CN106397971A - 增强填料、增韧填料、聚丙烯材料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提出了增强填料、增韧填料、聚丙烯材料及其制备方法和用途。该聚丙烯材料包括聚丙烯树脂、增强填料以及增韧填料。该聚丙烯材料具有较强的拉伸强度以及冲击强度，具有较好的韧性，且无应力发白现象。

Description

增强填料、增韧填料、聚丙烯材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及化工以及汽车制造领域，具体地，本发明涉及增强填料、增韧填料、聚丙烯材料及其制备方法和用途。

背景技术

高分子(聚合物)材料由于重量轻、外观装饰效果良好、理化性能良好、容易加工成型、可持续利用等优点，被越来越多的应用于汽车部件的制备。高分子材料普遍具有轻质高强度的特性，比重只有一般普通钢材的15-20％，重量也轻于木质材料，应用于汽车部件中可以大幅减轻汽车的自重，降低了汽车的油耗，有利于节约能源。在高分子汽车材料中，聚丙烯是发展最快，应用比例最大，使用频次最高的塑料之一。

然而，目前可以用于汽车配件的聚丙烯材料及其合成方法仍有待改进。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

近年来我国生产的汽车用聚丙烯材料虽然发展迅速，但与世界先进水平相比，还存在着很大的差距。主要体现在国产聚丙烯树脂强度不足，抗冲击性能差等缺点，难以满足汽车转向盘等部件对材料性能的苛刻要求。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种强度高、韧性好且无应力发白现象的聚丙烯材料。

在本发明的一个方面，本发明提出一种用于聚丙烯材料的增强填料，该增强填料包括：纳米碳酸钙以及氯化钙。该增强填料用于制备聚丙烯材料时，可以显著改善聚丙烯材料的力学性能，并改善应力发白现象。

根据本发明的实施例，所述增强填料进一步包括：茂金属聚乙烯、尼龙树脂、聚丙烯、第一相容剂、第一所述润滑剂以及第一偶联剂的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述增强填料含有15～35重量份的所述纳米碳酸钙、2～5重量份的所述茂金属聚乙烯、5～25重量份的所述尼龙树脂、30～70重量份的所述聚丙烯、0.5～5重量份的所述氯化钙、3～15重量份的所述第一相容剂、2～10重量份的所述第一润滑剂以及5～10重量份的所述第一偶联剂。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述第一相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述第一润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述第一偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述纳米碳酸钙是预先经过第一改性处理的，所述第一改性处理包括：对纳米碳酸钙在饱和水蒸汽中进行保温处理；以及利用甲基丙烯酸十二酯对经过所述保温处理的所述纳米碳酸钙进行表面修饰。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能，缓解应力发白现象。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种用于聚丙烯材料的增韧填料。根据本发明的实施例，该增韧填料包括：氯铂酸。该增韧填料用于制备聚丙烯材料时，可以显著改善聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，该增韧填料进一步包括：乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、聚酰亚胺以及滑石粉的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增韧填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述增韧填料含有50～80重量份的所述乙烯-辛烯共聚物、15～35重量份的所述三元乙丙橡胶、1～15重量份的所述聚酰亚胺、15～40重量份的所述滑石粉以及2～10重量份的所述氯铂酸。由此，可以进一步提高含有该增韧填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述增韧填料预先经过第二改性处理，所述第二改性处理包括：对形成所述增韧填料的原料依次进行第一保温处理、第二保温处理和第三保温处理，其中，所述第一保温处理的温度为20～50摄氏度，保温时间为1～3小时；所述第二保温处理的温度为-30～0摄氏度，保温时间为2～4小时；所述第三保温处理的温度为室温，保温时间为3～12小时。由此，可以进一步提高含有该增韧填料的聚丙烯材料的力学性能。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种聚丙烯材料。根据本发明的实施例，该聚丙烯材料包括聚丙烯树脂、前面所述的增强填料以及前面所述的增韧填料。该聚丙烯材料具有较强的拉伸强度以及冲击强度，具有较好的韧性，且无应力发白现象。

