一種高性能pp/epdm熱塑性彈性體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體及其制備方法。一種高性能PP?EPDM熱塑性彈性體，其特征在于由下列重量份的原材料組成：聚丙烯100份；三元乙丙橡膠20～60份；過氧化物硫化劑1～5份；交聯(lián)助劑5～15份；阻燃劑1～10份；偶聯(lián)劑5～15份；氧化鎂20～60份；填充油10～20份。本發(fā)明的高性能PP?EPDM熱塑性彈性體用于制造的車外飾件具有以下優(yōu)點(diǎn)：成品重量輕，抗沖擊強(qiáng)度高，韌性與剛性得到很好平衡并且表面漆膜附著性好。
【專利說明】一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[00011本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體及其制 備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 聚丙烯(PP)是產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)而位于第三位的通用大品 種塑料。它具有密度小、力學(xué)均衡性好、耐化學(xué)腐蝕、易加工、熱變形溫度高、價(jià)廉等突出特 點(diǎn)。PP是汽車塑料中用量最大，增長(zhǎng)最快的合成樹脂，主要用作保險(xiǎn)杠、擋泥板、導(dǎo)流板、儀 表板、方向盤、蓄電池殼、門內(nèi)板、冷卻風(fēng)扇、風(fēng)扇護(hù)罩、燈殼、制動(dòng)器油槽、分電器盒，以及裝 飾布等。PP的主要缺點(diǎn)有低溫脆性和收縮率大，著色性差、耐侯性差，因而限制了其使用范 圍。采用共混改性投資少、見效快。改善PP的耐沖擊性及低溫脆性的最有效措施就是將橡膠 或熱塑性彈性體摻入PP中去，利用橡膠或彈性體微粒來吸收部分沖擊能，并作為應(yīng)力集中 劑來誘發(fā)和抑制裂紋增長(zhǎng)，使PP的脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)檠有詳嗔?。PP與苯乙烯一丁二稀一苯乙 烯嵌段共聚物（SBS)，順丁膠(BR)、乙一丙一二烯烴三元共聚物(EPDM)共混，均使共混體系 的沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及脆化溫度有了大幅度的提高。EPDM與PP在結(jié)構(gòu)上相似，溶解度參 數(shù)相近，相容性好且對(duì)PP的透明性損害也較少，又易進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化，因而它的改性效果較 SBS及EPR為好。在PP中加入橡膠或熱塑性彈性體進(jìn)行改性，總以降低材料剛性、強(qiáng)度和使用 溫度作為代價(jià)。對(duì)PP的增強(qiáng)與增韌似乎成了一對(duì)難以調(diào)和的矛盾，但近年開展的PP/彈性 體/填料的三元共混體系的研究為PP實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌改性開辟了新的路徑。
[0003] 現(xiàn)時(shí)汽車工業(yè)對(duì)汽車外飾件的材料性能要求主要有：1)高流動(dòng)性，滿足流程長(zhǎng)、壁 薄、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的外飾件的成型要求。2)低的熱膨脹系數(shù)和良好的尺寸穩(wěn)定性，以適應(yīng)零縫 隙設(shè)計(jì)的要求以及在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)制品不變形、不翹曲。3)高的抗沖擊性能，尤其 是耐低溫沖擊性，同時(shí)保持良好的韌性與剛性平衡。在滿足使用強(qiáng)度要求的前提下，要求壁 更薄，質(zhì)量更輕、成本更低。
[0004] 因此急需開發(fā)出一種高性能PP-EPDM熱塑性彈性體，滿足汽車外飾件的上述要求。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于汽車外飾件的高性能PP/EPDM熱塑性彈性體及其 制備方法。
[0006] 本發(fā)明的一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，其特征在于由下列重量份的原材料組成： 聚丙烯 too份； 三元乙丙橡膠 20~60份； 過氧化物硫化劑 1~5份； 交聯(lián)助劑 5~15份；
[0008] 阻燃劑 1~10份； 偶聯(lián)劑 5~15份； 氧化續(xù) 20~60份； 填充濁 10~20份。
[0009] 所述過氧化物硫化劑是雙二五硫化劑。
[0010] 所述交聯(lián)助劑是二乙烯基苯。
[0011] 所述阻燃劑是道康寧公司的RM4-7105。
[0012] 所述偶聯(lián)劑是二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯。
[0013] 所述填充油是白環(huán)烷油。
[0014] 一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
[0015] a、按上述重量配比稱好原料，PP、EPDM分別在80°C下烘干處理2小時(shí)；
[0016] b、偶聯(lián)劑對(duì)氧化鎂粉料進(jìn)行表面改性，再與三元乙丙橡膠在密煉機(jī)中充分混合；
