CN106147007B - 一种增强、耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增强、耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法，其是由聚丙烯70‑95份、SiAlON30‑5份、偶联剂0.1‑0.5份、热稳定剂0.1‑1份、润滑剂0‑1份和白油0‑0.5份制成，其中聚丙烯与SiAlON的重量和为100份。本发明中的一维β‑SiAlON作为耐刮擦剂添加入聚丙烯材料中，同时起到增强材料耐刮擦性能和提高材料强度的优点，克服了传统的增强填充材料降低材料耐刮擦性能的缺点，用于汽车内饰材料中，较传统耐刮擦剂添加材料，不会存在耐刮擦剂析出、气味、外观等缺点。

Description

一种增强、耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚丙烯技术领域，具体涉及一种增强、耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法。

技术背景

聚丙烯材料由于其价廉质轻的优点，广泛应用于汽车内外饰件中。但聚丙烯材料本身的耐刮擦性较差，特别是用滑石粉填充聚丙烯材料的耐刮擦性更差，材料在压入力和滑动力或横（侧）向力的作用下发生屈服，产生延性/脆性破坏从而造成刮痕。在刮痕中，不平的表面产生不均匀的光散射和“刮痕发白”，从而限制了聚丙烯材料在耐刮擦性能要求较高的零部件处的使用。

为了解决这一问题，通常在聚丙烯材料中添加耐刮擦剂来改善其耐刮擦效果。传统耐刮擦剂主要为芥酸酰胺类物质和高聚硅氧烷类物质，这两类物质本身存在气味较重等缺点，当将聚丙烯复合材料用于汽车内饰件中，会存在影响室内环境的VOC、气味等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强、耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法，可同时提高材料的强度和耐刮擦性能。

一种增强、耐刮擦聚丙烯材料，由下述组分按重量份数制备而成：

聚丙烯 70-95份，

SiAlON 5-30份，

偶联剂 0.1-0.5份，

热稳定剂 0.1-1份，

润滑剂 0-1份，

白油 0-0.5份，

所述聚丙烯与SiAlON的重量和为100份。

进一步方案，所述聚丙烯的熔体流动速率在压力2.16kg，温度230℃的条件下为0.1-100g/min。

所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或多种。

所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种。

所述SiAlON为一维线性结构、六方柱状晶的体β-SiAlON。

所述白油为工业级白油、精制级白油或化妆级白油。

所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中一种。

本发明的另一发明目的是提供上述一种增强、耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法，将聚丙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、白油和SiAlON加入螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒，得增强、耐刮擦聚丙烯材料；所述螺杆挤出机的长径比为35-56:1，加工温度为170-250℃。

本发明中sialon是一种陶瓷，是由Si、Al、O、N四种元素组成，即将Si3N4中部分Si、N原子被Al和O原子置换所形成的一大类固溶体的总称。sialon陶瓷的主要类别有β-sialon、α-sialon、O-sialon三种，尤以前两种最为常见。

而β-sialon的通式一般写为Si6-ZAlZOZN8-Z，其中0<Z≤4.2。其晶粒通常为长柱状，其韧性强度较好。

由于β-SiAlON本身具有高硬度、高强度和自润滑的性能，本发明用一维线性β-SiAlON作为聚丙烯的填料来改性聚丙烯，可弥补其他如滑石粉作为增强材料改性聚丙烯材料耐刮擦性较差的特点，并可同时提高材料的强度和耐刮擦性能。另外，还解决了由于在聚丙烯材料中添加耐刮擦剂所带来的气味、析出、降低材料机械性能等问题。经测试，β-SiAlON添加量达到复合材料总质量的10%时，即可使改性复合材料的耐刮擦性可达到五指刮擦一级，强度较未改性前提高15%。

所以本发明的与现有技术相比具有如下优点：

1、一维β-SiAlON作为无机填料添加到聚丙烯材料中对其进行改性，可同时提高聚丙烯材料的强度和耐刮擦性能；

2、一维β-SiAlON作为无机填料提高聚丙烯耐刮擦性能的同时，还可避免由于耐刮擦剂的使用所带来的气味、析出、外观和材料机械性能降低的缺点；

3、本发明一维β-SiAlON在添加量较少，一般仅为复合材料总质量的10%左右时，即可使改性材料获得较好的耐刮擦效果，经测试，其五指刮擦一级，且强度较纯料可提高15%；

4、本发明的制备方法操作简单，材料性能容易保证。

具体实施方式

下面实施例中酚类热稳定剂选用热稳定剂1010、热稳定剂168；

润滑剂选用 硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸乙二醇酯、EBS、芥酸酰胺；

硅烷偶联剂选用 KH-550和KH-570；

钛酸酯偶联剂选用 NDZ109和OL-T951

实施例1

将 80 公斤聚丙烯、0.5 公斤酚类热稳定剂1010、0.5 公斤润滑剂 EBS、20公斤一维β-SiAlON、0.2公斤钛酸酯偶联剂 NDZ109，0.2公斤白油36#在长径比为 40:1 的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为200℃。

