一种聚丙烯材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚丙烯是现今使用最为广泛的通用塑料之一，由于其高耐化学性、生物相容性好和质轻价廉等优点，在医疗耗材中应用广泛。医学检测耗材的需求量快速上涨，同时对于高通量高效率快速检测而言，对于检测设备和耗材的可靠性、稳定性以及成本要求越来越高。例如移液吸头：吸头作为与移液器配合使用的耗材，其在医学检测试验中的使用数量非常巨大。移液吸头具有深腔、薄壁等特点，且其要求多穴高速注塑生产（在提高产量的同时也确保产品的加工精度），而聚丙烯材料流动性较低、成型后收缩大易变形的问题，无法满足多穴高速注塑，且成型产品移液吸头的同心度差，会影响移液的准确性，造成移液的误差，难以达到医疗检测的精度要求。这一问题使聚丙烯材料在现代医疗耗材中的应用受到一定限制。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高流动性聚丙烯材料，可满足多穴高速注塑成型，且能够保持成型产品很好的同心度。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚丙烯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚丙烯树脂98-100份；芳基磷酸酯盐类成核剂0.2-1份；润滑剂0.2-1份；过氧化物引发剂0.01-0.04份；所述润滑剂选自硅酮类润滑剂或芥酸酰胺类润滑剂中的任意一种或几种。
5.优选的，所述芳基磷酸酯盐类成核剂选自二[2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯]羟基铝盐或2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯钠盐中的任意一种或几种；更优选的，所述芳基磷酸酯盐类成核剂选自二[2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯]羟基铝盐。
[0006]
优选的，所述润滑剂为硅酮类润滑剂和芥酸酰胺类润滑剂按重量比(0.2-5):1复配；更优选的，所述润滑剂为硅酮类润滑剂和芥酸酰胺类润滑剂按重量比(0.5-2):1复配。
[0007]
优选的，所述过氧化物引发剂选自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷或偶氮二异丁氰中的任意一种或几种，更有选的，所述过氧化物引发剂选自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。
[0008]
优选的，所述均聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为40-60g/10min，更优选为50-55g/10min。
[0009]
本发明还提供上述聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：按照配比将各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机的主喂料系统，通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，制备得到聚丙烯材料；其中双螺杆挤出机温度设置为120℃-230℃，螺杆转速为300rpm-600rpm。
[0010]
本发明还提供上述聚丙烯材料在制备医疗检测耗材中的应用。具体可用于制备移液吸头、移液管等。
[0011]
本发明具有如下有益效果：本发明通过在聚丙烯树脂中加入特定的润滑剂、芳基磷酸酯盐类成核剂和过氧化物引发剂，一方面，过氧化物引发剂与润滑剂协同作用有效改善材料的流动性，同时过氧化物引发剂分解出小分子与成核剂协同作用提升材料的结晶速度，有效降低注塑时间；另一方面，成核剂的加入有效提升了材料模量和硬挺度，减少成型过程中形成的应力，而润滑剂进一步降低材料的脱模力；从而制备得到高流动性聚丙烯材料，可满足多穴高速注塑成型，且能够保持成型产品的同心度（在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为54-85 g/10min，32穴注塑1000ul移液管注塑时间≤10s，32穴注塑1000ul移液管同心度≤0.6mm）。
实施方式
[0012]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0013]
对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：均聚聚丙烯树脂1：中石化pp 450，在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为55 g/10min；均聚聚丙烯树脂2：中石化pp h9018，在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为60 g/10min；共聚聚丙烯树脂： pp bx3900，sk化学，在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为50 g/10min；成核剂1：芳基磷酸酯类成核剂，二[2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯]羟基铝盐，tmp-6，山西化工研究所；成核剂2：芳基磷酸酯类成核剂，nap-62，呈和科技；成核剂3：山梨醇类成核剂，牌号3988，美利肯；成核剂4：有机金属盐类成核剂，nab-82，呈和科技；润滑剂1：硅酮类润滑剂，gr-c0590p，浙江哥瑞；润滑剂2：芥酸酰胺，西普化学；润滑剂3：ebs类润滑剂，ebs b50，广州润峰；过氧化物引发剂1：2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，lq-dtbp，兰州助剂厂；过氧化物引发剂2：过氧化苯甲酰，enox bpo，江苏强盛；过氧化物引发剂3：过氧化二异丙苯，安徽祥云。
[0014]
实施例和对比例的聚丙烯复合材料的制备方法：按照表1/表2配比，将各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机的主喂料系统，通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，制备得到聚丙烯材料；其中，双螺杆挤出机一至二区温度为120℃-160℃，三至五区温度为180℃-200℃，五至十区温度为200℃-230℃，螺杆转速为500rpm。
[0015]
相关性能测试方法：（1）熔融指数：参照标准iso1133-1:2011测试，测试条件为230℃、2.16kg。
[0016]
（2）多穴高速注塑试验：32穴注塑1000ul移液吸头，记录注塑时间（在同一注塑工艺下的最小注塑周期），并测试移液吸头的同心度（即移液吸头小端中心与大端中心的偏差值，数值越小同心度越好）；同心度可采用二次元测量仪进行测量，具体测试方法为：由于移液吸头为锥形，将其大端固定，并将放大镜正对大端，测量大端圆心与小端圆心的偏差值。
[0017]
表1：实施例1-13各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
[0018]
由实施例1/2/3/4/5比较，润滑剂优选为硅酮类润滑剂和芥酸酰胺类润滑剂按重量比(0.5-2):1复配，能够满足多穴高速注塑，同时成型产品保持很好的同心度。
[0019]
接表1：
[0020]
表2：对比例1-11各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
[0021]
接表2：
[0022]
对比例1/2，采用山梨醇类成核剂或有机金属盐类成核剂，注塑成型周期较长且成
型产品同心度差。
[0023]
对比例3，成核剂添加过量，材料流动性差，注塑成型周期长。
[0024]
对比例4，不添加成核剂，注塑成型周期长且成型产品同心度差。
[0025]
对比例5，不添加润滑剂，材料流动性差，注塑成型周期长，无法满足多穴高速注塑，且成型产品同心度差。
[0026]
对比例6/7/8，采用ebs类润滑剂，不能有效改善材料的注塑性能，成型产品同心度较差。
[0027]
对比例9，过氧化物引发剂添加过量，材料流动性过高，反而导致材料性能显著下降，成型产品同心度差。
[0028]
对比例10，不添加过氧化物引发剂，注塑成型周期长且成型产品同心度差。
[0029]
对比例11，采用共聚聚丙烯树脂，由于会发生交联导致流动性显著降低，注塑成型周期长且成型产品同心度很差。