根据本发明的实施例，该聚丙烯材料进一步包括聚乙烯树脂。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，包括80～120重量份的所述聚丙烯树脂、10～40重量份的所述聚乙烯树脂、25～50重量份的所述增强填料、15～40重量份的所述增韧填料。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，该聚丙烯材料进一步包括第二偶联剂、第二相容剂、第二润滑剂、抗氧剂、光亮剂、耐磨剂以及硅酮的至少之一。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，该聚丙烯材料包括80～120重量份的所述聚丙烯树脂、10～40重量份的所述聚乙烯树脂、25～50重量份的所述增强填料、15～40重量份的所述增韧填料、3～10重量份的所述抗氧剂、5～20重量份的所述第二相容剂、2～8重量份的所述耐磨剂、5～15重量份的所述第二偶联剂、1～4重量份的所述光亮剂、2～10重量份的所述第二润滑剂以及0.5～5重量份的所述硅酮。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述第二相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述第二润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述第二偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种交通工具部件。根据本发明的实施例，该部件包括前面所述的聚丙烯材料。该交通工具部件具有前面所述的聚丙烯材料的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该交通工具部件具有力学性能良好、质轻、成本低廉等优点的至少之一。

根据本发明的实施例，所述交通工具部件包括：汽车转向盘、仪表盘、操作把手以及装饰板骨架。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的增强填料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对所述增强填料的原料进行熔融挤出成型处理，所述增强填料原料包括纳米碳酸钙以及氯化钙。该方法操作步骤简单，生产成本低廉，且制备的增强填料可显著提高聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述纳米碳酸钙是预先经过第一改性处理的，所述第一改性处理包括：(a)利用饱和蒸汽对所述纳米碳酸钙进行保温处理，所述保温处理的温度为50～105摄氏度，时间为5～15小时；(b)将经过所述保温处理的所述纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯混合，所述纳米碳酸钙与所述甲基丙烯酸十二酯的质量比为(3～9)：(25～75)，将含有所述纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯的混合物加热至20～50摄氏度并保持20～120分钟后，过滤保留滤渣。经过上述第一改性处理获得的纳米碳酸钙可以使利用该方法获得的增强填料在制备聚丙烯材料时，显著改善聚丙烯材料的应力发白现象。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的增韧填料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对所述增强填料的原料进行熔融挤出成型处理，所述增强填料原料包括氯铂酸。该方法操作步骤简单，生产成本低廉，且制备的增韧填料可显著提高聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，所述增强填料的原料是预先经过第二改性处理的，所述第二改性处理包括：依次对所述原料进行第一保温处理、第二保温处理和第三保温处理。增强填料的原料经过上述第二改性处理，可以使最终获得的增韧填料在制备聚丙烯材料时，显著改善聚丙烯材料的力学性能。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的聚丙烯材料的方法。该方法包括：(1)提供增强填料，所述增强填料是利用前面所述的方法制备的；(2)提供增韧填料，所述增韧填料是利用前面所述的方法制备的；以及(3)将所述增强填料、所述增韧填料以及聚丙烯树脂混合并熔融挤出成型。该方法具有操作简单、生产成本低廉等优点的至少之一，获得的聚丙烯材料力学性能优良。

根据本发明的实施例，步骤(3)进一步包括：(i)将所述聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、所述增强填料、所述增韧填料、抗氧剂、第二相容剂以及耐磨剂混合并搅拌2～6小时；(ii)在搅拌条件下，通过喷淋在10分钟之内将第二偶联剂加入到步骤(i)获得的混合物中；(iii)在搅拌条件下，将第二润滑剂、光亮剂以及硅酮加入到步骤(ii)获得的混合物中，继续搅拌混合1～2小时，获得面团状物料；以及(iv)将所述面团状物料进行熔融挤出成型。由此，可以进一步提高利用该方法制备的聚丙烯材料的性能。

附图说明

图1显示了根据本发明一个实施例的对纳米碳酸钙进行第一改性处理的流程图；

图2显示了根据本发明一个实施例的第二改性处理的流程图；

图3显示了根据本发明一个实施例的制备聚丙烯材料的方法的流程图；以及

图4显示了根据本发明另一个实施例的制备聚丙烯材料的方法的部分流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在本发明中，增强填料、增韧填料以及聚丙烯材料中包括的各种成分以及各个成分的含量，均为在形成该增强填料、增韧填料或者聚丙烯材料时的原料中所包括的成分以及含量。上述原料通过包括但不限于熔融共挤出成型等简单处理，获得增强填料、增韧填料以及聚丙烯材料。

