CN108059772A - 一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料及其制备方法，其包括以下重量份计的原料：聚丙烯：68‑97；滑石粉：0‑20；弹性体：0‑7；新型抗氧剂：0.1‑0.5；物理吸附剂：0.1‑0.5；偶联剂：0‑2；其它助剂：0‑2。这种新型复配抗氧剂比传统的体系具有添加量少、与复合材料体系相容性好、稳定性好、表现出的耐热效果明显，产生的气味/VOC/TVOC的值也比较低，使用范围也比较宽等特点；再加上配方体系中引入物理吸附剂能进一步吸附脱除材料体系产生的挥发性小分子物质，物理吸附剂与新型复配抗氧剂共同发挥协同作用，对改善聚丙烯复合材料体系的散发性能起到很好的效果。

Description

一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物改性与加工技术领域，涉及一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯材料目前已被广泛应用于建筑、交通、汽车、家电等领域；尤其随着汽车工业的快速发展，汽车轻量化这一概念已深入人心，所以对汽车内饰用材料的品质需求也日益增长。作为汽车内饰用量较大的聚丙烯高分子材料，如何满足一些高温注塑、特殊环境下的异形件制备，延缓其热氧老化分解，延长其使用寿命，显得很有必要；还有我国在2012年颁布的《乘用车内空气质量评价指南》中也明确规定材料生产厂商要提升汽车内饰材料的低气味和低VOC品质来满足客户的需求。
提高聚丙烯复合材料的耐热氧老化能力一般是选择在配方体系中加入抗氧剂来实现，传统的抗氧剂体系如1010、619F、DSTP等复配体系的抗氧剂一般只能使材料满足150℃下500H左右，当需要更长时间的老化要求时，抗氧剂的含量也要提高，抗氧剂含量提高之后，会导致复合材料制备的零件表面出现挥发性物质(TVOC)的增加，表面发粘效果严重。
一般减少材料气味主要是通过化学反应方法和物理吸附方法来实现，化学方法是在配方体系中加入添加剂，这些添加剂可以与挥发出来的小分子进行反应后使其不易挥发出来；物理吸附是通过加入一些不影响复合材料体系性能的物质，如活性炭、硅胶、凹凸棒、分子筛等物质来进行物理吸附。
为了应对客户对汽车内饰材料品质的日益需求，及由此而来的部分主机厂对材料生产商材料的气味散发性能的要求提高，进步提升聚丙烯复合材料的耐热性能、低气味、低散发性能显得十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，已解决现有技术的上述问题。
本发明的另一个目的是提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其包括以下重量份计的原料：
聚丙烯：68-97；
滑石粉：0-20；
弹性体：0-7；
新型抗氧剂：0.1-0.5；
物理吸附剂：0.1-0.5；
偶联剂：0-2；
其它助剂：0-2。
更进一步地，一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其包括以下重量份计的原料：
聚丙烯：68-85；
滑石粉：10-20；
弹性体：3-7；
新型抗氧剂：0.1-0.5；
物理吸附剂：0.1-0.5；
偶联剂：1-2；
其它助剂：1-2。
上述聚丙烯复合材料中，
所述的聚丙烯基体树脂采用共聚聚丙烯，熔融指数在10-50g/10min左右。
所述的滑石粉的平均粒径在1-5微米左右。
所述的弹性体为一种乙烯和辛烯的共聚物，其密度在0.86-0.90g/cm3，熔融指数在0.5-6g/10min。
所述的新型抗氧剂为英洛莎公司的新型复配抗氧剂，它是采用A203与4212A复配制成的，它比传统抗氧剂体系(1010、619F、DSTP复配体系)具有原料纯度较高，与树脂相容性好，不易析出等特点，可以与其它助剂一起高效发挥协同作用。
所述的物理吸附剂选自BYK公司，ZY-4。
所述的偶联剂选自新型复配抗氧剂钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。优选为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)和的一种。
所述的其它助剂主要为各种颜色成分、光稳定剂、及各种脂类润滑剂等。上述低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)按照质量比例称配好上述各组分；
(2)将聚丙烯、滑石粉、弹性体、新型复配抗氧剂、物理吸附剂、偶联剂、其它助剂等组分放于高速混合机中高速混合5-10min；
(3)将混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒后制备出聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机各区的加工工艺温度分别为：一区：185-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区205-210℃。整个挤出过程的时间约为2分钟，压力12-18Mpa，双螺杆挤出机添加抽真空，真空度为-0.07MPa～-0.08MPa。
本发明的优点在于：
本发明在聚丙烯复合材料的基础配方上加入了一种新型复配抗氧剂，它具有原料纯度较高，添加量低，与树脂相容性好，不易析出等特点；同时它可以与配方体系引入的物理吸附剂一起高效发挥协同作用来加强改善聚丙烯复合材料体系的气味和散发性能；同时本发明提出的低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料的制备工艺比较简单，生产成本较低。
这种新型复配抗氧剂比传统的体系具有添加量少、与复合材料体系相容性好、稳定性好、表现出的耐热效果明显，产生的气味/VOC/TVOC的值也比较低，使用范围也比较宽等特点；再加上配方体系中引入物理吸附剂能进一步吸附脱除材料体系产生的挥发性小分子物质，物理吸附剂与新型复配抗氧剂共同发挥协同作用，对改善聚丙烯复合材料体系的散发性能起到很好的效果。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行详细说明。除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。
本发明实施例和对比例所含各组分含量见表1。
表1
实施例和对比例中的各主要组分含量(质量百分含量)
上述表1中的实施例和对比例中的述的聚丙烯为共聚聚丙烯，熔体流动速率在30g/10min。所述的滑石粉为粒径在3.5微米左右的滑石粉。所述的弹性体为杜邦公司生产的POE弹性体，牌号为Engage8180。所述的新型抗氧剂为英洛莎公司的新型复配抗氧剂，它是采用A203与4212A复配制成。所述的传统抗氧剂为1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)/619F(二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯)/DSTP(硫代二丙酸十八酯)按质量比1:2:1复配型抗氧剂。所述的物理吸附剂选自BYK公司，牌号为ZY-4。所述的偶联剂为KH550(市售)。所述的其它助剂主要是指颜色成分、光稳定剂、及各种脂类润滑剂硬脂酸钙等。
将上述实施例和对比例中各组分混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒后制备出聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机各区的加工工艺温度分别为：一区：185-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区205-210℃。整个挤出过程的时间约为2分钟，压力12-18Mpa，双螺杆挤出机添加抽真空，真空度为-0.07MPa～-0.08MPa。
将按上述制备的复合材料粒子在80-100℃的鼓风烘箱中干燥2小时，然后将干燥好的粒子在注射成型机上进行注塑成型，然后进行性能测试。
基本力学性能测试：拉伸强度按照ISO527-2标准进行检验，样条尺寸为170*10*4mm，拉伸速度50mm/min，弯曲强度和弯曲模量按照ISO178标准进行检验，样条尺寸为80*10*4mm，跨距64mm，弯曲速度为2mm/min，简支梁缺口冲击强度按照ISO179-1标准进行检验，样条尺寸为80*10*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一。
热氧老化性能测试按照ISO4577进行测试，样条尺寸为150*100*3.2mm，根据试样在150℃条件下出现粉化的时间进行评判。
气味测试按照PV3900测方方法进行评判，80℃*2H后放置60℃进行评价。
冷凝组分测试按照PV3015标准测试。
散发性能测试PV3341测试方法进行测试评判。
表2
实施例和对比例中材料性能测试数据
从上述表中的实施例和对比例的数据结果可以发现，采用新型抗氧剂的聚丙烯复合材料体系要比传统型抗氧剂表现出更好的热氧老化性能、低气味、低散发性能；从实施例2-4，实施例5-7可以发现，填充组分固定的配方体系中，随着新型抗氧剂含量的增加，复合材料热氧老化能力也是逐步增强；从实施例4和对比例2，3可以发现，新型抗氧剂与物理吸附剂可协同改善材料的气味和散发性能的效果要比传统抗氧剂的效果要好，随着物理吸附剂含量的提高，复合材料体系气味、和散发性能要表现的更好。

