CN102382373B - 一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，按重量百分数计包括：聚丙烯40~95%，弹性体2~20%，聚乙烯0~15%，滑石粉0~30%，耐划伤剂1-5%，相容剂0.5-8%，抗氧剂0.1-1%，光稳定剂0.1-0.5%，所述相容剂为聚烯烃有机硅共聚物或烷基改性聚硅氧烷。其制备方法如下：（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、相容剂在高混机中混合1~3分钟，然后加入滑石粉、抗氧剂和光稳定剂后再混合1~3分钟得到预混料；（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190~230℃，真空造粒制得耐划伤及抗应力发白聚丙烯。其优点在于，采用聚硅氧烷系耐划伤剂提高材料的耐划伤性，并解决了耐划伤剂引入带来的制件在注塑成型及安装使用过程中受应力发白严重的问题，产品良品率高。

Description

一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯组合物，特别是一种耐划伤及抗应力发白的聚丙烯组合物；本发明还给出了一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物的制备方法。

背景技术

聚丙烯由于具有成本低、质量轻、强度高、耐化学性能好、加工工艺性好、易回收等优点，近来在汽车上得到广泛应用。但其不足在于，聚丙烯的表面硬度较低，其所述部件如仪表板、副仪表板、门板、立柱、手套箱等在生产、运输及使用过程中，不可避免会受到硬物的碰擦，如乘客手指甲划伤，鞋子碰伤，从而改变了内饰件的颜色，影响内饰件的耐用性和美观。此外，其表面亦会出现应力发白现象。

对于提高聚丙烯的耐划伤性能，通常采用三种途径：一是添加小分子的酰胺类润滑剂；二是添加一定分子量的聚有机硅氧烷润滑剂；三是添加聚四氟乙烯自润滑剂或金属氧化物。

中国专利CN200810023328.X公开了一种耐刮擦型汽车内饰件专用料及其制备方法，采用酰胺润滑剂降低材料的表面摩擦系数，提高聚丙烯的耐划伤性能。但酰胺润滑剂由于分子量较小，容易迁出，受热后导致制件表面有析发粘的风险，且气味较大。CN200910212885.0通过添加纳米级聚四氟乙烯微粉来提高聚丙烯的耐划伤性能，然而聚四氟乙烯的价格昂贵，限制了其推广应用。

最近对聚丙烯组合物的改性是通过添加高分子量的聚硅氧烷来实现，由于其对聚丙烯材料具有良好的表面润滑效果，且气味小，易获得，耐热及耐候性能优异，因此受到广泛的关注。中国专利CN201010192122.7公开了一种耐刮擦抗冲聚丙烯改性材料，通过添加硅酮粉制得了耐划伤性能优良的聚丙烯改性材料。CN200910197584.5也公开了采用聚硅氧烷来制备低气味耐划伤聚丙烯复合物。中国专利200910176973.X亦公开了一种聚丙烯组合物，包括在组合物中添加聚硅氧烷类润滑剂作为耐划伤改性剂，然而聚硅氧烷系润滑剂与PP相容性较差，在受到外界应力作用时，制件极容易产生应力发白现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物及其制备方法，以解决聚丙烯组合物容易出现的产品应力发白的问题。

本发明所述低散发聚丙烯组合物，按重量百分数计wt%由以下组分制成：

聚丙烯            40~95%

弹性体            2~20%

聚乙烯            0~15%

滑石粉            0~30%

聚硅氧烷耐划伤剂    1-5%

相容剂            0.5-8%

抗氧剂            0.1-1%

光稳定剂          0.1-0.5%

所述相容剂为聚烯烃有机硅共聚物或烷基改性聚硅氧烷。

所述聚丙烯为共聚聚丙烯，熔体流动速率为5-90g/10min，其悬臂梁缺口冲击强度在23℃下大于5 KJ/m²，共聚聚丙烯为无规、嵌段共聚物，并采用正离子配位聚合、Ziegler-Natta负离子配位聚合或者用茂金属催化剂合成。

弹性体为乙烯－丙烯共聚物、乙烯－己烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物、乙烯－辛烯共聚物的一种或几种的混合物，其密度为0.850-0.900g/cm³。

聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE或线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种。

滑石粉的平均粒径尺寸（D50）为2~20μm，D97为10~45μm。滑石粉的粒径常用D50与D97表示，D50表示粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，即平均粒径，D97表示粒径小于它的颗粒占97%。

所述的聚硅氧烷耐划伤剂为二甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、聚硅氧烷母粒、硅酮粉中的一种或几种，所述的烷基改性聚硅氧烷，其聚硅氧烷主链或支链上带有长链烷基，长链中碳数目大于8；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，添加重量百分比为1:1；光稳定剂为受阻胺类光稳定剂即TINUV770。

一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、相容剂在高混机中混合1~3分钟，然后加入滑石粉、抗氧剂和光稳定剂后再混合1~3分钟，转速为1000~2000转分钟，得到预混料；

（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190~230℃，真空造粒制得耐划伤及抗应力发白聚丙烯。 

本发明所述聚丙烯组合物可用于制备仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛等汽车用内饰件。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.在聚丙烯组合物中加入聚硅氧烷系耐划伤剂，不仅能够提高材料的耐划伤性能，还能够提高材料的力学性能，且能够减少耐划伤剂的引入带来的制件在注塑成型及安装使用过程中受应力发白严重的问题；

2.加入相应的相容剂聚烯烃有机硅共聚物或烷基改性聚硅氧烷配合后，制得的材料既有良好的耐划伤性能，又具备优异的抗应力发白特性；

3.整个设备及其制备工艺简单，设备要求低，产品良品率高，可广泛应用于汽车内饰材料的生产。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，但不限于此。

实施例一

按表1所示重量百分比称取组分：聚丙烯、弹性体乙烯-丙烯共聚物，二甲基聚硅氧烷，相容剂聚烯烃有机硅共聚物、抗氧剂1010和光稳定剂。将聚丙烯、弹性体、耐划伤剂二甲基聚硅氧烷、相容剂先在高混机中混合3分钟，然后加入抗氧剂和光稳定剂，再混合2分钟，转速为2000转分钟，得到预混料；预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度维持在190~230℃，真空造粒制得耐划伤及抗应力发白聚丙烯，并测定其耐划伤和抗应力发白性能，具体数值列于表1。

实施例二

按重量百分比称取表1所示的组分：聚丙烯、弹性体乙烯-丁烯共聚物，聚乙烯、滑石粉、乙烯基聚硅氧烷，相容剂聚烯烃有机硅共聚物、抗氧剂和光稳定剂。将聚丙烯、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、相容剂先在高混机中混合2分钟，然后加入滑石粉、抗氧剂和光稳定剂，再混合2分钟，转速为1500转分钟，得到预混料；预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为200℃，真空造粒制得耐划伤及抗应力发白聚丙烯。并测定其耐划伤和抗应力发白性能，具体数值列于表1。

实施例三

按重量百分比称取表1所示的组分：聚丙烯、弹性体乙烯-辛烯共聚物，聚乙烯、滑石粉、氨基聚硅氧烷，相容剂聚烯烃有机硅共聚物、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表1。

实施例四

按重量百分比称取表1所示的组分：聚丙烯、弹性体乙烯-丙烯共聚物，聚乙烯、滑石粉、氨基基聚硅氧烷，相容剂烷基改性聚硅氧烷、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表1。

实施例五

按重量百分比称取表1所示的组分：聚丙烯、弹性体乙烯-己烯共聚物，聚乙烯、滑石粉、聚硅氧烷母粒，相容剂烷基改性聚硅氧烷、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表1。

实施例六

按重量百分比称取表1所示的组分：聚丙烯、弹性体乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物，聚乙烯、滑石粉、硅酮粉，相容剂烷基改性聚硅氧烷、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表1。

本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表1所示。

表1 实施例中聚丙烯组合物组成及散发性能

*相容剂1为聚烯烃有机硅共聚物

*相容剂2为烷基改性聚硅氧烷

对比例一：

按重量百分比称取表2所示的组分：聚丙烯、弹性体，乙烯基聚硅氧烷、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例一，性能测试数值列于表2。

