專(zhuān)利名稱(chēng)：一種納米聚丙烯改性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米聚丙烯改性劑。
背景技術(shù)：
我國(guó)的塑料生產(chǎn)及加工量已居世界第二位，年需求量已占世界總消耗量的百分之十。國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況是生產(chǎn)的通用塑料多，產(chǎn)品過(guò)剩，而生產(chǎn)的工程塑料少，每年需大量進(jìn)口補(bǔ)缺。以聚丙烯為例，2000年進(jìn)口162萬(wàn)噸，2004年進(jìn)口達(dá)到285萬(wàn)噸。
強(qiáng)化塑料改性，增加工程塑料產(chǎn)能，是石化行業(yè)十一五重大攻關(guān)項(xiàng)目之一。國(guó)內(nèi)石化企業(yè)生產(chǎn)的K9015牌號(hào)聚丙烯主要用于制造汽車(chē)保險(xiǎn)杠、儀表盤(pán)、方向盤(pán)、風(fēng)扇葉片等方面。但是目前最好的聚丙烯料僅達(dá)到國(guó)際B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，所以國(guó)外品牌的汽車(chē)一直不予采用。因此，創(chuàng)新技術(shù)、開(kāi)發(fā)PP新型助劑、提高PP等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是PP樹(shù)脂發(fā)展的一項(xiàng)重要課題。
目前改性聚丙烯工藝分為二種技術(shù)路線，一是高分子合成工藝，二是應(yīng)用雙螺桿設(shè)備共混改性工藝。上述兩種工藝所采用的改性劑存在下列主要問(wèn)題1、改性效果一般。目前塑料的改性其存在最大的一個(gè)技術(shù)難題是若增加其剛性則韌性降低，若提高其韌性則剛性不足，另外其耐熱性，拉伸性等主要技術(shù)指標(biāo)也較難提高。通常的一種添加改性劑很難同時(shí)解決上述問(wèn)題。
2、功能單一。聚丙烯的改性涉及諸多方面，如抗氧化、抗靜電、爽滑、易開(kāi)口、防紫外線等等。但目前許多牌號(hào)的改性劑往往只針對(duì)其中一二項(xiàng)性能進(jìn)行改進(jìn)。要多方面改變聚丙烯的性能就需要同時(shí)添加多種不同牌號(hào)的改性劑，不僅增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也降低了勞動(dòng)效率。
3、粉劑較多。目前一些牌號(hào)產(chǎn)品仍是粉末狀，在生產(chǎn)過(guò)程中存在許多弊端如容器存料時(shí)易掛壁、輸料時(shí)易揚(yáng)塵、加料時(shí)易堵塞、物料損耗較大，不僅造成污染，影響工人身體健康，也使計(jì)量失準(zhǔn)，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的就是現(xiàn)有聚丙烯改性劑存在的上述問(wèn)題，為人們提供一種納米聚丙稀改性劑及其制備方法。
本發(fā)明包括下列組分40-50％的納米全硫化粉末橡膠、10-15％的抗氧劑168、10-15％的抗氧劑1010、5-10％的分散劑、5-10％的抗靜電劑477、5-10％偶聯(lián)劑、硬脂酸鈣5-10％。
上述納米全硫化粉末橡膠由中石化北京化工研究院開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，牌號(hào)為VP1010B。該產(chǎn)品所含彈性粒子粒徑大多小于100納米。
上述抗氧劑168的化學(xué)名稱(chēng)是三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸脂。
上述抗氧劑1010的化學(xué)名稱(chēng)是β3.5-二叔丁基-4-強(qiáng)基苯基丙酸季戊四醇脂。
上述分散劑的化學(xué)名稱(chēng)是亞甲基二萘磺酸鈉。
上述抗靜電劑的化學(xué)名稱(chēng)是N-(3-十二烷基-2-羥基丙基)乙醇胺。
上述偶聯(lián)劑的化學(xué)名稱(chēng)是γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。
本發(fā)明的采用雙螺桿共混和球磨機(jī)高速研磨細(xì)混分散工藝生產(chǎn)，具體包括如下步驟4)利用攪拌機(jī)將本發(fā)明各組份預(yù)混粗放分散；5)利用球磨機(jī)對(duì)各組分再細(xì)化分散6)利用造粒機(jī)擠出造粒并使各組分進(jìn)一步強(qiáng)化分散。