在本发明的一个方面，本发明提出一种用于聚丙烯材料的增强填料。该增强填料包括：纳米碳酸钙以及氯化钙。该增强填料用于制备聚丙烯材料时，可以显著改善聚丙烯材料的力学性能，并改善应力发白现象。

具体的，用于该增强填料的纳米碳酸钙是预先经过第一改性处理的。采用经过第一改性处理的纳米碳酸钙可以提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能，缓解应力发白现象。根据本发明的实施例，第一改性处理包括：将纳米碳酸钙在饱和水蒸汽中进行保温处理，随后利用甲基丙烯酸十二酯对经过保温处理的纳米碳酸钙进行表面改性处理。根据本发明的具体实施例，保温处理的温度可以为50～105摄氏度，时间为5～15小时。例如，可以将一定量的纳米碳酸钙至于密闭容器中，然后在常压下通入饱和水蒸气，使温度升高至70～100摄氏度，保持温度不变处理10～15小时。在本发明中，纳米碳酸钙的具体种类不受特别限制，可以为可用于制备聚丙烯材料改性填料的任意纳米碳酸钙，本领域技术人员可以根据增强填料以及聚丙烯材料的具体性能要求进行选择。利用甲基丙烯酸十二酯对经过保温处理的纳米碳酸钙进行表面修饰时，纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯的质量比可以为(3～9)：(25～75)。本领域技术人员能够理解的是，在该步骤中，纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯的质量比不受特别限制，只要能够利用甲基丙烯酸十二酯对纳米碳酸钙进行充分的表面修饰即可，本领域技术人员可以根据纳米碳酸钙的具体种类进行调节。例如，在该步骤中，可以将50～80重量份的纳米碳酸钙添加至300～650重量份的甲基丙烯酸十二酯中。然后，将混合物加热至20～50摄氏度，搅拌并保持20～120分钟。随后对混合物溶液进行过滤并保留滤渣。滤渣经干燥至恒重后，即为经过第一改性处理的纳米碳酸钙。经过上述第一改性处理获得的纳米碳酸钙可以使利用该方法获得的增强填料在制备聚丙烯材料时，显著改善聚丙烯材料的应力发白现象。

根据本发明的实施例，为了进一步提高该增强填料的性能，该增强填料可以进一步包括：茂金属聚乙烯、尼龙树脂、聚丙烯、第一相容剂、第一所述润滑剂以及第一偶联剂的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。具体的，第一相容剂可以包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一；第一润滑剂可以包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一；第一偶联剂包括可以硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，形成该增强填料的原料中，可以含有15～35重量份的纳米碳酸钙、2～5重量份的茂金属聚乙烯、5～25重量份的尼龙树脂、30～70重量份的聚丙烯、0.5～5重量份的氯化钙、3～15重量份的第一相容剂、2～10重量份的第一润滑剂以及5～10重量份的第一偶联剂。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备上述增强填料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对增强填料的原料进行熔融挤出成型处理。根据本发明的实施例，增强填料原料包括纳米碳酸钙以及氯化钙。该方法操作步骤简单，生产成本低廉，且制备的增强填料可显著提高聚丙烯材料的力学性能。由此，可以进一步提高含有该增强填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，该方法采用的纳米碳酸钙是预先经过第一改性处理的。具体的，参考图1，第一改性处理包括：

S10：保温处理

在该步骤中，将纳米碳酸钙在饱和水蒸汽中进行保温处理。根据本发明的具体实施例，保温处理的温度可以为50～105摄氏度，时间为5～15小时。例如，可以将一定量的纳米碳酸钙至于密闭容器中，然后在常压下通入饱和水蒸气，使温度升高至70～100摄氏度，保持温度不变处理10～15小时。随后，将纳米碳酸钙取出并干燥至恒重。在本发明中，纳米碳酸钙的具体种类不受特别限制，可以为可用于制备聚丙烯材料改性填料的任意纳米碳酸钙，本领域技术人员可以根据增强填料以及聚丙烯材料的具体性能要求进行选择。

