CN102140202A - 一种防粘聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防粘聚丙烯复合材料，包括以下组分以及各组分的质量百分含量为：聚丙烯38-98%；无机矿粉0-30%；增韧剂0-25%；防粘剂1-5%；热氧稳定剂DSTP0.1-1.0%；抗氧剂1010 0.1-1.0%；抗氧剂168 0.1-0.5%。且防粘聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按重量配比称取原料；（2）混料；（3）熔融挤出、造粒。本发明通过在材料配方中加入防粘剂，使得所制得的复合材料不仅具有防粘的特性、各项物理力学性能优异，而且其制备方法简单、成本低。

Description

一种防粘聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，更具体是涉及一种防粘的聚丙烯复合材料以及该聚丙烯复合材料的制备方法。

背景技术

聚丙烯树脂具有优良的性能，如密度低、强度高、良好的耐高温性，且其价格低廉、经济等，上述性能使其在汽车行业具有广泛的用途，在汽车上的用量每辆车可达30-50kg，涉及的零件品种可达几十种，主要是车身内饰制件、通风取暖系统配件、发动机有关配件以及外装件。特别是汽车内饰系统，虽然聚丙烯材料能在使用性能上符合相应的要求，但汽车在较高的温度下使用时（如在夏天或在沙漠地区），聚丙烯内饰材料的表面可能会有一种粘涩的感觉，影响汽车驾乘人员的舒适性，同时会在内饰表面粘附很多的灰尘，使其清洁变得更加困难，影响汽车内部的美观。

通常，人们认为聚丙烯发粘的主要原因有以下几方面：一是为了提高聚丙烯材料的耐热、抗老化等性能需在合成或加工改性时加入一些抗氧、耐光照等助剂，由于这些助剂与聚丙烯的相容性不好，会逐渐在聚丙烯的表面析出，从而使得其表面发粘；二是在聚丙烯合成或改性中有时会加入一些熔点比较低的材料（如PP蜡，PE蜡等），这些材料在较高的温度条件下使用时，由于其熔点较低，会融化，也会使得聚丙烯表面发粘；三是在聚丙烯合成中会产生一些低聚物同样会使得聚丙烯表面发粘。

改善聚丙烯材料发粘问题的方法主要是控制助剂在材料表面的析出或减少低熔点物质的加入。

目前很少有明确的专利表述改性聚丙烯复合材料防粘的措施，美国专利US4366292采用的方法是：在非结晶聚丙烯中加入聚乙烯或在等规聚丙烯、非结晶聚丙烯中加入聚乙烯而生成防粘聚丙烯复合材料。

美国专利US4146586中采用的是一种将5-10%的聚酯与非结晶聚丙烯混合的方法而制成防粘的聚丙烯复合材料，但是类似此种方法在材料的选择和使用的温度上都有很大的局限性，所以不是很好的防粘方法。

不过有一些专利涉及如何处理在聚丙烯材料中产生的多余的有机小分子、低聚物等油类物质。如美国专利US4851499中指出：在等规聚丙烯树脂聚合过程当中会有催化剂体系中的酯类化合物，如苯甲酸乙酯的残留物，对于去除聚丙烯树脂基体所含有的这些物质，该专利提出的方法是：采用一种酯化甘油酯类化合物、一种环氧类化合物、一种一元醇或是多元醇类化合物、一种脂肪酸酯类化合物或是上述几种化合物的混合物，通过将上述化合物和聚丙烯树脂熔融挤出，在挤出的过程中使这些化合物和带有异味的酯类残留物进行酯交换反应形成另外一些大分子的化合物固定在树脂当中，从而不让它迁移到材料表面。

而美国专利US5041483中提到了使用一种松香酯的方法来解决聚丙烯材料在改性受热过程当中裂解出的小分子的问题。

美国专利US4080359中则采用一种烷基3，5-二-特-丁基-4-羟基-羧化肉桂酸和二烷基硫代二丙酸盐醋酸盐混合物的方法来解决改性聚丙烯材料当中所添加的一些稳定剂与聚丙烯不相容而迁移带来材料表面析出的问题。

