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CN104774391A - 一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物及其制备方法 - Google Patents

一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物及其制备方法，属于高分子材料技术领域，一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物，其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：增韧母粒：45-5份；废旧聚丙烯：50-90份；增强助剂R：2-6份；相容剂：1-5份；润滑剂：0.1-0.5份；抗氧剂：0.2-0.6份；聚丙烯原料：0-30份；采用两步法共混造粒：第一步：将茂金属聚乙烯弹性体、无机纳米填料、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒成增韧母粒；第二步：将增韧母粒、废旧聚丙烯，增强助剂R，相容剂、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒。该成型制件具有强度高、韧性好、生产成本低等特点。

Description

一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯以密度小、耐热性能好、力学性能均衡、价格低廉等优点成为当今世界继聚乙烯、聚氯乙烯之后的第三大通用材料，广泛应用于电子、机械、日用品等行业。聚丙烯不仅与人们的日常生活密切相关，而且己经成为工农业的生产中不可缺少的重要材料。2011年全球聚丙烯消费总量为4230万吨，年均复合增长率为4.5％，到2020年，全球聚丙烯消费总量预测将达到6240万吨。然而，伴随着聚丙烯产量和消耗量的日益增加,每年因巨大的消费所产生的废旧聚丙烯也越来越多，对这些废旧聚丙烯的回收也成为日益严峻的环境和社会问题。以往对于废旧聚丙烯的处理方法主要是通过焚烧和填埋,但近些年来，由于石油资源日益紧张，聚丙烯的价格有所浮动，因此，废旧聚丙烯的回收利用受到世界各国的广泛关注和高度重视。
针对直接再生聚丙烯制品的力学性能下降较大，不宜制作高档次的制品这一问题，人们开发了各种增韧、增强助剂来改善回收聚丙烯的力学性能。茂金属聚烯烃弹性体是近年来新开发的一种热塑性弹性体，采用新型高效金属催化剂合成，分子量分布窄，短支链分布均匀。茂金属聚烯烃弹性体既具有塑料的热塑性，又有橡胶的高弹性，与传统的乙丙橡胶相比，茂金属聚烯烃弹性体具有流动性好，易加工，拉伸强度大，有明显的熔点等特点。但由于茂金属聚烯烃属于弹性体范畴，因此改性后的聚丙烯韧性虽有所增加，但其强度也随之下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物及其制备方法，它具有强度高、韧性好、生产成本低等特点。
为解决再生聚丙烯力学性能差，不宜制做高档制品这一问题，本发明所采取的技术方案是：
一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物，其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
增韧母粒其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
茂金属聚乙烯弹性体是以茂金属配位化合物为催化剂进行烯烃聚合反应所制得的聚合物，是乙烯与α烯烃的共聚体，共聚成分包含丁烯、己烯、辛烯等，无机纳米填料为钛酸酯改性纳米CaCO3，其中纳米CaCO3经钛酸酯改性，粒径范围在50-70纳米，增强助剂R是一种高分子量、低融指聚丙烯，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯的低聚物，其熔融指数为40-150g/10min，接枝率为0.5-1％，润滑剂为脂肪酸金属皂类，可以是硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡，抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂中一种，一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物的制备方法，本方法采用两步法共混造粒：
第一步：将茂金属聚乙烯弹性体、无机纳米填料、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒成增韧母粒；
第二步：将增韧母粒、废旧聚丙烯，增强助剂R，相容剂、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒。
本发明进一步改进在于：
第一步中将茂金属聚乙烯弹性体、无机纳米填料、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒是指将上述原料放入高速混合器中干混3-5分钟然后将混合好的物料用挤出机熔融挤出造粒。
第二步中将增韧母粒、废旧聚丙烯，增强助剂R，相容剂、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒是指将上述原料放入高速混合器中干混3-5分钟然后将混合好的物料用挤出机熔融挤出、造粒。
挤出机为双螺杆挤出机，进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃；双螺杆挤出机的转速为50-400r/min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明采用茂金属聚乙烯弹性体作为增韧剂，由于茂金属聚乙烯弹性体既具有塑料的热塑性，又有橡胶的高弹性，其与传统的乙丙橡胶相比，较少的茂金属聚乙烯mPE就可大幅增高聚丙烯组合物的抗冲击强度；而和聚乙烯弹性体POE相比，茂金属聚乙烯mPE可以在尽量小的牺牲材料刚性的情况下提升材料的冲击韧性。
2、本发明采用两步法制备废旧聚丙烯再生增韧改性组合物，使得茂金属聚乙烯mPE与无机纳米填料纳米CaCO3在聚丙烯基体内形成海-岛结构，对废旧聚丙烯起到异相成核作用，促进聚丙烯结晶区的增大，进而提高其韧性。
3、增强助剂R的加入可以有效提高废旧聚丙烯再生增韧改性组合物的刚性，使之在韧性得到提高的同时，弯曲强度与热变形温度也得到提高。
4、本发明中茂金属聚乙烯弹性体的使用量很少，仅1-5份，相对于一般增韧助剂10-30份的添加量，用量非常少，从而降低组合物成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。
实施案例1
步骤一：按下列重量份数称取各组分：
将上述各成份放入高速混合器中干混3分钟，混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却后切粒，即得到混合物增韧母粒。
步骤二：按下列重量份数称取各组分：
将配制好的混合物放入高速混合器中干混3分钟，混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却后切粒，制备完成。力学性能参数如表一所示。
实施案例二 
步骤一：按下列重量份数称取各组分：
将上述各成份放入高速混合器中干混3分钟，混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却后切粒，即得到混合物增韧母粒。
步骤二：按下列重量份数称取各组分：
将配制好的混合物放入高速混合器中干混3分钟，混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却后切粒，制备完成。力学性能参数如表一所示。
表1实验结果