S20：表面修饰

在该步骤中，利用甲基丙烯酸十二酯对经过保温处理的纳米碳酸钙进行表面修饰。纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯的质量比可以为(3～9)：(25～75)。本领域技术人员能够理解的是，在该步骤中，纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯的质量比不受特别限制，只要能够利用甲基丙烯酸十二酯对纳米碳酸钙进行充分的表面修饰即可，本领域技术人员可以根据纳米碳酸钙的具体种类进行调节。例如，在该步骤中，可以将50～80重量份的纳米碳酸钙添加至300～650重量份的甲基丙烯酸十二酯中。然后，将混合物加热至20～50摄氏度，搅拌并保持20～120分钟。随后对混合物溶液进行过滤并保留滤渣。滤渣经干燥至恒重后，即为经过第一改性处理的纳米碳酸钙。经过上述第一改性处理获得的纳米碳酸钙可以使利用该方法获得的增强填料在制备聚丙烯材料时，显著改善聚丙烯材料的应力发白现象。

为了方便该增强填料的使用，可以将上述形成增强填料的原料充分混合，再经过熔融挤出成型，获得颗粒状的增强填料。例如，根据本发明的实施例，可以利用高速混合机将原料混合5～10分钟，再利用双螺杆挤出机，通过熔融挤出造粒获得增强填料。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种用于聚丙烯材料的增韧填料。根据本发明的实施例，该增韧填料中包括氯铂酸。该增韧填料用于制备聚丙烯材料时，可以显著改善聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，该增韧填料可以进一步包括：乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、聚酰亚胺以及滑石粉的至少之一。其中，滑石粉的平均粒径可以为100～300nm，根据本发明的具体实施例，滑石粉的平均粒径可以为150～200nm。具体的，根据本发明的实施例，在形成该增韧填料的原料中，可以含有50～80重量份的乙烯-辛烯共聚物、15～35重量份的三元乙丙橡胶、1～15重量份的聚酰亚胺、15～40重量份的滑石粉以及2～10重量份的氯铂酸。由此，可以进一步提高含有该增韧填料的聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的实施例，该增韧填料是预先经过第二改性处理的。具体的，第二改性处理包括：对形成增韧填料的原料依次进行第一保温处理、第二保温处理和第三保温处理。其中，第一保温处理的温度为20～50摄氏度，保温时间为1～3小时；第二保温处理的温度为-30～0摄氏度，保温时间为2～4小时；第三保温处理的温度为室温，保温时间为3～12小时。发明人经过深入研究以及大量验证发现，经过上述第二改性处理，并添加有氯铂酸的增韧填料，可以显著改善含有该增韧填料的聚丙烯材料的力学性能。具体的，该增韧填料可以使得聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲模量以及从极强度均获得较为显著的改善。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备上述的增韧填料的方法。根据本发明的实施例，该方法是通过增强填料的原料进行熔融挤出成型处理而获得上述增韧填料的。具体的，增强填料原料包括氯铂酸。该方法操作步骤简单，生产成本低廉，且制备的增韧填料可显著提高聚丙烯材料的力学性能。关于构成该增韧填料原料的具体组成以及原料中各个组分的具体含量，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。

下面根据本发明的具体实施例对上述方法的具体步骤进行详细说明。根据本发明的实施例，在进行熔融挤出成型处理之前，增强填料的原料是预先经过第二改性处理的。参考图2，第二改性处理包括：

S10：第一保温处理

根据本发明的实施例，在该步骤中，将增强填料的原料加热至20～50摄氏度并保持该温度一定时间，保温时间可以为为1～3小时。例如，具体的，可以将增强填料的原料加热至30～40摄氏度，并保持2小时。

S20：第二保温处理

根据本发明的实施例，在该步骤中，将经过第一保温处理的原料降温至-30～0摄氏度并保持该温度一定时间，保温时间可以为为2～4小时。例如，具体的，可以将增强填料的原料加热至-20～0摄氏度，并保持3小时。

S30：第三保温处理

根据本发明的实施例，在该步骤中，将经过第二保温处理的原料自然升温至室温，并保持3～12小时。例如，可以在升温至室温后，保持5～10小时。需要说明的是，在本发明中，“室温”应做广义理解，为进行第二改性处理时，原料所处的环境自然温度。其具体温度不受特别限制，只要为不需要通过额外加热或是冷却处理可以获得的温度即可。例如，室温可以为15～35摄氏度。具体的，在该步骤中，可以将经过第二保温处理的原料至于与环境可以进行自由换热的容器中，使经过冷却(第二保温处理)的原料温度升温至于环境温度相同的温度，然后保持上述时间。