综上所述，通过在聚丙烯材料中加入聚乙烯、聚酯的方式来达到材料的防粘效果，在材料的选择、物理性能的调控、使用的温度上都有很大的局限性；而上述这些处理聚丙烯材料中产生的多余的有机小分子、低聚物等油类物质方法，从某些角度上来说，对聚丙烯材料的防粘问题具有不同程度的解决。然而，对汽车内饰制件使用的聚丙烯材料而言，其在改性过程所要考虑的有关防粘因素不仅仅是其中个别的因素，而是要将聚丙烯发粘因素都考虑在内，如助剂、低熔点的辅料、残留的低聚物等，因此选择一种能同时解决造成聚丙烯发粘的所有因素的助剂才是解决聚丙烯复合材料发粘问题的最佳方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以有效的吸收聚丙烯复合材料制备过程中产生的多余有机小分子、低聚物等油类物质的防粘聚丙烯复合材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：在聚丙烯材料的基础配方中加入一种防粘剂，其是一种很好的吸附有机小分子、低聚物等油类物质的橡胶体，即其一方面不含不饱和双键，具有良好的稳定性和耐老化性；另一方面它具有良好的溶解性能，共混性能，优异的充油性，可以有效的吸收聚丙烯复合材料制备中产生的多余的有机小分子、低聚物等油类物质，让这些油类物质不迁移到材料表面，从而提高了材料的防粘性能，这种防粘剂为SEBS，并且，这种防粘剂对材料的其他特性，如力学性能，热氧稳定性等不会产生影响。

具体的技术方案为：

一种防粘聚丙烯复合材料及其制备方法，其特征在于，包括以下组分以及各组分的质量百分含量为：

聚丙烯                   38-98%；

无机矿粉                 0-30%；

增韧剂                   0-25%；

防粘剂                   1-5%；

热氧稳定剂DSTP          0.1-1.0%；

抗氧剂1010               0.1-1.0%；

抗氧剂168                0.1-0.5%。

上述的防粘剂为SEBS。

上述的聚丙烯在温度为230℃、负载为2.16 kg条件下的熔体流动速率为5-50g/10min，优选5-30g/10min，且聚丙烯为具有不同流动性的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合体，其中，共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯的摩尔比为共聚聚丙烯的4-10%的范围内。

而上述的无机矿粉为粒径为1-10微米的滑石粉、碳酸钙、硫酸镁晶须、硅灰石中的一种或至少两种的混合物。

上述的抗氧剂1010为Ciba公司产，商品牌号为Irganox 1010，化学名称为四〔β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯、热氧稳定剂168为Ciba公司产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；热氧稳定剂DSTP 为英国ICE公司产，商品牌号为Negonox DSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯。

一种防粘聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按重量配比秤取原料：按按防粘聚丙烯复合材料的组分及各组分的配比称取原料；

（2）混料：将步骤（1）称取的聚丙烯、无机矿粉、增韧剂、防粘剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010和抗氧剂168在高速混合器中干混3－5分钟；

（3）熔融挤出、造粒：将步骤（2）混合好的原料置于双螺杆机中经熔融挤出，造粒，其具体条件为：一区为180～190℃，二区和三区为200～210℃，四区、五区和六区为210～215℃，七区、八区、九区和十区为215～225℃，且停留时间为1-2分钟，压力为12－18MPa。

本发明的有益效果是：

1、本发明使用了一种简单高效的防粘剂，所制得复合材料具有防粘的特性；

2、本发明所制得的防粘的聚丙烯复合材料在保证材料防粘特性的同时，材料的各项物理力学性能优异；

3、本发明提出的防粘的聚丙烯复合材料的制备工艺简单、成本低。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，对本发明技术方案作进一步详细说明：

本发明使用的材料要求：聚丙烯为具有不同流动性的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合体，其中共聚聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在4-10%的范围内，聚丙烯的熔体流动速率（温度为230℃，负载为2.16kg条件下）为5-50g/10min，更为常用为5-30g/10min；本发明使用的无机矿粉为滑石粉，当然也可以为碳酸钙、硫酸镁晶须、硅灰石等，其粒径范围为1-10微米；所述的防粘剂为SEBS；增韧剂POE为DOW公司生产，商品牌号为Engage 8842，化学名称为乙辛橡胶；抗氧剂1010为Ciba公司产，商品牌号为Irganox 1010，化学名称为四〔β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯；热氧稳定剂168为Ciba公司产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；热氧稳定剂DSTP 为英国ICE公司产，商品牌号为Negonox DSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯。

本发明的实验分为三组，每组各为五个实施例，下面为第一组实验的具体实施例的配方和制备方法：

实施例1

将聚丙烯67%、滑石粉20%、POE 10%、SEBS2%、热稳定剂DSTP 0.5%、抗氧剂1010 0.3%、抗氧剂168 0.2%在高速混合器中干混3-5分钟后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃，停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。

实施例2

将聚丙烯66%、滑石粉20%、POE8842 10%、SEBS 3%、热稳定剂DSTP 0.5%、抗氧剂1010 0.3%、抗氧剂168 0.2%在高速混合器中干混3-5分钟后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃，停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。

