本发明涉及共混改性技术领域，具体涉及一种聚丙烯聚乙烯共混合金及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯是塑料中消费量最大的品种之一。它是丙烯单体聚合所得到的聚合物，可以分为等规pp、无规pp和间规pp三大类，通常我们所说的pp是等规pp。目前，等规聚丙烯树脂(ipp)被广泛应用于汽车零部件、电子器件、医药、半导体部件、家用器皿、纺织等领域。然而，等规聚丙烯树脂的冲击强度(尤其是低温冲击强度)较低，从而使得其应用受到了较大限制。迄今为止，增加等规聚丙烯韧性的主要有如下三种方法：1、塑料共混改性。通过结合不同塑料的性能优势进行补强，但是得到的共混物为多相结构，存在相容性问题；2、弹性体增韧。与塑料共混改性相似，通过加入弹性较好和玻璃化转变温度较低的弹性体进行增韧改性，但是增韧效果与弹性体的尺寸、性能以及体积分数等均有很大的关系，目前也有多种增韧机理，但是并无明确；3、无机刚性体填充。无机刚性体如碳酸钙，除了可以提高机械性能外，还可以降低生产成本，但是无机弹性体与基体的相容性是最差的，用量过大容易降低性能。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种聚丙烯聚乙烯共混合金及其制备方法，具有较好的力学性能，尤其韧性性能表现优异。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种聚丙烯聚乙烯共混合金，包括如下重量份的原料：
聚丙烯50-70份
聚乙烯20-30份
增韧剂15-25份
润滑剂0.5-1.5份
抗氧化剂0.5-1份；
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在100-200重量份的丁酮中加入30-40重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和60-70重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至80-90℃并保温反应2-4h，然后加入150-250重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入5-9重量份的扩链剂、2-4重量份的乳化剂和20-30重量份的纳米纤维素，升温至80-90℃并超声分散1-2h后，进行喷雾干燥，得到聚氨酯-纳米纤维素颗粒；
（2）在100-150重量份的甲酸中加入10-15重量份的尼龙66，搅拌溶解后，加入8-10重量份的聚氨酯-纳米纤维素颗粒和200-300重量份的去离子水，析出沉淀后进行过滤，洗涤干燥，即得到所述增韧剂。
聚乙烯是通用合成树脂中产量最大的高分子材料之一，通过加入聚乙烯进行共混改性，可以改善树脂合金的机械性能，并且在共混过程中，部分聚乙烯能够包覆增韧剂，改善聚丙烯和增韧剂的界面性能，从而协同增韧剂提高韧性，可以降低增韧剂的用量，降低成本。
本发明的增韧剂与普通弹性体形成明显区别。本发明以二苯基甲烷二异氰酸和聚四氢呋喃醚二醇进行反应合成聚氨酯弹性体，通过弹性体增韧机理改善聚丙烯的韧性，并且在扩链过程中加入了纳米纤维素，使纳米纤维素附着于聚氨酯弹性体的表面，提高聚氨酯弹性体的结构稳定性，在熔融基础过程中保持增韧剂的尺寸，避免增韧效果的降低以及有利于品质控制，扩链反应和超声分散也一步完成，精简工艺步骤；而后，本发明还通过沉淀再生，利用甲酸溶解尼龙66，而后利用水析出尼龙66并使在聚氨酯-纳米纤维素颗粒表面形成包覆层，尼龙66包覆层可以改善聚氨酯-纳米纤维素颗粒和聚丙烯的界面性能，并且尼龙66相对聚氨酯更为质硬，可以更好地将力分散传导到聚氨酯-纳米纤维素颗粒，协同提高树脂合金的机械性能。
其中，所述聚丙烯为等规聚丙烯，所述聚丙烯在230℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为60-80g/min。
其中，所述聚乙烯为hdpe，所述hdpe在190℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为6-10g/10min。
通过筛选聚丙烯和聚乙烯的熔融指数，可以提高各相的相容性，从而提高树脂合金的综合性能。
其中，所述扩链剂为1,4-丁二醇和/或三羟甲基丙烷。1,4-丁二醇具有适中的碳链长度，能使软硬链段产生微区向分离，提高氨基甲酸酯链段的结晶性，提升聚氨酯弹性体的韧性和硬度；三羟甲基丙烷相对1,4-丁二醇具有更多的官能团，促使聚氨酯分子产生交联而形成网络结构，有利于纳米纤维素与聚氨酯表面的桥接而促进附着，改善聚氨酯-纳米纤维素颗粒的结构性能。进一步优选地，所述扩链剂由1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷按重量比1-2:1的比例组成。复配的扩链剂制得的聚氨酯具有较好的机械性能，聚氨酯-纳米纤维素颗粒结构稳定性更佳，对聚丙烯的性能改善更为显著。
其中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和/或op10。乳化剂有利于纳米纤维素的超声分散，阻碍纳米纤维素的自身团聚，有利于结构完善的聚氨酯-纳米纤维素颗粒的制得。进一步优选地，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和op10按重量比1:1的比例组成。
