CN103665544A - 一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法,属于改性塑料领域。本发明的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物是由按质量百分比计的20-98%的聚丙烯、2-20%的晶须、0-30%的矿物粉体、0-20%的增韧剂、0-5%的相容剂、0-5%的其它助剂制备得到,所述的晶须为一种具有三维空间结构的晶须,其具有三维空间的四针状结构,各向同性,单向长径比可达50以上。该聚丙烯组合物通过晶须的添加可以使得聚丙烯组合物的横向和纵向的线性膨胀系数达到4.0×10-5以下,并达到各向同性的目的。该法制备的聚丙烯组合物可应用于汽车内外饰件中。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料领域,具体涉及一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯(PP)组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯因其综合性能优良、来源广泛、质轻价廉、易成型加工等特点而成为最重要的通用塑料之一,也是近几年应用最快的塑料品种。改性PP材料在汽车上的开发与应用,也一直是汽车工业和塑料工业关注的焦点。但普通聚丙烯线性膨胀系数较大,在应用做保险杠等材料时,会长期处于冷热交变状态中而造成变形,因此必须保证要由极低的线性膨胀系数。汽车保险杠用聚丙烯材料线性膨胀系数的降低通常采用添加滑石粉的方法来解决,但是要达到较低的线性膨胀系数需要添加大量的滑石粉,这样会造成材料的密度急剧上升以及韧性的下降。近年来,也有部分科技工作者在如何降低线性膨胀系数上做了很多工作,如采用添加硅灰石的方法来降低线性膨胀系数,硅灰石的加入确实大大降低了流动方向的线性膨胀系数,但是由于硅灰石有较大的长径比,导致硅灰石填充的聚丙烯材料横向和纵向的线性膨胀系数差异很大,容易造成材料的翘曲等变形,其并非一种非常好的降低线性膨胀系数的填充剂。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯(PP)组合物,该聚丙烯组合物具有横向和纵向线性膨胀系数相近且线性膨胀系数值很低,适合应用于汽车内外饰件。
本发明的另一目的在于提供上述各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物,由以下质量百分比的成分组成:
优选地,上述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物由以下质量百分比的成分组成:
更优选地,上述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物由以下质量百分比的成分组成:
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的至少一种;所述聚丙烯的熔指为5~50g/10min;
所述的晶须为一种具有三维空间结构的晶须粉体,其各向同性,单向长径比可达50以上;
所述的三维空间结构的晶须粉体为氧化锌晶须、硫酸镁晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、碳化硅晶须或硼酸镁晶须中的至少一种;
所述的矿物粉体为滑石粉或碳酸钙中的至少一种;所述的矿物粉体中超过95%的颗粒粒径为0.5-5μm;
所述的增韧剂为弹性体,优选为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物或氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种;
所述的相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐或聚丙烯接枝马来酸酐中的至少一种;所述的其它助剂为加工助剂或颜料中的至少一种;
所述的加工助剂为抗氧剂、分子量调节剂、光稳定剂、抗氧剂或抗静电剂中的至少一种,这些助剂的种类和添加方法已经为本领域技术人员所熟知。
所述的颜料为有机颜料或无机颜料中的一种;由于本发明的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物主要应用于注塑汽车内饰和外饰件,为了美观需要,常制作成不同颜色,所以本发明组合物中还包含微量有机颜料或无机颜料;所述的有机颜料为永固红、永固黄、酞菁蓝或酞菁绿中的至少一种,所述的无机颜料为二氧化钛、炭黑、氧化铁红或氧化铁黑中的至少一种,这些颜料可以根据注塑件颜色要求单独使用,也可以复合使用。
上述各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法,包括以下步骤:
将聚丙烯、矿物粉体、增韧剂、相容剂与其它助剂混合,从双螺杆挤出机的主喂料口进入双螺杆挤出机中,进行熔融共混,使晶须粉体从距离所述主喂料口1/3~2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口加入双螺杆挤出机中,与主喂料口喂入的组分一起进行熔融共混后,挤出造粒,获得各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物;
所述的混合是在转速为1000rpm的高速混合器中混合3分钟;
所述双螺杆挤出机的温度为200-215℃,螺杆转速450rpm。
上述各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物在汽车内外饰件中应用。其中车内饰件包括车用仪表板、门板、立柱等,车外饰件包括保险杠等。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
1.本发明通过在聚丙烯体系的加工配方中加入具有特殊三维空间结构的晶须,能够在不改变其它力学性能不下降的基础上有效降低聚丙烯组合物的线性膨胀系数,本发明聚丙烯组合物的线性膨胀系数≤4.0×10-5。
2.本发明所添加的三维空间结构晶须与其它晶须相比,所得的聚丙烯组合物各向同性,横向和纵向的线性膨胀系数都很低,而不仅仅是降低纵向的线性膨胀系数,能达到汽车零部件对各向同性一致性的使用要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