实施例2

将85公斤聚丙烯、0.5 公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤润滑剂硬脂酸锌、0.3公斤润滑剂硬脂酸钙、15公斤一维β-SiAlON、0.4公斤硅烷偶联剂 KH-550，0.3公斤白油32#在长径比为 56:1 的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为220℃。

实施例3

将 90公斤聚丙烯、0.1公斤酚类热稳定剂1010和0.1公斤热稳定剂168、0.2公斤硅烷偶联剂KH-570，0.2公斤白油15#，10公斤一维β-SiAlON在长径比为 35:1 的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为170℃。

实施例4

将 70公斤聚丙烯、0.1公斤酚类热稳定剂168、30公斤一维β-SiAlON、0.5公斤钛酸酯偶联剂 NDZ109，0.2公斤润滑剂硬脂酸乙二醇酯0.5公斤白油36#，在长径比为 40:1 的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为250℃。

实施例5

将95 公斤聚丙烯、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤润滑剂芥酸酰胺、5公斤一维β-SiAlON、0.1公斤钛酸酯偶联剂 OL-T951，在长径比为 40:1 的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为190℃。

实施例6：耐刮擦性能测试

将上述实施例1-5所制备的聚丙烯材料的耐刮擦性能分别与纯均聚聚丙烯材料、用4wt%芥酸酰胺改性的聚丙烯材料和用4wt%硅酮类耐刮擦剂改性的聚丙烯材料的耐刮擦性能进行对比，具体如下表1所示。

耐刮擦试验按 PV3952 进行检验，负荷为 10N，通过测定刮擦试样表面的ΔL值( 即黑白颜色的变化标志 ) 来评判其耐刮擦性能，ΔL 的数值越小，表示材料的耐刮擦性能越好。

表1：耐刮擦性能

纯均聚PP

4%芥酸酰胺改性PP

4%硅酮类改性PP

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

ΔL

3.34

1.46

1.81

0.88

1.05

1.28

0.67

1.21

表面状况

良好

起霜白化、发粘

良好

良好

良好

良好

良好

良好

从表1可看出，本发明实施例1-5制备的聚丙烯材料的耐刮擦性能ΔL为0.88-1.21，且表面状况良好，其明显小于纯均聚聚丙烯材料的3.34，也小于4wt%芥酸酰胺改性聚丙烯材料的1.46和4wt%硅酮类耐刮擦剂改性聚丙烯材料的1.81。所以本发明用一维β-SiAlON作为无机填料添加到聚丙烯材料中对其进行改性，可明显提高材料的耐刮擦性能。

实施例7：机械性能测试

分别测试上述实施例1-5所制备的聚丙烯材料与纯均聚聚丙烯材料K7926的机械性能，其测试标准与具体数据如下表2所示：

表2：机械性能

		测试标准	PP K7926	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
									熔融指数	g/10min	ISO 1133	27	24	35	30	42	29
拉伸强度	MPa	ISO 527	23	34	30	27	38	25
									弯曲强度	Mpa	ISO 178	27	36	34	30	41	29
弯曲模量	Mpa	ISO 178	1156	1432	1428	1268	1564	1188
									悬臂梁缺口冲击强度	KJ/m<sup>2</sup>	ISO 180	4.8	4.2	4.4	5.1	4.8	4.5
热变形温度	℃	ISO 75-1	88	87	89	87	92	88

从表2可看出，本发明制备的聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量都较纯均聚聚丙烯有所提高。

所以本发明用一维β-SiAlON作为填料加入聚丙烯中，可改善聚丙烯的耐刮擦效果，并可减少耐刮擦剂的使用；且对聚丙烯可起到增强效果，改性后的聚丙烯材料拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量都有提高。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种增强、耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于：由下述组分按重量份数制备而成：

聚丙烯 70-95份，

SiAlON 5-30份，

偶联剂 0.1-0.5份，

热稳定剂 0.1-1份，

润滑剂 0-1份，

白油 0-0.5份，

所述聚丙烯与SiAlON的重量和为100份；所述SiAlON为一维线性结构、六方柱状晶体的β-SiAlON；

所述聚丙烯的熔体流动速率在压力2.16kg、温度230℃的条件下为0.1-100g/min；所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种增强、耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于：所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种增强、耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于：所述白油为工业级白油、精制级白油或化妆级白油。

4.根据权利要求1所述的一种增强、耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中一种。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种增强、耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：将聚丙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、白油和SiAlON加入螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒，得增强、耐刮擦聚丙烯材料；所述螺杆挤出机的长径比为35-56:1，加工温度为170-250℃。