CN105585758A - 一种聚烯烃复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚烯烃复合材料，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料含有45-70重量份的聚乙烯、8-25重量份的聚丙烯、3-10重量份的乙丙橡胶和15-40重量份的玻璃纤维。本发明的聚烯烃复合材料具有较高的常温和低温缺口冲击强度和优异的刚韧平衡性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃复合材料。
背景技术
聚丙烯和聚乙烯是最常用的合成树脂材料，在各个领域都有非常广泛的应用。由于其各自的结构特点，这两种材料在某些特定场合的应用往往具有一定的局限性，如，聚丙烯材料的刚性较高，但是冲击强度，尤其是低温冲击强度低；高密度聚乙烯材料的化学稳定性能好，韧性较好，但相对于聚丙烯而言，其刚性较差，耐热温度较低，表面光洁度低，容易变形，易应力开裂且表面硬度低。因此常常需要对这两种材料进行改性，以实现特定的应用目的。
含有聚乙烯、聚丙烯和橡胶的聚烯烃组合物一直以来受到广泛关注，通过多种组分的搭配，可以实现刚性和韧性等性质的优化，从而满足特定产品需要。目前，这类组合物被应用于汽车、包装以及器皿等多个领域。
CN103333409A公开了一种增强增韧抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法。所述复合材料由聚丙烯50-70重量份、高密度聚乙烯10-30重量份、三元乙丙橡胶10-30重量份、增强填料20-40重量份和无机抗老化剂1-5重量份制成。根据其实施例，制备出的复合材料的悬臂梁缺口冲击强度在12kJ/m2左右，拉伸强度在25MPa左右。
CN103059416A公开了一种汽车内饰件用抗冲击改性PP/HDPE塑料及其制备方法。所述塑料包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，高密度聚乙烯20-30份，偶联剂1-5份，抗冲击改性剂15-40份，填充改性剂10-35份。根据其实施例，这种材料的拉伸强度在21-25MPa，缺口冲击强度在7-12kJ/m2。
由此可见，现有的含有聚丙烯、聚乙烯和乙丙橡胶体系的聚烯烃复合材料的缺口冲击强度和刚韧平衡性能还有进一步上升的空间。
发明内容
为了克服现有技术的聚烯烃复合材料缺口冲击强度和刚韧平衡性能不够好的问题，本发明提供了一种具有更高的常温和低温缺口冲击强度和优异的刚韧平衡性能的聚烯烃复合材料。
本发明的发明人经过深入研究并意外发现，通过改变传统的聚烯烃复合材料中各成分的配比，将各成分的含量控制在一个特定的范围内，并配合玻璃纤维作为增强填料，可以使所得的聚烯烃复合材料的抗冲击性能和刚韧平衡性能明显优异于传统的聚烯烃复合材料。
本发明提供了一种聚烯烃复合材料，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料包括45-70重量份的聚乙烯、8-25重量份的聚丙烯、3-10重量份的乙丙橡胶和15-40重量份的玻璃纤维。
本发明的聚烯烃复合材料与现有技术相比的优势在于：具有很高的常温和低温缺口冲击强度，尤其是低温缺口冲击强度，且刚韧平衡性能优异。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种聚烯烃复合材料，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料含有45-70重量份的聚乙烯、8-25重量份的聚丙烯、3-10重量份的乙丙橡胶和15-40重量份的玻璃纤维。
在本发明中，优选地，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料含有50-65重量份的聚乙烯、10-20重量份的聚丙烯、5-8重量份的乙丙橡胶和19-30重量份的玻璃纤维。
在本发明中，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料中的聚乙烯可以比聚丙烯多20-60重量份，优选多30-50重量份。
在本发明中，所述聚乙烯的种类没有特别的限定，可以为本领域常见的聚烯烃复合材料中的聚乙烯，优选地，所述聚乙烯的熔融指数可以为0.05-0.5g/10min，更优选为0.1-0.13g/10min。