Claims (5)

1.一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物，其特征在于：其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
所述增韧母粒其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
所述茂金属聚乙烯弹性体是以茂金属配位化合物为催化剂进行烯烃聚合反应所制得的聚合物，是乙烯与α烯烃的共聚体，共聚成分包含丁烯、己烯、辛烯等，所述无机纳米填料为钛酸酯改性纳米CaCO3，其中纳米CaCO3经钛酸酯改性，粒径范围在50-70纳米，所述增强助剂R是一种高分子量、低融指聚丙烯，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯的低聚物，其熔融指数为40-150g/10min，接枝率为0.5-1％，所述润滑剂为脂肪酸金属皂类，可以是硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂中一种。
2.一种权利要求1所述的废旧聚丙烯再生增韧改性组合物的制备方法，其特征在于：采用两步法共混造粒：
第一步：将茂金属聚乙烯弹性体、无机纳米填料、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒成增韧母粒；
第二步：将增韧母粒、废旧聚丙烯，增强助剂R，相容剂、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒。
3.根据权利要求2所述的一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物的制备方法，其特征在于：所述第一步中将茂金属聚乙烯弹性体、无机纳米填料、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒是指将上述原料放入高速混合器中干混3-5分钟然后将混合好的物料用挤出机熔融挤出造粒。
4.根据权利要求2所述的一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物的制备方法，其特征在于：所述第二步中将增韧母粒、废旧聚丙烯，增强助剂R，相容剂、聚丙烯原料、润滑剂和抗氧剂混合均匀后熔融造粒是指将上述原料放入高速混合器中干混3-5分钟然后将混合好的物料用挤出机熔融挤出、造粒。
5.根据权利要求3或4所述的一种废旧聚丙烯再生增韧改性组合物的制备方法，其特征在于：所述挤出机为双螺杆挤出机，进料段温度160-180℃，压缩段温度180-220℃，塑化段温度200-220℃，均化段温度200-220℃，模口温度190-220℃；双螺杆挤出机的转速为50-400r/min。
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