其中，所述纳米纤维素的直径为30-50nm，长径比大于300。纳米纤维素的直径过低，纳米纤维素容易自身团聚缠绕，不利于聚氨酯-纳米纤维素颗粒的制得；纳米纤维素的直径过大，一般伴随纳米纤维素的长度增加，纳米纤维素较长部分附着难度较大，游离的纳米纤维素须脚使聚氨酯-纳米纤维素颗粒易于沉降，不利于后续的pa66包覆。
其中，所述pa66在275℃和5kg载荷下的熔融指数为80-100g/10min。进一步筛选pa66的熔融指数，可以提高pa66包覆层的硬度，并且熔融挤出过程中被剪切破坏的程度也较低，有利于增韧剂的分散并发挥增韧的效果。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙、滑石粉、乙撑双硬脂酰胺和聚乙烯蜡中的至少一种。可以提升加工性，优选地，所述润滑剂由乙撑双硬脂酰胺和聚乙烯蜡按重量比1:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的至少一种。优选地，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂1076按重量比1:1的比例组成。
如上所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金的制备方法：将各原料投放于高速混合机中进行混合分散，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为160-170℃、170-180℃、190-200℃、180-190℃、170-180℃。
本发明的有益效果在于：
1、聚乙烯是通用合成树脂中产量最大的高分子材料之一，通过加入聚乙烯进行共混改性，可以改善树脂合金的机械性能，并且在共混过程中，部分聚乙烯能够包覆增韧剂，改善聚丙烯和增韧剂的界面性能，从而协同增韧剂提高韧性，可以降低增韧剂的用量，降低成本。
2、本发明以二苯基甲烷二异氰酸和聚四氢呋喃醚二醇进行反应合成聚氨酯弹性体，通过弹性体增韧机理改善聚丙烯的韧性，并且在扩链过程中加入了纳米纤维素，使纳米纤维素附着于聚氨酯弹性体的表面，提高聚氨酯弹性体的结构稳定性，在熔融基础过程中保持增韧剂的尺寸，避免增韧效果的降低以及有利于品质控制，扩链反应和超声分散也一步完成，精简工艺步骤；而后，本发明还通过沉淀再生，利用甲酸溶解尼龙66，而后利用水析出尼龙66并使在聚氨酯-纳米纤维素颗粒表面形成包覆层，尼龙66包覆层可以改善聚氨酯-纳米纤维素颗粒和聚丙烯的界面性能，并且尼龙66相对聚氨酯更为质硬，可以更好地将力分散传导到聚氨酯-纳米纤维素颗粒，协同提高树脂合金的机械性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种聚丙烯聚乙烯共混合金，包括如下重量份的原料：
聚丙烯50份
聚乙烯20份
增韧剂15份
润滑剂0.5份
抗氧化剂0.5份；
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在100重量份的丁酮中加入30重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和60重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至80℃并保温反应2h，然后加入150重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入5重量份的扩链剂、2重量份的乳化剂和20重量份的纳米纤维素，升温至80℃并超声分散1h后，进行喷雾干燥，得到聚氨酯-纳米纤维素颗粒；
（2）在100重量份的甲酸中加入10重量份的尼龙66，搅拌溶解后，加入8重量份的聚氨酯-纳米纤维素颗粒和200重量份的去离子水，析出沉淀后进行过滤，洗涤干燥，即得到所述增韧剂。
其中，所述聚丙烯为等规聚丙烯，所述聚丙烯在230℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为60g/min。
其中，所述聚乙烯为hdpe，所述hdpe在190℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为6g/10min。
其中，所述扩链剂由1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷按重量比1:1的比例组成。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和op10按重量比1:2的比例组成。
其中，所述纳米纤维素的平均直径为30nm，长径比大于300。
其中，所述pa66在275℃和5kg载荷下的熔融指数为80g/10min。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
如上所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金的制备方法：将各原料投放于高速混合机中进行混合分散，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为160℃、170℃、190℃、180℃、170℃。
实施例2
一种聚丙烯聚乙烯共混合金，包括如下重量份的原料：
聚丙烯70份
聚乙烯30份
增韧剂25份
润滑剂1.5份
抗氧化剂1份；
