CN105504543A - 一种高流动、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

本发明公开了一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法。这种聚丙烯组合物由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯49～75％，超细滑石粉5～30％，硅灰石5～10％，弹性体6～10％，分散剂2～4％，抗氧剂0.1～1％，其它添加剂0.1～2％。本发明通过采用超细滑石粉和高长径比硅灰石复合填充的方式，使得组合物具有较低的线性膨胀系数，其中硅灰石通过侧向喂料的方式加入，可有效避免其高长径比结构遭到破坏。另外通过加入分散剂，可明显提高组合物的流动性，从而改善组合物的成型加工性能。本发明提供的聚丙烯组合物具有高流动、低线性膨胀系数，适合于制作汽车仪表板、保险杠等大型制件。

Description

一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法，属于高分子材料改性和加工领域。
背景技术
聚丙烯(PP)材料具有价格低廉、易加工以及综合性能优良等优点，被广泛应用于汽车内外饰件等。然而聚丙烯材料本身存在着一些缺陷，如线性膨胀系数较大、制件尺寸不稳定等，特别是当聚丙烯材料应用于与金属件配合使用的制件时，制件在高低温交变的环境中容易发生尺寸变化，甚至变形出现缝隙等问题，大大影响其应用。因此聚丙烯材料一般需要经过改性处理，通常采用的方法是添加滑石粉和弹性体来降低聚丙烯材料的线性膨胀系数。然而添加少量滑石粉改善效果不明显，而大量添加滑石粉会造成材料密度的急剧上升，不利于产品轻量化的发展要求。
为了明显降低聚丙烯材料的线性膨胀系数，通常采用添加玻纤的方法。如专利CN103044775A公开了一种汽车散热器格栅用玻纤增强聚丙烯复合材料，采用短切玻璃纤维填充来降低材料的线性膨胀系数。专利CN102924815A公开了一种连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物。虽然复合物具有低线膨胀系数，然而该方法加工过程繁琐，且制件容易产生玻纤外露等外观问题。
此外专利CN102504411A公开的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物和专利CN103665544A公开的一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物则分别采用硅灰石和晶须来降低材料的线性膨胀系数，然而填充硅灰石和晶须会明显降低材料的成型加工性，特别是应用于仪表板、保险杠等大型制件时，会严重影响制件的成型过程甚至产品的外观质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法，更好的满足聚丙烯材料在仪表板、保险杠等大型制件方面的应用要求。
为了制备高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，本发明通过采用超细滑石粉和高长径比硅灰石复合填充的方式，使组合物具有较低的线性膨胀系数，其中硅灰石通过侧向喂料的方式加入，可有效避免其高长径比结构遭到破坏。另外通过加入分散剂，可明显提高组合物的流动性，从而改善组合物的成型加工性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，由以下重量百分比计的原料组成：
其中，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，共聚单体常见为乙烯，其熔体流动速率为20～100g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。
所述的超细滑石粉，其粒径范围为0.1～5μm。
所述的硅灰石为一种白色针状结晶的粉体，其长径比为10～30。
所述的弹性体选自聚丁二烯、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的一种或两种以上的组合物。
所述的分散剂为聚乙烯蜡和聚丙烯蜡中的一种或两种组合。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种组合，辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种组合。
所述的其它添加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂和各种酯类或脂肪酸类润滑剂中的一种或几种的混合物。
上述高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法如下：
(3)按重量配比称取原料；
(4)将聚丙烯、超细滑石粉、弹性体、分散剂、抗氧剂和其它添加剂在高速混合器中干混5～15分钟；
(5)将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，通过侧向喂料的方式加入硅灰石，经熔融挤出后冷却造粒，制得聚丙烯组合物，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区205～215℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。
本发明的优点是：
1、本发明通过采用超细滑石粉和高长径比硅灰石复合填充的方式，使组合物具有较低的线性膨胀系数，其中硅灰石通过侧向喂料的方式加入，可有效避免其高长径比结构遭到破坏。通过加入分散剂，可明显提高组合物的流动性，从而改善组合物的成型加工性能。
2、本发明提供的聚丙烯组合物具有高流动、低线性膨胀系数，适合于制作汽车仪表板、保险杠等大型制件。
3、本发明提出的制备高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物的方法简单可行、易于生产。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
