CN108070157A - 一种高硬度耐刮擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬度耐刮擦材料及其制备方法，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：聚丙烯树脂22‑42份、POE弹性体14‑23份、无机填料9‑17份、改性钛白粉4‑12份、耐刮擦助剂1.3‑6.5份、相容剂0.3‑1.5份、增塑剂0.5‑1.2份、抗氧剂0.3‑1份。本发明提供一种高硬度耐刮擦材料及其制备方法，该材料具有良好的耐刮擦性能，并且力学性能优良，使用寿命长，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高硬度耐刮擦材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，汽车内饰材料，例如仪表板、门护板、座椅护 板等专用料所用的塑料需求量非常大，这些汽车内饰材料专用料要求材料具有高刚性、高模量、良好的耐刮擦性能。而聚丙烯材料具有密度小、易加工、耐化学腐蚀，刚性、强度和耐热性好，价格便宜，并可回收利用等优点，故现有技术中，聚丙烯复合材料广泛应用于汽车内饰材料中。但是，聚丙烯材料的韧 性和耐刮擦性能较差。为了使聚丙烯材料更好的满足汽车内饰材料，尤其是高档汽车内饰材料的要求，急需对聚丙烯进行改性以提高其耐刮擦性能。
现有技术中通常采用的提高聚丙烯材料耐刮擦性能改性方法包括：1、添加耐刮擦剂，如巴斯夫公司2005年商业化Irgasurf SR100、道康宁公司MB50-001 与MB50-321硅氧烷母料等。2、添加无机矿物填料，通过添加无机刚性填料， 以提高材料表面硬度，从而提高表面的耐刮擦性能。3、引入润滑剂，通过改善材料表面的平整性和降低表面的摩擦系数，以提高制品表面的耐刮擦性能。但是，以上方法中，添加的耐刮擦剂价格昂贵，且添加量较大，对材料的力学性 能有一定的影响。而添加无机矿物填料或润滑剂对提高材料的耐刮擦性能效果并不明显。
基于此，有必要提出一种高硬度耐刮擦材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
鉴于上述对现有技术的分析，本发明提供一种高硬度耐刮擦材料及其制备方法，该材料具有良好的耐刮擦性能，并且力学性能优良，使用寿命长，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高硬度耐刮擦材料，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 22-42份；
POE弹性体 14-23份；
无机填料 9-17份；
改性钛白粉 4-12份；
耐刮擦助剂 1.3-6.5份；
相容剂 0.3-1.5份；
增塑剂 0.5-1.2份；
抗氧剂 0.3-1份。
作为优选，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 20份；
POE弹性体 18.5份；
无机填料 12.5份；
改性钛白粉 8份；
耐刮擦助剂 3.8份；
相容剂 3.8份；
增塑剂 0.9份；
抗氧剂 0.8份。
作为优选，所述无机填料由质量比为0.8-2：1的滑石粉与硅灰石组成的混合物，且所述滑石粉为片状滑石粉，所述硅灰石为纤维状硅灰石。
作为优选，所述改性钛白粉的制备方法：
（1）将钛白粉送入球磨机中，球磨至40-60μm；
（2）将步骤（1）中的超细粉体超声分散在装有醇类有机物的容器里；
（3）然后向容器内加入钛酸酯类偶联剂，以700-800rpm转速分散30-50min，然后过滤、干燥，即得所述的改性钛白粉。
作为优选，所述耐刮擦助剂为芥酸酰胺。
作为优选，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸-马来酸酐-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中至少一种。
作为优选，所述增塑剂选自石蜡油、甘油三醋酸酯、己二酸二辛酯、芳烃油中的一种。
作为优选，所述抗氧剂选自丁基化甲酚、N，N-二苯基对苯二胺、三亚磷酸酯中的一种。
本发明还提供了一种高硬度耐刮擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照规定重量称取各原料；
（2）将POE弹性体、无机填料、改性钛白粉在5分钟内陆续加入反应釜，先干混10-20分钟；