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在200重量份的丁酮中加入40重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和70重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至90℃并保温反应4h，然后加入250重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入9重量份的扩链剂、4重量份的乳化剂和30重量份的纳米纤维素，升温至90℃并超声分散2h后，进行喷雾干燥，得到聚氨酯-纳米纤维素颗粒；
（2）在150重量份的甲酸中加入15重量份的尼龙66，搅拌溶解后，加入10重量份的聚氨酯-纳米纤维素颗粒和300重量份的去离子水，析出沉淀后进行过滤，洗涤干燥，即得到所述增韧剂。
其中，所述聚丙烯为等规聚丙烯，所述聚丙烯在230℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为80g/min。
其中，所述聚乙烯为hdpe，所述hdpe在190℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为10g/10min。
其中，所述扩链剂由1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷按重量比2:1的比例组成。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和op10按重量比2:1的比例组成。
其中，所述纳米纤维素的直径为50nm，长径比大于300。
其中，所述pa66在275℃和5kg载荷下的熔融指数为100g/10min。
其中，所述润滑剂由硬脂酸钙和滑石粉按重量比1:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂168和抗氧剂1076按重量比1:1的比例组成。
如上所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金的制备方法：将各原料投放于高速混合机中进行混合分散，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为1170℃、1180℃、200℃、190℃、180℃。
实施例3
一种聚丙烯聚乙烯共混合金，包括如下重量份的原料：
聚丙烯60份
聚乙烯25份
增韧剂20份
润滑剂1份
抗氧化剂0.75份；
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在150重量份的丁酮中加入35重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和65重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至85℃并保温反应3h，然后加入200重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入7重量份的扩链剂、3重量份的乳化剂和25重量份的纳米纤维素，升温至85℃并超声分散1.5h后，进行喷雾干燥，得到聚氨酯-纳米纤维素颗粒；
（2）在125重量份的甲酸中加入12.5重量份的尼龙66，搅拌溶解后，加入9重量份的聚氨酯-纳米纤维素颗粒和250重量份的去离子水，析出沉淀后进行过滤，洗涤干燥，即得到所述增韧剂。
其中，所述聚丙烯为等规聚丙烯，所述聚丙烯在230℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为70g/min。
其中，所述聚乙烯为hdpe，所述hdpe在190℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为8g/10min。
其中，所述扩链剂由1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷按重量比1.5:1的比例组成。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和op10按重量比1:1的比例组成。
其中，所述纳米纤维素的直径为40nm，长径比大于300。
其中，所述pa66在275℃和5kg载荷下的熔融指数为90g/10min。
其中，所述润滑剂由乙撑双硬脂酰胺和聚乙烯蜡按重量比1:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂1076按重量比1:1的比例组成。
如上所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金的制备方法：将各原料投放于高速混合机中进行混合分散，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为165℃、175℃、195℃、185℃、175℃。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于：
所述扩链剂为1,4-丁二醇。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：
所述扩链剂为三羟甲基丙烷。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在150重量份的丁酮中加入35重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和65重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至85℃并保温反应3h，然后加入200重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入7重量份的扩链剂，升温至85℃并保温1.5h后，进行喷雾干燥，得到聚氨酯颗粒；
