CN103030876B

CN103030876B - 低光泽耐划伤玻纤增强pp复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103030876B
Application number: CN201210567452.9A
Authority: CN
Inventors: 孙刚; 周英辉; 李国明; 程文超; 李欣; 李志平; 陈延安; 丁超; 罗忠富
Original assignee: Jiangsu Kingfa New Material Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Kingfa New Material Co Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: CN103030876A

Abstract

本发明公开了一种低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料及其制备方法，其由以下按总重量百分比计的各组分组成：38~88wt.%速率为0.01~100g/10min的聚丙烯、5~30？wt.%切无碱玻璃纤维、2~10？wt.%极性单体接枝聚合物类相容剂、0.2~1.0wt.%热稳定剂、0.3~1.0？wt.%加工助剂和5~20？wt.%增韧剂，所得成品具有优异的刚性、耐热性、常温低温冲击性能、低光泽以及耐划伤性，其拉伸强度≥35Mpa，断裂伸长率≥5%，弯曲模量≥2000Mpa，热变形温度（0.45Mpa）≥120℃，23℃缺口冲击强度≥35KJ/m²，-30℃缺口冲击强度≥15KJ/m²，光泽度Gs（60°）≤2.4GU，10N力划伤后色差ΔL≤1.5。

Description

低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻纤增强PP复合材料，尤其涉及一种低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料及其制备方法，适用于对低光泽度和耐划伤性要求较高的汽车内饰件。

背景技术

汽车内饰材料或者家用电器材料在使用过程中不可避免的会产生轻微划伤或者划痕，给产品的外观造成破坏，从而影响消费者的使用心情。目前汽车内饰聚丙烯复合物普遍采用添加滑石粉等无机填料来增加材料的刚性和耐热性，同时添加橡胶提高材料的韧性和耐低温性，但是无论无机填料还是橡胶的加入都会使材料受到轻微划伤后表面划痕更明显。为降低这种视觉上产生的划痕效果，目前耐划伤聚丙烯复合物普遍采用添加酰胺类和硅酮类等耐划伤助剂，这种提高耐划伤的原理是耐划伤助剂在材料表面形成一种表面层，提高材料表面的爽滑程度，从而在经受轻微划伤后材料划痕处的亮度变化不明显。但是这种耐划伤改性技术的缺陷在于，耐划伤剂加入量较大，造成材料成本上升，同时会造成材料气味、雾度以及VOC超标，不符合汽车内饰低气味、低雾度以及低VOC的要求。

同时随着人们生活水平的提高，除了功能性要求外，对汽车内饰件的光泽度要求也越来越高，亚光的内饰不仅可以愉悦乘员心情，而且对驾车安全也有重要作用。目前汽车内饰聚丙烯复合物的低光泽主要靠选择低光泽聚丙烯原材料来实现，但是低光泽聚丙烯价格昂贵，不符合汽车工业日益发展的要求。因此当前在汽车内饰件行业需要一种无需额外添加消光剂和耐划伤剂即可实现低光泽和高耐划伤性的高分子复合材料。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料及其制备方法，由该方法制备所得玻纤增强PP复合材料，使划伤破坏尽在材料表层进行，而不会对内部材料结构造成深层次的破坏，且在不额外添加消光剂的情况下拥有良好的低光泽度，满足汽车内饰件的应用。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料，由以下按总重量百分比计的各组分组成：

其中所述熔体流动速率为0.01~100g/10min的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种；所述短切无碱玻璃纤维的直径≤15μm，长度为3~5mm；所述极性单体接枝聚合物类相容剂的结构中，聚合物为聚烯烃共聚物，极性单体为可双键聚合的酸酐类单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体中的至少一种；所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种。

其进一步的技术方案为：

所述极性单体接枝聚合物类相容剂的结构中聚烯烃共聚物为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种。

所述极性单体接枝聚合物类相容剂的结构中可双键聚合的酸酐类单体为马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐和乙烯基丁二酸酐中的至少一种；所述丙烯酸类单体为丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种；所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种。

所述热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、半受阻酚类和杯芳烃中的至少一种。

所述增韧剂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的至少一种。

本发明还提供了一种所述低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料的制备方法，将熔体流动速率为0.01~100g/10min的聚丙烯38~88wt.%、极性单体接枝聚合物类相容剂2~10wt.%、热稳定剂0.2~1.0wt.%、加工助剂0.3~1.0wt.%和增韧剂5~20wt.%在长径比为40:1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散，将5~30wt.%的短切无碱玻璃纤维通过失重式计量秤从侧喂料口加入，进行挤出造粒，得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料母粒；所述挤出温度为170~240℃。

此外本发明所述方法制备所得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料母粒，适用于汽车内饰件。

本发明的有益技术效果是：该玻纤增强PP复合材料采用熔体流动速率为0.01~100g/10min的均聚和共聚聚丙烯中的至少一种，配合采用短切无碱玻璃纤维、极性单体接枝聚合物类相容剂、热稳定剂、加工助剂和增韧剂，所得成品具有优异的刚性、耐热性、常温低温冲击性能、低光泽以及耐划伤性，其拉伸强度≥35Mpa，断裂伸长率≥5%，弯曲模量≥2000Mpa，热变形温度（0.45Mpa）≥120℃，23℃缺口冲击强度≥35KJ/m²，-30℃缺口冲击强度≥15KJ/m²，光泽度Gs（60°）≤2.4GU，10N力划伤后色差ΔL≤1.5。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不限于下述实施例。本发明中所未提到的操作方法及工艺条件均为本领域技术人员公知内容，本申请中不再赘述。