（3）干混后2分钟内加入耐刮擦助剂、相容剂、抗氧化剂和增塑剂，然后混合搅拌4-8分钟，釜温保持在55-60℃；
（4）将聚丙烯树脂在10-12分钟内加完，然后混合搅拌8分钟；
（5）当釜温降到30-35℃时，开釜出料，将基料送入电热炉内进行加热，等混合料熔融后，打开电热炉出料阀门，物料通过管道输送到模具成型生产线，打开模具进料阀进行成型；
（6）成型后，打开模具，取出成品进行冷却，即得所述的导电塑料。
作为优选，步骤（4）中的混合搅拌分为4个阶段完成：
第1阶段：反应釜设定压力为135mbar，温度为55℃，混合时间2分钟；
第2阶段：反应釜设定压力为115mbar，温度为51℃，混合时间2分钟；
第3阶段：反应釜设定压力为100mbar，温度为47℃，混合时间2分钟；
第4阶段：反应釜设定压力为95mbar，温度为42℃，混合时间2分钟。
本发明与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的高硬度耐刮擦材料，通过将聚丙烯树脂作为基材，并通过添加POE弹性体，使得本发明的材料具有高冲击、高硬度、耐刮擦等性能，同时通过添加无机填料、改性钛白粉，保证了材料的整体力学性能并显著提高其耐刮擦性能，并且改性的钛白粉与聚丙烯树脂相容性大大提高，有效保证钛白粉在聚丙烯树脂中分散性，从而进一步提高材料的耐刮擦性能、力学性能、抗老化性能。
（2）本发明通过耐刮擦助剂，可以有效改善材料的耐刮擦性能，并为材料提供长效的耐刮擦保护，同时添加的相容剂、抗氧化剂和增塑剂可使材料具有良好的力学性能、耐刮擦性能及良好的稳定性。
（3）本发明制备方法中采用负压混料，制得的材料韧性好，增塑效果好。
（4）本发明的高硬度耐刮擦材料的制备工艺简单，容易实现工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种高硬度耐刮擦材料，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 22份；
POE弹性体 14份；
无机填料 9份；
改性钛白粉 4份；
耐刮擦助剂 1.3份；
相容剂 0.3份；
增塑剂 0.5份；
抗氧剂 0.3份。
其中，所述无机填料由质量比为0.8：1的滑石粉与硅灰石组成的混合物，且所述滑石粉为片状滑石粉，所述硅灰石为纤维状硅灰石。
其中，所述改性钛白粉的制备方法：
（1）将钛白粉送入球磨机中，球磨至40-60μm；
（2）将步骤（1）中的超细粉体超声分散在装有醇类有机物的容器里；
（3）然后向容器内加入钛酸酯类偶联剂，以700rpm转速分散30min，然后过滤、干燥，即得所述的改性钛白粉。
其中，所述耐刮擦助剂为芥酸酰胺。
其中，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸-马来酸酐-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中至少一种。
其中，所述增塑剂选自石蜡油、甘油三醋酸酯、己二酸二辛酯、芳烃油中的一种。
其中，所述抗氧剂选自丁基化甲酚、N，N-二苯基对苯二胺、三亚磷酸酯中的一种。
本发明还提供了一种高硬度耐刮擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照规定重量称取各原料；
（2）将POE弹性体、无机填料、改性钛白粉在5分钟内陆续加入反应釜，先干混10分钟；
（3）干混后2分钟内加入耐刮擦助剂、相容剂、抗氧化剂和增塑剂，然后混合搅拌4分钟，釜温保持在55℃；
（4）将聚丙烯树脂在10分钟内加完，然后混合搅拌8分钟；
（5）当釜温降到30℃时，开釜出料，将基料送入电热炉内进行加热，等混合料熔融后，打开电热炉出料阀门，物料通过管道输送到模具成型生产线，打开模具进料阀进行成型；
（6）成型后，打开模具，取出成品进行冷却，即得所述的导电塑料。
其中，步骤（4）中的混合搅拌分为4个阶段完成：
第1阶段：反应釜设定压力为135mbar，温度为55℃，混合时间2分钟；
第2阶段：反应釜设定压力为115mbar，温度为51℃，混合时间2分钟；
第3阶段：反应釜设定压力为100mbar，温度为47℃，混合时间2分钟；
第4阶段：反应釜设定压力为95mbar，温度为42℃，混合时间2分钟。
实施例2
一种高硬度耐刮擦材料，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 42份；
POE弹性体 23份；
无机填料 17份；
改性钛白粉 12份；
耐刮擦助剂 6.5份；
相容剂 1.5份；
增塑剂 1.2份；
