CN107987373A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用。本发明的聚丙烯组合物包括聚丙烯，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn不大于5。本发明通过对聚丙烯原料分子量分布的限定，采用所得聚丙烯组合物生产的制品具有超低的雾化度；本发明的聚丙烯组合物可广泛应用于仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等车用内饰件的生产，尤其适用于汽车用内饰件。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用，具体涉及一种超低雾化度车用聚丙烯组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯具有成本低、质量轻、强度高、耐化学性能好、加工工艺性好、易回收等优点，近年在汽车部件上得到了广泛应用。滑石粉填充弹性体增韧聚丙烯复合材料常用于制备门板、立柱、仪表盘、保险杠等。随着强制性国家标准《乘用车内空气质量评价指南》的实施，各主机厂对内饰件的挥发性物质如气味、VOC、雾化度等要求也日益严格。雾化是指汽车内饰件中含有的有机物在一定温度下气化并挥发出来，随后在玻璃上冷凝的现象。在夏季，汽车内饰件如仪表板等温度可高达80℃，在该温度下，小分子挥发出来后除了造成气味增加，部分物质冷凝在挡风玻璃或车窗上，会严重影响驾驶员的视线，从而造成安全隐患。随着人们对车用材料的认识逐渐深刻，对零部件雾化度的要求也越来越高。
从雾化度的测试标准来看，其主要监控100℃挥发出来的物质重新冷凝在玻璃上后对玻璃造成的光泽度变化或重量的增加，也就是说有些有机物虽然挥发出来但不在玻璃上冷凝的话并不会对雾度造成影响，有些有机物虽然能冷凝但在干燥过程中重新挥发的话也不会对雾化度造成影响。但是那些100℃左右能够挥发但是常温挥发速度较慢的物质就有可能造成非常大的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种雾化度超低的聚丙烯组合物及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种聚丙烯组合物，其包括聚丙烯，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn不大于5。
研究发现，聚丙烯中的低分子量的组成部分也就是低聚物含量影响聚丙烯组合物的雾化度，本发明严格控制聚丙烯的分子量分布，通过对分子量分布控制来控制聚丙烯中低分子物质的含量。本发明聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 不大于5，得到的聚丙烯组合物制备具有超低的雾化度。
本发明采用的聚丙烯可以是茂金属催化合成的聚丙烯，也可以是 Ziegler-Natta催化合成的聚丙烯。
作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1-5。更优选地，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1-3.5。其中，Mw是重均分子量，Mn是数均分子量。在聚丙烯组合物中其他组分相同的情况下，聚丙烯的分子量分布指数越低，聚丙烯组合物的雾化度越低，综合考虑成本等问题，选择聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1-5，优选为1-3.5。
作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，所述聚丙烯组合物包括下述重量份的组分：聚丙烯29～90份，弹性体5～30份，填料5～40份，加工助剂 0.1～1份。
作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，如下(a)～(c)中的至少一种：
(a)所述弹性体的密度为0.850-0.900g/cm3，所述弹性体的熔体质量流动速率为0.5-1.2g/10min，熔体质量流动速率根据ISO 1133使用2.16kg重量并在 190℃的温度测量；所述弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种；
(b)所述填料为球形、片状或针状，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、云母、硅微粉、二氧化硅、蒙脱土中的至少一种；
(c)所述加工助剂包括抗氧剂和光稳定剂。
作为本发明所述聚丙烯组合物的更优选实施方式，所述填料的平均粒径D50 为2～20μm；所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成，所述受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:(1～2)；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，所述聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯44.5份，弹性体15份，填料40份，加工助剂0.5 份；所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，所述弹性体的密度为0.862g/cm3，所述弹性体的熔体质量流动速率为1.2 g/10min，熔体质量流动速率根据ISO 1133使用2.16kg重量并在190℃的温度测量；所述填料为硅微粉；所述加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为 1:2；所述光稳定剂为受阻胺UV-3853。研究表明，该特定的组成的聚丙烯组合物雾化度(光泽度法)高达94.8％。
第二方面，本发明提供了上述聚丙烯组合物的制备方法，其包括以下步骤：
(1)称取各组分，加入到高混机中混合1～3分钟，高混机的转速为 1000～2000转/分钟，得到预混料；
(2)步骤(1)所得预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，真空造粒即得所述聚丙烯组合物；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆各区温度均为190～230℃。
第三方面，本发明提供了上述聚丙烯组合物在制备车用内饰件中的应用。
作为本发明所述应用的优选实施方式，所述车用内饰件为仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架。
第四方面，本发明提供了一种车用内饰件，其含有上述聚丙烯组合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过对聚丙烯原料分子量分布的限定，采用所得聚丙烯组合物生产的制品具有超低的雾化度；
(2)本发明的聚丙烯组合物可广泛应用于仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等车用内饰件的生产，尤其适用于汽车用内饰件。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
下述实施例中，聚丙烯分子量分布Mw/Mn采用凝胶渗透色谱法测定，温度 135℃，溶剂为1,3,4-三氯苯；弹性体的熔体质量流动速率(MFR)是根据ISO 1133 使用2.16kg重量并在190℃的温度测量。
实施例1
本发明聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯29份，弹性体30份，填料40份，加工助剂1份；
