CN103627090B - 一种具有良好外观的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有良好外观的聚丙烯复合材料及其制备方法，制备方法为：(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯33％～85.6％、增韧剂3～20％、三元共聚热塑性弹性体1～20％、填充矿物10～30％、抗氧剂0.2～1％、润滑剂0.2～1％；(2)将步骤(1)中的原料放入高混机中混合2～5min，出料；(3)将步骤(2)中混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为200～400转／分，温度为180～220℃，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。与现有技术相比，本发明制得的聚丙烯复合材料力学性能优异，表面无留痕、虎皮纹等缺陷，绿色环保，可广泛适用于汽车、家电、体育用品等领域。

Description

一种具有良好外观的聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种具有良好外观的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯由于密度低、耐腐蚀、易加工，成本低，可回收、机械性能优良等特点，被广泛应用于汽车、家电等行业。但是聚丙烯的耐低温性能差、刚性低，易老化，通常需要添加增韧剂、填料、助剂来优化其性能。由于在注塑过程中各组分的之间的粘度差异较大，在流程较大的制件上往往会出现流痕、虎皮纹等缺陷。而研究表明，增韧剂的增加会显著增加出现虎皮纹的概率，从而影响制件的外观。
中国专利CN101914243A公开了一种用于注塑具有良好外观汽车制件的聚丙烯组合物及其制备方法，由以下组份制成：聚丙烯树脂50-78％，弹性体2-20％，乙烯-丙烯嵌段共聚物2-10％，余量为助剂，克服了制件产生虎皮纹外观缺陷。
中国专利CN101885878A公开了一种聚丙烯树脂组合物，包括聚丙烯、填料、增韧剂、热稳定剂、润滑剂和外观改进剂，所述外观改进剂为丙烯酸酯-含羧基的烯烃-乙烯三元共聚物或环氧基脂肪族聚合物，避免了虎皮纹或流痕等外观缺陷的产生。
中国专利CN102964686A公开了一种消除虎皮纹聚丙烯复合材料及其制备方法，通过添加小分子聚丙烯增加聚丙烯复合材料的流动性能来克服制品外观缺陷。
中国专利CN103131086A公开了一种具有良好外观的耐刮擦聚丙烯组合物，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯57-82份，聚乙烯3-8份，增韧剂3-8份，矿物填料10-30份，耐刮擦剂1.5-2.5份，其他助剂0.5-1份。该发明组合物通过添加聚乙烯及加工助剂很好的改善了组合物的相界面问题，改善组合物在注塑过程中存在的流痕及虎皮纹问题，使组合物注塑件有很好的表面效果，并加入耐刮擦剂改善组合物注塑件在使用过程中因刮擦、摩擦而产生的表面损伤。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好外观的聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有良好外观的聚丙烯复合材料，该复合材料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯或其混合物，优选为共聚聚丙烯。
所述的增韧剂为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物，优选为乙烯-辛稀共聚物。
所述的三元共聚热塑性弹性体为丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物。
所述的丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物的熔体流动速率为1g／min～10g／min。
所述的填充矿物选自滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠、硫酸钡或硅灰石中的一种或几种，优选为5000目的滑石粉。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；其中，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1∶1，受阻酚类抗氧剂选自抗氧剂1010，亚磷酸酯类抗氧剂选自抗氧剂168。
所述的润滑剂为硬脂酸锌。
一种具有良好外观的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯33～85.6％、增韧剂3～20％、三元共聚热塑性弹性体1～20％、填充矿物10～30％、抗氧剂0.2～1％、润滑剂0.2～1％；
(2)将步骤(1)中的原料放入高混机中混合2～5min，出料；
(3)将步骤(2)中混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为200～400转／分，温度为180～220℃，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)制得的具有良好外观的聚丙烯复合材料通过添加三元共聚热塑性弹性体部分替代增韧剂，由于三元共聚热塑性弹性结构中的乙烯-丙烯链段与聚丙烯有较好的亲和性，而结构中的乙烯-丁烯链段或者丙烯-丁烯链段与增韧剂的结构相似，三元共聚物实际上起到了增容剂的作用，使制得的聚丙烯复合材料各组分的分散性提高，相容性增强，有效减少了由于橡胶相分散不均造成的熔体不稳定流动。
(2)相比于乙烯-丙烯嵌段共聚物及丙烯酸酯-含羧基的烯烃-乙烯三元共聚物，乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物对于聚丙烯与增韧剂具有更好的增容作用；添加小分子聚丙烯，会降低材料的力学性能，而对于增韧剂含量较大时，具有良好外观的耐刮擦聚丙烯组合物不能有效消除虎皮纹。
(3)制得的产品表面无留痕、虎皮纹等缺陷，成本低廉，可广泛适用于汽车、家电、体育用品等领域。相比于添加小分子助剂添加流动性的方法，力学性能更加优异，无析出，无气味，符合绿色环保的要求；而相比于其他添加高分子助剂的材料，本发明中的三元共聚物不仅具有相容剂的作用，而且适中的熔体粘度保证各组分更加充分的分散和混合，显著改善制品的表面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
按照以下组分及重量百分比含量备料：
共聚聚丙烯62％；
乙烯-辛烯共聚物15％；
三元共聚热塑性弹性体12％；
硅灰石10％；
抗氧剂0.6％；
润滑剂0.4％；
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转／分。
实施例2
按照以下组分及重量百分比含量备料：
共聚聚丙烯70％；
乙烯-辛烯共聚物8％；
三元共聚热塑性弹性体6％；
碳酸钙15％；
抗氧剂0.6％；
润滑剂0.4％；
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在190℃，螺杆转速在300转／分。
实施例3
按照以下组分及重量百分比含量备料：
共聚聚丙烯65％；
乙烯-辛烯共聚物9％；
三元共聚热塑性弹性体5％；
滑石粉20％；
抗氧剂0.6％；
润滑剂0.4％；
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在180℃，螺杆转速在350转／分。
