱點是成型收縮率大，這給開模和成型制件尺寸穩定性帶來一定的困擾。目前最常用降低PP收縮率的方法有兩種：其一是添加礦物填充，運用礦物的空間位置效益降低材料收縮率。此方法效果顯著，但增加了材料的密度，破壞了PP材料本身具備的低密度的優勢；其二是采用合金的方式，添加另一高分子材料，破壞PP材料的結構規整度，降低材料結晶來降低材料收縮率，此方法需要添加較大量的合金組分才有效果，會影響PP材料的機械性能。公開號為CN201511018344的專利文件公開了一種通過添加礦物填料和烯烴改性劑協效制備出一種比重低至0.97g/cm3，收縮率為0.6~0.8%的低收縮低比重聚丙烯材料。公開號為CN201310432874的專利文件公開了一種通過PP/ABS合金的方式降低PP的收縮率。公開號為CN200810030391的專利文件公開了一種通過PP/PS合金的方式制備出成型收縮率為0.7~0.9%的PP材料，接近ABS的水平。公開號為CN201210124421的專利文件公開了一種原位增容反應擠出的方式制備出較低成型收縮率PO/PS合金材料。然而，目前的低密度低收縮PP密度普遍做到0.97g/cm3以上，相較于PP樹脂的0.9g/cm3的密度，還存在一定的差距。技術實現要素：本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種PP材料，既不損壞PP材料原有的低密度優勢，又不大影響PP材料機械性能，同時達到成型收縮率低的要求。本發明的另一目的是提供該PP材料的制備方法。為達到上述目的之一，本發明采用以下技術方案：一種低收縮低密度PP材料，按照重量份數，包括以下組分：聚丙烯樹脂85~95份聚烯烴彈性體1~5份剛性分子鏈材料3~8份環氧樹脂1~5份交聯劑0.1~0.5份交聯助劑0.1~0.5份抗氧劑0.2~0.4份耐候劑0.2~0.4份。進一步地，所述聚丙烯樹脂選自均聚或者共聚聚丙烯中的一種或者兩種的混合物，在230℃/2.16kg條件下的熔融指數為1~100g/10min。進一步地，所述聚烯烴彈性體選自乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯烴共聚物中的至少一種；優選乙烯-辛烯共聚物，熔融指數1~15g/10min（ISO1133，230℃/2.16kg），辛烯含量大于25%。進一步地，所述剛性分子鏈材料選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物中的至少一種；優選聚甲基丙烯酸甲酯。進一步地，所述環氧樹脂選自雙酚A型環氧樹脂、縮水甘油醚類環氧樹脂、有機鈦環氧樹脂或脂環族環氧樹脂；優選脂環族環氧樹脂。進一步地，所述交聯劑選自過氧化二異丙苯、1,4-雙叔丁基過氧異丙基苯、過氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5二(叔丁基過氧基)己烷中的至少一種；優選1,4-雙叔丁基過氧異丙基苯。進一步地，所述交聯助劑選自聚丁二烯和/或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，分子量＜6000。進一步地，所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑168和/或亞磷酸酯類抗氧劑1010。進一步地，所述耐候劑選自受阻胺類光穩定劑UV-3808PP5。一種制備權利要求1~9任意一項所述的低收縮低密度PP材料的方法，具體是：將原料放入混料機混合均勻，然后放入雙螺桿擠出機擠出造粒，熔融段采用三節90°旋轉角捏合元件和一節小導程輸送元件嵌段安裝，主機轉速350~450r/min，擠出工藝溫度為180~200℃。與現有技術相比，本發明通過添加少量的剛性分子鏈材料，運用交聯劑引發接枝，降低PP材料的結構規整度而降低材料的結晶，再加上環氧樹脂的接枝輔助作用提高了接枝效率，同時環氧樹脂自身的空間位阻效應，使分子鏈之間相互纏繞，從而達到低收縮的效果。所以，本發明有如下優勢：1、相比于PP合金材料，簡單的物料共混方式雖然也可以降低材料的收縮率，但要達到較低的收縮率效果，非PP成分需要添加份數較多，嚴重影響PP材料的機械性能。本發明只需添加極少量的大位阻官能團剛性分子鏈段的材料即可達到0.7~0.9%的低成型收縮率，因此，本發明制備的材料降低材料成型收縮率的同時，對PP材料的剛韌性影響較輕微。2、相比于礦物填充PP材料，在達到相同的成型收縮率的前提下，本發明制備的材料密度低（＜0.93g/cm3），滿足輕量化趨勢的需求，可直接替代高密度礦物填充PP材料而不用更換模具，也可以做成母粒用于汽車/家電材料做收縮率調節劑。3、通過剛性粒子和環氧樹脂的加入，提高了材料的表面硬度，改善了PP材料的耐劃傷性能。4、本發明采用特殊工藝螺桿組合，熔融段采用三節90°旋轉角捏合元件和一節小導程輸送元件嵌段安裝，具備低生熱強分散能力，避免材料出現局部過熱而影響接枝。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。以下實施例中，所用聚丙烯樹脂選自均聚或者共聚聚丙烯中的一種或者兩種的混合物，在230℃/2.16kg條件下的熔融指數為1~100g/10min。所用交聯劑選自過氧化二異丙苯、1,4-雙叔丁基過氧異丙基苯、過氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5二(叔丁基過氧基)己烷中的至少一種。所用交聯助劑選自聚丁二烯和/或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，分子量＜6000。所用抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑168和/或亞磷酸酯類抗氧劑1010。所用耐候劑選自受阻胺類光穩定劑UV-3808PP5。均購自商業化產品。實施例1一種低收縮低密度聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂85份乙烯-辛烯共聚物5份聚甲基丙烯酸甲酯8份雙酚A型環氧樹脂2份交聯劑0.2份交聯助劑0.2份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份將聚丙烯樹脂、乙烯-辛烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、雙酚A型環氧樹脂、交聯劑、交聯助劑、抗氧劑、耐候劑放入混料機混合均勻（3分鐘），然后放入雙螺桿擠出機擠出造粒，熔融段采用三節90°旋轉角捏合元件和一節小導程輸送元件嵌段安裝，該螺桿組合具備低生熱強分散能力，避免材料出現局部過熱而影響接枝，主機轉速350~450r/min，擠出工藝溫度為180~200℃。