发明人经过大量实验发现，增强填料的原料经过上述第二改性处理，可以使最终获得的增韧填料在制备聚丙烯材料时，显著改善聚丙烯材料的力学性能。

根据本发明的具体实施例，为了进一步增强第二改性处理的效率以及效果，在对上述增韧填料原料进行第二改性处理之前，可以与预先将原料置于高速混合机中混合一定时间，例如30～40分钟，制成面团状物料。随后，对面团状原料(物料)进行上述第二改性处理。随后，可以将经过第二改性处理的面团状物料再置于高速混合机中混合1～2小时，最后经过包括但不限于熔融挤出处理等简单的成型处理，即可获得根据本发明实施例的增韧填料。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种聚丙烯材料。根据本发明的实施例，该聚丙烯材料包括聚丙烯树脂、前面描述的增强填料以及增韧填料。关于前面描述的增强填料以及增韧填料在用于制备聚丙烯材料时，得到的聚丙烯材料的特征以及优点，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。简单地说，该聚丙烯材料由于含有上述增强填料以及增韧填料，可以具有较强的拉伸强度以及冲击强度，具有较好的韧性，且无应力发白现象。

根据本发明的实施例，该聚丙烯材料进一步包括聚乙烯树脂。根据本发明的具体实施例，该聚丙烯材料可以包括80～120重量份的聚丙烯树脂、10～40重量份的聚乙烯树脂、25～50重量份的增强填料、15～40重量份的增韧填料。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

为了进一步提高该聚丙烯材料的性能，根据本发明的实施例，该聚丙烯材料还可以进一步包括第二偶联剂、第二相容剂、第二润滑剂、抗氧剂、光亮剂、耐磨剂以及硅酮的至少之一。其中，第二相容剂可以包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一；第二润滑剂可以包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一；第二偶联剂可以包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一；抗氧剂可以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或酯类抗氧剂中的一种或几种组合。具体的，主抗氧剂可以为3114、1010、DSTP中的一种或几种的组合物；辅抗氧剂可以为618、168中的一种或几种的组合物。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。其中，光亮剂以及耐磨剂的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。根据本发明的具体实施例，可以采用酸性镀锌光亮剂，耐磨剂可以为含硅油成分耐磨剂。根据本发明的一些实施例，形成该聚丙烯材料的原料中可以包括80～120重量份的聚丙烯树脂、10～40重量份的聚乙烯树脂、25～50重量份的增强填料、15～40重量份的增韧填料、3～10重量份的抗氧剂、5～20重量份的第二相容剂、2～8重量份的耐磨剂、5～15重量份的第二偶联剂、1～4重量份的光亮剂、2～10重量份的第二润滑剂以及0.5～5重量份的硅酮。由此，可以进一步提高该聚丙烯材料的力学性能。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种交通工具部件。根据本发明的实施例，该部件包括上述聚丙烯材料。该交通工具部件具有前面所述的聚丙烯材料的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该交通工具部件具有力学性能良好、质轻、成本低廉等优点的至少之一。

需要说明的是，该交通工具部件的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据交通工具的具体种类、部件对于力学性能、质量以及成本的具体要求，选择上述聚丙烯材料形成该部件，或是制备该部件一部分结构。例如，上述交通工具部件可以包括汽车转向盘、仪表盘、操作把手、装饰板骨架等。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的聚丙烯材料的方法。根据本发明的实施例，参考图3，该方法包括：

S100：提供增强填料

在该步骤中，增强填料是利用前面描述的方法制备的。

S200：提供增韧填料

根据本发明的实施例，该步骤中的增韧填料是利用前面描述的制备增韧填料的方法制备的。

S300：熔融挤出

根据本发明的实施例，在该步骤中，将前面提供的增强填料、增韧填料通过熔融挤出成型。由此，可以通过简单的操作步骤，获得具有良好的拉伸强度以及抗冲击性能的聚丙烯材料。该方法具有生产成本低廉、聚丙烯力学性能优良、无应力发白现象等优点的至少之一。

根据本发明的实施例，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的性能，还可以在熔融挤出时，在形成聚丙烯材料的原料中添加聚乙烯树脂、抗氧剂、第二相容剂、第二偶联剂、第二润滑剂、光亮剂以及耐磨剂的至少之一。其中，第二相容剂可以马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一；第二润滑剂可以硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一；第二偶联剂可以硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一。上述成分成本低廉，且可以进一步提高聚丙烯材料的使用性能。