实施例3

将聚丙烯65%、滑石粉20%、POE8842 10%、SEBS 4%、热稳定剂DSTP 0.5%、抗氧剂1010 0.3%、抗氧剂168 0.15%在高速混合器中干混3-5分钟后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃，停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。

实施例4

将聚丙烯64%、滑石粉20%、POE8842 10%、SEBS 5%、热稳定剂DSTP 0.5%、抗氧剂1010 0.3%、抗氧剂168 0.2%在高速混合器中干混3-5分钟后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃，停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。

实施例5

将聚丙烯69%、滑石粉20%、POE 884210%、热稳定剂DSTP 0.5%、抗氧剂1010 0.3%、抗氧剂168 0.2%在高速混合器中干混3-5分钟后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃，停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。

第二组实验的实施例1-5与第一组实验的实施例1-5一一对应，其中改变的是：第二组实验的实施例1-5中的聚丙烯分别为77%、76%、75%、74%和79%，滑石粉为20%，POE取消，其余组分加入的含量与第一组五个实施例的量相同。

第三组实验的实施例1-5与第一组实验的实施例1-5一一对应，其中改变的是：第三组实验的实施例1-5中的聚丙烯分别为87%、76%、75%、74%和79%，POE 10%，滑石粉取消，其余组分加入的含量与第一组五个实施例的量相同。

性能评价方式及实行标准：

将按上述方法完成造粒的粒子材料事先在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。

拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150*10*4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为80*6*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；热变形温度按ISO 75进行，试样尺寸为120*10*3.0mm，载荷为1.8MPa；材料的热氧老化性能按ISO4577进行，试样尺寸为50*10*10mm，测试温度为150℃；材料的防粘特性按德国大众汽车公司PV1306进行测试，试样尺寸135*45*3mm，测试样件在测试前保证干净无油污。

材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度，断裂伸长率，弯曲模量，热变性温度以及冲击强度的数值进行评判；材料的热氧老化性能根据按标准所测定的耐热氧老化时间长短进行评判：时间越长，材料的耐热氧老化性能越好；材料的防粘性能按德国大众汽车公司PV1306进行测试评判：防粘等级≤1.5符合汽车内饰防粘标准，值越小，防粘效果越好。

三组实验的配方及各性能测试结果见下面各表：

表1：第一组实验的实施例1-5的配方及材料性能表：

表2：第二组实验的实施例1-5的配方及材料性能表：

表3：第三组实验的实施例1-5的配方及材料性能表：

由上述的三个表可以看出：随着防粘剂的加入，防粘效果明显增加，而且随着防粘剂含量的增加，粘性等级越小，防粘效果更好，当含量为4%，粘性等级最小，当含量继续增大时，粘性等级变化不大，由表1和表2、3对比可知，填料和辅料的加入与否对防粘效果影响不大，因此，在聚丙烯材料中加入防粘剂，可以大大提高聚丙烯材料的防粘效果，但不影响材料的物理性能，所以这种SEBS橡胶体是一种性能很好的防粘助剂。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种防粘聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下组分以及各组分的质量百分含量为：

聚丙烯                   38-98%；

无机矿粉                0-30%；

增韧剂                   0-25%；

防粘剂                   1-5%；

热氧稳定剂DSTP  0.1-1.0%；

抗氧剂1010            0.1-1.0%；

抗氧剂168              0.1-0.5%。

2.根据权利要求1所述的一种防粘聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的防粘剂为SEBS。

3.根据权利要求1所述的一种防粘聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯在温度为230℃、负载为2.16kg的条件下，其熔体流动速率为5-50g/10min，优选5-30g/10min。

4.根据权利要求1所述的一种防粘聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合体。

5.根据权利要求4所述的一种防粘聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，其摩尔比为共聚聚丙烯的4-10%。

6.根据权利要求1所述的一种防粘聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的无机矿粉为粒径为1-10微米的滑石粉、碳酸钙、硫酸镁晶须、硅灰石中的一种或至少两种的混合物。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的一种防粘聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按重量配比秤取原料：按防粘聚丙烯复合材料的组分及各组分的配比称取原料；

（2）混料：将步骤（1）称取的聚丙烯、无机矿粉、增韧剂、防粘剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010和抗氧剂168在高速混合器中干混3－5分钟；

（3）熔融挤出、造粒：将步骤（2）混合好的原料置于双螺杆机中经熔融挤出，造粒，其具体条件为：一区为180～190℃，二区和三区为200～210℃，四区、五区和六区为210～215℃，七区、八区、九区和十区为215～225℃，且停留时间为1-2分钟，压力为12－18MPa。