[0017] C、將過氧化物硫化劑、交聯(lián)助劑和填充油在高速混合機(jī)內(nèi)充分混合；
[0018] d、將b所得物料和C所得物料與20~50 %的聚丙烯混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~ 200 °C，剪切速率為470JT1下動(dòng)態(tài)硫化擠出、冷卻、干燥、造粒；
[0019] e、將d所得物料與其余聚丙烯在混合機(jī)充分混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200°C， 剪切速率為470JT 1下動(dòng)態(tài)硫化擠出，冷卻、干燥、造粒。
[0020] 對(duì)于PP/EPDM共混體系，雙二五硫化劑DBPH的硫化效果最好，并且DBPH具備熱穩(wěn)定 性好，無味，不噴霜，硫化后分解產(chǎn)物也沒有氣味等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]二乙烯基苯DVB作為交聯(lián)助劑與DBPH、填充油充分混合后與PP、EPDM熔融混合體在 雙螺桿擠出機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)硫化。在過氧化物作用下，DVB可以使PP形成有效交聯(lián)，當(dāng)DVB第二個(gè) 雙鍵反應(yīng)后所形成的偶合擴(kuò)鏈，DVB偶合擴(kuò)鏈作用使PP降解進(jìn)一步得到抑制，而且隨著DVB 用量增加，交聯(lián)程度不斷增大，有更多的PP大分子自由基得到穩(wěn)定，同時(shí)也形成了更多的偶 合擴(kuò)鏈，共混體系的力學(xué)性能有所提高。上述反應(yīng)能生成部分0晶型PP，反應(yīng)擠出產(chǎn)物的沖 擊性能顯著提高。
[0022] Dow Corning(道康寧公司）的RM4-7105娃粉改性樹脂在配方中加入，用于改善其 加工性能和耐燃性，所顯示的優(yōu)點(diǎn)包括降低熱釋放率，減少煙霧及有毒氣體的釋放，提高抗 沖擊強(qiáng)度性能及改善加工過程，擠出力矩變小，并可降低擠出品表面之粗糙度，可恢復(fù)因無 機(jī)填料減低的力學(xué)性能。
[0023]使用經(jīng)表面活化處理的氧化鎂無機(jī)剛性粒子的增韌效果十分顯著并且可解決PP 體系收縮率大和表面漆膜附著性差的缺點(diǎn)。通過密煉機(jī)將經(jīng)表面活化的無機(jī)剛性粒子與 EPDM充分混合分散均勻，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化構(gòu)建"沙袋結(jié)構(gòu)"的PP/EPDM/無機(jī)剛性粒子共混體 系實(shí)現(xiàn)良好的增強(qiáng)、增韌目標(biāo)。
[0024]對(duì)于PP/EPDM改性體系，采用動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)比簡(jiǎn)單共混改性有著強(qiáng)化增韌和降低 粘度兩大優(yōu)點(diǎn)，從而使共混物具有好的加工流動(dòng)性能，又具有尚的初性。為了有效控制PP在 動(dòng)態(tài)硫化過程中的降解，保證EPDM應(yīng)有的交聯(lián)度，采用二次擠出法進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化。二次擠出 法中的EPDM經(jīng)過了兩次熔融擠出，所受到的剪切作用2倍于一次擠出法，因而二次擠出法中 的EPDM交聯(lián)充分，交聯(lián)EPDM顆粒粒徑小而均勻，在PP基體中的分布也均勻，所以改性材料表 現(xiàn)為抵抗外應(yīng)力的能力增加。PP與EPDM共混后，體系的沖擊強(qiáng)度顯著增大;但同時(shí)體系的彎 曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、熱變形溫度等有不同程度降低。采用二次擠出共混法能在原增韌的基礎(chǔ) 上有效提高共混體系的沖擊強(qiáng)度，以30%PP與EPDM混合的方案制得的試樣沖擊強(qiáng)度最高， 與一次擠出共混法相比沖擊強(qiáng)度提高了 44 %。二次擠出制得的共混體系既保證了EPDM的硫 化交聯(lián)及分散成核，又最大限度地避免了過氧化物對(duì)PP的降解作用。
[0025]本發(fā)明的高性PP/EPDM熱塑性彈性體用于制造的車外飾件具有以下優(yōu)點(diǎn)：成品重 量輕，抗沖擊強(qiáng)度高，韌性與剛性得到很好平衡并且表面漆膜附著性好。 【【具體實(shí)施方式】】
[0026] 以下通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，這些實(shí)施例對(duì)本發(fā)明不起限制作用。
[0027] 過氧化物硫化劑是雙二五硫化劑。交聯(lián)助劑是二乙烯基苯。阻燃劑是道康寧公司 的RM4-7105。偶聯(lián)劑是二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯。填充油是白環(huán)烷油。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 高性能PP/EPDM熱塑性彈性體的制備方法：
[0030] a、按重量配比稱好原料，聚丙烯/三元乙丙橡膠/過氧化物硫化劑/交聯(lián)助劑/阻燃 劑/偶聯(lián)劑/氧化鎂/填充油= 100/28/1/5/8/10/35/10的配比，PP、EPDM分別在80 °C下烘干 處理2小時(shí)；
