[發(fā)明專利]一種高韌性聚丙烯塑料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01110730.8
• 申請(qǐng)日: 2001-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN1381523A
• 公開（公告）日: 2002-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軼群;喬金梁;高建明;張曉紅;魏根栓;宋志海;黃帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所
• 代理人: 韋慶文

本發(fā)明涉及一種增韌塑料，進(jìn)一步地說，本發(fā)明涉及一種增韌聚丙烯及其制備方法。

聚丙烯塑料具有良好的綜合性能，生產(chǎn)成本低，應(yīng)用很廣泛。目前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是以聚丙烯代替工程塑料用于制造汽車、家電、家具等。但是由于聚丙烯屬于較脆性塑料，沖擊強(qiáng)度較低，限制了其在高抗沖制品方面的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中為了提高聚丙烯的韌性，常采用將聚丙烯塑料與橡膠共混的方法來進(jìn)一步提高其韌性，如乙丙共聚彈性體增韌聚丙烯(PP/EPR、PP/EPDM)。

許多科學(xué)家對(duì)塑料增韌理論和增韌方法進(jìn)行了廣泛的研究。八十年代Souheng?Wu提出了塑料增韌的逾滲理論，指出在橡膠增韌塑料中，塑料發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變的條件是：橡膠作為分散相其粒子之間的距離τ小于一特定的臨界距離τc時(shí)，即發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變。由于橡膠相的粒子之間距離τ與橡膠相的粒子直徑d之間存在關(guān)系式：d＝τ[k(π/φr)^1/3-1]^-1，故當(dāng)橡膠粒子直徑d小于臨界直徑dc時(shí)，即發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變。也就是說分散的橡膠相其粒徑越小，增韌塑料越容易發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變。

在現(xiàn)有的橡膠增韌聚丙烯的技術(shù)中，存在如下不足之處：(1)在目前的橡塑加工的共混條件下，作為分散相的橡膠粒徑難以控制在較小的范圍，一般平均橡膠相粒子直徑大于0.5μm。若要實(shí)現(xiàn)脆韌轉(zhuǎn)變，則需要較大份數(shù)的橡膠，從而造成增韌聚丙烯塑料剛性的降低；(2)橡膠相粒徑不穩(wěn)定，隨著加工過程中剪切速率等因素的變化，增韌聚丙烯塑料中的橡膠相粒徑一直在變化中；(3)橡膠相粒徑很不均勻；(4)橡膠含量不能超過40％，否則易出現(xiàn)“海-海”相態(tài)結(jié)構(gòu)，甚至出現(xiàn)相反轉(zhuǎn)，使增韌聚丙烯塑料的性能變差。

本發(fā)明人在利用共混法增韌聚丙烯的基礎(chǔ)上，通過大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用小粒徑的粉末橡膠來增韌聚丙烯，可達(dá)到很好的增韌效果。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在添加少量的粉末橡膠情況下，使粉末橡膠在塑料基質(zhì)中分散良好，其中橡膠相粒子直徑可小于0.5μm，使得聚丙烯塑料的韌性和剛性同時(shí)提高，而且材料的熱變型溫度、結(jié)晶溫度也得到提高。這說明，在聚丙烯塑料中添加很少量的超細(xì)粉末橡膠不但會(huì)起到增韌劑的作用，同時(shí)也會(huì)起到成核劑的作用。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種所含橡膠相平均粒徑小，且橡膠粒徑均勻、穩(wěn)定的高韌性聚丙烯塑料。即使其橡膠含量達(dá)70％也不出現(xiàn)相反轉(zhuǎn)，橡膠始終保持為分散相。該高韌聚丙烯塑料在具有較高韌性的同時(shí)也具有較好的剛性。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述高韌性聚丙烯塑料的制備方法，該方法工藝簡單，易于操作。

本發(fā)明的高韌性聚丙烯塑料是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明高韌性聚丙烯塑料是包括聚丙烯塑料和平均粒徑為0.02μm～0.5μm的橡膠粒子共混而得。其中橡膠粒子和聚丙烯塑料的重量比為0.3∶99.7～70∶30，優(yōu)選0.5∶99.5-50∶50，更優(yōu)為0.5∶99.5-30∶70。橡膠粒子的平均粒徑優(yōu)選為0.05μm～0.3μm之間。該種增韌改性的聚丙烯塑料具有良好的剛韌平衡的綜合性能。

在該高韌性聚丙烯塑料中，作為分散相的橡膠粒子優(yōu)先選用與聚丙烯相容性好的橡膠，其包括以下橡膠的至少一種：天然橡膠、丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠或硅橡膠等。該種橡膠粒子優(yōu)選為均相結(jié)構(gòu)的橡膠粒子，其最好為凝膠含量為60％重量或更高、優(yōu)選為80％重量或更高的具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的橡膠粒子。

該種橡膠粒子優(yōu)選為按照本申請(qǐng)人于1999年12月3日提交的中國專利申請(qǐng)99125530.5所制備的全硫化粉末橡膠。在制備過程中優(yōu)先選用與聚丙烯相容性好的全硫化粉末橡膠，其包括以下全硫化粉末橡膠的至少一種：全硫化粉末天然橡膠、全硫化粉末丁苯橡膠、全硫化粉末聚丁二烯橡膠或全硫化粉末硅橡膠等。該種全硫化粉末橡膠是指凝膠含量達(dá)60％重量或更高，更優(yōu)為75％重量或更高，干燥后無需加隔離劑即可自由流動(dòng)的橡膠微粉。該粉末橡膠的粒徑為0.02μm～2μm，優(yōu)選為0.03μm～1.5μm，更優(yōu)為0.05μm～0.5μm。該全硫化粉末橡膠中的每一個(gè)微粒都是均相的，即單個(gè)微粒在組成上都是均質(zhì)的，在現(xiàn)有顯微技術(shù)的觀察下微粒內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)分層、分相等不均相的現(xiàn)象。該粉末橡膠是通過將相應(yīng)的橡膠膠乳輻照交聯(lián)而將橡膠粒子粒徑固定的。