CN105111587B - 聚丙烯组合物及其制备方法、由其制备的薄膜或片材及应用 - Google Patents

聚丙烯组合物及其制备方法、由其制备的薄膜或片材及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯组合物及其制备方法、由其制备的薄膜或片材及应用。该组合物包括聚丙烯45份~75份;弹性体10份~35份;聚乙烯5份~20份;抗氧剂0.1份‑0.5份；润滑剂0.1份‑0.5份;所述聚丙烯的结晶峰半峰宽为5℃‑10℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为105℃‑115℃。本发明的聚丙烯组合物具有良好的韧性，特别是‑30℃低温冲击性能，由该组合物制得的薄膜与片材应用于汽车内饰中，不仅能使外部零件在受强大冲击力时不易产生尖锐的碎片，保证人员安全，还具有哑光特性。

Description

聚丙烯组合物及其制备方法、由其制备的薄膜或片材及应用
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法，由其制备的薄膜或片材及应用。
背景技术
聚丙烯由于具有成本低、质量轻、强度高、耐化学性能好、加工工艺性好、易回收等优点，近来在汽车上得到广泛应用。但其不足在于，其低温韧性较差。CN 101659768公开了一种耐低温冲击聚丙烯组合物及其制备方法与作为汽车内饰件的应用,该聚丙烯组合物按重量百分比计包含如下组分:聚丙烯树脂40～79.8%,矿物填料15～35%,增韧剂5～30%,抗氧剂0.1～1%,耐候剂0.1～1%，此聚丙烯组合物通过注塑加工汽车内饰件的各种性能均达到使用要求,克服了低温性能差的缺点,特别是在0℃到-40℃具有良好的低温冲击性能。CN101709122A公开了一种无机化工技术领域的汽车用聚丙烯纳米复合物及其制备方法,包括:使用双螺杆挤出机,在温度190～210℃的条件下,可控降解PP,使其MFR为15-30g/10min，再在此PP基础上,用球磨过的无机粉体、弹性体、共聚PP进行双螺杆共混造粒,在获得良好的流动性的同时,也具备了较好的高低温抗冲性能和刚度。CN102838807A公开了一种耐冲击和低温韧性良好的聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料按重量百分比计由如下组分制成：聚丙烯树脂30~80%，低密度低熔指聚烯烃弹性体10~40%，填充增强剂1~30%，界面改性剂1~10%，其他添加剂0.1~4%，采用此方法制备的聚丙烯复合材料的各项性能指标均达到或超过预定的要求，尤其是低温性能优异，其多轴低温冲击（按ASTMD3763测试，冲击速度为6.6m/s）破坏形式为韧性破坏。
汽车内饰部件如仪表板、副仪表板、门板、立柱、手套箱等，主要采用聚丙烯类热塑性材料和聚烯烃类热塑性弹性体（TPO），在低温环境下聚丙烯材料受外力作用容易出现断裂与脆化损坏现象。在气囊爆破时，由于气囊展开导致气囊门与风挡玻璃、仪表板特征槽、特征棱或者其它结构干涉引起的气囊门局部断裂与局部断裂飞出，容易在汽车发生事故引发气囊点爆时威胁汽车乘驾人员安全。
因此，对于汽车内饰部件需要在极端低温（-30℃）时保证有足够的韧性，不允许有碎片飞出伤人，另外，随着对内饰部件的要求越来越高，如何解决聚丙烯材料的低温韧性，提升仪表板与气囊框焊接拉脱力，同时提升仪表板本体局部体韧性成为聚丙烯改性材料的重要研究方向。
发明内容
为了解决上述汽车内饰件在低温高速冲击下容易脆性破坏的问题，本发明的目的在于提供一种聚丙烯组合物，该组合物既具有优良的常温和低温冲击性能，又具有低光泽的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚丙烯组合物，基于整个组合物，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯 45份~75份;
弹性体 10份~35份;
聚乙烯 5份~20份;
其中，所述聚丙烯的结晶峰半峰宽为5℃-10℃，优选7℃-9℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为105℃-115℃，优选108℃-112℃。结晶峰半峰宽及结晶峰峰值温度按ISO11357标准在降温速率10℃/分钟条件下测试所得。
所述聚丙烯为均聚聚丙烯，等规指数94%-98%，熔体流动速率MFR在230℃、载荷2.16kg条件下为1g/10min-5g/10min。
所述的弹性体为乙烯－己烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物或乙烯－辛烯共聚物的一种或几种
的混合物，其密度为0.850 g/cm3-0.865g/cm3，熔体流动速率在190℃、载荷2.16kg条件下为0.1 g/10min-3g/10min。
所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，其密度为0.94 g/cm3-0.97g/cm3，熔体流动速率在190℃、载荷2.16kg条件下为0.01 g/10min-0.5g/10min。
本发明所述的聚丙烯组合物，基于整个组合物，按重量份数计，还包括抗氧剂0.1份-0.5份;润滑剂0.1份-0.5份。
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂1:1~2的复配物。
所述的润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或两种的混合物。