具体的，参考图4，熔融挤出可以通过下列步骤实现：

S310：第一混合

在该步骤中，首先将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、增强填料、增韧填料、抗氧剂、第二相容剂以及耐磨剂预先混合并搅拌2～6小时。例如，可以将上述原料加入高速混合机中，并混合搅拌3～5小时混合均匀。

S320：喷淋第二偶联剂

在该步骤中，在搅拌条件下，通过喷淋的方式，在10分钟之内将第二偶联剂加入到已经混合均匀的混合物中。

S330：第二混合

在该步骤中，在搅拌条件下将第二润滑剂、光亮剂以及硅酮加入到混合物中，继续搅拌混合1～2小时，获得面团状物料。

S340：挤出成型

根据本发明的实施例，在该步骤中，将面团状物料进行熔融挤出成型。由此，可以进一步提高利用该方法制备的聚丙烯材料的性能。

在该方法中，关于形成聚丙烯材料的原料中各个组分的含量，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。

下面通过具体的实施例对本发明进行说明，本领域技术人员能够理解的是，下面的具体的实施例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。另外，在下面的实施例中，除非特别说明，所采用的材料和设备均是市售可得的。如果在后面的实施例中，未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述，则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。

实施例1制备用于汽车转向盘的增强增韧聚丙烯复合材料

(1)制备改性增强填料：

纳米碳酸钙置于容器内，在常压下通入饱和蒸汽，使温度升至85摄氏度，保温10小时后，取出并真空干燥至恒重。称取50重量份经干燥后的纳米碳酸钙，置于300重量份的甲基丙烯酸十二酯中，于30℃搅拌45min后，过滤并将纳米碳酸钙真空干燥至恒重。

称取20重量份经第一改性处理的纳米碳酸钙、5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、4重量份的硬脂酸、3重量份的茂金属聚乙烯、6重量份的硅烷偶联剂、1重量份的氯化钙、10重量份的尼龙66树脂，40重量份的聚丙烯置于高速混合机中混合7min，之后再将得到的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，即得到增强填料。

(2)制备改性增韧剂：

称取60重量份的乙烯-辛烯共聚物、20重量份的三元乙丙橡胶、2重量份的聚酰亚胺、20重量份的滑石粉、5重量份的氯铂酸置于高速混合机中混合35min，制成面团状物料，随后对面团状物料进行第二改性处理：首先，将面团状物料于30℃保温2小时，随后降温至-18℃下保温3小时。最后，将经过降温的面团状物料自然升温至室温保持7小时。

将经过第二改性处理的物料再次置于高速混合机中混合1小时，之后将混合料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出造粒，即得到增韧填料。

(3)制备聚丙烯复合材料：

称取100重量份的聚丙烯树脂、20份的聚乙烯树脂、30重量份的增强填料、18重量份的增韧剂、5重量份的3114、10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、3重量份的硅油加入到高速混合机中混合3小时。混合均匀，之后在继续搅拌下，采用喷淋的方式在10min之内喷入7重量份的偶联剂，之后将2重量份的光亮剂、4重量份的润滑剂和1重量份的硅酮加入到高速混合机中，继续混合1小时，制成面团状物料。最后将面团状物料加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到可用于汽车转向盘的聚丙烯复合材料。

实施例2：制备用于汽车转向盘的增强增韧聚丙烯复合材料

(1)制备增强填料：

纳米碳酸钙采用与实施例1相同的条件在饱和蒸汽中进行处理，干燥至恒重后，称取80重量份的纳米碳酸钙置于650重量份的甲基丙烯酸十二酯中，于35℃搅拌60min后，过滤并真空干燥至恒重。

称取25重量份经过上述处理的纳米碳酸钙、9重量份的马来酸酐接枝聚乙烯、7重量份的硬脂酸钙、4重量份的茂金属聚乙烯、8重量份的钛酸酯偶联剂、3重量份的氯化钙、20重量份的尼龙66树脂，60重量份的聚丙烯置于高速混合机中混合10min，之后再将得到的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，即得到增强填料。

