CN102532719A - 一种低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,包含以下组分及重量份数:聚丙烯60~90份,滑石粉10~20份,纳米耐刮擦剂0.1~20份,润滑剂0.5~3.0份,抗氧剂1.0~3.0份,硬脂酸钙0.5~3.0份。本发明所制备的产品表面耐刮擦性能好,成本低,气味低,高刚性,流动性好,耐冲击,典型应用于汽车仪表板产品的生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料加工技术领域,涉及一种聚丙烯复合材料及其方法。
背景技术
相对于工程塑料来说,聚丙烯原材料具有来源丰富、价格便宜、综合性能好、应用广泛、密度小、半透明、表面光泽好、有较好的耐热性,除此之外还可以进行增韧、填充、增强和合金改性,明显的改进性能以适应不同领域的特殊要求。因而被越来越多地应用于汽车以及其它领域。然而经过改性的聚丙烯材料耐刮擦性能明显降低很多,但是材料的耐刮擦性能却是仪表板、操控台和门板表皮等汽车内部应用部件的关键性能。耐刮擦性是汽车内饰部件、耐用品和高光泽小家电材料等的重要性能之一。塑料和汽车工业正积极寻找解决方案以提高聚烯烃材料的耐刮擦性能。
耐刮擦性能是材料表面的一种破坏方式,影响因素也很多。目前提高聚丙烯材料耐刮擦性能的主要方法有以下三种:
1.添加超细无机矿物粉进行改性,这些填料有助于改善制品的表面平整性,从而达到改善材料耐刮擦性能的目的;
2.添加润滑剂的方式,但是都是小分子物质,当润滑剂被加入后会迁移到材料表面或起霜白化,产生一个蜡层,降低摩擦系数从而达到提高材料的耐刮擦性能;
3.添加新型非迁移性表面改性剂,能够润滑聚合物表面,降低聚合物的表面摩擦系数,同时也不会迁移,不会产生表面胶粘性,可以很好的提高材料的耐刮擦性能
综合比较上述三种提高材料耐刮擦性能的方法,目前使用较多的是添加润滑剂和新型非迁移性表面改性剂。润滑剂可以选择的种类较多,效率比较低下,加入量较大,产品表面容易出现各种问题;新型非迁移性表面改性剂添加量通常在2%-5%的范围之内,耐刮擦性能随着添加量的增加而提高,但是成本较高,气味较重,综合力学性能有大幅度的下降。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中聚丙烯增韧改性材料表面的耐刮擦性能和汽车仪表板用气味高,价格高,综合力学性能差的问题,提供一种新型汽车仪表板专用聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明采用以下技术方案:
一种低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,包含以下组分及重量份数:
聚丙烯(PP) 60~90份
滑石粉 10~20份
纳米耐刮擦剂 0.1~20份
润滑剂 0.5~3.0份
抗氧剂 1.0~3.0份
硬脂酸钙 0.5~3.0份。
所述的纳米耐刮擦剂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅和纳米氧化锌中的一种或者多种复配制得。
所述的聚丙烯为结晶度为56~65%的普通共聚PP聚丙烯。
所述的纳米氧化铝、纳米氧化硅和纳米氧化锌的复配比例为0~50∶30~100∶0~20。
所述的润滑剂由酰胺类润滑剂、硅系润滑剂、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰胺中的任意一种或者多种进行复配的使用。
所述的酰胺类润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺。
所述的硅系润滑剂选自甲基硅油,羟基硅油或聚醚硅油。
所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168。
一种上述聚丙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)向高速搅拌机中加入滑石粉,在300~500转/分钟的转速下搅拌混合3~5分钟;
(2)向步骤(1)的共混物中,加入纳米耐刮擦剂,在300~500转/分钟的转速下搅拌混合7~12分钟;
(3)向步骤(2)的共混物中,将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在300~500转/分钟转速下搅拌混合3~5分钟;
(4)将步骤(3)的共混物在1500~2000转/分钟的转速下高速搅拌混合5~10分钟;
(5)将步骤(4)的共混物在300~500转/分钟的转速下搅拌5~10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经由以下挤出造粒加工工艺经由挤出机挤出造粒得到最终产品。
所述的双螺杆挤出机的工艺参数为:1区170~190℃,2区170~190℃,3区170~190℃,4区170~190℃,5区170~190℃,6区170~190℃,7区170~190℃,8区200~230℃,9区200~250℃,10区200~250℃,机头温度190~230℃,机头压力3.8Mpa,主机电流30Hz,真空0.06MPa。
本发明的优点在于:
本发明所制备的汽车仪表板用专用料具有优异的表面耐刮擦性能,价格低,气味小生产方便,产品表面光泽高,同时具有较好的耐冲击性能、强度和韧性。
具体实施方式
实施例1
表1
原料 | 质量份数 |
PP | 80 |
滑石粉 | 20 |
纳米耐刮擦剂 | 0.1 |
抗氧剂1010 | 1 |
抗氧剂168 | 1 |
聚四氟乙烯 | 2 |
硬脂酸钙 | 1 |
