CN103435915A - 一种抗应力发白聚丙烯复合材料 - Google Patents

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汪理文
丁贤麟
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Abstract

本发明提供一种抗应力发白聚丙烯复合材料，按照重量份数计其包括：40～85份聚丙烯树脂，4～7份抗应力发白剂，15～45份填充剂，5～15份相容剂，0.1～1.0份抗氧剂，加工助剂，0.5～2份；所述聚丙烯树脂为聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为95:5～99:1；所述抗应力发白剂为TiO2、MnO2、ZnO和ZrO2中的一种或多种混合物。本发明提供的一种抗应力发白聚丙烯复合材料是一种抗应力发白性能好且兼具良好的综合力学性能的材料，相对经济成本低，适合汽车等工业大规模生产应用。

Description

一种抗应力发白聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及高分子材料工艺，更具体地，涉及一种抗应力发白聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合而成，属于半结晶性塑料，根据聚合方法和分子连段排列方式，主要分为共聚、均聚两大类。普通的聚丙烯（PP）树脂很难满足各行业的应用要求，改性聚丙烯材料的应用范围已经非常广泛，如汽车、家电行业等。将改性聚丙烯作为汽车门板材料，既要具有良好的刚性和耐冲击性能，又要具有一定的耐气候性和抗热氧化性能，同时还必须具有耐应力发白，耐应力开裂及尺寸稳定性等加工特性。
在改性聚丙烯用于注塑产品时，注塑工艺的顶出环节受到的外力比较集中作用于顶针或顶杆位置，从而使材料在此位置产生银纹并扩展银纹区域以吸收外界能量，而银纹区域产生及扩展将导致制件发白，影响外观或导致不合格产品，此现象在生产汽车门板等比较大型的制件产品中容易出现。因此，抗应力发白聚丙烯复合材料是行业内及其需要的材料。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种抗应力发白的聚丙烯复合材料。
本发明提供了一种抗应力发白聚丙烯复合材料，按照重量份数计其包括：40～85份聚丙烯树脂，4～7份抗应力发白剂，15～45份填充剂，5～15份相容剂，0.1～1.0份抗氧剂，加工助剂，0.5～2份；所述聚丙烯树脂为聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为95:5～99:1；所述抗应力发白剂为TiO2、MnO2、ZnO和ZrO2中的一种或多种混合物。
本发明一个较佳实施例中，进步一包括，按照重量份数计其包括：68份聚丙烯树脂，5份抗应力发白剂，15份填充剂，10份相容剂，0.5份抗氧剂，1.5份加工助剂；所述聚丙烯树脂为聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为97:3；所述抗应力发白剂为TiO2。
本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述TiO2为钛白粉，所述钛白粉的粒径为0.1～0.25μm。
本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述填充剂为滑石粉、硅灰石和云母中的一种或几种的混合物。填充剂的应用能够对聚丙烯材料的增韧作用比较明显，但是填充剂的含量不应该太高，因为大多数填充剂填充改性聚丙烯材料的耐应力开裂性能较差，复合材料在填充剂含量较高时材料比较脆。
本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。相容剂能够提高聚丙烯与填充剂的界面粘接力，当材料受到外力冲击时，填充剂不易从两相间剥离，也能改善材料应力发白的问题。
本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的一种或混合物。
本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述助剂为低分子脂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的一种或几种混合物。
本发明比较现有技术中的缺陷，具有以下有益效果：
1.本发明选用聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯树脂作为基材，这种树脂是无规PP共聚物，乙烯分子无规地插进聚合物的主链中阻碍了聚合物分子的结晶型排列，使得共聚物的结晶度降低引起其刚度降低，抗冲击性能更好。
2.本发明选用的共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为95:5～99:1，这是因为共聚物的熔点和乙烯的含量相关，在共聚物中聚乙烯的含量越多其共聚物的熔点越低，该发明选用的共聚聚丙烯树脂使得聚丙烯复合材料具有良好的综合性能。而且随着共聚聚丙烯中乙烯的含量增加，共聚聚丙烯的制备越来越困难，而且在制备的过程中会伴随着副产物生成，这样也会增加生产成本。
3.本发明在聚丙烯复合材料的基础配方中添加TiO2、MnO2、ZnO或ZrO2等金属化合物，且优选粒径为0.1～0.25μm钛白粉作为抗应力发白剂，这种抗应力发白剂能够有效地降低聚丙烯材料的结晶度，使材料的结晶更加均匀和细密，增加了材料的折光率，从而提高了材料的抗应力发白性。
4.本发明提供的一种抗应力发白聚丙烯复合材料是一种抗应力发白性能好且兼具良好的综合力学性能的材料，相对经济成本低，适合汽车等工业大规模生产应用。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，并使本发明的上述优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
（1）在聚合反应器中通入丙烯、氢气和催化剂，丙烯反应成均聚聚丙烯，然后再反应器中加入乙烯，与聚丙烯共聚生产聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，得到抗应力发白聚丙烯复合材料的基材。
