CN102964675A - 一种耐刮擦增韧增强阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐刮擦增韧增强阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子技术领域，涉及一种聚丙烯材料及其制备方法和应用。该聚丙烯材料包括以下组份及其重量份：聚丙烯40～80份，增韧剂5～20份，纳米填料10～30份，阻燃剂5～28份，成核剂0.1～0.5份，加工助剂0.4～1份。本发明的聚丙烯材料中添加纳米填料，使本发明的聚丙烯兼具良好的刚性以及优异的耐刮擦性能。本发明所制得的综合性能优良的改性聚丙烯材料，不但具有较高的韧性和强度，而且还拥有良好的耐刮擦性能和阻燃性能，能很好的应用于汽车内饰件材料。本发明的制备工艺简单，生产成本低。

Description

一种耐刮擦增韧增强阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子技术领域，涉及一种聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯作为一种通用塑料，具有质量轻、易于加工成型，耐热性和耐化学腐蚀性好等优点，因而被广泛应用在汽车、建筑、电子电器等行业。而且部分改性聚丙烯产品已逐渐取代价格较高的工程塑料。但由于聚丙烯的氧指数仅有17.4左右，遇火易燃、发热量高、燃烧速度快、并伴有发烟、滴落现象，因而其应用领域受到了限制。聚丙烯自身的结构使得它的强度和韧性比一些工程塑料差。如果像替代一些工程塑料，必须对聚丙烯进行增韧增强改性来提高其韧性和强度。
在一些汽车内饰件中对材料的阻燃性要求很高，因此对聚丙烯塑料进行阻燃改性是非常必要的。其次，对于汽车内饰件材料而言，希望聚丙烯材料具有良好的耐刮伤性能。一般的聚丙烯增韧增强改性后其耐刮擦性能下降。一般的方法很难使聚丙烯韧性、强度和耐刮擦性能同时提高。本发明可以在提高聚丙烯韧性和强度的同时，提高其耐刮擦性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷提供一种耐刮擦增韧增强阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用。
为实现上述目的本发明采用以下技术方案：
一种聚丙烯材料，其包括以下组份及其重量份：
聚丙烯      40～80份，
增韧剂      5～20份，
纳米填料    10～30份，
阻燃剂      5～28份，
成核剂      0.1～0.5份，
加工助剂    0.4～1份。
所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，熔融指数(MI)为3～60g/10min。
所述的增韧剂选自三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物等。
所述的纳米填料选自纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米氢氧化镁、云母粉、硫酸钡或硅灰石中的一种或几种。
所述的阻燃剂选自溴化环氧树脂、溴化阻燃剂或三氧化二锑中的一种或几种，优选十溴二苯乙烷、八溴醚、十溴联苯醚、四溴双酚A或六溴环十二烷等。
所述的加工助剂选自主抗氧剂、辅抗氧剂、EBS(乙撑双硬脂酰胺)或硬脂酸钙等。
所述的主抗氧剂选自受阻酚抗氧剂或硫酯类抗氧剂，优选抗氧剂1010(四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)或抗氧剂DSTDP(双硬脂酰基硫代双丙酸脂)等；
所述的辅抗氧剂选自亚磷酸盐或酯类，优选抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)等。
所述的成核剂选自二苄叉山梨醇类有机物、有机磷酸盐类化合物、芳香族金属皂等，优选Millken的3905(二苄叉山梨醇)、3940(对-甲基苄叉山梨醇)、三井东亚化学的NC-4(二(对乙基苄叉)山梨醇、NA-10(双(对特丁基苯氧基)磷酸钠)、NA-11(甲撑双(2，4特丁基苯氧基)磷酸钠)或AL-PTBBA(双(对特丁基苯丙酸)羟基铝)。
一种上述聚丙烯材料的制备方法，其包含以下步骤：
(1)按上述配方称取原料；
(2)将上述原料放入高混机中混合2～5分钟，制成预混物；
(3)再将预混物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
所述的步骤(3)中挤出机的各区温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区185-190℃，四区190-210℃，五区180-200℃。螺杆转速为180-550转/分。
一种上述聚丙烯材料用作汽车内饰件的应用。
本发明的优点在于：
1.本发明使用纳米填料给与聚丙烯良好的刚性以及优异的耐刮擦性能。
2.本发明所制得的是综合性能优良的改性聚丙烯材料，不但具有较高的韧性和强度，而且还拥有良好的耐刮擦性能和阻燃性能，能很好的应用于汽车内饰件材料。
3.本发明提出的耐刮擦、增韧增强、阻燃聚丙烯材料制备工艺简单，生产成本低。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
树脂和各种添加剂放入高混机中混合2～5分钟，制成预混物，再在在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。挤出机的各区温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区185-190℃，四区190-210℃，五区180-200℃。螺杆转速为180-550转/分。
物料经水冷、切粒、干燥后注塑成标准样条，供性能测试。其中，熔融指数的测试条件为：230℃，2.16kg；阻燃性能按UL94垂直燃烧法测试；拉伸性能测试按ISO527-2进行；弯曲性能测试按ISO 178进行；悬臂梁冲击强度测试按ISO180-2000进行；耐刮伤性测试方法采用交叉划痕剥落试验机(网格试验机)，刮伤针在300g载荷下，划出11×11间隔为1mm的网格，反复3次。根据目测结果分为5个等级：5级为无划痕；4级为有轻微划痕；3级为有明显划痕；2级为有比较显著的划痕；1级为有很严重的划伤。
实施例1-7
(1)按表1中配方称取各原料；
(2)将上述原料放入高混机中混合2～5分钟，制成预混物；
(3)再将预混物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
所述的挤出机的各区温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区185-190℃，四区190-210℃，五区180-200℃。螺杆转速为180-550转/分。
其中聚丙烯为燕山石化的PP K7726，增韧剂1为乙烯-辛烯共聚物，增韧剂2为三元乙丙橡胶，十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃剂，纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米氢氧化镁组合物为纳米填料，主抗氧剂1010和辅抗氧剂168复配为抗氧剂，二(4-叔丁基苯基)成核剂1为磷酸酯钠盐(NA-10)，成核剂2为AL-PTBBA(双(对特丁基苯丙酸)羟基铝)，加工助剂为硬脂酸钙。其共混组分的含量(重量份)如下：
表1
  组分(重量份)   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4  实施例5  实施例6   实施例7
  K7726   42份   50份   59份   64份  67份  69份   79份
  增韧剂1   10份   -   20份   -  12份  -   5份
  增韧剂2   -   14份   -   10份  -  15份   -
  纳米填料   20份   30份   15份   20份  15份  10份   10份
  十溴二苯乙烷   22份   4份   4份   4份  4份  4份   4份
  三氧化二锑   6份   2份   2份   2份  2份  2份   2份
  抗氧剂1010   0.1份   0.1份   0.1份   0.1份  0.2份  0.2份   0.1份
  抗氧剂168   0.2份   0.2份   0.2份   0.2份  0.4份  0.4份   0.2份
  成核剂1   0.2份   -   0.2份   -  0.3份  -   0.4份
  成核剂2   -   0.2份   -   0.3   -   0.5份   -
  硬脂酸钙   0.5份   0.5份   0.3份   0.3份   0.2份   0.3份   0.1份
比较例
采用与实施例1-7相同的制备方法，制备单一组分聚丙烯(PPK7726)，并采用同样的方法测定其物理性能。结果见表2：
表2
Figure BDA0000088303160000041
从实施例1-7可以看出，聚丙烯材料的耐刮伤等级都达到了很高的等级，4级和5级，在提高耐刮伤等级的同时，聚丙烯的阻燃性能也很好，V2级和V0级别。在赋予了聚丙烯材料良好的耐刮伤性能和阻燃性能之外，聚丙烯材料的力学性能弯曲模量和冲击强度都得到了很大程度的提高，表明材料具有良好的刚性和韧性。对比例1-7具有的优异的综合性能是实施例所不能比拟的。
本发明通过添加增韧剂、纳米填料和成核剂改性聚丙烯，在提高其韧性和强度的同时提高了耐刮擦性能和阻燃性能。这种耐刮擦、增韧增强、阻燃聚丙烯具有优异的综合性能，在对材料要求越来越高的汽车行业，能很好的满足汽车内饰件材料的要求。
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)