该案例纳米耐刮擦剂质量份复配为纳米氧化铝∶纳米氧化硅∶纳米氧化锌=50∶30∶20;
按表1中配比将物料称量完毕后按照以下步骤做出材料
(1)加入滑石粉在480转/分钟的转速下搅拌混合4分钟;
(2)加入纳米耐刮擦剂在450转/分钟的转速下搅拌混合9分钟;
(3)将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在500转/分钟的转速下搅拌混合5分钟;
(4)在1800转/分钟的转速下搅拌混合10分钟;
(5).在350转/分钟的转速下搅拌10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经挤出机挤出造粒得到最终产品。
具体工艺条件如表2所示:
表2
所得共混物材料的测试结果如表3所示(ASTM):
表3
熔指 | 15 |
拉伸强度 | 21 |
断裂伸长率 | 180 |
弯曲强度 | 35 |
弯曲模量 | 1800 |
缺口冲击强度 | 16 |
热变形温度 | 112 |
气味等级 | 2 |
耐刮擦ΔL | 1.49 |
实施例2
表4
原料 | 质量份数 |
PP | 60 |
滑石粉 | 20 |
纳米耐刮擦剂 | 20 |
抗氧剂1010 | 1 |
抗氧剂168 | 1 |
聚四氟乙烯 | 2 |
硬脂酸钙 | 2 |
该案例纳米耐刮擦剂质量份复配为纳米氧化铝∶纳米氧化硅∶纳米氧化锌=40∶40∶20;
按表4中配比将物料称量完毕后按照以下步骤做出材料
(1)加入滑石粉在480转/分钟的转速下搅拌混合4分钟;
(2)加入纳米耐刮擦剂在450转/分钟的转速下搅拌混合9分钟;
(3)将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在500转/分钟的转速下搅拌混合5分钟;
(4)在1800转/分钟的转速下搅拌混合10分钟;
(5)在350转/分钟的转速下搅拌10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经挤出机挤出造粒得到最终产品。
具体工艺条件如表5所示:
表5
所得共混物材料的测试结果如表6所示(ASTM):
表6
熔指 | 18 |
拉伸强度 | 22 |
断裂伸长率 | 100 |
弯曲强度 | 38 |
弯曲模量 | 2070 |
缺口冲击强度 | 18 |
热变形温度 | 115 |
气味等级 | 2.2 |
耐刮擦ΔL | 1.33 |
实施例3
表7
原料 | 质量份数 |
PP | 70 |
滑石粉 | 20 |
纳米耐刮擦剂 | 10 |
抗氧剂1010 | 1 |
抗氧剂168 | 1 |
聚四氟乙烯 | 2 |
硬脂酸钙 | 2 |
该案例纳米耐刮擦剂质量份复配为纳米氧化铝∶纳米氧化硅∶纳米氧化锌=25∶70∶5;
按表7中配比将上述物料称量完毕后按照以下步骤做出材料
(1)加入滑石粉在480转/分钟的转速下搅拌混合4分钟;
(2)加入纳米耐刮擦剂在450转/分钟的转速下搅拌混合9分钟;
(3)将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在500转/分钟的转速下搅拌混合5分钟;
(4)在1800转/分钟的转速下搅拌混合10分钟;
(5)在350转/分钟的转速下搅拌10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经挤出机挤出造粒得到最终产品。
具体工艺条件如表8所示:
表8
所得共混物材料的测试结果如表9所示(ASTM):
表9
熔指 | 16.8 |
拉伸强度 | 25 |
断裂伸长率 | 70 |
弯曲强度 | 40.3 |
弯曲模量 | 2201 |
缺口冲击强度 | 18.8 |
热变形温度 | 118 |
气味等级 | 1.8 |
耐刮擦ΔL | 1.26 |
实施例4
表10
原料 | 质量份数 |
PP | 80 |
滑石粉 | 15 |
纳米耐刮擦剂 | 5 |
抗氧剂1010 | 1 |
抗氧剂168 | 1 |
聚四氟乙烯 | 2 |
硬脂酸钙 | 2 |
该案例纳米耐刮擦剂质量份复配为纳米氧化铝∶纳米氧化硅∶纳米氧化锌=0∶80∶20;
按表10中配比将物料称量完毕后按照以下步骤做出材料
(1)加入滑石粉在480转/分钟的转速下搅拌混合4分钟;
(2)加入纳米耐刮擦剂在450转/分钟的转速下搅拌混合9分钟;
(3)将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在500转/分钟的转速下搅拌混合5分钟;
(4)在1800转/分钟的转速下搅拌混合10分钟;
(5)在350转/分钟的转速下搅拌10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经挤出机挤出造粒得到最终产品。
具体工艺条件如表11所示:
表11
所得共混物材料的测试结果如表12所示(ASTM):
表12
熔指 | 17 |
拉伸强度 | 23 |
断裂伸长率 | 180 |
弯曲强度 | 36 |
弯曲模量 | 1830 |
缺口冲击强度 | 19 |
热变形温度 | 113 |
气味等级 | 2.1 |
耐刮擦ΔL | 1.24 |
实施例5
表13
原料 | 质量份数 |
PP | 80 |
滑石粉 | 10 |
纳米耐刮擦剂 | 10 |
抗氧剂1010 | 1 |
抗氧剂168 | 1 |
聚四氟乙烯 | 2 |
硬脂酸钙 | 2 |
该案例纳米耐刮擦剂质量份复配为纳米氧化铝∶纳米氧化硅∶纳米氧化锌=30∶60∶10;
按表13中配比将上述物料称量完毕后按照以下步骤做出材料
(1)加入滑石粉在480转/分钟的转速下搅拌混合4分钟;
