一种PP材料及其制备方法与应用与流程
一种pp材料及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明涉及高分子材料技术领域，所述ipc分类号为c08l25/06，具体涉及一种pp材料及其制备方法与应用。
背景技术：
2.传统的冰箱使用的是高抗冲聚苯乙烯(hips)挤出板材作为冰箱内胆，但是由于hips的比表面积小，并且在低温时容易脆裂使得hips挤出板材作为冰箱内胆不但存在成本高的问题由于其低温性能不好还会影响其作为内胆的寿命，同时还会hips的表面硬度较高，使其延展性较差。
3.专利cn112724514a使用pp树脂制备了一种可替代hips的pp复合材料，解决冰箱内胆存在开裂的问题，但是由于pp材料的低温性能较差，其制备得到的pp复合材料存在低温抗收缩率差的问题。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，在本发明中使用聚丙烯作(pp)为作为主要基材使得在低温下具有较好的延展性，按重量份计，所述pp材料的原料至少包括聚丙烯。
5.在一些实施方式中，所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为1～5g/10min；所述聚丙烯可以为法国eurostar starpylen hw 30k ecr、德国ria-polymersp 100 sgf30 st f v-0 natural、独山子k8003、k8003an中的一种。
6.在一些实施方式中，所述聚丙烯选择均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；优选的，所述聚丙烯为共聚聚丙烯。
7.在本发明中，申请人选用共聚聚丙烯使制备得到的pp材料具有很好抗冲击性能。在研究中发现，当直接用共聚聚丙烯制备得到的pp材料的收缩率太大，并且在低温下容易出现低温发脆的缺点。
8.在一些实施方式中，所述pp材料的原料还包括高抗冲聚苯乙烯(hips)，即pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯。
9.但是高抗冲聚苯乙烯与聚丙烯属于不相容体系，在熔融共混的时候容易基体之间具有缺陷，造成材料容易的韧性不好，容易发生断裂。
10.为了使得pp和hips能够更好的相容，所述pp材料的原料还包括相容剂，即在一些实施方式中，所述pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂。
11.所述相容剂选自氯化聚乙烯(cpe)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(eva)、甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物(mbs)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)、橡胶(nbs)、k胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)中的至少一种。
12.在一些实施方式中，所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率为2-7cm3/10min；优选的，所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率
为3-5.5cm3/10min。
13.所述高抗冲聚苯乙烯选自奇美hips ph-88、奇美hips ph-888g、奇美hips ph-88sf、奇美hips ph-88s、generic ps(hips)、英力士苯领hips 476l、瑞士英力士苯领styrolution ps 2710中的至少一种。
14.在一些优选的实施方式中，所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率为3.4cm3/10min；所述高抗冲聚苯乙烯为奇美hips ph-88sf。
15.在一些实施方式中，所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为(3-5)：5；优选的，所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为4：5。
16.申请人经过大量研究发现，熔体体积流动速率为3-5.5cm3/10min的高抗冲聚苯乙烯和共聚聚丙烯相互协同作用能够降低制品的收缩率，可能是因为高抗冲聚苯乙烯的刚性较大，其能够较好的增加pp体系的拉伸强度，在相容剂的作用下，特定的高抗冲聚苯乙烯和共聚聚丙烯能够较好的相容在一起，从而增加了pp材料的刚性，使得pp材料的收缩率低，成型尺寸稳定，在研究中发现需要控制聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为(3-5)：4在特定的范围内才能够较好的增加pp材料的整体性能，当高抗冲聚苯乙烯含量过低时可能因为体系的刚性不足而导致收缩率降低，但是申请人在研究中发现，当pp的含量过高的时候，体系的刚性过大，不但使得体系的粘合性能降低，影响其收缩率及尺寸稳定性，同时还是的pp材料的缺口冲击强度和断裂伸长率降低。
17.在一些实施方式中，所述pp材料的原料还包括成核剂，即pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂。