1.一种聚丙烯材料，其特征在于：其包括以下组份及其重量份：
聚丙烯    40～80份，
增韧剂    5～20份，
纳米填料  10～30份，
阻燃剂    5～28份，
成核剂    0.1～0.5份，
加工助剂  0.4～1份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，熔融指数为3～60g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的增韧剂选自三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的纳米填料选自纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米氢氧化镁、云母粉、硫酸钡或硅灰石中的一种或几种；
或所述的阻燃剂选自溴化环氧树脂、溴化阻燃剂或三氧化二锑中的一种或几种，优选十溴二苯乙烷、八溴醚、十溴联苯醚、四溴双酚A或六溴环十二烷。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的加工助剂选自主抗氧剂、辅抗氧剂、乙撑双硬脂酰胺或硬脂酸钙。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的主抗氧剂选自受阻酚抗氧剂或硫酯类抗氧剂，优选四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或双硬脂酰基硫代双丙酸脂；
或所述的辅抗氧剂选自亚磷酸盐或酯类，优选三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述的成核剂选自二苄叉山梨醇类有机物、有机磷酸盐类化合物、芳香族金属皂，优选二苄叉山梨醇、对-甲基苄叉山梨醇、二(对乙基苄叉)山梨醇、双(对特丁基苯氧基)磷酸钠、甲撑双(2，4特丁基苯氧基)磷酸钠或双(对特丁基苯丙酸)羟基铝。
8.一种上述权利要求1-7中任一所述的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)按权利要求1所述的配方称取原料；
(2)将上述原料放入高混机中混合2～5分钟，制成预混物；
(3)再将预混物在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中挤出机的各区温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区185-190℃，四区190-210℃，五区180-200℃。螺杆转速为180-550转/分。
10.一种上述权利要求1-7中任一所述的聚丙烯材料用作汽车内饰件的应用。
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