抗氧剂 1份。
其中，所述无机填料由质量比为2：1的滑石粉与硅灰石组成的混合物，且所述滑石粉为片状滑石粉，所述硅灰石为纤维状硅灰石。
作为优选，所述改性钛白粉的制备方法：
（1）将钛白粉送入球磨机中，球磨至40-60μm；
（2）将步骤（1）中的超细粉体超声分散在装有醇类有机物的容器里；
（3）然后向容器内加入钛酸酯类偶联剂，以800rpm转速分散50min，然后过滤、干燥，即得所述的改性钛白粉。
其中，所述耐刮擦助剂为芥酸酰胺。
其中，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸-马来酸酐-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中至少一种。
其中，所述增塑剂选自石蜡油、甘油三醋酸酯、己二酸二辛酯、芳烃油中的一种。
其中，所述抗氧剂选自丁基化甲酚、N，N-二苯基对苯二胺、三亚磷酸酯中的一种。
本发明还提供了一种高硬度耐刮擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照规定重量称取各原料；
（2）将POE弹性体、无机填料、改性钛白粉在5分钟内陆续加入反应釜，先干混20分钟；
（3）干混后2分钟内加入耐刮擦助剂、相容剂、抗氧化剂和增塑剂，然后混合搅拌8分钟，釜温保持在60℃；
（4）将聚丙烯树脂在12分钟内加完，然后混合搅拌8分钟；
（5）当釜温降到35℃时，开釜出料，将基料送入电热炉内进行加热，等混合料熔融后，打开电热炉出料阀门，物料通过管道输送到模具成型生产线，打开模具进料阀进行成型；
（6）成型后，打开模具，取出成品进行冷却，即得所述的导电塑料。
其中，步骤（4）中的混合搅拌分为4个阶段完成：
第1阶段：反应釜设定压力为135mbar，温度为55℃，混合时间2分钟；
第2阶段：反应釜设定压力为115mbar，温度为51℃，混合时间2分钟；
第3阶段：反应釜设定压力为100mbar，温度为47℃，混合时间2分钟；
第4阶段：反应釜设定压力为95mbar，温度为42℃，混合时间2分钟。
实施例3
一种高硬度耐刮擦材料，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 20份；
POE弹性体 18.5份；
无机填料 12.5份；
改性钛白粉 8份；
耐刮擦助剂 3.8份；
相容剂 3.8份；
增塑剂 0.9份；
抗氧剂 0.8份。
聚丙烯树脂 20份；
POE弹性体 18.5份；
无机填料 12.5份；
改性钛白粉 8份；
耐刮擦助剂 3.8份；
相容剂 3.8份；
增塑剂 0.9份；
抗氧剂 0.8份。
其中，所述无机填料由质量比为1.4：1的滑石粉与硅灰石组成的混合物，且所述滑石粉为片状滑石粉，所述硅灰石为纤维状硅灰石。
作为优选，所述改性钛白粉的制备方法：
（1）将钛白粉送入球磨机中，球磨至40-60μm；
（2）将步骤（1）中的超细粉体超声分散在装有醇类有机物的容器里；
（3）然后向容器内加入钛酸酯类偶联剂，以750rpm转速分散40min，然后过滤、干燥，即得所述的改性钛白粉。
其中，所述耐刮擦助剂为芥酸酰胺。
其中，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸-马来酸酐-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中至少一种。
其中，所述增塑剂选自石蜡油、甘油三醋酸酯、己二酸二辛酯、芳烃油中的一种。
其中，所述抗氧剂选自丁基化甲酚、N，N-二苯基对苯二胺、三亚磷酸酯中的一种。
本发明还提供了一种高硬度耐刮擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照规定重量称取各原料；
（2）将POE弹性体、无机填料、改性钛白粉在5分钟内陆续加入反应釜，先干混15分钟；
（3）干混后2分钟内加入耐刮擦助剂、相容剂、抗氧化剂和增塑剂，然后混合搅拌6分钟，釜温保持在57℃；
（4）将聚丙烯树脂在11分钟内加完，然后混合搅拌8分钟；
（5）当釜温降到33℃时，开釜出料，将基料送入电热炉内进行加热，等混合料熔融后，打开电热炉出料阀门，物料通过管道输送到模具成型生产线，打开模具进料阀进行成型；
（6）成型后，打开模具，取出成品进行冷却，即得所述的导电塑料。
其中，步骤（4）中的混合搅拌分为4个阶段完成：
第1阶段：反应釜设定压力为135mbar，温度为55℃，混合时间2分钟；
第2阶段：反应釜设定压力为115mbar，温度为51℃，混合时间2分钟；
