CN108503953A - 一种改性高结晶聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性高结晶聚丙烯复合材料，包括以下组分，按重量份计：高结晶聚丙烯75‑85份；增韧剂2‑10份；特制超细滑石粉5‑15份；特制空心玻璃微珠5‑15份；耐刮擦剂0.5‑3份；抗氧剂复配体0.2‑0.8份；耐候性复配助剂0.1‑0.5份；润滑剂0.1‑0.8份。本发明还公开了一种改性高结晶聚丙烯复合材料的制备方法。本发明可以提高其刚性，可降低制件成型后的后收缩，保持更好的尺寸稳定性；同时经铝钛偶联剂表面处理后空心玻璃微珠因其中空的特性，在保持材料物性的同时降低材料密度。

Description

一种改性高结晶聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性高结晶聚丙烯复合 材料及其制备方法。
背景技术
汽车轻量化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。当前车用市场需求 已转向重量更轻的运动型多功能车、小型货车和其他轻型车辆，这将促使车 用材料向更轻质化发展。塑料因为有质量轻、使用性能良好、耐腐蚀、耐冲 击、设计自由度比较大等特点，被广泛应用于汽车工业上，而且在汽车材料 中所占比例越来越大。近年来，我国已经出台了多项政策和环保标准来促进 新能源汽车的研发,并逐步推动汽车用材轻量化的进程。
作为内饰的主要零件之一，汽车门内饰板的减重意义尤为重大，薄壁化 设计是汽车内外饰的另一减重手段。传统门板的设计厚度通常为2.5～2.8mm。 从结构设计的角度考虑，如果将产品的壁厚降到2.0mm或者更薄，就能使零 部件实现超过20％的减重效果。聚丙烯在改性过程中，通常要添加不同比例 的填料，如滑石粉、玻纤等，以实现材料强度的提升。汽车门板薄壁化后对 材料的刚性以及尺寸稳定性都有更高的要求，同时为降低材料比重，需减少 填充材料的比例，会导致材料强度和刚性的损失，以及材料收缩率的提高， 不利于零部件尺寸稳定性的控制。普通的聚丙烯复合材料存在后结晶现象， 在注塑成型后仍村子尺寸变化，对于薄壁制件尤为明显。已公开的专利 CN106987079A公开了一种用于薄壁汽车门板的低光泽、低成本聚丙烯复合材 料。已公开的专利CN106366454A公开了一种高性能薄壁汽车门板用改性聚 丙烯材料及其制备方法。但存在刚性模量低，产品在薄壁化改造后，因后聚 丙烯后结晶导致尺寸的收缩和翘曲；同时选用的无机填料填充后材料密度 大，无法达到汽车轻量化的真正目的。
发明内容
本发明提供了一种改性高结晶聚丙烯复合材料，主要应用于薄壁汽车门 板内饰件。采用高结晶聚丙烯(HCPP)为基体树脂，其物理性能和加工性 能都优越于一般普通PP，不用降低其韧性就可以提高其刚性。高结晶聚丙烯 (HCPP)具有较高的等规度和结晶度，可降低制件成型后的后收缩，保持更 好的尺寸稳定性；同时经铝钛偶联剂表面处理后空心玻璃微珠因其中空的特 性，经特殊螺杆组合的挤出工艺可保留大部分中空玻璃微珠，在保持材料物 性的同时降低材料密度。
本发明另一目的在于提供一种改性高结晶聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种改性高结晶聚丙烯复合材料， 包括以下组分，按重量份计：
所述高结晶聚丙烯的等规度≥98％，结晶度≥70％，结晶速率快，高刚性， 高耐热性，高表面硬度，其在温度230℃、试验负荷2.16kg下的熔融指数为 40-120g/10min。
所述增韧剂为乙烯和辛烯的共聚物。
所述特制超细滑石粉为经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后目数在 2500-8000目之间的滑石粉。铝钛偶联剂为南京优普化工UP-107产品。
所述特制空心玻璃微珠为一种经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后尺寸微 小的空心玻璃球体，目数在1250-5000目之间。作为一种复合型偶联剂，由于 其双金属中心离子对滑石粉、玻璃微珠等无机填料有很好的改性效果。
所述耐刮擦剂为巴斯夫的SR 100。
所述抗氧剂复配体包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂和辅助抗氧剂 质量比为3：4；主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010，辅助抗氧剂为硫代酯类辅 助抗氧剂412S。
所述耐候性复配助剂为苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺类 光稳定剂UV770复配体；苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺类光 稳定剂UV770质量比值为1：1；所述润滑剂为乙撑双硬脂酞胺。
上述的改性高结晶聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将目数在2500-8000目之间的滑石粉在100-110℃预干燥，以除去 游离水份，时间根据填料含游离水份确定，要求控制填料水份≤0.3％；然后 将干燥的滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂UP-107搅拌，在 100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料；
(2)、将目数在1250-5000目之间的空心玻璃微珠在100-110℃预干燥， 以除去游离水份，时间根据填料含游离水份确定，要求控制填料水份≤0.3％， 然后将干燥的滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂UP-107搅拌， 在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料；
(3)、按重量份计称取原料：
将高结晶聚丙烯加入到高速搅拌机中，然后加入特制超细滑石粉、特制 空心玻璃微珠、增韧剂、耐刮擦剂、抗氧剂复配体、耐候剂复配体系、润滑 剂，然后常温下在高混机中搅拌均匀；
