專利名稱：一種聚丙烯樹脂組合物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚丙烯樹脂組合物及其制備方法。具體說，涉及一種包含有硅 灰石的聚丙烯樹脂組合物。
背景技術：
硅灰石是一種形貌為針狀、放射狀或纖維狀集合體的礦物質。化學成分為 48.3% (質量份)的CaO和51.7% (質量份)的SiO2。硅灰石無毒、白度高、介電性能 好、耐熱性能高、耐化學腐蝕性好、吸油吸水性低、其具有的針狀形態更是別的天然礦 物質所不具備的。正因為它具有高長徑比，因此可以作為增強功能材料應用于塑料和橡 膠中，起到改善制品力學性能和耐熱性、提高制品的尺寸穩定性，調整塑料的流變性能 等作用，可部分替代價格較貴的玻璃纖維，從而降低制品成本。目前，硅灰石最有發展的領域是塑料業，世界汽車工業用塑料產品消費的硅灰 石也正在大幅度增加。由于硅灰石屬無機填料，不易與塑料基體樹脂結合，因此有必要 對其表面進行改性，使硅灰石表面由親水性變為親有機性，提高它與基體樹脂界面間的 結合，加強二者之間的相互作用，提高復合材料的性能。將表面改性過的硅灰石填充到 聚丙烯體系中，纖維狀硅灰石粉體在同基體樹脂均勻混合后，在基體材料中以纖維狀有 序分散、纖維結晶結構的硅灰石粉體在受到外力作用時，能抵抗較大的徑向破壞應力， 具有較高的尺寸穩定性，從而可以提高聚丙烯共混體系的力學性能，老化性能以及尺寸 穩定性，同時降低共混材料成本。目前，關于利用硅灰石增強聚合物的專利有CN1563170A、CN1502652A、 CN1361198A、CN1156155A、US6569935、KR20010004447、KR20040065108。US 6569935描述了在聚丙烯體系中加入5 30%的硅灰石，硅灰石的長徑比在 10 19，平均粒徑在3 25mm。得到的共混體系具有優秀的機械強度、沖擊強度、耐熱 性能、尺寸穩定性，更重要的是還具有低收縮率、低的線性熱膨脹系數、低的熱熔垂。 用這種樹脂可以制備汽車外飾件。KR2001000447描述了使用硅灰石作為無機填料填充到聚丙烯體系中，共混體系 包括聚丙烯、硅灰石以及用馬來酸酐改性的聚丙烯，這樣可以加強聚丙烯以及硅灰石之 間的結合。聚丙烯共混體系的表面硬度和耐劃傷性得到了提高，并且在注射成型時，加 工性能也得到了提高。KR20040065108描述了一種聚丙烯組合物，其中包括高結晶聚丙烯，無機填 料-硅灰石或玻璃纖維，以及少量增容劑。得到的共混體系提高了剛性、耐熱性、抗沖 擊性、以及低翹曲性。適用于制造汽車中的電子電器元件。CN1502652A描述了利用活化劑，例如硅烷化合物、鈦酸酯、鋁酸酯、酸式亞磷
酸酯、硬脂酸及其鹽等處理無機粉體，使無機粉體表面包覆一層能與聚烯烴產生較好親 和性的膜，與聚烯烴復合時可形成均勻分散穩定體系。復合材料具有較好的力學性能， 其中沖擊強度比基體樹脂最高可提高3 5倍，成本降低30 40%。
CN1563170A提供了一種可工廠化生產的塑料沼氣池用的硅灰石礦物纖維增強聚 丙烯及其制備方法。發明將聚丙烯、硅灰石、馬來酸酐接枝聚丙烯共混，得到了相容性 較好的共混體系；或者是采用側向加料的方式，最大限度地保護了硅灰石粉的針狀晶體 結構，從而使共混體系的增強效果加強。
