CN104592641A - 一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法，所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料的原料包括以下重量百分比含量的组分：聚丙烯39％～83.1％；增韧剂5％～20％；填充矿物10％～30％；消光剂0.5％～3％；耐刮擦剂0.5％～3％；相容剂0.5％～3％；润滑剂0.2％～1％；抗氧剂0.2％～1％。与现有技术相比，本发明加工性能与力学性能优异，光泽度低，可专门应用于门板、仪表盘等结构复杂的汽车内饰件。

Description

一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，具体涉及一种低光泽耐刮擦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，被广泛应用于汽车行业中。然而聚丙烯的耐刮擦性能较差，容易产生刮痕影响美观，通常需要加入耐刮擦剂来提高材料的表面光滑度，从而提高材料的耐刮擦性能；同时为了减轻驾驶人员的视觉疲劳，要求材料较低的光泽度，这通常通过选择一些低光泽度的基料，以及一些具有消光作用的无机填料来实现。
中国专利CN 102336954 A公开了一种汽车内饰用哑光、耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法，该发明在高结晶聚丙烯中加入下列添加剂的组合而使材料除具有良好的耐刮擦性以外，在视觉上达到哑光效果、力学性能上达到刚韧平衡：a)高密度聚乙烯与增韧剂POE协同增韧；b)马来酸酐接枝聚丙烯偶联剂；c)高分子量耐刮擦剂与聚四氟乙烯蜡粉；d)哑光材料等。但是该发明中添加的无机型消光剂，与树脂的分散性较差，对材料的其他性能影响较大，此外无机消光剂形成的高粗糙表面对材料的耐刮擦性能影响较大。
中国专利CN 101679697 B公开了一种包括至少一种乙烯/α-烯烃互聚物和支化的和/或高熔体强度聚丙烯的聚合物组合物，制备所述聚合物组合物的方法，和由所述聚合物组合物模塑，重叠注塑，挤出形成的型材或者热成型的产品。所述聚合物组合物可具有降低的热成型后的片材和挤出后的型材的光泽性质和改善耐刮擦性能。但是该专利公开的聚烯烃组合物，其加工性能较差，因此限制了产品的设计自由度。
中国专利CN 101080460B公开了一种具有改进的耐刮擦聚丙烯组合物，包含(i)30-97wt％的聚丙烯；(ii)2-20wt％的支化低密度聚乙烯，其密度在910和935kg/m3之间；(iii)1-20wt％的乙烯和C3-C20α-烯烃的共聚物，其密度在840-890kg/m3之间，熔体流动指数(MFI)在0.1和100g/10min之间；和(iv)0.5-60wt％的填料，其中wt％基于该聚丙烯组合物的总量计算。但是该专利仅在耐刮擦性能上作出改善，并没有改善复合材料的光泽度。
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低光泽耐刮擦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：一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料的原料包括以下重量百分比含量的组分：
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物；
所述的增韧剂为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物；
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。
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；
所述的增韧剂为乙烯-辛稀共聚物；
所述的填充矿物为2500目的滑石粉。
所述的消光剂为有机硅消光剂，一种通过交联、官能团接枝制成的微球型高分子聚合物；
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述的耐刮擦助剂为高分子量硅酮母粒、硅油中一种；
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。
所述的耐刮擦助剂为为高分子量硅酮母粒；
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1:1混合而成的复配物。
所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
所述的润滑剂为硬脂酸锌。
一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯39％～83.1％、增韧剂5～20％、填充矿物10～30％、消光剂0.5％～3％、耐刮擦剂0.5％～3％、相容剂0.5％～3％、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℃，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明制得的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料通过添加有机硅消光剂和高分子量硅酮母粒来实现材料的低光泽度和高耐刮擦性，硅酮分子之间的摩擦系数较小，良好分散的硅酮能够显著降低材料的摩擦系数，从而改善材料的耐刮擦性，高分子量硅酮母粒中的硅酮是经过接枝改性的，亲树脂端提高其分散性，高分子量确保其不会像小分子助剂在材料表面析出；有机硅消光剂与树脂具有良好的分散性，在材料表面形成微小的凹凸不平，该表面对光线有散射作用，可以起到良好的消光作用，同时，有机硅消光剂硬度大，微球型结构有一定的润滑性，且与硅酮均属有机硅系，二者分散良好，具有一定的协效耐刮擦作用。
为制得性能稳定的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，需要严格控制各个加工工艺参数，过低的剪切速率和加工温度会影响消光剂、耐刮擦剂在聚丙烯中的分散，降
低消光和耐刮擦效率。过高的剪切速率和加工温度会导致材料的分解。
本发明制得的聚丙烯复合材料力学性能优异，在具有较低光泽度的情况下保持较好的耐刮擦性能，可专门应用于门板、仪表盘等汽车内饰件。相比于无机消光剂，有机硅消光剂的分散更加均匀，形成更少的缺陷，力学性能优异；而相比于耐刮擦低光泽树脂，本发明中材料的加工性能更加突出，可以成型结构复杂的零件。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
按照以下组分及重量百分比含量备料：