(4)、将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、 冷却、切粒,得到聚丙烯复合材料；所用的双螺杆挤出机，螺杆直径40-65mm， 螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为第一段170℃-190℃、第二段180 ℃-200℃、第三段185℃-210℃、第四段185℃-210℃、第五段170℃-200℃， 第六段170℃-200℃，第七段170℃-200℃，第八段170℃-200℃，第九段180 ℃-200℃，第十段180℃-200℃,熔体温度180℃-220℃，机头温度200℃-220 ℃。
所述高结晶聚丙烯的等规度≥98％，结晶度≥70％，结晶速率快，高刚性， 高耐热性，高表面硬度，其在温度230℃、试验负荷2.16kg下的熔融指数为 40-120g/10min；所述增韧剂为乙烯和辛烯的共聚物；所述特制超细滑石粉为 经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后目数在2500-8000目之间的滑石粉；所述 特制空心玻璃微珠为一种经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后尺寸微小的空心 玻璃球体，目数在1250-5000目之间；所述耐刮擦剂为巴斯夫的SR 100；所 述抗氧剂复配体包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂和辅助抗氧剂质量比为3：4；主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010，辅助抗氧剂为硫代酯类辅助抗氧 剂412S；所述耐候性复配助剂为苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻 胺类光稳定剂UV770复配体；苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺 类光稳定剂UV770质量比值为1：1；所述润滑剂为乙撑双硬脂酞胺。
本发明相对于现有技术的优点和效果为：
相比普通汽车门板用PP材料有较好的物理性能例如高模量、高流动性、 高硬度、低密度等。在满足强度要求的同时，使汽车门板薄壁化，一般可做 到1.6mm-2.0mm之间，复合汽车轻量化要求。选用高结晶聚丙烯(HCPP) 为基材，减少注塑成型的后结晶影响，使产品具有优异的尺寸稳定性。高结 晶聚丙烯(HCPP)具有较高的等规度和结晶度，可降低制件成型后的后收缩， 保持更好的尺寸稳定性；同时经铝钛偶联剂表面处理后空心玻璃微珠因其中 空的特性，经螺杆组合的挤出工艺可保留大部分中空玻璃微珠，在保持材料 物性的同时降低材料密度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
实施例
一种改性高结晶聚丙烯复合材料，包括以下组分，按重量份计：
按下面制备方法制备实施例1～4与对比例1～2
方法包括以下步骤：
第一步：将目数在2500-8000目之间的滑石粉在100-110℃预干燥，以除 去游离水份，时间根据填料含游离水份确定。(控制填料水份≤0.3％即可，一 般时间为2-5分钟)。将干燥的滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶 联剂UP-107搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料。
第二步：将目数在1250-5000目之间的空心玻璃微珠在100-110℃预干燥， 以除去游离水份，时间根据填料含游离水份确定。(控制填料水份≤0.3％即可， 一般时间为2-5分钟)。将干燥的滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛 偶联剂UP-107搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料。
第三步：将高结晶聚丙烯(HCPP)加入到高速搅拌机中，然后加入特制 超细滑石粉、特制空心玻璃微珠、增韧剂、耐刮擦剂、抗氧剂复配体、耐候 剂复配体系、润滑剂，然后常温下在高混机中搅拌均匀。
第四步：将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、 冷却、切粒,得到聚丙烯复合材料；所用的双螺杆挤出机，螺杆直径40-65mm， 螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为第一段170℃一190℃、第二段 180℃一200℃、第三段185℃一210℃、第四段185℃一210℃、第五段170℃ 一200℃，第六段170℃一200℃，第七段170℃一200℃，第八段170℃一200 ℃，第九段180℃一200℃，第十段180℃一200℃,熔体温度180℃一220℃,机 头温度200℃一220℃。
表1实施例1～4和对比例1～2具体配方(单位为公斤)
将实施例中得到的电镀聚丙烯复合材料在烘箱中100℃烘箱内干燥后进行 注塑,注塑样条为样条,注塑温度如下：
下料段：190℃；第二段：195℃；第三段：200℃；喷嘴：210℃；
最后将注塑样条放于干燥器中进行状态调节：调节温度23℃,调节时间： 24h；各实施例测试结果如下表2所示
表2、各实施例测试结果对比
从实验例1～4与对比例1～2的测试结果可看出，采用高结晶聚丙烯 (HCPP)作为基体树脂，由于其具有比普通聚丙烯更高的结晶度和等规度， 所以改性后的材料有更高的刚性模量和表面硬度，同时添加耐刮擦剂SR100后 使材料具有更好的表面耐刮擦特性；因高结晶聚丙烯(HCPP)后结晶小，材 料的后收缩更低，薄壁注塑时有优异的尺寸稳定性；铝钛偶联剂UP-107表面 处理后的空心玻璃微珠和超细滑石粉复配体系，显著改善制品的刚性模量、冲 击强度，断裂伸长率等物理机械性能，改善加工性能；同时经铝钛偶联剂表面处理后空心玻璃微珠因其中空的特性，经特殊螺杆组合的挤出工艺可保留大部 分中空玻璃微珠，使复合材料的密度更低达到汽车轻量化的目的。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (10)