技术特征：
1.一种聚丙烯材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：均聚聚丙烯树脂98-100份；芳基磷酸酯盐类成核剂0.2-1份；润滑剂0.2-1份；过氧化物引发剂0.01-0.04份；所述润滑剂选自硅酮类润滑剂或芥酸酰胺类润滑剂中的任意一种或几种。2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述芳基磷酸酯盐类成核剂选自二[2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯]羟基铝盐或2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯钠盐中的任意一种或几种。3.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述芳基磷酸酯盐类成核剂选自二[2,2'-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸酯]羟基铝盐。4.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮类润滑剂和芥酸酰胺类润滑剂按重量比(0.2-5):1复配。5.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮类润滑剂和芥酸酰胺类润滑剂按重量比(0.5-2):1复配。6.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述过氧化物引发剂选自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯中的任意一种或几种。7.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述过氧化物引发剂选自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。8.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述均聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为40-60g/10min，优选为50-55g/10min。9.根据权利要求1-8任一项所述的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比将各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机的主喂料系统，通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，制备得到聚丙烯材料；其中双螺杆挤出机温度设置为120℃-230℃，螺杆转速为300rpm-600rpm。10.根据权利要求1-8任一项所述的聚丙烯材料在制备医疗检测耗材中的应用。

技术总结
本发明公开了一种聚丙烯材料及其制备方法和应用。所述聚丙烯材料包括以下组分：均聚聚丙烯树脂98-100份；芳基磷酸酯盐类成核剂0.2-1份；润滑剂0.2-1份；过氧化物引发剂0.01-0.04份；所述润滑剂选自硅酮类润滑剂或芥酸酰胺类润滑剂中的任意一种或几种。本发明通过在聚丙烯树脂中加入特定的成核剂、润滑剂和过氧化物引发剂，制备得到高流动性聚丙烯材料，可满足多穴高速注塑成型，且能够保持成型产品很好的同心度。好的同心度。


技术研发人员：赵汪洋 陈平绪 叶南飚 付锦锋 王林 吴国峰
受保护的技术使用者：成都金发科技新材料有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/20