一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料、其制备方法及其应用.pdf

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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410130660.1 (22)申请日 2014.04.02 C08L 23/12(2006.01) C08L 51/06(2006.01) C08K 13/04(2006.01) C08K 3/26(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 5/544(2006.01) C08K 5/20(2006.01) C08K 5/134(2006.01) C08K 5/526(2006.01) B29C 47/92(2006.01) (73)专利权人 广东天保新材料有限责任公司 地址 529700 广东省江门市鹤山。

2、市鹤城镇鹤 山新材料产业基地纬一街 01 号 (72)发明人 张金柱 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 冯振宁 林伟斌 (54) 发明名称 一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料、 其制备 方法及其应用 (57) 摘要 本发明涉及一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材 料、 其制备方法及其应用。所述增强聚丙烯材料 按重量百分比由以下组分组成 ： 聚丙烯5070% ； 聚乙烯接枝物 5 10% ； 聚丙烯接枝物 2 8% ； 填 充剂 1 3% ； 玻璃纤维 20 30% ； 偶联剂 0.4 1% ； 分散剂 0.4 1% ； 抗氧剂 0.2 0.5% ； 本发 明制得的抗。

3、打螺钉爆裂增强聚丙稀材料具有高模 量、 高冲击特性、 耐应力开裂， 及稳定的收缩率， 使 得制件装备时具有抗打螺钉爆裂的特性， 极大地 拓展了增强聚丙稀材料的应用领域。 (51)Int.Cl. 审查员 翟燕燕 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书6页 CN 103937094 B 2016.03.02 CN 103937094 B 1/1 页 2 1.一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 其特征在于， 所述增强聚丙烯材料按重量百分 比由以下组分组成 ： 聚丙烯 50 70 ； 聚乙烯接枝物 5 10 ； 聚丙烯接枝物 2 8 ； 纳米无机粉体填料 1 3 。

4、； 玻璃纤维 20 30 ； 偶联剂 0.4 1 ； 分散剂 0.4 1 ； 抗氧剂 0.2 0.5 ； 其中， 所述聚乙烯接枝物为茂金属合成低密度线性聚乙烯的酸酐类物质的接枝物 ； 所 述聚丙烯接枝物为聚丙烯的酸酐类物质的接枝物。 2.根据权利要求 1 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 其特征在于， 所述聚乙烯接枝 物为马来酸酐接枝的聚乙烯， 所述聚丙烯接枝物为马来酸酐接枝的聚丙烯。 3.根据权利要求 1 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 其特征在于， 所述聚乙烯接枝 物的接枝率为 0.5 2， 所述聚丙烯接枝物的接枝率为 0.5 2。 4.根据权利要求 3 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料，。

5、 其特征在于， 所述聚乙烯接枝 物的接枝率为 1.0， 所述聚丙烯接枝物的接枝率为 0.8。 5.根据权利要求 1 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 其特征在于， 所述聚丙烯为均 聚聚丙烯。 6.根据权利要求 1 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 其特征在于， 所述纳米无机粉 体填料为纳米碳酸钙。 7.权利要求 1 6 中任意一项权利要求所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料的制备方 法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： S1 ： 按重量配比称取聚丙烯、 聚乙烯接枝物、 玻璃纤维、 纳米无机粉体填料、 聚丙烯接枝 物、 偶联剂、 分散剂、 抗氧剂 ； S2 ： 将步骤 S1 中称量好的聚丙烯、 聚乙烯。

6、接枝物、 聚丙烯接枝物与偶联剂先在高速混 合箱中混合 3 5 分钟后， 再加入除玻璃纤维以外的其它组分一起继续混合 5 10 分钟 ； S3 ： 将步骤 S2 中混合好的材料投入到双螺杆挤出机的加料斗， 玻璃纤维从双螺杆挤出 机的侧喂料加入， 经熔融、 混炼、 挤出、 冷却、 干燥、 切粒及包装得到产品。 8.根据权利要求 7 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料的制备方法， 其特征在于， 双螺 杆挤出机的挤出温度为 210 230， 螺杆转数为 400 500 转 / 分钟。 9.权利要求1至6任意权利要求所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料作为高分子材料在 大型家电、 汽车、 办公领域中的应用。 10。

7、.根据权利要求 9 所述的应用， 其特征在于， 所述大型家电为洗衣机桶体。 权 利 要 求 书 CN 103937094 B 2 1/6 页 3 一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料、 其制备方法及其应用 技术领域 0001 本发明涉及高分子材料技术领域， 尤其涉及一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料及 其制备方法。 背景技术 0002 聚丙烯树脂 （PP） 是一种用途广泛的通用塑料， 具有密度低， 优良的耐化学腐蚀 性， 较好的机械性能。良好的加工性能和价格相对低廉而广泛应用于汽车工业、 家用电器、 仪表及建筑等领域。但是相对于工程塑料而言， PP 的机械强度较低， 一般拉伸强度只有约 30MPa， 弯。