18.所述成核剂的重量为pp材料的原料的重量的0.05-0.3％；优选的，所述成核剂的重量为pp材料的原料的重量的0.08-0.12％；更进一步优选的，成核剂的重量为pp材料的原料的重量1％。
19.所述成核剂为有机成核剂；所述有机成核剂选自羧酸金属盐类成核剂、缩醛类成核剂、有机磷酸盐类成核剂、松香型成核剂中的至少一种。
20.优选的，所述有机成核剂为有机磷酸盐类成核剂。
21.虽然hips能够在一定程度上增加pp体系的刚性使得pp在一定程度上改善pp材料的收缩率，但是hips并不能够很好的改善聚丙烯容易高度结晶的缺陷，所制备得到的pp材料的模塑收缩率较低，申请人发现在本发明体系中加入有机磷酸盐类成核剂能够很好的增加pp材料的抗收缩的性能，可能是因为成核剂有机磷酸盐类成核剂的加入能够更好的细化pp体系的球晶并降低pp材料成型时的结晶度。
22.在一些实施方式中，所述pp材料的原料还包括无机助剂，即pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂、无机助剂。
23.所述无机助剂的重量为pp材料的原料的重量的5-12％；优选的，所述无机助剂的重量为pp材料的原料的重量的7-10％；进一步优选的，所述无机助剂的重量为pp材料的原料的重量的8.5％。
24.所述无机助剂选自氮化硼、滑石粉、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、二氧化钛、氧化镁中的至少一种；优选的，所述无机助剂为滑石粉。
25.优选的，所述滑石粉的粒径为2000-8000目；进一步优选的，所述滑石粉的粒径为3000-5000目。
26.所述有机磷酸盐类成核剂选自成核剂na-10、成核剂na-11、成核剂na-21、成核剂na-40中的至少一种；进一步优选的，所述有机磷酸盐类成核剂为成核剂na-21。
27.为了更好的增加pp材料的低温抗收缩性能，申请人加入无机助剂来进一步增加pp材料的低温抗收缩性，在研究中，申请人也发现当加入有机磷酸盐类成核剂的时候虽然能够增加pp材料的低温抗收缩性能，但是也使得pp材料的冲击强度降低，可能是因为有机磷酸盐类成核剂属于α成核剂，体系中的α晶之间的相互作用力较弱，当受到外力冲击时，体系中的分子链发生断裂的可能性增加。申请人意外发现在本发明中的无机助剂为滑石粉、有机磷酸盐类成核剂为成核剂na-21的时候不但能够很好的增加pp材料的低温抗收缩性能，还能够克服机磷酸盐类成核剂带来冲击强度降低的缺陷，可能是因为片状结构的滑石粉还能够在pp材料受到外力作用的时候吸收更多的能力，从而更好的增加pp材料抗冲击性，并且成核剂na-21的熔点较低，其能够更好的与滑石粉相互作用，增加体系的成核效率并防止球晶过大，在实验中发现，滑石粉的添加量在7-10％的时候才能够更好的增加pp材料的低温抗收缩性并降低成核剂na-21带来的缺陷，当滑石粉的添加量太多时反而会影响pp材料的抗冲击性能，可能是因为当滑石粉的添加量过大的时候过量的滑石粉会破坏体系中吸收冲击能量的框架。
28.在一些优选的实施方式中，所述共聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2～3g/10min；进一步优选的，所述共聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.5g/10min；所述共聚聚丙烯为独山子k8003。
29.在一些优选的实施方式中，所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的2-8％；进一步优选的，所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的3-5％；更进一步优选的，所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的4％；所述相容剂为k胶。
30.有机磷酸盐和滑石粉在体系中均存在分散性较差的缺陷，申请人发现在本体系中使用k胶为相容剂能够更好的增加体系的相容性，使制备得到的pp材料不容易出现裂痕和分层现象，同时还能够很好的改善滑石粉带来的拉伸性能降解的缺点，可能是因为k胶的聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段能够分别与hips和pp相结合，在体系中k胶的聚丁二烯链段能更易包括在表面同时pp为柔性链段，两者相互作用发生分子链之间的缠结，在加工的时候，这些缠结受到破坏，表观粘度降低，尤其是200℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为12-16g/10min均聚聚丙烯能够更好的表观粘度降低得更加明显，从而使得滑石粉和成核剂na-21在体系中的分散性更好，同时k胶与成核剂na-21相互作用在一定程度上细化了体系的晶核，相较于sebs、sbs等相容剂k胶能够更好的增加体系的相容性，同时有破坏在加工时体系的表面粘度降低的这一特定，使得体系能够更好的形成界面层，从而增加其拉伸性能。但是在研究中发现k胶的加入量并不是越多越好，当k胶的加入量太多的时候不但会影响pp材料的拉伸强度还会影响pp材料的整体性能，可能是因为当k胶的加入量太多的时候，k胶容易在界面结合处形成以聚丁烯为连续相的层状结构，反而使得体系的粘结力降低。
31.在一些实施方式中，所述pp材料的原料还包括0.2-0.5wt％的助剂，所述助剂为抗氧剂和润滑剂。
32.所述抗氧剂和润滑剂的重量比为1：(1-4)；优选的，所述抗氧剂和润滑剂的重量比为1：(1.2-2)；进一步优选的，所述抗氧剂和润滑剂的重量比为1：1.5。