在制备该基材材料时，保证共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为95:5～99:1，这是因为共聚物的熔点和乙烯的含量相关，在共聚物中聚乙烯的含量越多其共聚物的熔点越低，而且随着共聚聚丙烯中乙烯的含量增加，共聚聚丙烯的制备越来越困难，而且在制备的过程中会伴随着副产物生成，这样也会增加生产成本。
（2）按照配方表1中对应的的各组分称重备料，并且将这些原料在高速混合器中干混5分钟。
（3）将步骤（2）中混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速为500转/分，温度：一区190～200℃，二区200～220℃，三区220～235℃，四区215～220℃；挤出过程时间为2分钟，压力为12～18MPa。
实施例2-3
按照表1对应各项称取原料，其余步骤同实施例1。
对比实施例
（1）在聚合反应器中通入丙烯、氢气和催化剂，丙烯反应成均聚聚丙烯，然后再反应器中加入乙烯，与聚丙烯共聚生产聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，得到抗应力发白聚丙烯复合材料的基材。
在制备该基材材料时，保证共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为95:5～99:1。
（2）抗应力发白剂为市售普通的聚丁烯类塑料弹性体，其他的组分与实施例中相同，将这些原料在高速混合器中干混5分钟。
（3）将步骤（2）中混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速为500转/分，温度：一区190～200℃，二区200～220℃，三区220～235℃，四区215～220℃；挤出过程时间为2分钟，压力为12～18MPa。
性能测试
对实施例1-3和对比例中制得的聚丙烯复合材料的产品进行性能测试，测试结果如表2所示。熔体流动速率按ISO1133测试，拉伸强度按ISO527测试，弯曲强度和弯曲模量按ISO178测试。
抗应力发白测试，是室温条件下，将聚丙烯复合材料制备成100×100×3的板子，将重500g，直径为50mm的钢球从300mm高度跌落到该板子上进行测试，然后记录发白区的直径。
表2中的测试数据可知，实施例1制备的聚丙烯复合材料的熔体流动速率为12.9g/10min，是实施例中最高的，其拉伸强度和弯曲模量也是最高的，综合聚丙烯复合材料的力学性能，实施例1的综合力学性能最佳，因此，实施例1为本发明的最佳实施例。市售的聚丙烯复合材料的熔体流动速率、拉伸强度、弯曲模量和缺口冲击强度等力学性能均不如本发明实施例中制备的复合材料的性能。
表2中可以看出，该发明的配方制备的抗应力发白的聚丙烯复合材料的综合力学性能较好，实施例1-3中制备的聚丙烯复合材料经过应力发白测试后，应力发白区域的直径为4～6mm，对比例中的复合材料的发白区域为14mm，所以实施例1-3中添加钛白粉等金属氧化物为抗应力发白剂比对比例中添加市售普通的抗应力发白剂的抗应力发白效果明显要好的多。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
表1配方表单位（份）
组分名称 实施例1 实施例2 实施例3
共聚聚丙烯 68 70 60
钛白粉 5 4 7
滑石粉 15 20 15
相容剂 10 5 15
抗氧剂 0.5 0.1 1
助剂 1.5 0.9 2
表2性能测试结果
检测项目 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
熔体流动速率（g/10min） ISO1133 12.9 11.4 10.5 9.6
缺口冲击强度（KJ/m2） ISO179-1 21 22 19 17
拉伸强度（MPa） ISO527-2 23.6 23.1 22.8 21.3
弯曲模量（MPa） ISO178 1567 1496 1467 1423
应力发白发白区域直径（mm） PV3966 4 6 5 14

Claims (7)

1.一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份数计其包括：40～85份聚丙烯树脂，4～7份抗应力发白剂，15～45份填充剂，5～15份相容剂，0.1～1.0份抗氧剂，加工助剂，0.5～2份；
所述聚丙烯树脂为聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为95:5～99:1；
所述抗应力发白剂为TiO2、MnO2、ZnO和ZrO2 中的一种或多种混合物。
2.根据权利要求1所述的一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份数计其包括：68份聚丙烯树脂，5份抗应力发白剂，15份填充剂，10份相容剂，0.5份抗氧剂，1.5份加工助剂；所述聚丙烯树脂为聚丙烯和聚乙烯的共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中聚丙烯和聚乙烯之间的重量比为97:3；所述抗应力发白剂为TiO2。
3.根据权利要求2所述的一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，所述TiO2为钛白粉，所述钛白粉的粒径为0.1～0.25μm。
4.根据权利要求2所述的一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填充剂为滑石粉、硅灰石和云母中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求2所述的一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的一种或混合物。
7.根据权利要求2所述的一种抗应力发白聚丙烯复合材料，其特征在于，所述助剂为低分子脂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的一种或几种混合物。
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