8、曲强度只有约 36MPa， 使其在应用于需承受力的一些结构件时受到一定程度制约。 PP 在添加玻璃纤维增强后， 大大提高了其机械强度， 耐热性和尺寸稳定性， 拓展了 PP 在汽 车、 家电、 军事等领域的应用。 0003 专利号 CN102807710A 给出了一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法， 其采用共聚聚丙烯同玻璃纤维和绢云母复合制备了高刚度， 高耐热的低共弯曲度增强聚丙 烯材料 ； 专利号 CN102241860A 给出了一种增强聚丙烯材料及其制备方法， 该发明得到的聚 丙烯材料具有高冲击强度和良好表面光洁度 ； 专利 CN101376728A 给出了一种增强聚丙烯 复合材料及。

9、其制备方法， 该发明采用空心玻璃纳米作为增强剂， 以单螺杆挤出机作为挤出 制备， 制得的增强聚丙烯材料具有强度高、 收缩率小、 并且产品表面光滑。 0004 但是由于相容技术， 往往难同时得到高模量、 高冲击的增强 PP 材料， 在一些大型 制件， 如洗衣机桶体装备打螺钉时， 现有技术中的增强 PP 材料因达不到既高刚又高韧及又 耐应力疲劳开裂及稳定的收缩率， 经常出现打螺钉爆裂现象， 其后果是 ： 一是造成废品率 高， 二是产品存在后使用隐患缺陷。 0005 目前， 还未公开有一种具有高刚、 高韧、 耐应力疲劳开裂及稳定收缩率， 并在装备 大型制件打螺钉时防止爆裂的增强聚丙烯材料。 发明内容。

10、 0006 本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足， 提供一种抗打螺钉爆裂增强聚 丙烯材料， 该增强聚丙烯材料具有高模量、 高冲击特性、 耐应力开裂， 同时具有稳定的收缩 率， 从而有效避免在大型制件打螺钉时引起的爆裂现象。 0007 本发明的另一个目的是提供上述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料的制备方法。 0008 本发明的另一个目的是提供上述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料作为高分子材料 在大型家电、 汽车、 办公领域中的应用。 0009 为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 0010 一种抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 按重量百分比由以下组分组成 ： 0011 聚丙烯 50 70% ； 聚。

11、乙烯接枝物 5 10% ； 聚丙烯接枝物 2 8% ； 填充剂 1 3% ； 玻璃纤维 20 30% ； 偶联剂 0.4 1% ； 分散剂 0.4 1% ； 抗氧剂 0.2 0.5% ； 0012 其中， 所述聚乙烯接枝物为茂金属合成低密度线性聚乙烯的酸酐类物质的接枝 说 明 书 CN 103937094 B 3 2/6 页 4 物 ； 所述聚丙烯接枝物为聚丙烯的酸酐类物质的接枝物。 0013 本发明所述的增强聚丙烯材料通过复合添加结合力强的缠绕型聚乙烯接枝物以 及聚丙烯接枝物、 纳米无机粉体填料， 制备的增强聚丙烯材料具备高模量、 高强度和较高韧 性的平衡特性， 同时具有更优的耐应力开裂性和。

12、稳定的成型收缩率， 使制备的增强聚丙烯 材料在制成一些大型制件装备时， 具有抗打螺钉爆裂的特性。 可广泛应用家电 （如洗衣机桶 体） 、 办公器件、 汽车等领域。 0014 作为一种优选方案， 所述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料， 优选按重量百分比由以 下组分组成 ： 0015 聚丙烯 55 62% ； 聚乙烯接枝物 5 10% ； 聚丙烯接枝物 2 8% ； 填充剂 1 3% ； 玻璃纤维 27 30% ； 偶联剂 0.4 1% ； 分散剂 0.4 1% ； 抗氧剂 0.2 0.5% ； 0016 其中， 所述聚乙烯接枝物为茂金属合成低密度线性聚乙烯的酸酐类物质的接枝 物 ； 所述聚丙烯接枝物为。