33.所述抗氧剂为本领域通用的抗氧剂，可以为抗氧剂有抗氧剂1010、抗氧剂168、抗
氧剂1076、抗氧剂245等。
34.所述润滑剂选自石蜡、pe蜡、ope蜡中的至少一种；优选的，所述润滑剂为pe蜡。
35.所述pe蜡包括但不限于honeywel-a 316ape蜡。
36.本发明的第二个方面提供了一种pp材料的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)将pp材料的原料在干燥式混料机搅拌均匀得到混料；
38.(2)将混料放入挤板生产线的料筒之挤出，得板材块，即为pp材料。
39.所述pp材料的厚度为2-7mm；优选的，所述pp材料的厚度为3-5mm；进一步优选的，所述pp材料的厚度为4mm。
40.本发明的三个方面提供了一种pp材料的应用，所述pp材料用于冰箱内胆。
41.本发明至少具有以下有益效果：
42.1.本发明中使用特定的pp和hips在相容剂和成核剂的作用下使得pp材料的成型流程高，并增加了pp材料的低温韧性和尺寸稳定性；
43.2.在特定的成核剂与无机助剂的协同作用下更好的降低了pp材料的收缩率；
44.3.在特定的相容剂的作用下，不但增加了体系的相容性，同时还增加了pp材料的耐低温韧性和拉伸性。
具体实施方式
45.以下给出本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制；另外，如果没有特殊说明，本发明中的原料均可由市售得到。
46.实施例1
47.一种pp材料，所述pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂、无机助剂、助剂；所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为4：5；所述聚丙烯为共聚聚丙烯；所述聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.5g/10min，所述共聚聚丙烯为独山子k8003；所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率3.4cm3/10min；所述高抗冲聚苯乙烯为奇美hips ph-88sf；所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的4％；所述相容剂为k胶；所述k胶型号为k胶803；所述成核剂为有机成核剂；所述有机成核剂为有机磷酸盐类成核剂；所述有机磷酸盐类成核剂为成核剂na-21；所述无机助剂的重量为pp材料的原料的重量的7％；所述无机助剂为滑石粉；所述滑石粉的粒径为4000目；所述助剂的重量为pp材料的原料的重量的0.4％；所述助剂为抗氧剂和润滑剂；所述抗氧剂和润滑剂的重量比为1：1.5；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述润滑剂为pe蜡；所述pe蜡为honeywel-a316ape蜡；所述pp材料的制备方法包括以下步骤：(1)将pp材料的原料在干燥式混料机搅拌均匀得到混料；(2)将混料放入挤板生产线的料筒之挤出，得板材块，即为pp材料；所述pp材料的厚度为4mm。
48.对实施例1中制备得到的pp材料进行了测试，测试结果如表1所示：
49.表1
[0050][0051][0052]
实施例2
[0053]
一种pp材料，所述pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂、无机助剂、助剂；所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为3：5；所述聚丙烯为共聚聚丙烯；所述聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.5g/10min；所述共聚聚丙烯为独山子k8003；所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率3.4cm3/10min；所述高抗冲聚苯乙烯为奇美hips ph-88sf；所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的3％；所述相容剂为k胶；所述k胶型号为k胶803；所述成核剂为有机成核剂；所述有机成核剂为有机磷酸盐类成核剂；所述有机磷酸盐类成核剂为成核剂na-21；所述无
机助剂的重量为pp材料的原料的重量的8％；所述无机助剂为滑石粉；所述滑石粉的粒径为3000目；所述助剂的重量为pp材料的原料的重量的0.2％；所述助剂为抗氧剂和润滑剂；所述抗氧剂和润滑剂的重量比为1：1.2；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述润滑剂为pe蜡；所述pe蜡为honeywel-a316ape蜡；所述pp材料的制备方法同实施例1；所述pp材料的厚度为4mm。
[0054]
实施例3
[0055]