实施例一

将87.5公斤聚丙烯（牌号为PP-SP179）、0.2公斤酚类热稳定剂Irganox1010（购自CIBA公司）、0.3公斤加工助剂EBS、5公斤乙烯-辛烯共聚物POE（牌号为DF610）、2公斤马来酸酐接枝聚丙烯（牌号为CA-100）在长径比为40:1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散，并将5公斤短切无碱玻璃纤维305K（重庆国际生产）通过失重式计量秤从侧喂料口加入，于170℃下进行挤出造粒，得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料母粒A，其性能如表1所示。

表1母粒A的性能

性能	单位	测试标准	测试结果
				拉伸强度	MPa	ISO527/2-93	38
断裂伸长率	%	ISO527/2-93	8
				弯曲模量	MPa	ISO178-93	2050
23℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	37
				-30℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	15.6
热变形温度（0.45Mpa）	℃	ISO 75-93	122
				光泽度	GU	ASTM D2457	2.3
色差ΔL（10N划伤）	--	PV3952	1.4

实施例二

将69公斤聚丙烯（牌号为PP-7033N）、0.5公斤酚类热稳定剂Irganox1010（购自CIBA公司）、0.5公斤加工助剂EB-FF、10公斤氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（牌号为SEBS-3154）、5公斤马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物（牌号为493D）在长径比为40:1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散，并将15公斤短切无碱玻璃纤维508A（巨石生产）通过失重式计量秤从侧喂料口加入，于210℃下进行挤出造粒，得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料母粒B，其性能如表2所示。

表2母粒B的性能

性能	单位	测试标准	测试结果
				拉伸强度	MPa	ISO527/2-93	37.5
断裂伸长率	%	ISO527/2-93	10
				弯曲模量	MPa	ISO178-93	2450
23℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	40
				-30℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	17.6
热变形温度（0.45Mpa）	℃	ISO 75-93	124
				光泽度	GU	ASTM D2457	2.2
色差ΔL（10N划伤）	--	PV3952	1.2

实施例三

将56.5公斤聚丙烯（牌号为PP-RP346R）、0.7公斤酚类热稳定剂Irganox1010（购自CIBA公司）、0.8公斤加工助剂EB-FF、15公斤三元乙丙共聚物（牌号为K2340A）、7公斤马来酸酐接枝聚丙烯（牌号为Bondyram1001）在长径比为40:1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散，并将20公斤短切无碱玻璃纤维508A（巨石生产）通过失重式计量秤从侧喂料口加入，于220℃下进行挤出造粒，得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料母粒C，其性能如表3所示。

表3母粒C的性能

性能	单位	测试标准	测试结果
				拉伸强度	MPa	ISO527/2-93	39
断裂伸长率	%	ISO527/2-93	12
				弯曲模量	MPa	ISO178-93	2350
23℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	45
				-30℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	17.6
热变形温度（0.45Mpa）	℃	ISO 75-93	126
				光泽度	GU	ASTM D2457	2.1
色差ΔL（10N划伤）	--	PV3952	1.0

实施例四

将38.0公斤聚丙烯（牌号为PP-AZ564）、1.0公斤酚类热稳定剂Irganox1010（购自CIBA公司）、1.0公斤加工助剂EB-FF、20公斤烯辛烯共聚物（牌号为POE-5062）、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯（牌号为Bondyram1001）在长径比为40:1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散，并将30公斤短切无碱玻璃纤维508A（巨石生产）通过失重式计量秤从侧喂料口加入，于240℃下进行挤出造粒，得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料母粒D，其性能如表4所示。

表4母粒D的性能

性能	单位	测试标准	测试结果
				拉伸强度	MPa	ISO527/2-93	40
断裂伸长率	%	ISO527/2-93	14
				弯曲模量	MPa	ISO178-93	2550
23℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	50
				-30℃缺口冲击强度	KJ/m²	ISO180-93	16.9
热变形温度（0.45Mpa）	℃	ISO 75-93	128
				光泽度	GU	ASTM D2457	1.8
色差ΔL（10N划伤）	--	PV3952	0.7

本发明所得低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料具有优异的刚性、耐热性、常温低温冲击性能、低光泽以及耐划伤性。经测试知其拉伸强度≥35Mpa，断裂伸长率≥5%，弯曲模量≥2000Mpa，热变形温度（0.45Mpa）≥120℃，光泽度Gs（60°）≤2.4GU，10N力划伤后色差ΔL≤1.5，其无需额外添加消光剂和耐划伤剂即可达到汽车内饰材料所要求的低光泽度和高耐划伤性能，可用于注塑对光泽度和耐划伤要求较高的汽车内饰件。

Claims

1.一种低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料，其特征在于：由以下按总重量百分比计的各组分组成，且各组分含量之和为100％：

其中所述熔体流动速率为0.01～100g/10min的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种；所述短切无碱玻璃纤维的直径≤15μm，长度为3～5mm；所述极性单体接枝聚合物类相容剂的结构中，聚合物为聚烯烃共聚物，极性单体为可双键聚合的酸酐类单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体中的至少一种；所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种；所述增韧剂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料，其特征在于：所述极性单体接枝聚合物类相容剂的结构中聚烯烃共聚物为聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料，其特征在于：所述极性单体接枝聚合物类相容剂的结构中可双键聚合的酸酐类单体为马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐和乙烯基丁二酸酐中的至少一种；所述丙烯酸类单体为丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种；所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的低光泽耐划伤玻纤增强PP复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为胺类、亚磷酸酯类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、半受阻酚类和杯芳烃中的至少一种。