CN107501727A - 一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，各原料按重量份的配比为：聚丙烯60‑75份；改性云母10‑15份；玻璃纤维5‑10份，相容剂2‑4份；表面爽滑剂2份；抗表面浮纤助剂0.2‑0.4份及其它助剂0.9份。本发明通过改性云母、玻璃纤维及相容剂和其他助剂的添加，使得改性云母和玻璃纤维在基体里面分散状况更好，基体结合与更稳定，从而提高材料的耐手指划伤性能；本发明复合材料表面耐手指划伤优良，刮擦后表面无明显变化，缺口冲击强度大于5KJ/m2，弯曲模量大于2000MPa，材料使用范围大。

Description

一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体是一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
改性聚丙烯材料以其优良的物理性能越来越多的应用在汽车制件的各个方面，但是作为表观材料聚丙烯的耐手指划伤性很差，类似于开启手柄、拉手盖板等涉及到手指甲划伤表面的部位用传统改性聚丙烯就容易在长期使用中出现明显的手指甲划痕。
云母作为一种高刚的片层无机材料，特性是绝缘、耐高温，广泛的应用于涂料、油漆、电绝缘等行业。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。利用玻璃纤维和粗云母复配，同时利用相容剂提高粉体与聚丙烯基体材料的结合性，整体上提高了表面硬度，提高耐手指划伤性。同时粗云母和玻纤有助于降低材料表面光泽，使得材料在收到手指甲划伤过程中不容易出现光泽度的较大变化。由于加入了高刚性的矿粉，材料的韧性会适当减少，材料多用在开启手柄等较小的表观件上，适用的皮纹有磨砂皮纹，细皮纹，织物皮纹，粗皮纹等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法，提高材料整体耐手指甲划伤性，性能对标PP+20Talc。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，其由以下原料按重量份制备而成：
聚丙烯60-80份；
改性云母10-15份；
玻璃纤维5-10份；
相容剂2-4份；
相表面爽滑剂2份；
抗表面浮纤助剂0.1-0.4份；
其它助剂0.9份。
进一步方案，所述聚丙烯是熔融指数为0.5-50g/10min(230℃/2.16kg)的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
进一步方案，所述改性云母是将40-500目的片状云母置于混合机中，然后喷淋20％硅烷偶联剂的乙醇溶液进行混合，最后烘干而成。
更进一步方案，所述喷淋的时间不超过2min，混合是以转速为30-60r/min混合2-5min。
进一步方案，所述玻璃纤维为短切低碱玻璃纤维，其单纤直径在10-14um
进一步方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率在0.5-2％。
进一步方案，所述抗表面浮纤助剂为TAF。
进一步方案，所述表面爽滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、中等分子量硅酮、单甘脂中的至少一种。
进一步方案，所述其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、分散剂、润滑剂中的至少一种。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种高耐磨改性聚丙烯复合材料的方法，按配比称取聚丙烯、改性云母、玻璃纤维、相容剂、抗浮纤助剂、表面爽滑剂及其他助剂加入到高速混合机中，于80-150r/min下混合5-7min得混合物料；再将该混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、冷却和造粒制得高耐磨聚丙烯复合材料；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100-300转/min、螺杆长径比为30-45:1、温度为190-230℃、真空度为-0.08MPa。
本发明的有益效果：
1、本发明加入改性云母，提高了产品表面硬度，材料表面硬度对比PP-TD20材料洛氏硬度提高30％，邵氏硬度提高8％-12％，从而提高了材料的耐手指划伤性能。
2、本发明中短切低碱玻璃纤维的加入不仅能够提高材料硬度，还有助于降低表面光泽，在手指甲划伤过程中不容易出现光泽度的较大变化，即不会在材料表面出现明显的亮印；而且玻璃纤维成本较云母便宜，有助于降本；但是玻纤容易造成浮纤，故需要确定合适比例。
3、本发明通过加入一定的TAF，有助于减少材料表面缺陷。由于云母粒径远大于传统的滑石粉等矿物，不加入容易造成表面麻点；而玻纤容易造成表面浮纤，加入后浮纤明显减少，制件表观良好。
4、本发明加入相容剂，提高了粗云母以及玻纤与基体聚丙烯的相容性，提高复合材料整体性能，在长期刮擦中不会出现填充和基体的分离。
5、本发明加入表面爽滑剂，通过爽滑剂不断析出到表面，进一步降低材料的表面摩擦系数，有助于降低手指甲刮擦造成的制件表面被破坏。
6、本发明制备的复合材料表面洛氏硬度≥110，耐磨耗性试验(GB/T15-92)比同类型其他改性聚丙烯高出50％周期，缺口冲击强度大于5KJ/m2，弯曲模量大于2000MPa。
7、本发明中的原材料聚丙烯、改性云母、玻纤等原料易得，其他材料均可以直接用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例中聚丙烯是熔融指数为0.5-50g/10min(230℃/2.16kg)的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
改性云母是将40-500目的片状云母置于混合机中，然后喷淋20％硅烷偶联剂的乙醇溶液不超过2min，以转速为30-60r/min混合2-5min，最后烘干而成。
按表1的配方制备实施例1-3和对比例1-2：
按配比称取聚丙烯、经过硅烷偶联剂处理后烘干的改性云母、短切低碱玻纤、相容剂、抗表面浮纤助剂、表面爽滑剂及其他助剂加入到高速混合机中，于80-150r/min下混合5-10min得混合物料；再将该混合物料从喂料口加入到有两个抽真空口、螺杆转速为100-300转/min、螺杆长径比为30-45:1、挤出机温度为190-230℃的双螺杆挤出机中经熔融、挤出、冷却和造粒制得高耐磨聚丙烯复合材料。
表1实施例1-3与对比例1中制备原料的组成
根据吉利汽车耐磨耗和耐刮擦检测标准(Q/JLY J7110281D-2016)，对具体实施例1、2及对比例1、2制得的聚丙烯复合材料进行测试，主要测试物性指标如下：弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强，摩擦系数(玻璃面上的摩擦系数)，耐磨耗评价等级，耐手指划伤程度，采用同等手指甲划伤方式下皮纹表面的变化情况做为评价。其检测标准与性能检测结果如表2所示：
表2复合材料性能指标
从表2可看出，本发明制备的高耐磨改性聚丙烯复合材料的弯曲强度等机械性能与对比例相比相差不是非常大，以上满足了材料可以在汽车或者家电领域代替传统PP-TD20材料来使用。材料的表面摩擦系数有了一定的下降，而在耐手指甲划伤试验中，划伤程度明显有较大提高，做到了提高材料耐手指甲划伤性能的要求。这是通过抗表面浮纤助剂和芥酸类表面爽滑剂的复配，同时提高表面硬度，降低表面光泽度的方式，有显著的提高了材料的耐手指甲划伤性。
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实施案例做出各种修改，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案例，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 (10)