其中，聚丙烯采用Ziegler-Natta催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 为3.5；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，弹性体的密度为0.865g/cm3，MFR (190℃，2.16kg)为0.5g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50 为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺UV-3853。
本实施例聚丙烯组合物的制备方法为：
(1)称取聚丙烯、弹性体、填料和加工助剂，加入到高混机中混合1～3分钟，转速为1000～2000转/分钟，得到预混料；
(2)步骤(1)所得预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，真空造粒即得所述聚丙烯组合物；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆各区温度均为190～230℃。
实施例2
本发明聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯49.5份，弹性体30份，填料20份，加工助剂0.5份；
其中，聚丙烯采用茂金属催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为2；所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物，弹性体的密度为0.900g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为1.0g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺UV-3853。
本实施例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯79份，弹性体10份，填料10份，加工助剂1份；
其中，聚丙烯采用茂金属催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为 2.5；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，弹性体的密度为0.865g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为0.5g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本实施例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯59.9份，弹性体25份，填料15份，加工助剂0.1份；
其中，聚丙烯采用茂金属催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为2；所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物，弹性体的密度为0.855g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为1.0g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本实施例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
实施例5
本发明聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯90份，弹性体5份，填料5份，加工助剂0.1份；
其中，聚丙烯采用Ziegler-Natta催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 为5；所述弹性体为乙烯-丙烯共聚物，弹性体的密度为0.850g/cm3，MFR(190℃，2.16kg)为1.0g/10min；填料为碳酸钙，球形，填料的平均粒径D50为2μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1.5；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本实施例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
实施例6
本发明聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯44.5份，弹性体15份，填料40份，加工助剂0.5份；
其中，聚丙烯采用茂金属催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，弹性体的密度为0.862g/cm3，所述弹性体的熔体质量流动速率为1.2g/10min；填料为硅微粉，球形，填料的平均粒径D50为 20μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂 168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:2；所述光稳定剂为受阻胺UV-3853。
本实施例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯29份，弹性体 30份，填料40份，加工助剂1份；
其中，聚丙烯采用Ziegler-Natta催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 为6；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，弹性体的密度为0.865g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为0.5g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本对比例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯49.5份，弹性体30份，填料20份，加工助剂0.5份；
其中，聚丙烯采用Ziegler-Natta催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 为10；所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物，弹性体的密度为0.900g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为1.0g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本对比例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯79份，弹性体 10份，填料10份，加工助剂1份；
其中，聚丙烯采用Ziegler-Natta催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 为6；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，弹性体的密度为0.865g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为0.5g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本对比例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
对比例4