Claims (10)

1.一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：其包括以下重量份计的原料：
聚丙烯：68-97；
滑石粉：0-20；
弹性体：0-7；
新型抗氧剂：0.1-0.5；
物理吸附剂：0.1-0.5；
偶联剂：0-2；
其它助剂：0-2。
2.根据权利要求1所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：其包括以下重量份计的原料：
聚丙烯：68-85；
滑石粉：10-20；
弹性体：3-7；
新型抗氧剂：0.1-0.5；
物理吸附剂：0.1-0.5；
偶联剂：1-2；
其它助剂：1-2。
3.根据权利要求1或2所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯基体树脂采用共聚聚丙烯，熔融指数在10-50g/10min左右。
4.根据权利要求1或2所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的滑石粉的平均粒径在1-5微米左右。
5.根据权利要求1或2所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的弹性体为一种乙烯和辛烯的共聚物，其密度在0.86-0.90g/cm3，熔融指数在0.5-6g/10min。
6.根据权利要求1或2所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的新型抗氧剂为英洛莎公司的新型复配抗氧剂，它是采用A203与4212A复配制成的。
7.根据权利要求1或2所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的物理吸附剂选自BYK公司，ZY-4。
8.根据权利要求1或2所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的偶联剂选自新型复配抗氧剂钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的偶联剂选自为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
10.权利要求1-9任意之一所述低气味、低散发、高耐热聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)按照质量比例称配好上述各组分；
(2)将聚丙烯、滑石粉、弹性体、新型复配抗氧剂、物理吸附剂、偶联剂、其它助剂等组分放于高速混合机中高速混合5-10min；
(3)将混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒后制备出聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机各区的加工工艺温度分别为：一区：185-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区205-210℃。整个挤出过程的时间约为2分钟，压力12-18Mpa，双螺杆挤出机添加抽真空，真空度为-0.07MPa～-0.08MPa。
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