步驟1)所使用的攪拌機(jī)為懸臂雙螺旋錐型攪拌機(jī)，其工藝操作轉(zhuǎn)速為每分鐘100-150轉(zhuǎn)，攪拌時(shí)間為40-80分種。
步驟2)中所使用的球磨機(jī)為臥式球磨機(jī)，其工藝控制轉(zhuǎn)速每分種45-50轉(zhuǎn)，時(shí)間為60-90分種。
步驟3)中，因其半成品伸縮性較強(qiáng)，溫高和流速過(guò)快會(huì)使切粒困難。因此步驟3)中料溫要控制在20-30℃范圍內(nèi)，工藝流速產(chǎn)量控制在0.5噸/小時(shí)范圍內(nèi)。
由于原料及最終成品吸濕性較強(qiáng)，因此原材料在密封袋取出后，五分鐘內(nèi)投放使用；成品在生產(chǎn)線上直接包裝密封，車(chē)間內(nèi)要保持較干燥的環(huán)境。
本發(fā)明通過(guò)將多種具有改性作用的原材料進(jìn)行混配，很好地解決了納米彈性粒子的分散問(wèn)題，使本發(fā)明同時(shí)具有增強(qiáng)、增韌、耐熱、抗拉伸、抗彎曲、抗氧化、抗靜電、防紫外線、爽滑、易開(kāi)口等十余項(xiàng)改性功能，成為一種多功能復(fù)合型產(chǎn)品。
表1是本發(fā)明部分物理指標(biāo)
表1

如表2所示，本發(fā)明應(yīng)用雙螺桿造粒設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，使粉末物料經(jīng)進(jìn)一步加工成為顆粒狀產(chǎn)品，減少了物料損耗，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，避免了污染，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
表2

申請(qǐng)人將本發(fā)明用于揚(yáng)子石化等企業(yè)中對(duì)K9015牌號(hào)的聚丙烯進(jìn)行改性，使改性后的聚丙烯達(dá)到了國(guó)際A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，表3和表4是利用本發(fā)明進(jìn)行改性后的K9015聚丙烯的部分檢測(cè)數(shù)據(jù)從表3和表4的數(shù)據(jù)可以看出，K9015牌號(hào)聚丙烯添加少量的CD-HP13納米改性劑即可使沖擊強(qiáng)度明顯提高、其剛性、韌性、耐熱性等其它所有性能同時(shí)顯著增強(qiáng)，已達(dá)工程塑料的標(biāo)準(zhǔn)。試用于汽車(chē)保險(xiǎn)杠、儀表盤(pán)等用途已由B已提升為國(guó)際A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人在開(kāi)發(fā)納米PP改性劑的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于納米橡膠彈性粒子太小，表面積大，極容團(tuán)聚，直接添加使用還存在一個(gè)如何有效解決其均勻分散的技術(shù)課題。在有關(guān)專(zhuān)家的指導(dǎo)下，申請(qǐng)人針對(duì)這個(gè)最關(guān)鍵的技術(shù)課題進(jìn)行攻關(guān)，具體實(shí)施方式
是利用三步物理方法和一步化學(xué)方法，使納米橡膠均勻地分散到發(fā)明的改性劑產(chǎn)品中。
三步分散法的具體技術(shù)原理是納米粒子團(tuán)聚體在經(jīng)過(guò)三次高速剪切力的作用下，已分散成單個(gè)粒子，團(tuán)聚現(xiàn)象消失，因此達(dá)到了分散效果。同時(shí)發(fā)明人在物理分散的過(guò)程中，又添加了少量的化學(xué)固體分散劑，分散劑吸附于物料界面并能顯著降低界面自由能，使之不再聚集，進(jìn)一步優(yōu)化了分散效果。而納米材料在改性劑中已經(jīng)完成了分散過(guò)程，再向聚丙烯中投放其分散問(wèn)題已經(jīng)極為弱化，因此獲得成功。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例11、將本發(fā)明的各組分按下述重量比投入懸臂雙螺旋錐型攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)混粗放分散納米全硫化粉末橡膠40％、抗氧劑16815％、抗氧劑101015％、分散劑5％、抗靜電劑4775％、偶聯(lián)劑10％、硬脂酸鈣10％。