1.一种改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下组分，按重量份计：
2.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述高结晶聚丙烯的等规度≥98％，结晶度≥70％，结晶速率快，高刚性，高耐热性，高表面硬度，其在温度230℃、试验负荷2.16kg下的熔融指数为40-120g/10min。
3.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯和辛烯的共聚物。
4.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述特制超细滑石粉为经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后目数在2500-8000目之间的滑石粉。
5.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述特制空心玻璃微珠为一种经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后尺寸微小的空心玻璃球体，目数在1250-5000目之间。
6.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述耐刮擦剂为巴斯夫的SR 100。
7.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂复配体包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂和辅助抗氧剂质量比为3：4；主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010，辅助抗氧剂为硫代酯类辅助抗氧剂412S。
8.根据权利要求1所述的改性高结晶聚丙烯复合材料，其特征在于：所述耐候性复配助剂为苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺类光稳定剂UV770复配体；苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺类光稳定剂UV770质量比值为1：1；所述润滑剂为乙撑双硬脂酞胺。
9.根据权利要求1～8任一项所述的改性高结晶聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将目数在2500-8000目之间的滑石粉在100-110℃预干燥，以除去游离水份，时间根据填料含游离水份确定，要求控制填料水份≤0.3％；然后将干燥的滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂UP-107搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料；
(2)、将目数在1250-5000目之间的空心玻璃微珠在100-110℃预干燥，以除去游离水份，时间根据填料含游离水份确定，要求控制填料水份≤0.3％，然后将干燥的滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂UP-107搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料；
(3)、按重量份计称取原料：
将高结晶聚丙烯加入到高速搅拌机中，然后加入特制超细滑石粉、特制空心玻璃微珠、增韧剂、耐刮擦剂、抗氧剂复配体、耐候剂复配体系、润滑剂，然后常温下在高混机中搅拌均匀；
(4)、将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒,得到聚丙烯复合材料；所用的双螺杆挤出机，螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为第一段170℃-190℃、第二段180℃-200℃、第三段185℃-210℃、第四段185℃-210℃、第五段170℃-200℃，第六段170℃-200℃，第七段170℃-200℃，第八段170℃-200℃，第九段180℃-200℃，第十段180℃-200℃,熔体温度180℃-220℃，机头温度200℃-220℃。
10.根据权利要求9所述的改性高结晶聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述高结晶聚丙烯的等规度≥98％，结晶度≥70％，结晶速率快，高刚性，高耐热性，高表面硬度，其在温度230℃、试验负荷2.16kg下的熔融指数为40-120g/10min；所述增韧剂为乙烯和辛烯的共聚物；所述特制超细滑石粉为经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后目数在2500-8000目之间的滑石粉；所述特制空心玻璃微珠为一种经过铝钛偶联剂UP-107表面处理后尺寸微小的空心玻璃球体，目数在1250-5000目之间；所述耐刮擦剂为巴斯夫的SR 100；所述抗氧剂复配体包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂和辅助抗氧剂质量比为3：4；主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010，辅助抗氧剂为硫代酯类辅助抗氧剂412S；所述耐候性复配助剂为苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺类光稳定剂UV770复配体；苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-326和受阻胺类光稳定剂UV770质量比值为1：1；所述润滑剂为乙撑双硬脂酞胺。
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