1.一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：其由以下原料按重量份制备而成：
聚丙烯60-80份；
改性云母10-15份；
玻璃纤维5-10份；
相容剂2-4份；
相表面爽滑剂2份；
抗表面浮纤助剂0.1-0.4份；
其它助剂0.9份。
2.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯是指熔融指数在230℃/2.16kg为0.5-50g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性云母是将40-500目的片状云母置于混合机中，然后喷淋20%硅烷偶联剂的乙醇溶液进行混合，最后烘干而成。
4.根据权利要求3所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述喷淋的时间不超过2min，混合是以转速为30-60r/min混合2-5min。
5.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为短切低碱玻璃纤维，其单纤直径在10-14um。
6.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率在0.5-2%。
7.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗表面浮纤助剂为TAF。
8.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述表面爽滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、中等分子量硅酮、单甘脂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、分散剂、润滑剂中的至少一种。
10.一种制备如权利要求1-9任一项所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：按配比称取聚丙烯、改性云母、玻璃纤维、相容剂、抗浮纤助剂、表面爽滑剂及其他助剂加入到高速混合机中，于80-150r/min下混合5-7min得混合物料；再将该混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、冷却和造粒制得高耐磨聚丙烯复合材料；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100-300转/min、螺杆长径比为30-45:1、温度为190-230℃、真空度为-0.08MPa。
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