(2)制备增韧剂：

称取70重量份的乙烯-辛烯共聚物、30重量份的三元乙丙橡胶、10重量份的聚酰亚胺、35重量份的滑石粉、8重量份的氯铂酸置于高速混合机中混合35min，制成面团状物料，随后对面团状物料进行第二改性处理。第二改性处理以及熔融挤出造粒的的条件同实施例1，即得到增韧填料。

(3)制备聚丙烯复合材料：

将100重量份的聚丙烯树脂、30份的聚乙烯树脂、45重量份的增强填料、32重量份的增韧剂、7重量份的1010、15重量份的马来酸酐接枝聚乙烯、5重量份的硅油依次加入到高速混合机中混合4小时，混合均匀，之后在继续搅拌下，采用喷淋的方式在10min之内喷入12重量份的偶联剂，之后将3重量份的光亮剂、8重量份的润滑剂、3重量份的硅酮加入到高速混合机中，继续混合1.5小时，制成面团状物料。随后，将面团状物料加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到聚丙烯复合材料颗粒。

实施例3制备用于汽车转向盘的增强增韧聚丙烯复合材料

(1)制备增强填料

称取20重量份的纳米碳酸钙、5重量份的马来酸酐接枝聚苯乙烯、4重量份的聚乙烯蜡、3重量份的茂金属聚乙烯、6重量份的铝酸酯、1重量份的氯化钙、10重量份的尼龙66树脂，60重量份的聚丙烯，其余操作同实施例1，所不同的是，纳米碳酸钙不经过饱和蒸汽以及甲基丙烯酸十二酯进行第一改性处理。

(2)制备改性增韧剂：

称取60重量份的乙烯-辛烯共聚物、20重量份的三元乙丙橡胶、2重量份的聚酰亚胺、20重量份的滑石粉、5重量份的氯铂酸置于高速混合机中混合40min，制成面团状物料，其余操作同实施例1。

(3)制备聚丙烯复合材料：

称取100重量份的聚丙烯树脂、20份的聚乙烯树脂、30重量份的改性增强填料、18重量份的改性增韧剂、5重量份的DSTP、10重量份的相容剂、3重量份的硅油依次加入到高速混合机中混合5小时，混合均匀，之后在继续搅拌下，采用喷淋的方式在10min之内喷入7重量份的偶联剂，之后将2重量份的光亮剂、4重量份的润滑剂、1重量份的硅酮加入到高速混合机中，继续混合2小时，制成面团状物料。随后利用双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到聚丙烯复合材料颗粒。

将实施例1～3制备的聚丙烯复合材料，按标准注塑成样条，分别按相关测试标准检测各自的性能，具体如表1所示：

表1

可以看出，本发明所提出的增韧填料可以克服常规聚丙烯材料的应力发白现象，采用含有经过第一改性处理的纳米碳酸钙的增强填料，能够大幅提高聚丙烯材料的拉伸强度。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种用于聚丙烯材料的增强填料，其特征在于，包括：纳米碳酸钙以及氯化钙。

2.根据权利要求1所述的增强填料，其特征在于，所述增强填料进一步包括：

茂金属聚乙烯、尼龙树脂、聚丙烯、第一相容剂、第一所述润滑剂以及第一偶联剂的至少之一，

任选地，所述第一相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一；

任选地，所述第一润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一；

任选地，所述第一偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一；

任选地，所述增强填料含有15～35重量份的所述纳米碳酸钙、2～5重量份的所述茂金属聚乙烯、5～25重量份的所述尼龙树脂、30～70重量份的所述聚丙烯、0.5～5重量份的所述氯化钙、3～15重量份的所述第一相容剂、2～10重量份的所述第一润滑剂以及5～10重量份的所述第一偶联剂。

3.根据权利要求1所述的增强填料，其特征在于，所述纳米碳酸钙是预先经过第一改性处理的，所述第一改性处理包括：

对纳米碳酸钙在饱和水蒸汽中进行保温处理；以及

利用甲基丙烯酸十二酯对经过所述保温处理的所述纳米碳酸钙进行表面修饰。

4.一种用于聚丙烯材料的增韧填料，其特征在于，包括：氯铂酸。

5.根据权利要求4所述的增韧填料，其特征在于，进一步包括：乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、聚酰亚胺以及滑石粉的至少之一，