一种pp材料，所述pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂、无机助剂、助剂；所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为5：5；所述聚丙烯为共聚聚丙烯；所述聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.5g/10min，所述共聚聚丙烯为独山子k8003；所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率3.4cm3/10min；所述高抗冲聚苯乙烯为奇美hips ph-88sf；所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的5％；所述相容剂为k胶；所述k胶型号为k胶803；所述成核剂为有机成核剂；所述有机成核剂为有机磷酸盐类成核剂；所述有机磷酸盐类成核剂为成核剂na-21；所述无机助剂的重量为pp材料的原料的重量的10％；所述无机助剂为滑石粉；所述滑石粉的粒径为5000目；所述助剂的重量为pp材料的原料的重量的0.5％；所述助剂为抗氧剂和润滑剂；所述抗氧剂和润滑剂的重量比为1：2；所述抗氧剂为抗氧剂245；所述润滑剂为pe蜡；所述pe蜡为honeywel-a 316ape蜡；所述pp材料的制备方法同实施例1；所述pp材料的厚度为4mm。
[0056]
实施例4
[0057]
一种pp材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为9：1。
[0058]
实施例5
[0059]
一种pp材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为4：1。
[0060]
实施例6
[0061]
一种pp材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的8％，所述相容剂为sebs，所述sebs的牌号为科腾sebs g1633es。
[0062]
实施例7
[0063]
一种pp材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述相容剂为sbs，所述sbs的牌号为科腾sbs d1101 ju。
[0064]
实施例8
[0065]
一种pp材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，无成核剂。
[0066]
性能测试
[0067]
1.按照iso 294-4：2001分别测试实施例1-8中pp材料的模塑收缩率；
[0068]
2.同一操作人员将实施例1-8中的pp材料来回折100次，没有断裂、分层现象，记为合格，否则为不合格。
[0069]
测试结果如表2所示：
[0070]
表2
[0071]
技术特征：
1.一种pp材料，其特征在于，所述pp材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂；所述聚丙烯选择均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为(3-5)：5。2.根据权利要求1所述的一种pp材料，其特征在于，所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为1～5g/10min；所述高抗冲聚苯乙烯在200℃、5kg条件下的熔体体积流动速率为2-7cm3/10min。3.根据权利要求1所述的一种pp材料，其特征在于，所述相容剂选自氯化聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、橡胶、k胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种pp材料，其特征在于，所述成核剂的重量为pp材料的原料的重量的0.05-0.3％。5.根据权利要求4所述的一种pp材料，其特征在于，所述成核剂为有机成核剂；所述有机成核剂选自羧酸金属盐类成核剂、缩醛类成核剂、有机磷酸盐类成核剂、松香型成核剂中的至少一种。6.根据权利要求4或5所述的一种pp材料，其特征在于，所述pp材料的原料还包括无机助剂；所述无机助剂的重量为pp材料的原料的重量的5-12％。7.根据权利要求6所述的一种pp材料，其特征在于，所述无机助剂选自氮化硼、滑石粉、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、二氧化钛、氧化镁中的至少一种。8.根据权利要求5或7所述的一种pp材料，其特征在于，所述共聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2～3g/10min；所述相容剂的添加量为pp材料的原料的重量的2-8％。9.一种根据权利要求1-8任一项所述的一种pp材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将pp材料的原料在干燥式混料机搅拌均匀得到混料；(2)将混料放入挤板生产线的料筒之挤出，得板材块，即为pp材料。10.一种根据权利要求1-8任一项所述的一种pp材料的应用，其特征在于，所述pp材料用于冰箱内胆。
技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，所述IPC分类号为C08L25/06，具体涉及一种PP材料及其制备方法与应用。所述PP材料的原料包括聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、相容剂、成核剂；所述聚丙烯选择均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；所述聚丙烯与高抗冲聚苯乙烯的重量比为(3-5)：5；发明中制备得到的PP材料具有拉伸性强，相容性高，收缩率低、耐低温韧性好、成型尺寸稳定等优点，能够很好的用于冰箱内胆的使用。能够很好的用于冰箱内胆的使用。