其性能參數如表1所示。實施例2一種低收縮低密度聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂85份乙烯-辛烯共聚物2份聚甲基丙烯酸甲酯8份雙酚A型環氧樹脂5份交聯劑0.2份交聯助劑0.2份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份其制備工藝同實例1，其性能參數如表1所示。實施例3一種低收縮低密度聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂95份乙烯-辛烯共聚物5份聚甲基丙烯酸甲酯5份雙酚A型環氧樹脂5份交聯劑0.5份交聯助劑0.5份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份其制備工藝同實例1，性能參數如表1所示。實施例4一種低收縮低密度聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂87份乙烯-丁烯共聚物1份聚苯乙烯3份甘油環氧樹脂1份交聯劑0.1份交聯助劑0.1份抗氧劑0.2份耐候劑0.4份其制備工藝同實例1。實施例5一種低收縮低密度聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂92份乙烯-丙烯-二烯烴共聚物3份苯乙烯-丙烯腈共聚物8份有機鈦環氧樹脂2份交聯劑0.3份交聯助劑0.3份抗氧劑0.3份耐候劑0.3份其制備工藝同實例1。實施例6一種低收縮低密度聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂90份乙烯-丙烯-二烯烴共聚物4份聚苯乙烯6份脂環族環氧樹脂4份交聯劑0.4份交聯助劑0.4份抗氧劑0.3份耐候劑0.3份其制備工藝同實例1。對比例1一種聚丙烯材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂90份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份其制備工藝同實例1，性能參數如表1所示。對比例2一種聚丙烯合金材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂90份乙烯-辛烯共聚物5份聚甲基丙烯酸甲酯5份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份其制備工藝同實例1，性能參數如表1所示。對比例3一種聚丙烯合金材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂85份乙烯-辛烯共聚物5份聚甲基丙烯酸甲酯5份雙酚A型環氧樹脂5份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份其制備工藝同實例1，性能參數如表1所示。對比例4一種聚丙烯合金材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂90份乙烯-辛烯共聚物5份聚甲基丙烯酸甲酯5份交聯劑0.5份交聯助劑0.5份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份其制備工藝同實例1，性能參數如表1所示。對比例5一種聚丙烯合金材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂85份乙烯-辛烯共聚物5份聚甲基丙烯酸甲酯5份雙酚A型環氧樹脂5份交聯劑0.5份交聯助劑0.5份抗氧劑0.4份耐候劑0.2份將聚丙烯樹脂、乙烯-辛烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、環氧樹脂、交聯劑、交聯助劑、抗氧劑、耐候劑放入混料機混合均勻（3分鐘），然后放入雙螺桿擠出機擠出造粒，工藝螺桿組合按普通PP材料的高生熱強分散能力設計，主機轉速350~450r/min，擠出工藝溫度為180~200℃。其性能參數如表1所示。性能測試將上述制備出的材料放入注塑機中打力學樣條、色板和收縮率板，收縮率板的模具規格為厚度2.0mm、長度150mm、寬度15mm，力學樣條和色板注塑工藝為溫度200℃、注塑壓力45bar、射速45mm/s、保壓15sec，收縮率板注塑工藝為溫度200℃、注塑壓力45bar、射速45mm/s、保壓5sec。各案例按ISO測試標準，測得的物性、收縮率、十字刮擦色差結果如下：表1本發明各實施例與對比例的組分配比及產品的性能參數測試項目拉伸強度（MPa）彎曲強度（MPa）彎曲模量（MPa）沖擊強度（MPa）密度（g/cm3）收縮率（%）色差△L實施例124.527.3120910.70.920.770.9實施例224.827.613159.10.920.781.0實施例324.928.113779.60.920.730.8實施例425.330.313367.80.910.941.6實施例524.829.113048.70.920.750.9實施例624.928.813319.10.920.730.8對比例125.129.712809.70.901.583.1對比例224.426.712135.20.911.352.6對比例324.827.412504.30.921.211.7對比例424.326.912039.20.911.071.0對比例524.827.914038.20.920.850.8由表1可以得出：1、通過對比例2、對比例3、實施例1~6可以看出，相較于普通物理共混，化學接枝的方式明顯降低了材料的成型收縮率，尤其是有了環氧樹脂的協效作用，材料的成型收縮率有了明顯的降低。2、通過對比例1~4、實施例1~6可以得出，通過化學接枝剛性粒子協效環氧樹脂的方法制備的材料既具備成型收縮率低，又具備接近PP材料的低密度，同時對PP材料的物性影響不大。引入接枝剛性粒子后，材料的耐劃傷性能明顯提升。3、通過對比例5和實施例1~6可以得出，新型螺桿組合工藝設計提高了材料的接枝效率，改善了材料的相容性，降低材料成型收縮率的同時，提高材料的沖擊性能。以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。當前第1頁1 2 3