所有原料一起放入高混机中混合2min，得到混合料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料。其中，双螺旋杆机的温度在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：
所有原料一起放入高混机中混合3min，得到混合料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料。其中，双螺旋杆机的温度在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：
所有原料一起放入高混机中混合5min，得到混合料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料。其中，双螺旋杆机的温度在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：
所有原料一起放入高混机中混合5min，得到混合料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料。其中，双螺旋杆机的温度在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：
所有原料一起放入高混机中混合5min，得到混合料；再将该混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料。其中，双螺旋杆机的温度在210℃，螺杆转速在400转/分。
实施例6
按照以下重量百分比含量组分备料：
将所有原料一起放入高混机中混合2min，得到混合料，再将该混合料家如双螺旋杆机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料，其中，双螺旋杆机的温度为220℃，螺杆转速为400转/分。测试所制得的聚丙烯复合材料的力学性能、耐刮擦性能与皮纹板光泽度。
实施例7
按照以下重量百分比含量组分备料：
将所有原料一起放入高混机中混合4min，得到混合料，再将该混合料家如双螺旋杆机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料，其中，双螺旋杆机的温度为220℃，螺杆转速为350转/分。测试所制得的聚丙烯复合材料的力学性能、耐刮擦性能与皮纹板光泽度。
实施例8
按照以下重量百分比含量组分备料：
将所有原料一起放入高混机中混合4min，得到混合料，再将该混合料家如双螺旋杆机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料，其中，双螺旋杆机的温度为220℃，螺杆转速为330转/分。测试所制得的聚丙烯复合材料的力学性能、耐刮擦性能与皮纹板光泽度。
对比例1
按照以下重量百分比含量组分备料：
将所有原料一起放入高混机中混合4min，得到混合料，再将该混合料家如双螺旋杆机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料，其中，双螺旋杆机的温度为200℃，螺杆转速为400转/分。测试所制得的聚丙烯复合材料的力学性能、耐刮擦性能与皮纹板光泽度。
对比例2
按照以下重量百分比含量组分备料：
将所有原料一起放入高混机中混合4min，得到混合料，再将该混合料家如双螺旋杆机中挤出造粒，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料，其中，双螺旋杆机的温度为200℃，螺杆转速为400转/分。测试所制得的聚丙烯复合材料的力学性能、耐刮擦性能与皮纹板光泽度。
对实施例1～实施例8及对比例1～对比例2制得的聚丙烯复合材料进行力学性能测试、耐刮擦性能测试和皮纹板光泽度测试。力学性能以ISO测试；耐刮擦测试参照标准GMW14688，载荷力为10N；光泽度测试的测试角为60度。所测得的结果如下表1所示：
表1聚丙烯复合材料各性能测试结果表
由表1可知，实施例1～实施例8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，且耐刮擦，光泽度低。
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 (9)

1.一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料的原料包括以下重量百分比含量的组分：
2.根据权利要求1所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物；
所述的增韧剂为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物；
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。
3.根据权利要求3所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；
所述的增韧剂为乙烯-辛稀共聚物；
所述的填充矿物为2500目的滑石粉。
4.根据权利要求1所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的消光剂为有机硅消光剂；
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的耐刮擦助剂为高分子量硅酮母粒、硅油中一种；
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。
6.根据权利要求5所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的耐刮擦助剂为为高分子量硅酮母粒；
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1:1混合而成的复配物。
7.根据权利要求6所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
8.根据权利要求1所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸锌。
9.一种如权利要求1所述的低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚丙烯39％～83.1％、增韧剂5～20％、填充矿物10～30％、消光剂0.5％～3％、耐刮擦剂0.5％～3％、相容剂0.5％～3％、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℃，制得具有低光泽耐刮擦的聚丙烯复合材料。
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