本对比例的聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯59.9份，弹性体25份，填料15份，加工助剂0.1份；
其中，聚丙烯采用Ziegler-Natta催化合成，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 为6；所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物，弹性体的密度为0.855g/cm3，MFR(190℃， 2.16kg)为1.0g/10min；填料为滑石粉，片状，填料的平均粒径D50为10μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1；所述光稳定剂为受阻胺 UV-3853。
本对比例聚丙烯组合物的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例测定了实施例1～6以及对比例1～4聚丙烯组合物的雾化度(光泽度法)，测定的标准为ISO 6452-2007，测试条件为：加热温度(100±0.5)℃，加热时间(3±3)min，干燥时间(1±0.1)h，测定的结果如下表1所示。
表1
聚丙烯组合物 雾化度光泽度保持率％
实施例1 91.8
实施例2 92.8
实施例3 92.3
实施例4 92.5
实施例5 86
实施例6 94.8
对比例1 79
对比例2 68
对比例3 75.6
对比例4 78.1
从表1可看出，本发明通过对原料聚丙烯分子量分布的限定，制备的聚丙烯组合物雾度(光泽度法)均在85％以上，具有超低雾化度，超过材料标准对材料雾化度的要求。
实施例8
本实施例考察了聚丙烯组合物中聚丙烯的分子量分布指数对其雾化度的影响。为了考察该影响，本实施例按照本发明的方法制备不同的试验组聚丙烯组合物和对照组聚丙烯组合物，并按照实施例7所述方法测定了各试验组聚丙烯组合物和对照组聚丙烯组合物的雾化度。
试验组聚丙烯组合物和对照组聚丙烯组合物均由下述重量份的组分组成：聚丙烯29～90份，弹性体5～30份，填料5～40份，加工助剂0.1～1份；其中，弹性体的密度为0.850-0.900g/cm3，弹性体的熔体质量流动速率为0.5-1.2g/10min，熔体质量流动速率根据ISO1133使用2.16kg重量并在190℃的温度测量；所述弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种；填料为球形、片状或针状，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、云母、硅微粉、二氧化硅、蒙脱土中的至少一种，填料的平均粒径D50 为2～20μm；加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成，所述受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:(1～2)，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。试验组聚丙烯组合物和对照组聚丙烯组合物的制备同实施例1。
试验组聚丙烯组合物、对照组聚丙烯组合物仅聚丙烯的分子量分布指数 Mw/Mn不同，其具体的分子量分布指数Mw/Mn以及雾化度见表2。
表2
由表2可见，聚丙烯组合物中聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn影响其雾化度，在聚丙烯组合物中其他条件相同的情况下，聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn 越低，聚丙烯组合物的雾化度越低，也就是雾化时玻片表面的光泽度保持率越高；而当聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn大于5时，其光泽度保持率急剧下降。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，包括聚丙烯，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn不大于5。
2.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1-5。
3.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1-3.5。
4.如权利要求1～3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，包括下述重量份的组分：聚丙烯29～90份，弹性体5～30份，填料5～40份，加工助剂0.1～1份。
5.如权利要求4所述的聚丙烯组合物，其特征在于，如下(a)～(c)中的至少一种：
(a)所述弹性体的密度为0.850-0.900g/cm3，所述弹性体的熔体质量流动速率为0.5-1.2g/10min，熔体质量流动速率根据ISO 1133使用2.16kg重量并在190℃的温度测量；所述弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种；
(b)所述填料为球形、片状或针状，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、云母、硅微粉、二氧化硅、蒙脱土中的至少一种；
(c)所述加工助剂包括抗氧剂和光稳定剂。
6.如权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述填料的平均粒径D50为2～20μm；所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成，所述受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:(1～2)；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
7.如权利要求6所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯组合物由下述重量份的组分组成：聚丙烯44.5份，弹性体15份，填料40份，加工助剂0.5份；所述聚丙烯的分子量分布指数Mw/Mn为1；所述弹性体为乙烯-丁烯共聚物，所述弹性体的密度为0.862g/cm3，所述弹性体的熔体质量流动速率为1.2g/10min，熔体质量流动速率根据ISO 1133使用2.16kg重量并在190℃的温度测量；所述填料为硅微粉；所述加工助剂由抗氧剂和光稳定剂组成，所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168组成，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:2；所述光稳定剂为受阻胺UV-3853。
8.如权利要求1～7任一项所述聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取各组分，加入到高混机中混合1～3分钟，高混机的转速为1000～2000转/分钟，得到预混料；
(2)步骤(1)所得预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，真空造粒即得所述聚丙烯组合物；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆各区温度均为190～230℃。
9.如权利要求1～7任一项所述聚丙烯组合物在制备车用内饰件中的应用。
10.一种车用内饰件，其特征在于，含有权利要求1～7任一项所述聚丙烯组合物。
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