CN102492196A - 一种高温耐磨擦聚烯烃复合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温耐磨擦聚烯烃复合物及其制备方法。所述的高温耐磨擦聚烯烃复合物其特征在于，包括聚烯烃35-75wt%，高温耐磨擦剂5-20wt%、偶联剂1-5wt%以及矿物填充物30-10wt%。制备方法为：将矿物填充物和偶联剂按比例置入温度为80-120℃的高速搅拌机中，搅拌均匀；将聚烯烃和高温耐磨擦剂按比例置入上述混合物中，搅拌均匀；将上述混合物通过喂料器送入双螺杆挤出机中，挤出、造粒。本发明能显著提高聚丙烯在高温状态下或经历高温老化后的耐磨擦性，在不增加成本的前提下扩大了耐磨擦聚丙烯的使用范围，可广泛应用在汽车的内外饰产品中。

Description

一种高温耐磨擦聚烯烃复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温耐磨擦聚烯烃复合物及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
汽车工业的发展离不开汽车塑料化的进程，目前我国工程塑料的自给率不足16%。据中国工程塑料协会预测，2005年我国工程塑料需求增长率为15%，2010年约为10%，需求量将从2000年的44万t增长到2010年的140万t。我国汽车制造业对工程塑料需求量增长迅速，到2010年总用量将达到94万吨（以塑料用量占汽车重量的5%-10%计）。聚丙烯（PP）用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性PP产品，其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃，并能承受高温750~1000h后不老化，不龟裂。据报道，日本丰田公司推出的新一代具有高取向结晶性的聚丙烯HEHCPP产品，可以作为汽车仪表板、保险杠，比以TPO为原料生产的同类产品成本降低30%，改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。
聚丙烯具有韧性高，可改性空间大及成本低等优点广泛应用在汽车内外饰材料中，其中耐磨擦技术也做到了一定的水平。但在一些特殊用途如高温下，普通耐磨擦PP材料的耐磨擦性会降低很多，时间长了可能失效，对一些功能零件来说就失去了作用。如果材料能在高温下持续保持耐磨擦的作用，那么用此材料做成的零部件其在高温状态下的功能更可靠，寿命也会更长久。这里所说的高温指在100℃以下这个范围，在汽车上主要是在发动机周边或受光照时间比较长如仪表板上方等地方。在这些环境下目前的聚丙烯还不能达到长期耐磨擦的要求。
发明内容
 本发明的目的是提供一种在高温下仍能保持超耐磨擦性的聚烯烃复合物，以避免现有材料不耐磨的缺陷，并满足汽车内饰和外饰在高温条件下的使用要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种聚烯烃复合物，其特征在于，包括聚烯烃35-75wt%，高温耐磨擦剂5-20wt%、偶联剂1-5wt%以及矿物填充物30-10wt%。
优选地，所述的聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯、聚醋酸乙烯（EVA）、聚烯烃弹性体（TPE、POE）、氢化的苯乙烯-丁二烯共聚物（SEBS）中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述的高温耐磨擦剂由三种组分组成，第一组分为聚丙烯、聚乙烯或其混合物，重量百分比为50-90wt%；第二组分为芥酸酰胺、硅酮母粒以及油酸酰胺中的任意一种或两种的混合物，重量百分比为5-15wt%；第三组分为聚四氟乙烯、有机硅油或其混合物，重量百分比为5-10wt%。
进一步地，所述的聚四氟乙烯的粒径为1-10μm，有机硅油的粘度为500-3500mPas。
优选地，所述的有机硅油粘度范围为1000-2000mPas。
进一步地，所述的高温耐磨擦剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将第一组分置入密炼机中，升温至160-200℃，密炼5-10分钟；
第二步：将第二组分置入第一步得到的混合物中，密炼5-10分钟；
第三步：将第三组分置入第二步得到的混合物中，密炼5-10分钟；
第四步：将第三步得到的复合物冷却后，置入单螺杆挤出机中，挤出、造粒。
优选地，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂以及铝钛复合偶联剂中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述的矿物填充物为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母以及高岭土中的任意一种或两种以上的混合物。
本发明还提供了上述高温耐磨擦聚烯烃复合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将矿物填充物和偶联剂按比例置入温度为80-120℃的高速搅拌机中，搅拌均匀；
第二步：将聚烯烃和高温耐磨擦剂按比例置入第一步得到的混合物中，搅拌均匀；
第三步：将第二步得到的混合物通过喂料器送入双螺杆挤出机中，挤出、造粒。
优选地，所述的高速搅拌机的转速为500-1000rpm/min，第一步中的搅拌时长为5-10分钟，第二步中的搅拌时长为5-10分钟。
本发明能显著提高聚丙烯在高温状态下或经历高温老化后的耐磨擦性，在不增加成本的前提下扩大了耐磨擦聚丙烯的使用范围，可广泛应用在汽车的内外饰产品中。
具体实施方式
    下面结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
Figure 79008DEST_PATH_IMAGE001
将70kg聚丙烃、10kg高密度聚乙烯HDPE 5000S放入密炼机中，升温至190℃密炼10分钟，然后加入5kg硅酮母粒和5kg芥酸酰胺密炼5分钟，最后加入10kg聚四氟乙烯密炼10分钟后，通过单螺杆挤出造粒，得到高温耐磨擦剂。
 将20kg3000目滑石粉与1kg硅烷偶联剂高温100℃高速搅拌10分钟，然后将59kg燕化聚丙烯K7726，10kg三井化学弹性体DF610与10kg上述高温耐磨擦剂放入高混机中一起搅拌5分钟后送入双螺杆挤出造粒，得到聚烯烃复合物。
用上述聚烯烃复合物做出的配色产品，具有很好的韧性，其常温与高温测试对比结果如下：
Figure 851792DEST_PATH_IMAGE002
实施例2
Figure 126916DEST_PATH_IMAGE003
将65kg齐鲁石化聚丙烯SP179 与20kg高密度聚乙烯HDPE 8008放入密炼机中，升温至170℃密炼10分钟，然后加入5kg芥酸酰胺与5kg油酸酰胺密炼5分钟，最后加入5kg有机硅油密炼10分钟后，通过单螺杆挤出造粒，得到高温耐磨擦剂。
    将20kg碳酸钙与10kg云母粉及5kg铝酸酯偶联剂高温80℃高速搅拌10分钟，然后将50kg齐鲁石化聚丙烯SP179，10kg台橡SEBS 6154与5kg上述高温耐磨擦剂放入高混机中一起搅拌5分钟后送入双螺杆挤出造粒，得到聚烯烃复合物。
用上述聚烯烃复合物做出的产品，表面具有良好的手感，并且在高温100℃下经老化300小时后，其耐摩擦性能与未老化前相当。
Figure 770387DEST_PATH_IMAGE004
 