以上專利中有的是除了需要對硅灰石進行表面改性之外，還需要增加相容劑才 能使體系的性能達到良好的性能；有的是硅灰石并不是增強增剛最主要的貢獻者；有的 專利中并沒有提到添加硅灰石這一增強填料后共混體系的韌性如何變化，因此表明有可 能在增強增剛的同時致使體系的韌性大幅度下降。
而本發明充分利用硅灰石的針狀結構，對硅灰石進行有效的表面改性，添加單 一的改性后的硅灰石這一增強填料，使得其在提高共混體系的剛性、強度的同時，對韌 性損傷降低程度降到最小。亦即使共混體系的綜合性能達到平衡，使體系獲得優良的綜 合性能。發明內容
本發明的目的是提供了一種聚丙烯樹脂組合物，該組合物能夠克服在添加單一 的硅灰石填料后，共混體系的剛性、強度在提高的同時，其韌性大幅度下降的問題。
本發明進一步提供了上述聚丙烯樹脂組合物的制備方法。
本發明的聚丙烯樹脂組合物包括有共混的以下組分聚丙烯樹脂，100重量 份；硅灰石，10 50重量份；偶聯劑，0.5 1.1重量份；稀釋劑，0.5 0.8重量份； 其中所述的偶聯劑和稀釋劑的重量比為1 1。
其中所述的硅灰石優選為針狀硅灰石粉，本發明使用的硅灰石以聚丙烯樹脂的 100重量份計，優選為30 40重量份，過多的硅灰石會使體系的沖擊強度、伸長率大幅 度下降，過少的硅灰石起不到為體系增強增剛的作用，彎曲模量提高不明顯。
其中所述的偶聯劑優選鈦酸酯，以聚丙烯樹脂為100重量份計，偶聯劑的添加 量為0.5 0.8重量份，當添加量少于0.5重量份時，體系的沖擊強度大幅度降低，過少的 偶聯劑不能有效地將硅灰石與高聚物之間的界面結合起來；過多的偶聯劑及稀釋劑小分 子會在高聚物中起到潤滑的作用，另體系的模量降低。
其中所述的稀釋劑為異丙醇、二甲苯、甲苯、礦物油、白油或增塑劑DOP。出 于對安全及衛生的考慮，優選稀釋劑為白油。此外，在加工過程中白油可以起到潤滑的 作用，在填料添加較大量的情況下，仍然具有較好的加工性。
所述的聚丙烯樹脂組合物，還可以包括共混得以下組分以聚丙烯樹脂的100 重量份計，抗氧化劑，0.1 1.0重量份；聚乙烯蠟，0.1 1.0重量份。
抗氧化劑為聚丙烯用常規抗氧劑，如抗氧劑168、1010。
本發明的聚丙烯樹脂組合物的制備方法包括
(1)將偶聯劑與稀釋劑按重量比1 1配比，配成偶聯劑溶液，將偶聯劑溶液與 硅灰石混合均勻，對硅灰石的表面進行處理；
(2)將處理過的硅灰石與聚丙烯樹脂按所述比例熔融共混，擠出并造粒。
步驟(1)中，偶聯劑與稀釋劑按重量比1 1配比，是由于體系中偶聯劑的加入 量很小，若不加入稀釋劑，則偶聯劑難于在硅灰石表面分散均勻。過多的稀釋劑會降低體系的模量及熱變形溫度；偶聯劑溶液對硅灰石的表面處理的時間為3分鐘左右，以保 證偶聯劑與硅灰石的充分接觸，使偶聯劑均勻地包覆在硅灰石表面；偶聯劑溶液對硅灰 石的表面處理溫度為常溫，增高處理溫度對材料性能的影響不大。在本發明的制備方法中物料混合(包括偶聯劑溶液與硅灰石的混合、聚丙烯樹 脂和處理過的硅灰石的混合)的共混設備可采用現有技術中所用的各種混料設備，如攪 拌機、捏和機等。在本發明的制備方法中所使用的熔融共混設備為橡塑加工業中的通用共混設 備，可以是雙螺桿擠出機、單螺桿擠出機、開煉機或密煉機等。