在本发明中，所述聚丙烯的种类没有特别的限定，可以为本领域常见的聚烯烃复合材料中的聚丙烯，优选为熔融指数为8-12g/10min的聚丙烯，更优选为熔融指数为9.5-10.5g/10min的聚丙烯。
在本发明中，熔融指数按照ISO1133的方法进行测定，其中，聚丙烯和聚烯烃复合材料的测试条件是温度为230℃且载荷为2.16kg，聚乙烯的测试条件是温度为190℃且载荷为2.16kg。
在本发明中，所述乙丙橡胶的种类也没有特别的限定，可以为本领域常见的聚烯烃复合材料中的乙丙橡胶，优选为特性粘数为1-5dL/g的乙丙橡胶，更优选为特性黏数为1.5-4.0dL/g的乙丙橡胶。
在本发明中，选用玻璃纤维作为增强材料可以有效地改善材料的综合力学性能，同时降低成本，所述玻璃纤维的种类没有特别的限定，可以为本领域常见的聚烯烃复合材料中的玻璃纤维，优选地，所述玻璃纤维的纤维直径为10-14μm，线密度为800-1200特克斯，例如无捻粗纱。
在本发明中，所述聚烯烃复合材料还可以含有偶联剂，优选地，以所述聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，所述偶联剂的含量为0.015-2重量份；更优选地，以所述聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，所述偶联剂的含量为0.5-1重量份。所述偶联剂的种类也没有特别的限定，可以采用本领域常规的聚烯烃复合材料中的偶联剂，优选为本领域常规的用于与玻璃纤维搭配使用制备聚烯烃复合材料的偶联剂，例如可以为硅烷偶联剂，在本发明的一种实施方式中，选用硅烷偶联剂KH-550。
在本发明中，所述聚烯烃复合材料还可以含有助剂，所述助剂的种类没有特别的限定，可以采用本领域常用的聚烯烃复合材料中的助剂，例如可以为抗氧剂、润滑剂和爽滑剂中的一种或多种，所述助剂的含量也没有特别的限定，可以为本领域常规的聚烯烃复合材料中的助剂的含量，优选地，以所述聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，所述助剂的含量为0.1-0.5重量份，更优选为0.2-0.4重量份。
在本发明中，所述聚烯烃复合材料的制备方法可以采用本领域常规的制备聚烯烃复合材料的方法进行，例如可以通过注塑、挤出等方式进行，在本发明的一种实施方式中，将原料混合物在180-230℃下熔融共混，然后挤出造粒和干燥。其中，所述原料混合物中，所述聚丙烯和乙丙橡胶可以以抗冲聚丙烯树脂的形式存在，优选地，所述聚丙烯和乙丙橡胶在抗冲聚丙烯树脂中的重量比为2-3：1。其中，所述抗冲聚丙烯树脂可以为本领域常见的抗冲聚丙烯树脂，优选地，该抗冲聚丙烯树脂的熔融指数为8-12g/10min，优选为9.5-10.5g/10min；优选地，该抗冲聚丙烯树脂中二甲苯可溶物的含量为20-40重量％，二甲苯可溶物的特性粘数为3-4.5dL/g，可溶物乙烯的含量为30-50重量％；更优选地，该抗冲聚丙烯树脂中二甲苯可溶物的含量为25-35重量％，二甲苯可溶物的特性粘数为3.5-4dL/g，可溶物乙烯的含量为35-45重量％。
在本发明中，二甲苯可溶物的含量、二甲苯可溶物的特性粘数和可溶物乙烯的含量均采用西班牙PolyChar公司的CrystEX测定，并且二甲苯可溶物的含量还采用ASTMD5492标准测试的标样结果进行标定，熔融指数按照ISO1133的方法进行测定。
下面结合实施例进一步描述本发明，本发明的范围不受这些实施例的限制。
实施例和对比例中的有关数据按以下测试方法获得：
1)二甲苯可溶物的特性粘数采用西班牙PolyChar公司的CrystEX测定；
2)二甲苯可溶物的含量采用西班牙PolyChar公司的CrystEX测定，并且采用ASTMD5492标准测试的标样结果进行标定；
3)可溶物乙烯的含量采用西班牙PolyChar公司的CrystEX测定；
4)熔融指数按照ISO1133的方法进行测定，其中，聚丙烯和复合材料的测试条件是温度为230℃且载荷为2.16kg，聚乙烯的测试条件是温度为190℃且载荷为2.16kg；
5)弯曲强度和弯曲模量按照GB/T9341的方法进行测定；
6)冲击强度RT和冲击强度(-20℃)按照GB/T1843的方法进行测定；
7)拉伸强度按照GB/T1040的方法测定。
