CN103160028A - 一种改性聚丙烯材料、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料改性技术领域和加工技术领域，公开了一种改性聚丙烯材料、制备方法及其应用。本发明的改性聚丙烯材料是由包括以下重量份数的组分制成：58～84份聚丙烯、10～25份矿物、5～15份增韧剂、0.1～0.3份偶联剂、0.2～0.4份抗氧剂、0.1～0.5份光稳定剂、0.3～0.5份耐刮擦剂和0.3～0.5份加工助剂。改性聚丙烯材料的制备方法如下：将58～84份聚丙烯、10～25份矿物、5～15份增韧剂、0.1～0.3份偶联剂、0.2～0.4份抗氧剂、0.1～0.5份光稳定剂、0.3～0.5份耐刮擦剂和0.3～0.5份加工助剂，放入高速混合机中混合3～5分钟；然后将上述混合物加入挤出机中挤出，控制挤出机的料筒温度在180～230℃范围内；挤出冷却至室温，干燥后，进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料。本发明的材料具有良好的耐应力发白特性，可用作汽车内饰件。

Description

一种改性聚丙烯材料、制备方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于高分子材料改性技术领域和加工技术领域，涉及一种改性聚丙烯材料、制备方法及其应用。

背景技术

[0002] 聚丙烯(PP)是一种热塑性塑料，密度低，成品表面硬度大，弹性高，耐热性、化学稳定性、绝缘性良好，被广泛应用于生产、生活等诸多领域。在汽车工业、家电以及机械领域，改性聚丙烯材料的应用范围不断扩大，对改性聚丙烯的技术要求也是越来越高。

[0003] 塑料属于高分子材料，它的分子链很长，塑料分子链相互缠绕在一起，具备一定的强度和硬度；但是在很大的外力(比如快速的剪切力或拉力)下，分子链来不及做出正常反应，于是只能在外力的方向高度取向(规整折叠排列)以吸收外力的能量，但是如果外力够大、作用时间够短，高度取向的分子链依然来不及吸收这么大的功率，于是它会进一步在外力方向取向，产生银纹或剪切带，以进一步吸收巨大的功率，产生的银纹和剪切带足够多之后，就在材料受力面产生了大量的空穴，此区域折光指数降低，于是出现了应力发白现象。

[0004] 改性PP用于注塑产品时，特别是注塑大型制件，如汽车门板、仪表板等制品时，顶杆或者装配处容易应力集中，材料在此位置出现应力发白现象，影响产品外观和性能，从而导致产品不合格。

[0005] 因此，开发一种适用于汽车内饰件的耐应力发白材料就非常有意义。

发明内容

[0006] 针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种改性聚丙烯材料，该材料具有优异的综合性能。

[0007] 本发明的另一个目的是提供一种上述改性聚丙烯材料的制备方法。

[0008] 本发明的第三个目的是提供一种将上述改性聚丙烯材料作为汽车内饰件材料的用途。

[0009] 本发明的技术方案如下:

[0010] 本发明提供了一种改性聚丙烯材料，该材料是由包括以下重量份数的组分制成:

[0011]

聚丙烯 58〜84份；

矿物 IO〜25份；

[0012]增韧剂 5〜15份；

偶联剂 0.1〜0.3份；

抗氧剂 0.2〜0.4份；

光稳定剂 0.1〜0.5份；

耐刮擦剂 0.3〜0.5份；

加工助剂 0.3〜0.5份。

[0013] 所述的聚丙烯为熔融指数不同的共聚聚丙烯或者共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的共混物，在230°C、2.16kg的条件下，其熔融指数为I〜100g/10min ;由于汽车门板、仪表板等材料需要有一定的韧性，所以PP原料首选共聚PP，对材料的刚性要求较高时可以加入适量均聚PP。

[0014] 所述的矿物选自滑石粉、碳酸钙、云母、硫酸钡或硅灰石或它们的混合物，其粒径范围均为2〜15微米。

[0015] 所述的增韧剂为丙烯-乙烯共聚物弹性体，其聚丙烯的结晶度为5〜25%，乙烯含量为5〜15%。

[0016] 所述的偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂进一步为KH-550，化学名称为Y-氨丙基三乙氧基硅烷，分子式为NH2CH2CH2CH2Si (OC2H5) 3。

[0017] 所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中:主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或一种以上的物质，优选四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或β_(4’ -羟基_3’，5’ - 二叔丁基苯基)丙酸十八醇酯(抗氧剂1076);辅抗氧剂选自亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或一种以上的物质，优选三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)。

[0018] 所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，受阻胺类光稳定剂进一步为双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)癸二酸酯(光稳定剂770)。