懸臂雙螺旋錐型攪拌機(jī)工藝操作轉(zhuǎn)速為每分鐘100-150轉(zhuǎn)，攪拌時(shí)間為40分種。
2、預(yù)混粗放分散結(jié)束后，再將原料投入臥式球磨機(jī)對(duì)原料進(jìn)行再細(xì)化分散。臥式球磨機(jī)的工藝控制轉(zhuǎn)速為每分種45-50轉(zhuǎn)。
3、再細(xì)化分散結(jié)束后，將原料投入雙螺桿造粒機(jī)中擠出造粒并進(jìn)一步強(qiáng)化分散。造粒時(shí)雙螺桿造粒機(jī)內(nèi)料溫控制在20-30℃范圍內(nèi)，流速量控制在0.5噸/時(shí)范圍內(nèi)。
實(shí)施例2實(shí)施例2的組分及制備工藝的步驟與實(shí)施例1相同，不同的是各組分的重量比為納米全硫化粉末橡膠45％、抗氧劑16810％、抗氧劑101015％、分散劑5％、抗靜電劑4775％、偶聯(lián)劑10％、硬脂酸鈣10％。
由于增加了5％的納米全硫化粉末橡膠，因此步驟1)的攪拌時(shí)間增加到60分種。
實(shí)施例3實(shí)施例3的組分及制備工藝的步驟與實(shí)施例1相同，不同的是各組分的重量比為納米全硫化粉末橡膠50％、抗氧劑16810％、抗氧劑101010％、分散劑5％、抗靜電劑4775％、偶聯(lián)劑10％、硬脂酸鈣10％。
由于又增加了5％的納米全硫化粉末橡膠，因此步驟1)的攪拌時(shí)間增加到80分種。
權(quán)利要求
1.一種納米聚丙烯改性劑，其特征在于包括40-50％的納米全硫化粉末橡膠、10-15％的抗氧劑168、10-15％的抗氧劑1010、3-5％的分散劑、3-5％的抗靜電劑477、3-5％偶聯(lián)劑、硬脂酸鈣3-5％。
2.權(quán)利要求1所述的納米聚丙烯改性劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)利用攪拌機(jī)將本發(fā)明各組份預(yù)混粗放分散；2)利用球磨機(jī)對(duì)各組分再細(xì)化分散；3)利用造粒機(jī)擠出造粒并使各組分進(jìn)一步強(qiáng)化分散。
3.如權(quán)利要求2所述的納米聚丙烯改性劑的制備方法，其特征在于步驟1)所使用的攪拌機(jī)為懸臂雙螺旋錐型攪拌機(jī)，其工藝操作轉(zhuǎn)速為每分鐘100-150轉(zhuǎn)，攪拌時(shí)間為40-80分種。
4.如權(quán)利要求2所述的納米聚丙烯改性劑的制備方法，其特征在于步驟2)中所使用的球磨機(jī)為臥式球磨機(jī)，其工藝控制轉(zhuǎn)速為每分種45-50轉(zhuǎn)，時(shí)間為60-90分種。
5.如權(quán)利要求2所述的納米聚丙烯改性劑的制備方法，其特征在于步驟3)中料溫要控制在20-30℃范圍內(nèi)，造粒機(jī)的工藝流速產(chǎn)量控制在0.5噸/小時(shí)范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的納米聚丙烯改性劑的制備方法，其特征在于原材料在密封袋取出后，五分鐘內(nèi)投放使用；成品在生產(chǎn)線上直接包裝密封，車(chē)間內(nèi)要保持較干燥的環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米聚丙烯改性劑及其制備方法，包括40－50％的納米全硫化粉末橡膠、10－15％的抗氧劑168、10－15％的抗氧劑1010、3－5％的分散劑、3－5％的抗靜電劑477、3－5％偶聯(lián)劑、硬脂酸鈣3－5％。其制備方法包括如下步驟1)利用攪拌機(jī)將本發(fā)明各組份預(yù)混粗放分散；2)利用球磨機(jī)對(duì)各組分再細(xì)化分散；3)利用造粒機(jī)擠出造粒并使各組分進(jìn)一步強(qiáng)化分散。本發(fā)明通過(guò)將多種具有改性作用的原材料進(jìn)行混配，很好地解決了納米彈性粒子的分散問(wèn)題，使本發(fā)明同時(shí)具有增強(qiáng)、增韌、耐熱、抗拉伸、抗彎曲、抗氧化、抗靜電、防紫外線、爽滑、易開(kāi)口等十余項(xiàng)改性功能，成為一種多功能復(fù)合型產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08K5/00GK1847300SQ20061004016
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者彭令才 申請(qǐng)人:南京淳達(dá)科技發(fā)展有限公司