一种含复合有机磷酸盐类透明成核剂的聚丙烯增韧母粒及其制备方法
阅读说明：本技术 一种含复合有机磷酸盐类透明成核剂的聚丙烯增韧母粒及其制备方法 (Polypropylene toughening master batch containing composite organic phosphate transparent nucleating agent and preparation method thereof ) 是由 姚春生 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含复合有机磷酸盐类透明成核剂的聚丙烯增韧母粒及其制备方法。所述成核剂包括如下质量份数的组分：有机磷酸盐或其衍生物10～65份、有机锂化合物5～30份和无机氧化物10～25份；其中,所述有机锂化合物为烷基锂化合物、芳基锂化合物、胺基锂化合物中至少一种；所述成核剂的粒径为0.8～90.0μm。本发明通过在聚丙烯中加入所述复合型有机磷酸盐类透明成核剂,可以得到具有良好的常温冲击强度、低温冲击强度和耐热性能的聚丙烯材料,同时其它机械性能不降低；本发明的制备方法科学合理、简单易行。(The invention discloses a polypropylene toughening master batch containing a composite organic phosphate transparent nucleating agent and a preparation method thereof. The nucleating agent comprises the following components in parts by mass: 10-65 parts of organic phosphate or derivatives thereof, 5-30 parts of organic lithium compounds and 10-25 parts of inorganic oxides; wherein, the organic lithium compound is at least one of alkyl lithium compound, aryl lithium compound and amido lithium compound; the grain size of the nucleating agent is 0.8-90.0 mu m. According to the invention, the composite transparent nucleating agent of organic phosphate is added into polypropylene, so that the polypropylene material with good normal-temperature impact strength, low-temperature impact strength and heat resistance can be obtained, and meanwhile, other mechanical properties are not reduced; the preparation method is scientific, reasonable, simple and feasible.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种含复合有机磷酸盐类透明成核剂的聚丙烯增韧母粒及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，是五大通用热塑性树脂中发展史最短、增长最快的品种。它具有良好的综合性能，诸如加工性能好，拉伸强度及弹性模量高，相对密度小，耐应力及耐化学药品性能优良等；原料来源丰富、无毒害、易回收，生产能耗低、污染少等优点，因此广泛应用于汽车工业、电子、家用电器、包装及建材等方面。近年来，快速薄壁注塑的高流动性透明聚丙烯在食品级包装、医药卫生、家居收纳品等领域表现出广阔的应用前景，但通常情况下，通用透明聚丙烯耐低温性能差，脆化温度仅为-30℃-10℃(聚乙烯约为-60℃)，低温甚至室温下的抗冲击性能不佳，低温下易脆裂，而且刚韧平衡性差，这在很大程度上限制了聚丙烯的应用。
成核剂是指能够改变聚合物部分结晶行为，提高制品透明度、刚性、表面光泽、抗冲击韧性和热变形温度，缩短制品成型周期，提高制品加工和应用性能的功能型化学助剂，其作用机理是：在熔融状态下，由于成核剂提供所需的晶核，聚合物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了结晶速度，使晶粒结构细化，达到提高产品刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性，抑制光散射，保持产品透明性和表面光泽及聚合物的物理机械性能(如刚度、模量)不变，缩短加工周期等。有机磷酸盐成核剂除了提高聚丙烯透明性能和韧性外，还可在一定程度上提高聚丙烯结晶温度和力学性能，但是有机磷酸盐成核剂熔点较高，其熔点高于聚合物熔融温度，使得成核剂在聚丙烯基料中分散性差，影响增韧效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种含复合有机磷酸盐类透明成核剂的聚丙烯增韧母粒及其制备方法，在保持聚丙烯原有的刚性、强度和透明度的同时，又大幅提高聚丙烯的韧性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种复合型有机磷酸盐类透明成核剂，包括如下质量份数的组分：