[0019] 所述的耐刮擦剂为芥酸酰胺。

[0020] 所述的加工助剂为润滑剂，润滑剂进一步为硬脂酸钙。

[0021] 本发明还提供了一种上述改性聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤:

[0022] (1)将58〜84份聚丙烯、10〜25份矿物、5〜15份增韧剂、0.1〜0.3份偶联剂、0.2〜0.4份抗氧剂、0.1〜0.5份光稳定剂、0.3〜0.5份耐刮擦剂和0.3〜0.5份加工助剂，放入高速混合机中混合3〜5分钟；

[0023] (2)然后将上述混合物加入挤出机中挤出，控制挤出机的料筒温度在180〜230°C范围内；

[0024] (3)挤出冷却至室温，干燥后，进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料。

[0025] 所述的挤出机为双螺杆挤出机。

[0026] 本发明的改性聚丙烯材料，其性能符合汽车内饰件材料如门板、仪表板等制件的性能要求，因此，本发明的技术方案包括本发明的改性聚丙烯材料用于汽车内饰件的用途。

[0027] 本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果:

[0028] 1、本发明所制得的改性聚丙烯材料不仅具有良好的耐应力发白特性，还具有优异的综合性能，在23°C下材料的弯曲模量可以达到1500MPa，悬臂梁缺口冲击强度可达25KJ/m2o

[0029] 2、本发明的材料中加入了增韧剂，改善了材料的冲击韧性,另外相对于乙烯-辛烯共聚物弹性体，丙烯-乙烯共聚物弹性体与PP材料的相容性较好，使用该组分后材料的耐应力发白特性会得到改善。

[0030] 3、本发明的材料用于生产汽车内饰件，如汽车门板、仪表板等制件，可以很好的改善在生产时出现的制件应力发白现象。

具体实施方式

[0031] 以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0032] 在实施例1〜3中，聚丙烯为上海赛科石油化工有限责任公司生产的嵌段共聚聚丙烯，商品名为K7926，其熔融指数为28g/10min (测试条件:230°C X 2.16kg)。

[0033] 以下所用的主抗氧剂为Ciba公司生产的抗氧剂1010，辅抗氧剂为Ciba公司生产的抗氧剂168 ;光稳定剂为Ciba公司生产的770。

[0034] 材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度以及密度的数值进行判断，并测试其应力发白性能。

[0035] 应力发白测试采用样品为200mmX140mmX3mm注塑板,测试采用落球实验机,落球高度为140cm,落球重为500g。

[0036] 实施例1

[0037] 将聚丙烯75.8份，粒径为10微米的矿物滑石粉17.5份，增韧剂为乙烯含量为9%、聚丙烯的结晶度为25%的 丙烯-乙烯共聚物弹性体5份，硅烷偶联剂KH-550 0.1份，主抗氧剂10100.2份，辅抗氧剂168 0.2份，光稳定剂770 0.5份，耐刮擦剂芥酸酰胺0.3份，加工助剂硬脂酸钙0.4份，放入高速混合机中混合5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为:一区180°C、二区185°C、三区195°C、四区195°C、五区200°C、六区200°C、机头205°C。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料，性能测试结果见表I。

[0038] 实施例2

[0039] 将聚丙烯68.6份，粒径为5微米的矿物滑石粉20份，增韧剂为乙烯含量为11%、聚丙烯的结晶度为18%的丙烯-乙烯共聚物弹性体10份，硅烷偶联剂KH-550 0.2份，主抗氧剂10100.1份，辅抗氧剂168 0.1份，光稳定剂770 0.3份，耐刮擦剂芥酸酰胺0.4份，加工助剂硬脂酸钙0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为:一区180°C、二区190°C、三区195°C、四区200°C、五区205 °C、六区21 (TC、机头215 °C。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料，性能测试结果见表I。

[0040] 将上述改性聚丙烯材料用海天注塑机注塑成汽车内饰门板，注塑机型号为海天MA28000，注塑温度为180〜230°C，模具温度为40〜50°C。

[0041] 实施例3

[0042] 将聚丙烯58份，粒径为2微米的矿物滑石粉25份，增韧剂为乙烯含量为15%、聚丙烯的结晶度为5%的丙烯-乙烯共聚物弹性体15份，硅烷偶联剂KH-550 0.3份，主抗氧剂1010 0.1份，辅抗氧剂168 0.2份，光稳定剂770 0.4份，耐刮擦剂芥酸酰胺0.5份，加工助剂硬脂酸钙0.5份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为:一区200°C、二区205°C、三区205°C、四区210°C、五区215°C、六区225°C、机头230°C。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料，性能测试结果见表I。