[0031] b、在高速混合機(jī)中，將偶聯(lián)劑二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯與MgO粉料充分混合，經(jīng)表 面活化后無機(jī)剛性粒子，與EPDM在密煉機(jī)中充分混合；
[0032] c、過氧化物硫化劑DBPH、交聯(lián)助劑DVB和填充油在高速混合機(jī)內(nèi)充分混合，
[0033] d、步驟b和c的物料再與20%的PP，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200°C，剪切速率為 470JT1下動(dòng)態(tài)硫化擠出，冷卻、干燥、造粒；
[0034] e、步驟d的物料與其余的PP在混合機(jī)充分混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200 °C，剪 切速率為470。下擠出，冷卻、干燥、造粒；
[0035] f、將粒料經(jīng)注塑機(jī)在溫度170~210°C，壓力80~lOOMPa下注塑成樣件。
[0036] 實(shí)施例2
[0037]步驟d中PP首混用量為30%，其余同實(shí)施例1。
[0038] 實(shí)施例3
[0039]步驟d中PP首混用量為40%，其余同實(shí)施例1。
[0040] 實(shí)施例4
[00411步驟d中PP首混用量為50%，其余同實(shí)施例1。
[0042] 樣件性能測(cè)試結(jié)果如表1。
[0043] 表 1
[0045] 通過試驗(yàn)二次擠出法不同PP首次投放比例對(duì)比一次擠出法確定最佳投料順序方 案。二次擠出首混30 %PP與EPDM混合的方案制得的試樣沖擊強(qiáng)度最高，與一次擠出共混法 相比沖擊強(qiáng)度提高了 44 %。
[0046] 實(shí)施例5
[0047] 高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，由下列重量份的原材料組成:PP: 100份;EPDM: 20 份;過氧化物硫化劑DBPH: 1份;交聯(lián)助劑DVB: 6份;阻燃劑D. C. RM4-7105:7份;偶聯(lián)劑二硬脂 酰氧異丙基鋁酸酯:8份;MgO: 25份;填充油：12份。
[0048] 實(shí)施例6
[0049] 高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，由下列重量份的原材料組成:PP: 100份;EPDM: 25 份;過氧化物硫化劑DBPH: 1份;交聯(lián)助劑DVB: 7份;阻燃劑D. C. RM4-7105:8份;偶聯(lián)劑二硬脂 酰氧異丙基鋁酸酯:9份;MgO: 28份;填充油：14份。
[0050] 實(shí)施例7
[0051 ] 高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，由下列重量份的原材料組成:PP: 100份;EPDM: 30 份;過氧化物硫化劑DBPH: 1.5份;交聯(lián)助劑DVB: 8份;阻燃劑D. C. RM4-7105:9份;偶聯(lián)劑二硬 脂酰氧異丙基鋁酸酯：10份;MgO: 30份;填充油：15份。
[0052] 實(shí)施例8
[0053] 高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，由下列重量份的原材料組成:PP: 100份;EPDM: 28 份;過氧化物硫化劑DBPH: 1.5份;交聯(lián)助劑DVB: 7份;阻燃劑D. C. RM4-7105:8份;偶聯(lián)劑二硬 脂酰氧異丙基鋁酸酯：12份;MgO: 35份;填充油：16份。
[0054] 實(shí)施例9
[0055] 高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，由下列重量份的原材料組成:PP: 100份;EPDM: 33 份;過氧化物硫化劑DBPH: 2份;交聯(lián)助劑DVB: 10份;阻燃劑D. C. RM4-7105:10份;偶聯(lián)劑二硬 脂酰氧異丙基鋁酸酯：15份;MgO: 40份;填充油：18份。
[0056]實(shí)施例5-9的高性能PP/EPDM熱塑性彈性體的制備方法：
[0057] a、按重量配比稱好原料，PP、EPDM分別在80 °C下烘干處理2小時(shí)；
[0058] b、在高速混合機(jī)中，將偶聯(lián)劑二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯與MgO粉料充分混合，經(jīng)表 面活化后無機(jī)剛性粒子，與EPDM在密煉機(jī)中充分混合；
[0059] c、過氧化物硫化劑DBPH、交聯(lián)助劑DVB和填充油在高速混合機(jī)內(nèi)充分混合，
[0060] d、步驟b和c的物料再與30%的PP，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200°C，剪切速率為 470JT1下動(dòng)態(tài)硫化擠出，冷卻、干燥、造粒；
[0061 ] e、步驟d的物料與70%的PP在混合機(jī)充分混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200°C，剪 切速率為470。下擠出，冷卻、干燥、造粒；