任选地，所述增韧填料含有50～80重量份的所述乙烯-辛烯共聚物、15～35重量份的所述三元乙丙橡胶、1～15重量份的所述聚酰亚胺、15～40重量份的所述滑石粉以及2～10重量份的所述氯铂酸。

6.根据权利要求4所述的增韧填料，其特征在于，所述增韧填料预先经过第二改性处理，所述第二改性处理包括：

对形成所述增韧填料的原料依次进行第一保温处理、第二保温处理和第三保温处理，

其中，所述第一保温处理的温度为20～50摄氏度，保温时间为1～3小时；所述第二保温处理的温度为-30～0摄氏度，保温时间为2～4小时；所述第三保温处理的温度为室温，保温时间为3～12小时。

7.一种聚丙烯材料，其特征在于，包括：聚丙烯树脂、权利要求1～3任一项所述的增强填料以及权利要求4～6任一项所述的增韧填料，以及任选地选自聚乙烯树脂、第二偶联剂、第二相容剂、第二润滑剂、抗氧剂、光亮剂、耐磨剂以及硅酮的至少之一。

8.根据权利要求7所述的聚丙烯材料，其特征在于，包括80～120重量份的所述聚丙烯树脂、10～40重量份的所述聚乙烯树脂、25～50重量份的所述增强填料、15～40重量份的所述增韧填料，

任选地，所述聚丙烯材料包括80～120重量份的所述聚丙烯树脂、10～40重量份的所述聚乙烯树脂、25～50重量份的所述增强填料、15～40重量份的所述增韧填料、3～10重量份的所述抗氧剂、5～20重量份的所述第二相容剂、2～8重量份的所述耐磨剂、5～15重量份的所述第二偶联剂、1～4重量份的所述光亮剂、2～10重量份的所述第二润滑剂以及0.5～5重量份的所述硅酮；

任选地，所述第二相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯以及马来酸酐接枝聚丁二烯的至少之一；

任选地，所述第二润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚乙烯蜡以及白油中的至少之一；

任选地，所述第二偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及铝酸酯的至少之一。

9.一种交通工具部件，其特征在于，包括权利要求7或8任一项所述的聚丙烯材料。

10.根据权利要求9所述的交通工具部件，其特征在于，所述交通工具部件包括：汽车转向盘、仪表盘、操作把手以及装饰板骨架。

11.一种制备权利要求1～3任一项所述的增强填料的方法，其特征在于，包括：

对所述增强填料的原料进行熔融挤出成型处理，所述增强填料原料包括纳米碳酸钙以及氯化钙。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述纳米碳酸钙是预先经过第一改性处理的，所述第一改性处理包括：

(a)利用饱和蒸汽对所述纳米碳酸钙进行保温处理，所述保温处理的温度为50～105摄氏度，时间为5～15小时；

(b)将经过所述保温处理的所述纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯混合，所述纳米碳酸钙与所述甲基丙烯酸十二酯的质量比为(3～9)：(25～75)，将含有所述纳米碳酸钙与甲基丙烯酸十二酯的混合物加热至20～50摄氏度并保持20～120分钟后，过滤保留滤渣。

13.一种制备权利要求4～6任一项所述的增韧填料的方法，其特征在于，包括：

对所述增强填料的原料进行熔融挤出成型处理，所述增强填料原料包括氯铂酸。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述增强填料的原料是预先经过第二改性处理的，所述第二改性处理包括：依次对所述原料进行第一保温处理、第二保温处理和第三保温处理。

15.一种制备权利要求7或8所述的聚丙烯材料的方法，其特征在于，包括：

(1)提供增强填料，所述增强填料是利用权利要求11或12所述的方法制备的；

(2)提供增韧填料，所述增韧填料是利用权利要求13或14所述的方法制备的；以及

(3)将所述增强填料、所述增韧填料以及聚丙烯树脂混合并熔融挤出成型。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(3)进一步包括：

(i)将所述聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、所述增强填料、所述增韧填料、抗氧剂、第二相容剂以及耐磨剂混合并搅拌2～6小时；

(ii)在搅拌条件下，通过喷淋在10分钟之内将第二偶联剂加入到步骤(i)获得的混合物中；

(iii)在搅拌条件下，将第二润滑剂、光亮剂以及硅酮加入到步骤(ii)获得的混合物中，继续搅拌混合1～2小时，获得面团状物料；以及

(iv)将所述面团状物料进行熔融挤出成型。