[0043] 将上述改性聚丙烯材料用海天注塑机注塑成汽车仪表板，注塑机型号为海天MA28000，注塑温度为180〜230°C，模具温度为40〜50°C。

[0044]表 I

[0045]

[0046] 从表I可以看出，本发明所制得的聚丙烯复合材料不仅具有良好的耐应力发白特性，还具有优异的综合性能，在23°C下材料的弯曲模量可以达到1500MPa，悬臂梁缺口冲击强度可达25KJ/m2。该材料用于生产的汽车门板、仪表板等汽车内饰件，无应力发白现象。

[0047] 实施例4

[0048] 将熔融指数为50g/10min的共聚聚丙烯84份，粒径为2微米的碳酸钙10份，乙烯含量为11%、聚丙烯的结晶度为18%的增韧剂丙烯-乙烯共聚物弹性体5份，硅烷偶联剂KH-550 0.1份，主抗氧剂1076 0.1份，辅抗氧剂168 0.1份，光稳定剂770 0.1份，耐刮擦剂芥酸酰胺0.3份，加工助剂硬脂酸钙0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为:一区200°C、二区205°C、三区205°C、四区210°C、五区215°C、六区225°C、机头230°C。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料。

[0049] 实施例5

[0050] 将熔融指数为30g/10min的均聚聚丙烯40份，熔融指数为50g/10min的共聚聚丙烯31份，粒径为15微米的硅灰石22.5份，乙烯含量为11 %、聚丙烯的结晶度为18%的增韧剂丙烯-乙烯共聚物弹性体5份，硅烷偶联剂KH-550 0.2份，主抗氧剂1076 0.1份，辅抗氧剂1680.2份，光稳定剂770 0.4份，耐刮擦剂芥酸酰胺0.3份，加工助剂硬脂酸钙0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为:一区200°C、二区205°C、三区205°C、四区210°C、五区215°C、六区225°C、机头230°C。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料。[0051] 实施例6

[0052] 将熔融指数为50g/10min的共聚聚丙烯78.7份，粒径为5微米的云母5份，粒径为5微米的硫酸钡5份，乙烯含量为11 %、聚丙烯的结晶度为18 %的增韧剂丙烯-乙烯共聚物弹性体10份，硅烷偶联剂KH-550 0.3份，主抗氧剂1076 0.1份，辅抗氧剂168 0.2份，光稳定剂7700.1份，耐刮擦剂芥酸酰胺0.3份，加工助剂硬脂酸钙0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为:一区200°C、二区205°C、三区205°C、四区210°C、五区215°C、六区225°C、机头2300C。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料。

[0053] 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)

1.一种改性聚丙烯材料，其特征在于:该材料是由包括以下重量份数的组分制成:聚丙烯 58〜84份；矿物 IO〜25份；增韧剂 5〜15份；偶联剂 0.1〜0.3份；抗氧剂 0.2〜0.4份；光稳定剂 0.1〜0.5份；耐刮擦剂 0.3〜0.5份；加工助剂 0.3〜0.5份。

2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的聚丙烯为共聚聚丙烯或者共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的共混物，在230°C、2.16kg的条件下，其熔融指数为I〜100g/10min。

3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的矿物选自滑石粉、碳酸钙、云母、硫酸钡或硅灰石或它们的混合物，其粒径范围均为2〜15微米。

4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的增韧剂为丙烯-乙烯共聚物弹性体，其聚丙烯的结晶度为5〜25%，乙烯含量为5〜15%。

5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂进一步为KH-550，化学名称为Y-氨丙基三乙氧基硅烷，分子式为NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3O

6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中:主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或一种以上的物质，优选四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β_(4’ -羟基_3’，5’ - 二叔丁基苯基)丙酸十八醇酯；辅抗氧剂选自亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或一种以上的物质，优选三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

7.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于:所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，受阻胺类光稳定剂进一步为双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)癸二酸酯；所述的耐刮擦剂为芥酸酰胺；所述的加工助剂为润滑剂，润滑剂进一步为硬脂酸钙。

8.权利要求1至7任一所述的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)将58〜84份聚丙烯、10〜25份矿物、5〜15份增韧剂、0.1〜0.3份偶联剂、0.2〜0.4份抗氧剂、0.1〜0.5份光稳定剂、0.3〜0.5份耐刮擦剂和0.3〜0.5份加工助剂，放入高速混合机中混合3〜5分钟； (2)然后将上述混合物加入挤出机中挤出，控制挤出机的料筒温度在180〜230°C范围内； (3)挤出冷却至室温，干燥后，进入切粒机造粒，得到改性聚丙烯材料。

9.根据权利要求8所述的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于:所述的挤出机为双螺杆挤出机。

10.权利要求1至7任一所述的改性聚`丙烯材料用于汽车内饰件的用途。