[0062] f、將粒料經(jīng)注塑機(jī)在溫度170~210°C，壓力80~lOOMPa下注塑成樣件。
[0063]樣件性能測(cè)試見表2。
[0064] 生產(chǎn)設(shè)備檢測(cè)儀器:高速加熱混合機(jī)SHR-10A;雙螺桿擠出機(jī)SHJ-65;密煉機(jī)PHK- 075R;注塑機(jī)HYT500C;萬能制樣機(jī)TWZY-24;萬能電子拉力試驗(yàn)機(jī)AG-10TA;簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn) 機(jī)XJJ-OT;熔體流動(dòng)速率儀XRL-400A;附著力測(cè)定儀QFZ-II。
[0065]樣件性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):GBT 24149.1-2009塑料汽車用聚丙烯(PP)專用料;拉伸屈服 應(yīng)力應(yīng)變性能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T 1040.2-2006測(cè)試;彎曲性能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008 測(cè)定；沖擊性能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1043.1-2008測(cè)定；熔體質(zhì)量流動(dòng)速率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T3682-2000測(cè)定；負(fù)荷變形溫度按GB/T 1634.2-2004測(cè)定;模塑收縮率按GB/T 17037.4-2003測(cè)定;表面漆膜附著性按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1720-1989測(cè)定。
[0066]表 2
[0068]實(shí)例7制得樣品的缺口沖擊強(qiáng)度最高，表明其韌性最好，遠(yuǎn)高于GB/T 24149.1 - 2009國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)??類型指標(biāo):缺口沖擊強(qiáng)度23°(：/\11-22 35;-30°(：/\11-22 3.5樣 品的抗沖擊性能最優(yōu)，尤其是耐低溫沖擊性。另外從熔體質(zhì)量流動(dòng)速率/g ? (lOminr1、模塑 收縮率/%、拉伸屈服應(yīng)力/MPa、彎曲模量/MPa等幾個(gè)測(cè)試指標(biāo)可見實(shí)例7樣品具備高流動(dòng) 性，低的熱膨脹系數(shù)和良好的尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)保持良好的韌性與剛性平衡，表面漆膜附著 性好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，其特征在于由下列重量份的原材料組成： 聚丙烯100份； 三元乙丙橡膠20~60份； 過氧化物硫化劑1~5份； 交聯(lián)助劑5~15份； 阻燃劑1~10份； 偶聯(lián)劑5~15份； 氧化鎂20~60份； 填充油10~20份。2. 如權(quán)利要求1所述的一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，其特征在于:所述過氧化物 硫化劑是雙二五硫化劑。3. 如權(quán)利要求1所述的一種高性能ΡΡ/ΕΗ)Μ熱塑性彈性體，其特征在于:所述交聯(lián)助劑 是二乙烯基苯。4. 如權(quán)利要求1所述的一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，其特征在于:所述阻燃劑是 道康寧公司的RM4-7105。5. 如權(quán)利要求1所述的一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體，其特征在于:所述偶聯(lián)劑是 二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯。6. 如權(quán)利要求1至5任一所述的一種高性能PP/EPDM熱塑性彈性體的制備方法，其特征 在于包括如下步驟： a、 按權(quán)利要求1的重量配比稱好原料，PP、EPDM分別在80 °C下烘干處理2小時(shí)； b、 偶聯(lián)劑對(duì)氧化鎂粉料進(jìn)行表面改性，再與三元乙丙橡膠在密煉機(jī)中充分混合； c、 將過氧化物硫化劑、交聯(lián)助劑和填充油在高速混合機(jī)內(nèi)充分混合； d、 將b所得物料和c所得物料與20~50%的聚丙烯混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200 °C，剪切速率為470JT1下動(dòng)態(tài)硫化擠出、冷卻、干燥、造粒； e、 將d所得物料與其余聚丙烯在混合機(jī)充分混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在170~200°C，剪切 速率為470JT1下動(dòng)態(tài)硫化擠出，冷卻、干燥、造粒。
【文檔編號(hào)】B29B9/00GK105820440SQ201610317791
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月14日
【發(fā)明人】柯宇旋
【申請(qǐng)人】柯宇旋