对比例二

按重量百分比称取表2所示的组分：聚丙烯、弹性体，聚乙烯、滑石粉、乙烯基聚硅氧烷，相容剂马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表2。

对比例三

按重量百分比称取表2所示的组分：聚丙烯、弹性体，聚乙烯、滑石粉、乙烯基聚硅氧烷，相容剂马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表2。

对比例四

按重量百分比称取表2所示的组分：聚丙烯、弹性体，聚乙烯、滑石粉、乙烯基聚硅氧烷，相容剂马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表2。

对比例五

按重量百分比称取表2所示的组分：聚丙烯、弹性体，聚乙烯、滑石粉、乙烯基聚硅氧烷，相容剂马来酸酐接枝乙烯-丁烯共聚物（POE-g-MAH）、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表2。

对比例六

按重量百分比称取表2所示的组分：聚丙烯、弹性体，聚乙烯、滑石粉、乙烯基聚硅氧烷，相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯（PP-g-GMA）、抗氧剂和光稳定剂。制备方法同实施例二，性能测试数值列于表2。

本对比例的聚丙烯组合物，其组成如表2所示。

               表2 对比例聚丙烯组合物组成

实施例和对比例中聚丙烯组合物的耐划伤性能按PV3952进行测试，载荷为10N。采用划伤前后色差△L值变化大小来评估，材料耐划伤性能越好，△L值越小。

实施例和对比例中聚丙烯组合物的抗应力发白性能按PV3966进行测试。采用落球应力发白前后色差△L值变化大小来评估，材料抗应力发白性能越好，△L值越小。

由各实施例与对比例的耐划伤性能和抗应力发白测试结果可以看出，加入聚有机硅氧烷系的耐划伤剂后，材料耐划伤性能得到改善，但受应力发白问题十分严重，虽然加入相容剂PP-g-MAH、PE-g-MAH、POE-g-MAH以及PP-g-GMA，但还是不能解决应力发白问题，而采用加入相应的相容剂聚烯烃有机硅共聚物或烷基改性聚硅氧烷配合后，制得的材料既有良好的耐划伤性能，又具备优异的抗应力发白特性。

因此，本发明所述的聚丙烯材料制备的汽车部件，其各种性能均达到使用要求，既具有良好的耐划伤性能，且解决了应力发白问题。 

上述实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，若本领域的技术人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，按重量百分数计wt%由以下组分制成：

聚丙烯            40~95%

弹性体            2~20%

聚乙烯            0~15%

滑石粉            0~30%

聚硅氧烷耐划伤剂    1-5%

相容剂            0.5-8%

抗氧剂            0.1-1%

光稳定剂          0.1-0.5%

所述相容剂为聚烯烃有机硅共聚物或烷基改性聚硅氧烷。

2.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，熔体流动速率为5-90g/10min，其悬臂梁缺口冲击强度在23℃下大于5 KJ/m²，共聚聚丙烯为无规、嵌段共聚物，并采用正离子配位聚合、Ziegler-Natta负离子配位聚合或者用茂金属催化剂合成。

3.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述的弹性体为乙烯－丙烯共聚物、乙烯－己烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物、乙烯－辛烯共聚物的一种或几种的混合物，其密度为0.850-0.900g/cm³。

4.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE或线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述滑石粉的平均粒径尺寸D50为2~20μm，D97为10~45μm。

6.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述的聚硅氧烷耐划伤剂为二甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、聚硅氧烷母粒、硅酮粉中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述的烷基改性聚硅氧烷，其聚硅氧烷主链或支链上带有长链烷基，长链中碳数目大于8。

8.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，添加重量百分比为1:1。

9.根据权利要求1所述的耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，其特征在于，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

10.制备权利要求1~9任一项权利要求所述耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物的方法，包括如下步骤：

（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、相容剂在高混机中混合1~3分钟，然后加入滑石粉、抗氧剂和光稳定剂后再混合1~3分钟，转速为1000~2000转/分钟，得到预混料；

（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190~230℃，真空造粒制得耐划伤及抗应力发白聚丙烯。