本发明上述的聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、弹性体、聚乙烯在高混机中混合1~3分钟，然后加入抗氧剂和润滑剂后再混合1~3分钟，转速为1000~2000转分钟，得到预混料；
（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190~230℃，真空造粒制得聚丙烯组合物。
本发明还公开了一种由上述的聚丙烯组合物制备的薄膜或片材。该薄膜或片材采用压延法、压光法、流涎法等方式生产。所述薄膜或片材的厚度为0.01mm~10mm。
本发明还公开了上述的薄膜或片材在汽车内饰产品中的应用，所述汽车内饰产品为仪表板、副仪表板、立柱或门板等。可复合在汽车仪表板背部，参与仪表板注塑成型、摩擦振动焊工艺、激光弱化工艺、软触漆喷涂工艺与其它仪表板等其它零部件的生产工艺。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明通过采用特定结晶峰半峰宽及结晶峰峰值温度的聚丙烯作为基体树脂，聚乙烯
和弹性体协效增韧，所制备的聚丙烯组合物材料具有优良的冲击性能，特别是-30℃低温冲击性能，解决了聚丙烯组合物在-30℃下受外界冲击时容易发生脆性破坏的缺点；
2.将本发明聚丙烯组合物材料制得的薄膜与片材复合在汽车内饰中，不仅能使外部零件在受强大冲击力时不易产生尖锐的碎片，还具有哑光特性；
3.本发明材料制得的薄膜与片材与聚丙烯类热塑性材料具有良好相容性，同时与TPO类材料具有良好相容性，可复合在汽车仪表板B面气囊门区域，可以提升仪表板与气囊框焊接拉脱力，同时提升仪表板本体局部体韧性，提升仪表板气囊门在常温/低温/高温/老化循环后的低速/高速抗冲击性，以防止气囊爆破时，由于气囊展开导致气囊门与风挡玻璃、仪表板特征槽、特征棱或者其它结构干涉引起的气囊门局部断裂与局部断裂飞出，提高汽车仪表板乘员侧气囊展开安全性，在汽车发生事故引发气囊点爆时可以更好的保护汽车乘员侧人员安全；
4.本发明制备工艺简单，设备要求低，产品良品率高，可广泛应用于汽车内饰材料的生产。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，但不限于此。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚丙烯1：等规指数为94%，MFR（230℃、2.16kg）为1.0 g/10min， 聚丙烯的结晶峰半峰宽为5℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为110℃；
聚丙烯2：等规度为95%，MFR（230℃、2.16kg）为3.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为7.3℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为105℃；
聚丙烯3：等规度为98%，MFR（230℃、2.16kg）为5.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为10℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为108℃；
聚丙烯4：等规度为96%，MFR（230℃、2.16kg）为4.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为9℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为112℃；
聚丙烯5：等规度为96%，MFR（230℃、2.16kg）为2.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为5℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为115℃；
聚丙烯6：等规度为98%，MFR（230℃、2.16kg）为8.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为12℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为125℃；
聚丙烯7：等规度为98%，MFR（230℃、2.16kg）为0.5 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为4.8℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为102℃；
乙烯-己烯共聚物：密度为0.860g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为0.5 g/10min；
乙烯-丁烯共聚物：密度为0.865g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为0.5 g/10min；
乙烯-辛烯共聚物：密度为0.855g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为1.0 g/10min；
乙烯-丙烯共聚物：密度为0.856g/cm3，MFR为（190℃、2.16kg）1.0 g/10min；
高密度聚乙烯1：密度为0.94 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为0.01 g/10min；