第3阶段：反应釜设定压力为100mbar，温度为47℃，混合时间2分钟；
第4阶段：反应釜设定压力为95mbar，温度为42℃，混合时间2分钟。
综上所述，本发明的高硬度耐刮擦材料，通过将聚丙烯树脂作为基材，并通过添加POE弹性体，使得本发明的材料具有高冲击、高硬度、耐刮擦等性能，同时通过添加无机填料、改性钛白粉，保证了材料的整体力学性能并显著提高其耐刮擦性能，并且改性的钛白粉与聚丙烯树脂相容性大大提高，有效保证钛白粉在聚丙烯树脂中分散性，从而进一步提高材料的耐刮擦性能、力学性能、抗老化性能。
上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高硬度耐刮擦材料，其特征在于，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 22-42份；
POE弹性体 14-23份；
无机填料 9-17份；
改性钛白粉 4-12份；
耐刮擦助剂 1.3-6.5份；
相容剂 0.3-1.5份；
增塑剂 0.5-1.2份；
抗氧剂 0.3-1份。
2.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，以重量份数计，所述材料主要包括以下组分：
聚丙烯树脂 20份；
POE弹性体 18.5份；
无机填料 12.5份；
改性钛白粉 8份；
耐刮擦助剂 3.8份；
相容剂 3.8份；
增塑剂 0.9份；
抗氧剂 0.8份。
3.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，所述无机填料由质量比为0.8-2：1的滑石粉与硅灰石组成的混合物，且所述滑石粉为片状滑石粉，所述硅灰石为纤维状硅灰石。
4.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，所述改性钛白粉的制备方法：
（1）将钛白粉送入球磨机中，球磨至40-60μm；
（2）将步骤（1）中的超细粉体超声分散在装有醇类有机物的容器里；
（3）然后向容器内加入钛酸酯类偶联剂，以700-800rpm转速分散30-50min，然后过滤、干燥，即得所述的改性钛白粉。
5.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，所述耐刮擦助剂为芥酸酰胺。
6.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸-马来酸酐-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中至少一种。
7.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，所述增塑剂选自石蜡油、甘油三醋酸酯、己二酸二辛酯、芳烃油中的一种。
8.根据权利要求1所述的高硬度耐刮擦材料，其特征在于，所述抗氧剂选自丁基化甲酚、N，N-二苯基对苯二胺、三亚磷酸酯中的一种。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的高硬度耐刮擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照规定重量称取各原料；
（2）将POE弹性体、无机填料、改性钛白粉在5分钟内陆续加入反应釜，先干混10-20分钟；
（3）干混后2分钟内加入耐刮擦助剂、相容剂、抗氧化剂和增塑剂，然后混合搅拌4-8分钟，釜温保持在55-60℃；
（4）将聚丙烯树脂在10-12分钟内加完，然后混合搅拌8分钟；
（5）当釜温降到30-35℃时，开釜出料，将基料送入电热炉内进行加热，等混合料熔融后，打开电热炉出料阀门，物料通过管道输送到模具成型生产线，打开模具进料阀进行成型；
（6）成型后，打开模具，取出成品进行冷却，即得所述的导电塑料。
10.根据权利要求9所述的高硬度耐刮擦材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中的混合搅拌分为4个阶段完成：
第1阶段：反应釜设定压力为135mbar，温度为55℃，混合时间2分钟；
第2阶段：反应釜设定压力为115mbar，温度为51℃，混合时间2分钟；
第3阶段：反应釜设定压力为100mbar，温度为47℃，混合时间2分钟；
第4阶段：反应釜设定压力为95mbar，温度为42℃，混合时间2分钟。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180525 |