具體實施方式
下面給出的實施例是為了說明本發明，而不是對本發明進行限制。實施例1 4 取硅灰石(長徑比大約在10左右，江西華杰泰礦纖科技有限公司)放入高速攪 拌機中，室溫下高速攪拌約一分鐘。將鈦酸酯(NXT-101，南京翔飛化學研究所)與白 油以1 1的比例共混，攪拌均勻，配制成偶聯劑溶液。將偶聯劑溶液緩慢倒入高速攪 拌著的硅灰石中，繼續攪拌3分鐘，對硅灰石表面進行改性。將上述表面改性的硅灰石、100重量份的聚丙烯樹脂(共聚聚丙烯，牌號 K9015,中國石化揚子石油股份有限公司)、抗氧化劑1010、潤滑劑置于攪拌機中混合均 勻，將混合料加入雙螺桿擠出機(德國WP公司，型號為ZSK-25)中進行熔融共混擠出 造粒，螺桿轉速300rpm。將擠出的粒料在80°C烘箱中烘干6hr，然后在150 210°C的 條件下注射成標準樣條，進行性能測試。具體配方見表1，其中各組分含量均以重量份 計。性能結果見表1。對比鑼Ijl 5:除具體配方不同以外，其余條件均與前述實施例相同。具體配方見表1，其中各 組分含量均以重量份計。性能結果如表1所示。表 權利要求
1.一種聚丙烯樹脂組合物，包含有共混的以下組分聚丙烯樹脂，100重量份；硅 灰石，10 50重量份；偶聯劑，0.5 1.1重量份；稀釋劑，0.5 0.8重量份；其中所 述的偶聯劑和稀釋劑的重量比為1 1。
2.根據權利要求1所述的聚丙烯樹脂組合物，其中所述的硅灰石為30 40重量份。
3.根據權利要求1所述的聚丙烯樹脂組合物，其中所述的硅灰石為針狀硅灰石粉。
4.根據權利要求1所述的聚丙烯樹脂組合物，其中所述的偶聯劑為鈦酸酯。
5.根據權利要求1所述的聚丙烯樹脂組合物，其中所述的稀釋劑為異丙醇、二甲苯、 甲苯、礦物油、白油或增塑劑DOP。
6.根據權利要求5所述的聚丙烯樹脂組合物，其中所述的稀釋劑為白油。
7.根據權利要求1所述的聚丙烯樹脂組合物，還包括共混得以下組分以聚丙烯樹 脂的100重量份計，抗氧化劑，0.1 1.0重量份；聚乙烯蠟，0.1 1.0重量份。
8.如權利要求1-7中任一項所述的聚丙烯樹脂組合物的制備方法，包括以下步驟(1)將偶聯劑與稀釋劑按重量比1 1配比，配成偶聯劑溶液，將偶聯劑溶液與硅灰 石混合均勻，對硅灰石的表面進行處理；(2)將處理過的硅灰石與聚丙烯樹脂按所述比例熔融共混。
全文摘要
本發明提供了一種聚丙烯樹脂組合物，包含有共混的以下組分聚丙烯樹脂，100重量份；硅灰石，10～50重量份；偶聯劑，0.5～1.1重量份；稀釋劑，0.5～0.8重量份；其中所述的偶聯劑和稀釋劑的重量比為1∶1。本發明還提供了制備該聚丙烯樹脂組合物的方法。本發明的聚丙烯樹脂組合物在剛性、強度提高的同時，其韌性損傷最小。
文檔編號C08K9/04GK102020805SQ20091017027
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者劉濤, 呂明福, 呂蕓, 尹華, 張麗英, 張師軍, 張洪波, 張 浩, 張薇, 徐萌, 李 杰, 李魁, 王小蘭, 邵靜波, 鄒浩, 陳力 申請人: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