对比例1-3
一种聚丙烯组合物的制备方法,包括以下步骤:
按表1中质量百分比的配方称取原料,将聚丙烯、矿物粉体、增韧剂、相容剂与其它助剂一起放入转速为1000rpm的高速混合器中混合3分钟,然后从双螺杆挤出机的主喂料口进入双螺杆挤出机中,进行熔融共混,将晶须粉体从距离所述主喂料口1/3~2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口加入双螺杆挤出机中,与主喂料口喂入的组分一起进行熔融共混后,温度控制在200-240℃,螺杆转速450转/分钟,挤出造粒后即得到聚丙烯组合物;
所用的三维空间结构晶须为四针状氧化锌晶须,其具备各向同性特征,而所用的普通晶须为单向针状结构的晶须,其不具备三维空间结构,不具备各向同性。
表1对比例1-3配方组成
所用的其它助剂为抗氧剂、分子量调节剂、光稳定剂、抗氧剂或抗静电剂中的至少一种,这些助剂的种类和添加方法已经为本领域技术人员所熟知。此实例1-3中添加的为抗氧剂1010和168,比例为1:1。将所得聚丙烯组合物按照ISO标准制样,测试组合物力学性能及横向和纵向线性膨胀系数,结果如表2所示。
表2对比例1-5的聚丙烯组合物的性能比较
由表2可见,添加了四针状氧化锌晶须的聚丙烯组合物(对比例3)性能较常规滑石粉填充聚丙烯组合物(对比例1)性能刚性有较大提升,达到了添加普通晶须(对比例2)的性能,且其横向和纵向线性膨胀系数都很低,达到了各向同性的要求。
实施例1-5
一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法,包括以下步骤:
按表3中质量百分比的配方称取原料,将聚丙烯、矿物粉体、增韧剂、相容剂与其它助剂一起放入转速为1000rpm的高速混合器中混合3分钟,然后从双螺杆挤出机的主喂料口进入双螺杆挤出机中,进行熔融共混,将晶须粉体从距离所述主喂料口1/3~2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口加入双螺杆挤出机中,与主喂料口喂入的组分一起进行熔融共混后,温度控制在200-240℃,螺杆转速450转/分钟,挤出造粒后即得到聚丙烯组合物;
所得聚丙烯组合物按照ISO标准制样,测试组合物横向和纵向线性膨胀系数,结果如表4所示。
表3实施例1-5配方组成
所用的其它助剂为抗氧剂、分子量调节剂、光稳定剂、抗氧剂或抗静电剂中的至少一种,这些助剂的种类和添加方法已经为本领域技术人员所熟知。此对比例1-5中添加的为抗氧剂1010和168和光稳定剂(市购),比例为1:1:1。
表4实施例1-5性能对比
由表4可见,实施例1-5添加不同种类及不同含量的三维空间结构晶须都能达到降低线性膨胀系数的目的,而且能达到各向同性的要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
4.根据权利要求1~3任一项所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物,其特征在于:所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的至少一种;所述聚丙烯的熔指为5~50g/10min。
5.根据权利要求1~3任一项所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物,其特征在于:所述的晶须为一种具有三维空间结构的晶须粉体,其各向同性,单向长径比达50以上;
所述的三维空间结构的晶须粉体为氧化锌晶须、硫酸镁晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、碳化硅晶须或硼酸镁晶须中的至少一种。
6.根据权利要求1~3任一项所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物,其特征在于:所述的矿物粉体为滑石粉或碳酸钙中的至少一种;所述的矿物粉体中超过95%的颗粒粒径为0.5-5μm;
所述的增韧剂为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物或氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种;
所述的相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐或聚丙烯接枝马来酸酐中的至少一种。
7.根据权利要求1~3任一项所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物,其特征在于:所述的其它助剂为加工助剂或颜料中的至少一种;
所述的加工助剂为抗氧剂、分子量调节剂、光稳定剂、抗氧剂或抗静电剂中的至少一种;
所述的颜料为有机颜料或无机颜料中的一种;
所述的有机颜料为永固红、永固黄、酞菁蓝或酞菁绿中的至少一种,所述的无机颜料为二氧化钛、炭黑、氧化铁红或氧化铁黑中的至少一种。
8.权利要求1~7任一项所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
将聚丙烯、矿物粉体、增韧剂、相容剂与其它助剂混合,从双螺杆挤出机的主喂料口进入双螺杆挤出机中,进行熔融共混,使晶须粉体从距离所述主喂料口1/3~2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口加入双螺杆挤出机中,与主喂料口喂入的组分一起进行熔融共混后,挤出造粒,获得各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物。
9.根据权利要求8所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于:所述的混合是在转速为1000rpm的高速混合器中混合3分钟;
所述双螺杆挤出机的温度为200-215℃,螺杆转速450rpm。
10.权利要求1~7任一项所述的各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物在汽车内外饰件中应用。
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