13、聚丙烯的酸酐类物质的接枝物。 0017 优选地， 所述聚乙烯接枝物为马来酸酐接枝的聚乙烯 ； 所述聚丙烯接枝物为马来 酸酐接枝的聚丙烯。 0018 优选地， 所述聚乙烯接枝物的接枝率为 0.5 2%， 所述聚丙烯接枝物的接枝率为 0.5 2%。一般认为， 在上述范围内， 接枝率越高， 对聚丙烯材料的刚性、 韧性及耐应力提高 有更大的帮助。 0019 最优选地， 所述聚乙烯接枝物的接枝率为 1.0%， 所述聚丙烯接枝物的接枝率为 0.8%。 0020 优选地， 所述聚丙烯为均聚聚丙烯 , 相对密度为 0.9 0.93g/cm3， 熔体流动速度 为 2 5g/10min(190 ,2.16KG)。。

14、 0021 优选地， 所述填充剂为纳米碳酸钙, 相对密度为2.72.9g/cm3， 粒径为10000 30000 目。 0022 优选地， 所述玻璃纤维为短切玻璃纤维 , 其相对密度为 2.4 2.7 g/cm3， 单丝直 径为 9 13um， 长度为 3.5mm。 0023 优选地， 所述偶联剂为r-氨丙基三乙氧基硅烷, 其沸点217,密度0.946g/cm3， 分子量 2214。 0024 优选地， 所述分散剂为亚乙基硬酯酰胺 , 其分子量为 593.02。 0025 优选地， 所述抗氧剂为 -（3.5- 二叔丁基 -4- 羟基苯基） 丙酸 季戍四醇酯或 亚磷三 （2.4- 二叔丁基苯基）。

15、 酯中的一种或两种的混合物。 0026 进一步优选地， 所述抗氧剂为抗氧剂 1010 和抗氧剂 168 的混合物。 0027 其中， 抗氧剂 1010 为 -（3.5- 二叔丁基 -4- 羟基苯基）丙酸 季戍四醇酯 （1010） ， 其分子量为 1177.6， 熔点 120 ； 抗氧剂 168 为亚磷酸三 （2.4- 二叔丁基苯基） 酯， 其分子量为 647.0， 熔点 185。 0028 上述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 0029 S1 ： 按重量配比称取聚丙烯、 聚乙烯接枝物、 玻璃纤维、 填充剂、 聚丙烯接枝物、 偶 联剂、 分散剂、 抗氧剂 ； 0030 S。

16、2 ： 将步骤 S1 中称量好的聚丙烯、 聚乙烯接枝物、 聚丙烯接枝物与偶联剂先在高 速混合箱中混合 3 5 分钟后， 再加入除玻璃纤维以外的其它组分一起继续混合 5 10 分 说 明 书 CN 103937094 B 4 3/6 页 5 钟 ； 0031 S3 ： 将步骤 S2 中混合好的材料投入到双螺杆挤出机的加料斗， 玻璃纤维从双螺杆 挤出机的侧喂料加入， 经熔融、 混炼、 挤出、 冷却、 干燥、 切粒及包装得到产品。 0032 优选地， 所述双螺杆挤出机的挤出温度为 210 230， 螺杆转数为 400 500 转 / 分钟。 0033 上述抗打螺钉爆裂增强聚丙烯材料作为高分子材料在大。

17、型家电、 汽车、 办公领域 中的应用。 0034 优选地， 上述大型家电为洗衣机桶体。 0035 与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果 ： 0036 本发明采用添加PP、 PE接枝物以及纳米无机粉体与PP短切玻璃纤维复合， 制备的 打螺钉爆裂增强聚丙烯材料具有高模量、 高强度、 较高韧性的平衡特性和稳定的成型收缩 率， 采用本发明的增强聚丙烯材料在制成一些大型制件装备时， 具有抗打螺钉爆裂的特性。 具体实施方式 0037 下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描 述， 但本发明不限于此。下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明， 均为常规方法， 所使 用的原料， 。

18、试剂等， 如无特殊说明， 均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。 0038 在以下实施例中 ： 0039 所 用 聚 丙 烯 的 相 对 密 度 为 0.9 0.93g/cm3，熔 体 流 动 速 度 为 2 5g/10min(190 ,2.16KG) 的均聚聚丙烯， 可选用茂名石化产的均聚 T30S， 其相对密度为 0.91g/cm3， 熔体流动速度为 3g/10min。 0040 PE 接枝物为茂金属合成聚乙烯制备的马来酸酐接枝物， 其接枝率为 1.0%， 熔体流 动速度为 50g/10min(190 ,2.16KG)， 可选用商品名为 KTS-17 的 PE 接枝物。 0041 P。