有机磷酸盐或其衍生物 10～65份
有机锂化合物 5～30份
无机氧化物 10～25份；
所述有机锂化合物为烷基锂化合物、芳基锂化合物、胺基锂化合物中至少一种；所述成核剂的粒径为0.8～90.0μm。
本发明以有机磷酸盐或其衍生物、有机锂化合物和无机氧化物复配，经过表面处理和细化，制备得到粒径为0.8～90.0μm的成核剂，该成核剂熔点较低，且在聚丙烯材料中具有良好的分散性，不仅提高了成核效果，减少成核剂用量，在增韧的同时还能使聚丙烯刚性、强度和透明性进一步提高。
优选地，所述有机磷酸盐或其衍生物包括2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐中的至少一种。
优选地，所述无机氧化物为氧化锌、氧化锑、氧化镉中的至少一种，所述无机氧化物的平均粒径为10.5μm，堆积密度为5.05g/100mL。
本发明还提供一种聚丙烯增韧母料，包括如下质量份数的组分：
本发明通过在聚丙烯中加入上述的复合型有机磷酸盐类透明成核剂、相容剂、抗氧剂和润滑剂，制备的聚丙烯增韧母粒强度、刚性均不降低，且其抗低温冲击韧性好。
优选地，上述聚丙烯为聚丙烯颗粒。
优选地，所述聚丙烯颗粒为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
优选地，相容剂为白油、酞酸脂、马来酸酐中的至少一种，有助于提高聚丙烯和成核剂混合时的均匀性。
优选地，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钡中的一种。
本发明还提供了上述的聚丙烯增韧母料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量配比称各原料组分；
(2)将各原料组分投入高速混合器中进行干混处理；
(3)将步骤(2)混合得到的制品置于双螺杆挤出机中经混炼、熔融后挤出，造粒得到所述聚丙烯增韧母料。
优选地，所述混炼的工艺参数为：转速为1200～1800r/min，时间为5～8min。
优选地，所述双螺杆挤出机为同向双螺杆挤出机，且双螺杆挤出机的最高段温度为190到240℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明复合型有机磷酸盐类透明成核剂克服了传统无机成核剂透明性和光泽度差的问题，能显著提高产品的加工性能。
(2)本发明复合型有机磷酸盐类透明成核剂在聚丙烯材料中具有良好的分散性和成核效果，克服了有机磷酸盐成核剂熔点高，在聚合物中分散性不好的问题。
(3)本发明复合型有机磷酸盐类透明成核剂所改性的聚丙烯制品透明性、刚性、表面硬度和热变形温度均有较大幅度提高，而且热稳定好，在高温条件下，不影响聚丙烯制品的其他性能。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种聚丙烯增韧母料，包括如下质量份数的组分：无规共聚聚丙烯颗粒100份、复合型有机磷酸盐类透明成核剂0.2份、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3份、白油0.2份和硬质酸钙0.3份。
本实施例的聚丙烯增韧母料的制备方法包括以下步骤：
(1)混料：将无规共聚聚丙烯、复合型有机磷酸盐类透明成核剂、硬质酸钙、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和白油投入高速混合器中进行干混处理；
(2)挤出造粒：将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机中经混炼、熔融后挤出，混炼的转速为1500r/min，时间为6min，挤出机最高段温度为220℃，造粒，得到聚丙烯增韧母料。
本实施例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂，包括如下质量份数的组分：
2，2’-亚甲基二(4，6－二叔丁基苯酚)磷酸盐20份、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐45份、烷基锂化合物20份和氧化锌15份，氧化锌的平均粒径10.5μm，堆积密度5.05g/100mL。
本实施例的成核剂的制备方法为：将2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐、烷基锂化合物和氧化锌混合均匀，研磨细化，过筛得到粒径0.8～90.0μm的成核剂。
实施例2
本实施例的聚丙烯增韧母料的组成与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例将无规共聚聚丙烯替换为均聚聚丙烯。
本实施例的聚丙烯增韧母料的制备方法包括以下步骤：
(1)混料：将均聚聚丙烯、复合型有机磷酸盐类透明成核剂、硬质酸钙、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和白油投入高速混合器中进行干混处理；
(2)挤出造粒：将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机中经混炼、熔融后挤出，混炼的转速为1500r/min，时间为6min，挤出机最高段温度为220℃，造粒，得到聚丙烯增韧母料。