高密度聚乙烯2：密度为0.95 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为0.05 g/10min；
高密度聚乙烯3：密度为0.97 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为0.5 g/10min；
高密度聚乙烯4：密度为0.95 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为8.0 g/10min；
抗氧剂：抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168按1:1的复配物。
实施例1-8：
按表1所示重量份数称取组分，将聚丙烯、弹性体、高密度聚乙烯先在高混机中混合3分钟，然后加入抗氧剂和润滑剂，再混合2分钟，转速为2000转分钟，得到预混料；预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度维持在190~230℃，真空造粒制得良好低温韧性的聚丙烯组合物，按标准制成相应的测试样条，并测定其力学性能，具体数值列于表1。
表1 实施例中聚丙烯组合物组成及性能
对比例1-6：
按表2所示重量份数称取组分，制备方法同实施例，性能测试数值列于表2。
表2 对比例聚丙烯组合物组成及性能
各性能测试按如下表3的标准进行：
表3：
由各实施例与对比例的力学性能和光泽度测试结果可以看出，本发明通过采用特定结晶峰半峰宽及结晶峰峰值温度的聚丙烯作为基体树脂，聚乙烯和弹性体协效增韧，所制备的聚丙烯组合物材料的冲击性能得到很大的提高，特别是-30℃低温冲击性能，制得的材料除了具有良好的冲击韧性外，光泽度还较低，将其制成薄膜或片材应用于汽车内饰中，可有效解决汽车内饰件在低温高速冲击下容易脆性破坏的问题。

Claims (13)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，基于整个组合物，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯 45份~75份;
弹性体 10份~35份;
聚乙烯 5份~20份;
其中，所述聚丙烯的结晶峰半峰宽为5℃-10℃，优选所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为105℃-115℃，结晶峰半峰宽及结晶峰峰温度值按ISO 11357标准在降温速率10℃/分钟条件下测试所得。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯的结晶峰半峰宽为7℃-9℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为108℃-112℃，结晶峰半峰宽及结晶峰峰温度值按ISO 11357标准在降温速率10℃/分钟条件下测试所得。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯，等规指数94%-98%，熔体流动速率在230℃、载荷2.16kg条件下为1g/10min-5g/10min。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的弹性体为乙烯－己烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物或乙烯－辛烯共聚物的一种或几种的混合物，其密度为0.850 g/cm3-0.865g/cm3，熔体流动速率在190℃、载荷2.16kg条件下为0.1 g/10min-3g/10min。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，其密度为0.94 g/cm3-0.97g/cm3，熔体流动速率在190℃、载荷2.16kg条件下为0.01g/10min-0.5g/10min。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，基于整个组合物，按重量份数计，还包括抗氧剂0.1份-0.5份;润滑剂0.1份-0.5份。
7.根据权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂1:1~2的复配物。
8.根据权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或两种的混合物。
9.权利要求1~8任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、弹性体、聚乙烯在高混机中混合1~3分钟，然后加入抗氧剂和润滑剂后再混合1~3分钟，转速为1000~2000转分钟，得到预混料；
（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190~230℃，真空造粒制得聚丙烯组合物。
10.一种由权利要求1~8任一项所述的聚丙烯组合物制备的薄膜或片材。
11.根据权利要求10所述的薄膜或片材，其特征在于，所述薄膜或片材的厚度为0.01mm~10mm。
12.权利要求10或11所述的薄膜或片材在汽车内饰产品中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述汽车内饰产品为仪表板、副仪表板、立柱或门板。
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