实施例3
Figure 636712DEST_PATH_IMAGE005
将65kg燕山石化聚丙烯K7726 与5kg油酸酰胺放入密炼机中，升温至180℃密炼5分钟，然后加入5kg聚四氟乙烯与5kg有机硅油密炼10分钟后，通过单螺杆挤出造粒，得到高温耐磨擦剂。
    将10kg硅灰石与10kg滑石粉及3kg铝酸酯偶联剂高温100℃高速搅拌10分钟，然后将62kg燕山石化聚丙烯K7726、5kgEVA及10kg上述高温耐磨擦剂放入高混机中一起搅拌8分钟后送入双螺杆挤出造粒，得到聚烯烃复合物。
用上述聚烯烃复合物做出的产品，在高温100℃下经老化250小时后，其实验数据如下：
Figure 365633DEST_PATH_IMAGE006
实施例4
Figure 444448DEST_PATH_IMAGE007
高温耐磨擦剂的制备：将90kgHDPE 8008 与5kg油酸酰胺放入密炼机中，升温至160℃密炼5分钟，然后加入5kg有机硅油密炼10分钟后，通过单螺杆挤出造粒，得到高温耐磨擦剂。
    将 10kg滑石粉及2kg铝钛复合偶联剂高温100℃高速搅拌6分钟，然后将68kg齐鲁石化聚丙烯SP179、5kgPOE DF610、5kgLDPE 2426及10kg上述高温耐磨擦剂放入高混机中一起搅拌10分钟后送入双螺杆挤出造粒，得到聚烯烃复合物。
用上述聚烯烃复合物做出的产品，在高温100℃下经老化300小时后，其耐摩擦性能与未老化前对比如下：
Figure 473584DEST_PATH_IMAGE008
这里所说的密炼机，要求具有可密封式加料口，具有可控转速双转子可对体系进行捏合，具有可控温式密炼仓，具有一定容积的可倾倒式密炼仓。所用的单螺杆挤出机要求喂料斗配有下压式强制喂料转子，采用风冷热切和水环切粒进行造粒。

Claims (10)

1.一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，包括聚烯烃35-75wt%，高温耐磨擦剂5-20wt%、偶联剂1-5wt%以及矿物填充物30-10wt%。
2. 如权利要求1所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯、聚醋酸乙烯、聚烯烃弹性体、氢化的苯乙烯-丁二烯共聚物中的任意一种或两种以上的混合物。
3. 如权利要求1所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的高温耐磨擦剂由三种组分组成，第一组分为聚丙烯、聚乙烯或其混合物，重量百分比为50-90wt%；第二组分为芥酸酰胺、硅酮母粒以及油酸酰胺中的任意一种或两种的混合物，重量百分比为5-15wt%；第三组分为聚四氟乙烯、有机硅油或其混合物，重量百分比为5-10wt%。
4. 如权利要求2所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的聚四氟乙烯的粒径为1-10μm，有机硅油的粘度为500-3500mPa。
5. 如权利要求2所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的有机硅油粘度范围为1000-2000mPas。
6. 如权利要求1所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的高温耐磨擦剂的制备方法具体步骤如下：
第一步：将第一组分置入密炼机中，升温至160-200℃，密炼5-10分钟；
第二步：将第二组分置入第一步得到的混合物中，密炼5-10分钟；
第三步：将第三组分置入第二步得到的混合物中，密炼5-10分钟；
第四步：将第三步得到的复合物冷却后，置入单螺杆挤出机中，挤出、造粒。
7. 如权利要求1所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂以及铝钛复合偶联剂中的任意一种或两种以上的混合物。
8. 如权利要求1所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物，其特征在于，所述的矿物填充物为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母以及高岭土中的任意一种或两种以上的混合物。
9. 权利要求1所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将矿物填充物和偶联剂按比例置入温度为80-120℃的高速搅拌机中，搅拌均匀；
第二步：将聚烯烃和高温耐磨擦剂按比例置入第一步得到的混合物中，搅拌均匀；
第三步：将第二步得到的混合物通过喂料器送入双螺杆挤出机中，挤出、造粒。
10. 如权利要求9所述的一种高温耐磨擦聚烯烃复合物的制备方法，其特征在于，所述的高速搅拌机的转速为500-1000rpm/min，第一步中的搅拌时长为5-10分钟，第二步中的搅拌时长为5-10分钟。
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