本实施例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂的组成及制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例的聚丙烯增韧母料，包括如下质量份数的组分：无规共聚聚丙烯颗粒100份、复合型有机磷酸盐类透明成核剂0.05份、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份、白油0.3份和硬质酸钙0.4份。
本实施例的聚丙烯增韧母料的制备方法包括以下步骤：
(1)混料：将无规共聚聚丙烯、复合型有机磷酸盐类透明成核剂、硬质酸钙、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和白油投入高速混合器中进行干混处理；
(2)挤出造粒：将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机中经混炼、熔融后挤出，混炼的转速为1500r/min，时间为6min，挤出机最高段温度为220℃，造粒，得到聚丙烯增韧母料。
本实施例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂的组成及制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的聚丙烯增韧母料，包括如下质量份数的组分：无规共聚聚丙烯颗粒100份、复合型有机磷酸盐类透明成核剂0.8份、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1份、白油0.1份和硬质酸钙0.2份。
本实施例的聚丙烯增韧母料的制备方法包括以下步骤：
(1)混料：将无规共聚聚丙烯颗粒、复合型有机磷酸盐类透明成核剂、硬质酸钙、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和白油投入高速混合器中进行干混处理；
(2)挤出造粒：将混合均匀的物料加入同向双螺杆挤出机中经混炼、熔融后挤出，混炼的转速为1500r/min，时间为6min，挤出机最高段温度为220℃，造粒，得到聚丙烯增韧母料。
本实施例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂的组成及制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例的聚丙烯增韧母料的组成与制备方法与实施例1相同。
本实施例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂包括如下质量份数的组分：2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐5份、2，2’-亚甲基双(2，4-二叔丁基苯酚)磷酸盐5份、烷基锂化合物30份和氧化锌25份，氧化锌的平均粒径10.5μm，堆积密度5.05g/100mL。
本实施例的成核剂的制备方法为：将2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐、烷基锂化合物和氧化锌混合均匀，研磨细化，过筛得到粒径0.8～90.0μm的成核剂。
实施例6
本实施例的聚丙烯增韧母料的组成与制备方法与实施例1相同。
本实施例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂，包括如下质量份数的组分：2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐30份、2，2’-亚甲基双(2，4-二叔丁基苯酚)磷酸盐35份，烷基锂化合物5份和氧化锌10份，氧化锌的平均粒径10.5μm，堆积密度5.05g/100mL。
本实施例的成核剂的制备方法为：将2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐、烷基锂化合物和氧化锌混合均匀，研磨细化，过筛得到粒径0.8～90.0μm的成核剂。
对比例1
本对比例的聚丙烯增韧母料的组成与制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本对比例的复合型有机磷酸盐类透明成核剂包括如下质量份数的组分：2，2’-亚甲基二(4，6－二叔丁基苯酚)磷酸盐20份、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐45份、铝锂化合物20份和氧化锌15份。
本实施例的成核剂的制备方法为：将2，2’-亚甲基二(4，6-二叔丁基苯酚)磷酸盐、2，2’-亚甲基双(2，4－二叔丁基苯酚)磷酸盐、铝锂化合物和氧化锌混合均匀，研磨细化，过筛得到粒径0.8～90.0μm的成核剂。
相关性能测试
根据如下标准对上述实施例制备得到的聚丙烯增韧母料进行相关性能测试，结果如表1所示。
熔体质量流动速率：根据GB/T3682测定。
拉伸屈服强度：根据GB/T1040测定。
弯曲模量：根据GB/T9341测定。
悬臂梁缺口冲击强度：根据GB/T1834测定。
悬臂梁低温缺口冲击强度：根据GB/T1834测定。
透明塑料透光率测试：根据GB/T2410测定。
邵氏硬度：根据GB/T9342测定。
热变形温度：根据GB/T1633测定。
表1
由实施例1-6和对比例1的结果可知，本发明以有机磷酸盐或其衍生物、有机锂化合物和无机氧化物复配得到的成核剂，能够在保持聚丙烯原有的刚性、强度和透明度的同时，又大幅提高聚丙烯的韧性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。