实施例1-7和对比例1-2所用的聚乙烯为均聚聚乙烯树脂TR480M(茂名石化)，所用的聚丙烯和乙丙橡胶为抗冲聚丙烯树脂SP179(齐鲁石化，由均聚聚丙烯与无定形的乙丙橡胶组成，其中，均聚聚丙烯与无定形的乙丙橡胶的重量比约为7：3)，TR480M和SP179的性质如表1所示；
实施例8所用的聚乙烯为6100M(燕山石化)，所用的聚丙烯为K1008(燕山石化)，所用的乙丙橡胶为J-0050(吉林石化)，6100M、K1008和J-0050的性质如表1所示；
实施例和对比例所用玻璃纤维为EDR14-1000-988A(浙江巨石集团)，该玻璃纤维的纤维直径为14微米，线密度为1000特克斯。抗氧剂为BASF1010与BASF168按照1:1的重量比混合得到的混合物。
取一定量的聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡胶、玻璃纤维、偶联剂和抗氧剂，在高速搅拌机中充分混合，得到复合材料，其中各成分的含量如表2所示。
表1
表2
将上述复合材料用双螺杆挤出机在200℃下熔融共混挤出造粒、干燥后，将得到的材料进行机械性能测试，其性质如表3所示。
表3
通过比较实施例和对比例可以看出，本发明的聚烯烃复合材料具有明显好于对比例的较高的常温和低温缺口冲击强度，尤其是低温缺口冲击强度，刚韧平衡性能有很大程度的提升。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种聚烯烃复合材料，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料含有45-70重量份的聚乙烯、8-25重量份的聚丙烯、3-10重量份的乙丙橡胶和15-40重量份的玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃复合材料，其中，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料含有50-65重量份的聚乙烯、10-20重量份的聚丙烯、5-8重量份的乙丙橡胶和19-30重量份的玻璃纤维。
3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃复合材料，其中，以该聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，该聚烯烃复合材料中的聚乙烯比聚丙烯多20-60重量份，优选多30-50重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚烯烃复合材料，其中，所述聚乙烯的熔融指数为0.05-0.5g/10min，优选为0.1-0.13g/10min。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚烯烃复合材料，其中，所述聚丙烯的熔融指数为8-12g/10min，优选为9.5-10.5g/10min。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的聚烯烃复合材料，其中，所述乙丙橡胶的特性粘数为1-5dL/g，优选为1.5-4.0dL/g。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的聚烯烃复合材料，其中，所述玻璃纤维的纤维直径为10-14μm，线密度为800-1200特克斯。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的聚烯烃复合材料，其中，所述聚烯烃复合材料还含有偶联剂，以所述聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，所述偶联剂的含量为0.015-2重量份。
9.根据权利要求8所述的聚烯烃复合材料，其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的聚烯烃复合材料，其中，所述聚烯烃复合材料还含有助剂，所述助剂为抗氧剂、润滑剂和爽滑剂中的一种或多种。
11.根据权利要求10所述的聚烯烃复合材料，其中，以所述聚烯烃复合材料的总重量为100重量份计，所述助剂的含量为0.1-0.5重量份。
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