实施例4
按照以下组分及重量百分比含量备料：
共聚聚丙烯52％；
乙烯-辛烯共聚物12％；
三元共聚热塑性弹性体10％；
玻璃微珠25％；
抗氧剂0.6％；
润滑剂0.4％；
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在300转／分。
实施例5
按照以下组分及重量百分比含量备料：
共聚聚丙烯59％；
乙烯-辛烯共聚物6％；
三元共聚热塑性弹性体4％；
硫酸钡30％；
抗氧剂0.6％；
润滑剂0.4％；
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在210℃，螺杆转速在400转／分。
比较例1
按照以下组分及重量百分比含量备料：
共聚聚丙烯64％；
乙烯-辛烯共聚物15％；
滑石粉20％；
抗氧剂0.6％；
润滑剂0.4％；
所有原料一起放入高混机中混合2～5min，出料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。其中，工艺温度在200℃，螺杆转速在400转／分。
需要说明的是，实施例1-5和比较例1中的聚丙烯复合材料的具体组分及其重量百分比含量如表1所示。聚丙烯为共聚聚丙烯；增韧剂为乙烯-辛烯共聚物；三元共聚热塑性弹性体为乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；填充矿物为滑石粉、硅灰石、碳酸钙、硫酸钡、玻璃微珠中的一种；抗氧剂为质量比为1∶1的亚磷酸酯类抗氧剂168和受阻酚类抗氧剂1010的复配物；润滑剂为内润滑剂硬脂酸。
表1实施例1-5及对比例1中各组分及其重量百分比含量
实施例1-5及比较例1的性能测试
对实施例1-5及比较例1中制得的聚丙烯复合材料进行力学性能测试对比，力学性能以ISO测试，力学性能结果如表2所示。
表2实施例1-5及比较例1的力学性能
由表2可知，实施例1-5制得的聚丙烯复合材料具有较强的拉伸强度、缺口冲击强度，综合性能优异。
实施例1-5及比较例1的外观评价
实施例1-5制得的聚丙烯复合材料具有较好的外观，而比较例1存在明显的虎皮纹。
实施例6
一种具有良好外观的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯(均聚聚丙烯)33％、增韧剂(乙烯-己烯共聚物)20％、三元共聚热塑性弹性体(丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，其熔体流动速率为1g／min)20％、填充矿物(滑石粉)25％、抗氧剂(质量比为1∶1的亚磷酸酯类抗氧剂168和受阻酚类抗氧剂1010的复配物)1％、润滑剂(硬脂酸锌)1％；
(2)将步骤(1)中的原料放入高混机中混合2min，出料；
(3)将步骤(2)中混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为200转／分，温度为180℃，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。
实施例7
一种具有良好外观的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯(共聚聚丙烯)85.6％、增韧剂(乙烯-丁烯共聚物)3％、三元共聚热塑性弹性体(丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，其熔体流动速率为10g/min)1％、填充矿物(碳酸钙)10％、抗氧剂(质量比为1∶1的亚磷酸酯类抗氧剂168和受阻酚类抗氧剂1010的复配物)0.2％、润滑剂(硬脂酸锌)0.2％；
(2)将步骤(1)中的原料放入高混机中混合5min，出料；
(3)将步骤(2)中混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为400转／分，温度为220℃，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。
实施例8
一种具有良好外观的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯(共聚聚丙烯与均聚聚丙烯1∶1混合物)48％、增韧剂(乙烯-辛烯共聚物)10％、三元共聚热塑性弹性体(丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，其熔体流动速率为5g／min)10％、填充矿物(硫酸钡)30％、抗氧剂(质量比为1∶1的亚磷酸酯类抗氧剂168和受阻酚类抗氧剂1010的复配物)1％、润滑剂(硬脂酸锌)1％；
(2)将步骤(1)中的原料放入高混机中混合3min，出料；
(3)将步骤(2)中混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为300转／分，温度为200℃，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有良好外观的聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
所述的三元共聚热塑性弹性体为丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，其熔体流动速率为1g/min～10g/min；
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；其中，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1：1，受阻酚类抗氧剂选自抗氧剂1010，亚磷酸酯类抗氧剂选自抗氧剂168。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好外观的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯或其混合物。
3.根据权利要求1所述的一种具有良好外观的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种具有良好外观的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的填充矿物选自滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠、硫酸钡或硅灰石中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种具有良好外观的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸锌。
6.一种如权利要求1～5任一所述的具有良好外观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)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯33～85.6％、增韧剂3～20％、三元共聚热塑性弹性体1～20％、填充矿物10～30％、抗氧剂0.2～1％、润滑剂0.2～1％；
(2)将步骤(1)中的原料放入高混机中混合2～5min，出料；
(3)将步骤(2)中混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为200～400转/分，温度为180～220℃，制得具有良好外观的聚丙烯复合材料。
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