（2）在125重量份的甲酸中加入12.5重量份的尼龙66，搅拌溶解后，加入9重量份的聚氨酯颗粒和250重量份的去离子水，析出沉淀后进行过滤，洗涤干燥，即得到所述增韧剂。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于：
一种聚丙烯聚乙烯共混合金，包括如下重量份的原料：
聚丙烯60份
聚乙烯25份
尼龙6610份
增韧剂10份
润滑剂1份
抗氧化剂0.75份；
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在150重量份的丁酮中加入35重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和65重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至85℃并保温反应3h，然后加入200重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入7重量份的扩链剂、3重量份的乳化剂和25重量份的纳米纤维素，升温至85℃并超声分散1.5h后，进行喷雾干燥，得到增韧剂。
按照astmd638、astmd790和astmd256的测试方法对实施例3-5和对比例1-2的聚丙烯聚乙烯共混合金进行性能测试，测试结果如下表所示：
由实施例3-5的对比可知，单纯采用1,4-丁二醇进行扩链反应，聚氨酯交联程度较低，因此硬度降低，引致在拉伸强度、弯曲强度等表现上较弱，同时纳米纤维素的附着性不好，因此导致增韧效果也变差了；而单纯采用三羟甲基丙烷，聚氨酯具有更高的硬度，引致拉伸强度和弯曲强度的降低，但是不可避免地也引致了断裂伸长率、弯曲模量和缺口冲击强度的降低，且损失程度更大；通过1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷复配的扩链剂可以更好提升综合性能。
由实施例3和对比例4的对比可知，缺少纳米纤维素的参与，各项性能，尤其断裂伸长率、弯曲模量和缺口冲击强度有明显的降低；由实施例3和对比例5的对比可知，pa66作为包覆层或作为单独填充物进行改性的结构是不一样的，作为包覆层的聚丙烯聚乙烯混合合金具有更优越的性能。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
1.一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：包括如下重量份的原料：
聚丙烯50-70份
聚乙烯20-30份
增韧剂15-25份
润滑剂0.5-1.5份
抗氧化剂0.5-1份；
所述增韧剂通过如下步骤制得：
（1）在100-200重量份的丁酮中加入30-40重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和60-70重量份的聚四氢呋喃醚二醇进行混合，升温至80-90℃并保温反应2-4h，然后加入150-250重量份的去离子水，蒸发丁酮，加入5-9重量份的扩链剂、2-4重量份的乳化剂和20-30重量份的纳米纤维素，升温至80-90℃并超声分散1-2h后，进行喷雾干燥，得到聚氨酯-纳米纤维素颗粒；
（2）在100-150重量份的甲酸中加入10-15重量份的尼龙66，搅拌溶解后，加入8-10重量份的聚氨酯-纳米纤维素颗粒和200-300重量份的去离子水，析出沉淀后进行过滤，洗涤干燥，即得到所述增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述聚丙烯为等规聚丙烯，所述聚丙烯在230℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为60-80g/min。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述聚乙烯为hdpe，所述hdpe在190℃和2.16kg载荷下测试得到的熔融指数为6-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述扩链剂为1,4-丁二醇和/或三羟甲基丙烷。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和/或op10。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述纳米纤维素的直径为30-50nm，长径比大于300。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述pa66在275℃和5kg载荷下的熔融指数为80-100g/10min。
8.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙、滑石粉、乙撑双硬脂酰胺和聚乙烯蜡中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的至少一种。
10.权利要求1-9任意一项所述的一种聚丙烯聚乙烯共混合金的制备方法，其特征在于：将各原料投放于高速混合机中进行混合分散，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为160-170℃、170-180℃、190-200℃、180-190℃、170-180℃。
技术总结