[發明專利]一種抗沖共聚聚丙烯/非改性蒙脫土組合物及其制法和其復合材料及應用

有效

• 申請號: 201810389318.1
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN110408126B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 喬金樑;王崧合;張曉紅;戚桂村;宋志海;蔡傳倫;王湘;賴金梅;李秉海;蔣海斌;茹越;張江茹;高建明;張紅彬;韓朋;劉文璐
• 申請（專利權）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: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08K3/34
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 趙宇

本發明涉及高分子材料領域的抗沖共聚聚丙烯/非改性蒙脫土組合物及其復合材料和制法及應用。所述組合物是將非改性蒙脫土懸浮液與抗沖共聚聚丙烯粉料充分混合后干燥得到；組合物中非改性蒙脫土分布在抗沖共聚聚丙烯粉料顆粒表面上及其顆粒表面的孔隙中。所述抗沖共聚聚丙烯粉料為球形催化劑制備且不含抗氧劑。將所述組合物熔融剪切造粒后得到所獲是抗沖共聚聚丙烯/非改性蒙脫土復合材料。復合材料中非改性蒙脫土能夠降低抗沖共聚聚丙烯橡膠相粒徑，因而使復合材料沖擊強度能夠提高，并且材料的剛性和耐熱性不降低；本發明的組合物及其復合材料制備方法簡單，成本低，易于工業化；可應用于汽車內外飾件、家用電器零部件等領域。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，更進一步說，涉及具有剛韌性能良好的共聚聚丙烯與非改性蒙脫土的復合材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯雖然具有密度低、耐熱性好、剛性和硬度高、加工性好、無毒無味等優點，但是其韌性較差，特別是對缺口較敏感，這些特點限制了聚丙烯在一些領域的應用。聚丙烯增韌改性的方法主要有共混增韌改性和反應器內聚合直接生產增韌聚丙烯兩種。共混增韌改性法通常是采用橡膠與聚丙烯熔融共混的方法，即加入未硫化的橡膠或熱塑性彈性體對聚丙烯增韌，例如采用乙丙橡膠來增韌聚丙烯，還可引入其他塑料、無機物等組分來制備增韌聚丙烯。共聚法是在聚丙烯的聚合中丙烯與乙烯或1-丁烯等α-烯烴單體進行共聚得到丙烯的嵌段共聚物，來達到增韌聚丙烯的目的。以上兩種方式都能夠明顯提高聚丙烯的韌性，但同時會降低聚丙烯的剛性。

現有技術中的抗沖共聚聚丙烯的韌性與其增韌橡膠相粒徑緊密關聯。根據S.Wu脆韌轉變理論(Wu S.A generalized criterion for rubber toughening:The criticalmatrix ligament thickness[J].Journal of Applied Polymer Science,1988,35(2):549-561.)，對聚丙烯這樣的分子鏈纏結密度較高的塑料，橡膠粒子之間的距離τ是脆韌轉變的關鍵，當τ小于臨界基體層厚度τ_c時，抗沖共聚聚丙烯發生脆韌轉變。τc只與基體性質有關，與橡膠體積分數和粒徑無關。橡膠粒徑越小，基體層厚度越小，則抗沖共聚聚丙烯韌性越高。因此，減小分散相橡膠粒徑，是在剛性不降低的情況下，提高抗沖共聚聚丙烯韌性的有效方法。

對于抗沖共聚聚丙烯這樣特殊的體系來說，它與傳統橡塑共混體系不同。其熔體在剪切場中橡膠粒子不是由大變小，而是由于橡膠相的凝并而由小變大。通常在抗沖共聚聚丙烯體系中加入納米粒子會破壞橡膠粒子的動態平衡，既阻止橡膠粒子凝并變大，使粒徑平衡向分散變小方向移動，也就是使橡膠粒徑降低，從而有助于抗沖共聚聚丙烯中的橡膠相粒徑在比較小的范圍內。

而與球形粒子相比，片狀納米粒子能夠更加良好的在熔融共混時阻礙橡膠相凝并，因此片狀粒子比如蒙脫土可以成為減小抗沖共聚聚丙烯中橡膠相粒徑的理想選擇。

但是通常非改性蒙脫土直接與聚丙烯共混很容易產生聚集，不能提高聚丙烯的性能，因此需要將它們進行表面處理然后與聚合物共混，但此類方法主要用來提高聚丙烯的剛性和耐熱性，專利CN 102532708A公開了一種蒙脫土改性聚丙烯混合物，利用蒙脫土作為耐熱助劑實現了高剛耐熱性強的聚丙烯復合材料。專利CN 106566166A公開了一種聚丙烯/蒙脫土納米復合材料的制備方法，該方法將蒙脫土進行預處理獲得三種層間距不同的蒙脫土，然后將預處理蒙脫土、接枝單體、引發劑與聚丙烯進行熔融共混，獲得的復合材料拉伸性能、抗沖擊性能、彎曲性能都有所提高，但其制備工藝復雜，所需助劑種類多成本高，不易實現工業化。專利CN 101880421A公開了一直聚丙烯/有機蒙脫土納米復合材料及制備方法，該方法將聚丙烯、有機蒙脫土、有機過氧引發劑以及交聯劑、相容劑熔融共混，所得聚丙烯/有機蒙脫土納米復合材料具有高結晶度、韌性以及較好的強度，但復合材料的沖擊強度最多提高了58％，且制備復合材料所需助劑較多，提高了產品的成本。