(2)加入纳米耐刮擦剂在450转/分钟的转速下搅拌混合9分钟;
(3)将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在500转/分钟的转速下搅拌混合5分钟;
(4)在1800转/分钟的转速下搅拌混合10分钟;
(5)在350转/分钟的转速下搅拌10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经挤出机挤出造粒得到最终产品。
具体工艺条件如表14所示:
表14
所得共混物材料的测试结果如表15所示(ASTM):
表15
熔指 | 14.4 |
拉伸强度 | 24 |
断裂伸长率 | 200 |
弯曲强度 | 40 |
弯曲模量 | 2000 |
缺口冲击强度 | 20 |
热变形温度 | 115 |
气味等级 | 2.1 |
耐刮擦ΔL | 1.15 |
实施例6
表16
原料 | 质量份数 |
PP | 70 |
滑石粉 | 15 |
纳米耐刮擦剂 | 15 |
抗氧剂1010 | 1 |
抗氧剂168 | 1 |
聚四氟乙烯 | 2 |
硬脂酸钙 | 2 |
该案例纳米耐刮擦剂质量份复配为纳米氧化铝∶纳米氧化硅∶纳米氧化锌=25∶55∶20;
按表16中配比将物料称量完毕后按照以下步骤做出材料
(1)加入滑石粉在480转/分钟的转速下搅拌混合4分钟;
(2)加入纳米耐刮擦剂在450转/分钟的转速下搅拌混合9分钟;
(3)将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在500转/分钟的转速下搅拌混合5分钟;
(4)在1800转/分钟的转速下搅拌混合10分钟;
(5)在350转/分钟的转速下搅拌10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经挤出机挤出造粒得到最终产品。
具体工艺条件如表17所示:
表17
所得共混物材料的测试结果如表18所示(ASTM):
表18
熔指 | 13 |
拉伸强度 | 27 |
断裂伸长率 | 72 |
弯曲强度 | 40.8 |
弯曲模量 | 2400 |
缺口冲击强度 | 19 |
热变形温度 | 120 |
气味等级 | 2.3 |
耐刮擦ΔL | 1.08 |
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:包含以下组分及重量份数:
聚丙烯 60~90份
滑石粉 10~20份
纳米耐刮擦剂 0.1~20份
润滑剂 0.5~3.0份
抗氧剂 1.0~3.0份
硬脂酸钙 0.5~3.0份。
2.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的纳米耐刮擦剂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅或纳米氧化锌中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的聚丙烯为结晶度为56~65%的普通共聚PP聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的纳米氧化铝、纳米氧化硅和纳米氧化锌的复配比例为0~50∶30~100∶0~20。
5.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的润滑剂选自酰胺类润滑剂、硅系润滑剂、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰胺中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的酰胺类润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺。
7.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的硅系润滑剂选自甲基硅油、羟基硅油或聚醚硅油。
8.根据权利要求1所述的低气味、耐刮擦、高刚性聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168。
9.一种权利要求1-8中任一所述的聚丙烯复合材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)向高速搅拌机中加入滑石粉,在300~500转/分钟的转速下搅拌混合3~5分钟;
(2)向步骤(1)的共混物中,加入纳米耐刮擦剂,在300~500转/分钟的转速下搅拌混合7~12分钟;
(3)向步骤(2)的共混物中,将聚丙烯材料与润滑剂、抗氧剂在300~500转/分钟转速下搅拌混合3~5分钟;
(4)将步骤(3)的共混物在1500~2000转/分钟的转速下高速搅拌混合5~10分钟;
(5)将步骤(4)的共混物在300~500转/分钟的转速下搅拌5~10分钟,得到初混料;
(6)将初混料经由以下挤出造粒加工工艺经由挤出机挤出造粒得到最终产品。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述的双螺杆挤出机的工艺参数为:1区170~190℃,2区170~190℃,3区170~190℃,4区170~190℃,5区170~190℃,6区170~190℃,7区170~190℃,8区200~230℃,9区200~250℃,10区200~250℃,机头温度190~230℃,机头压力3.8Mpa,主机电流30Hz,真空0.06MPa。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120704 |