在实施例及对比例组合物配方中，聚丙烯为上海石油化工股份有限公司生产的共聚聚丙烯，商品名为M2600R。超细滑石粉选用IMIFABI公司生产的滑石粉，其粒径约1.5μm。硅灰石选用长径比为20:1的白色针状硅灰石。弹性体为DOW公司生产的乙烯-辛烯共聚物POE8200。分散剂选用聚乙烯蜡，市售。主抗氧剂为Ciba公司的3114，化学名为3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯，以及英国ICE公司的DSTP，化学名为硫代二丙酸十八酯。辅抗氧剂为Ciba公司的168，化学名为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。此外还包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。
将聚丙烯、超细滑石粉、弹性体、分散剂、抗氧剂和其它添加剂在高速混合器中干混5～15分钟；将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，通过侧向喂料的方式加入硅灰石，经熔融挤出后冷却造粒，制得聚丙烯组合物，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区205～215℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。
性能评价方式及实行标准:
将按上述方法制备的粒子材料，在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后将干燥好的粒子在注射成型机上制成标准样条用于测试。
熔体流动速率测试：按照ISO1133-1进行，测试条件为230℃×2.16kg；拉伸性能测试：按ISO527-2标准进行，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试：按ISO178标准进行，弯曲速度为2mm/min；缺口冲击强度测试：按ISO180标准进行；线性膨胀系数(CLTE)测试：参照ASTMD696，温度范围为-30℃～80℃，测试方向：平行于流动方向。
实施例及对比例的配方及各项性能测试结果见下各表：
表1实施例1～7及对比例1～3材料配方表(重量％)
表2实施例1～7及对比例1～3性能测试结果
实施例2，3，4对比可以看出，随着硅灰石含量的增加，组合物的线性膨胀系数是逐渐降低的。另外从实施例1与对比例1的对比中可以看出，采用高长径比硅灰石部分替代滑石粉的方式，可明显降低组合物的线性膨胀系数，这一点从实施例6，7与对比例3的对比中同样可以看出。实施例4和实施例5比较可以看出，分散剂聚乙烯蜡的含量由3份增加至4份，组合物的熔体流动速率可由原来的21.6g/10min提高到24.5g/10min。另外通过对比实施例3与对比例2可以看出，聚乙烯蜡的加入可明显提高组合物的熔体流动速率，从而改善组合物的成型加工性能。本发明制备的高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，适合于制作仪表板、保险杠等大型制件。

Claims (9)

1.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：由以下重量百分比计的原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，共聚单体为乙烯，其熔体流动速率为20～100g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。
3.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的超细滑石粉，其粒径范围为0.1～5μm。
4.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的硅灰石为一种白色针状结晶的粉体，其长径比为10～30。
5.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的弹性体选自聚丁二烯、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的一种或两种以上的组合物。
6.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的分散剂为聚乙烯蜡和聚丙烯蜡中的一种或两种组合。
7.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种组合，辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种组合。
8.一种高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物，其特征在于：所述的其它添加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂和各种酯类或脂肪酸类润滑剂中的一种或几种的混合物。
9.权利要求1-8任意之一所述的高流动、低线性膨胀系数聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)按重量配比称取原料；
(2)将聚丙烯、超细滑石粉、弹性体、分散剂、抗氧剂和其它添加剂在高速混合器中干混5～15分钟；
将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，通过侧向喂料的方式加入硅灰石，经熔融挤出后冷却造粒，制得聚丙烯组合物，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区205～215℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。
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