19、P 接枝物为均聚聚丙烯接枝马来酸酯， 其接枝率为 0.8%， 熔体流动速度为 40 g/10min(190 ,2.16KG)， 可选用商品名为 KT-2 的 PP 接枝物。 0042 填充剂为纳米碳酸钙， 相对密度为 2.7 2.9 g/cm3， 粒径为 10000 30000 目。 0043 玻璃纤维为短切玻璃纤维， 其相对密度为2.42.7 g/cm3， 单丝直径为913um， 长度为 3.5mm， 可选用山东泰山玻璃纤维厂生产的短切纤维 538A。 0044 偶联剂为 r- 氨丙基三甲乙氧基硅烷， 可选用江苏曙光化工厂生产的 KH550， 其沸 点 217 oC, 密度 0.946g/c。

20、m3， 分子量 2214。 0045 分散剂为亚乙基硬酯酰胺， 可选用日本花王产的 EBS， 其分子量为 593.02。 0046 抗氧剂 1010 为 -（3.5- 二叔丁基 -4- 羟基苯基） 丙酸 季戍四醇酯 （1010） ， 可选用德国巴斯夫生产的抗氧 1010， 其分子量为 1177.6， 熔点 120。 0047 抗氧剂 168 为亚磷酸三 （2.4- 二叔丁基苯基） 酯， 可选用德国巴斯夫生产的抗氧剂 168， 其分子量为 647.0， 熔点 185。 0048 实施例 1 8 及对比例 1 3 的具体组成及配方如表 1 所示， 表 1 中所述原料按 质量百分比投料， 然后进行后。

21、续测试。 0049 表 1 0050 说 明 书 CN 103937094 B 5 4/6 页 6 0051 0052 制备上述增强聚丙烯材料的方法， 包括如下步骤 ： 0053 S1 ： 按重量配比称取聚丙烯， 聚乙烯， 玻璃纤维， 填充剂， 聚丙烯接枝物， 偶联剂， 分 说 明 书 CN 103937094 B 6 5/6 页 7 散剂， 抗氧剂。 0054 S2 ： 将称量好的聚丙烯， 聚乙烯及聚丙烯接枝物同偶联剂先在高速混合箱中混合 3 5 分钟后， 再加入除玻璃纤维外的其它组份一起再混合 5 10 分钟。 0055 S3 ： 将步骤 S2 中混合好的材料投入到双螺杆挤出机的加料斗， 。

22、玻璃纤维从双螺杆 挤出机的侧喂料加入， 经熔融、 混炼、 挤出、 冷却、 干燥、 切粒和包装得到产品。 0056 作为一种优选方案， 双螺杆挤出机的挤出温度为 210 230， 螺杆转数为 400 500 转 / 分钟。 0057 试验时螺杆区段温度分别设定为 ： 一区温度 ： 170 ； 二区温度 ： 180 ； 三区温度 ： 190 ； 四区温度 205 ； 五区温度 ： 215 ； 六区温度 ： 225 ； 七区温度 ： 225 ； 八区温度 ： 220 ； 机头温度 ： 220。 0058 试验例 0059 本试验例的试样的成型收缩率和力学性能按照如下测定方法进行测定 ： 0060 拉。

23、伸强度， 按 ASTMD638-2003 标准进行测试 ； 0061 弯曲模量， 按 ASTMD790-2003 标准进行测试 ； 0062 悬臂梁缺口冲击强度， 按 ASTMD256-2010 标准进行测试 ； 0063 断裂伸长率， 按 ASTMD638-2003 标准进行测试 ； 0064 熔融指数， 按 ASTMD1238-2004 标准进行测试。 0065 流动水平方向收缩率， 按 ASTMDP55-2008 标准测试。 0066 打螺钉爆裂测试 ： 将实施例和对比例制得的增强聚丙烯分别制成 5kg 洗衣桶， 各 取 20 个桶体在装配线上打螺钉 （每个桶体需打 7 个螺钉， 统计其。

24、爆裂个数。 ） 0067 实施例 1 8 及对比例 1 3 的测试结果如表 2 所示 ： 0068 表 2 0069 说 明 书 CN 103937094 B 7 6/6 页 8 0070 由表 2 可看出， 采用本发明所述的配方制备得到的增强聚丙烯材料具有高刚性 （弯曲模量4800MPA） ， 高冲击 （悬臂梁缺口冲击强度120J/M） ， 且在制成大型制件装备时 具有抗打螺钉爆裂之特性。 0071 本发明所述的增强聚丙稀材料通过复合添加结合力强的缠绕型聚乙稀接枝物以 及聚丙稀接枝物、 纳米无机粉体填料， 制备的增强聚丙稀材料具备高模量、 高强度和较高韧 性的平衡特性， 同时具有更优的耐应力开裂性和稳定的成型收缩率， 使制备的增强聚丙烯 材料在制成一些大型制件装备时， 具有抗打螺钉爆裂的特性。 可广泛应用家电 （如洗衣机桶 体） 、 办公器件、 汽车等领域。 说 明 书 CN 103937094 B 8 。