CN108623909A - 一种低密度低voc耐刮擦改性聚丙烯复合材料及制备方法 - Google Patents

一种低密度低voc耐刮擦改性聚丙烯复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料及其制备方法，所述复合材料由以下原料及其重量份数组成：聚丙烯60‑80份、增韧‑ VOC吸附复合助剂15.5‑31份、刮擦剂1‑2份、抗氧剂0.02‑0.05份、纯净水2‑4份。其中所述的增韧‑ VOC吸附复合助剂由以下原料及其重量份数组成：乙烯‑辛烯共聚物（POE）3‑8份、相容剂1份、偶联剂1份、纳米蛭石0.5‑1份和表面具有微孔的硅藻土10‑20份，所述复合材料具有低密度、低VOC、高耐刮擦性能，适用于汽车内饰。

Description

一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种PP复合材料及其制备方法。
背景技术
汽车是现代社会中最为重要的交通工具之一，随着社会发展，要求汽车材料具有质量轻、加工简单、易回收等特点。聚丙烯是一种综合性能优良的通用热塑性塑料，具有价格低廉、质量轻、耐溶剂、弹性良好、刚性、易回收、无毒等特点，是重要的汽车轻质材料，在汽车零部件领域被广泛采用。
当前，人们随着消费观念的不断改变，对汽车内饰件的美观性、舒适性、环保型等都提出了更高的要求，特别是对材料的耐刮擦性能有较高要求，而普通聚丙烯材料由于表面硬度相对较低，耐刮擦性能差，难以满足于汽车内饰件的耐刮擦性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料及制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，由以下原料及其重量份数组成：聚丙烯60-80份、增韧- VOC吸附复合助剂15.5-31份、刮擦剂1-2份、抗氧剂0.02-0.05份、纯净水2-4份。其中所述的增韧- VOC吸附复合助剂由以下原料及其重量份数组成：乙烯-辛烯共聚物（POE）3-8份、相容剂1份、偶联剂1份、纳米蛭石0.5-1份和表面具有微孔的硅藻土10-20份。
所述纳米蛭石的粒径为60-100nm，所述的硅藻土的直径为2-8μm，所述的硅藻土的表面微孔孔径为400-600nm。硅藻土的微孔可作为搭载纳米蛭石的载体。
所述的硅藻土的表面微孔的制备方法如下：将硅藻土采用含有质量浓度0.15%缓蚀剂的氢氟酸进行腐蚀，处理时间50s-70s，腐蚀结束后，用去离子水洗去硅藻土表面的氢氟酸及缓蚀剂，即制得表面具有微孔的硅藻土，其中所述的氢氟酸的质量浓度为1%-3%，所述的缓蚀剂为缓蚀剂LAN-826。在该腐蚀体系作用下，能够较好的控制腐蚀速度，将硅藻土的表面微孔孔径控制在400-600nm。
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷 (YDH-151)和Y-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）的一种或两种的混合物。偶联剂对搭载纳米蛭石的硅藻土进行浸润，可以提高其与POE增韧剂之间的结合力。
所述的相容剂为马来酸酐。其可以与偶联剂浸润后的硅藻土的亲水基发生反应，提高与POE之间的结合能力，同时也可以提高POE和PP基材树脂的结合能力。
其中所述聚丙烯选用氢调法工艺生产，氢调法工艺生产聚丙烯气味要小于本体法工艺生产的聚丙烯。矿物填充为1.5%硅烷偶联剂处理的硅藻土，可提高与基体树脂的相容性。刮擦剂为50%硅酮母粒，也即母粒中含有硅酮粉的质量份数为50%，可提高材料的耐刮擦性。
所述的抗氧剂为四[β-( 3 ,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或双( 2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
上述低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）增韧- VOC吸附复合助剂制备：将纳米蛭石和硅藻土在80℃下烘烤4h后，将纳米蛭石和硅藻土在高速混合机中混合直至纳米蛭石均匀分布到硅藻土微孔中，之后将偶联剂均匀的喷洒在搭载了纳米蛭石的硅藻土表面继续混合5分钟，然后与乙烯-辛烯共聚物（POE）、相容剂在高速混合机中混合均匀，得到增韧- VOC吸附复合助剂；
（2）将配方量的聚丙烯、刮擦剂、抗氧剂加入高速混合机中，在400转/min的条件下混合5分钟，然后与增韧- VOC吸附复合助剂通过双螺杆双真空挤出机中挤出造粒，挤出过程中经液体泵加入纯净水；得到低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料。
挤出机温度为一区190℃-195℃、二区210℃-215℃、三区220℃-230℃、四区220℃-230℃、五区220℃-230℃、六区220℃-230℃、七区220℃-230℃、八区220℃-230℃、九区220℃-230℃、十区220℃-230℃、十一区210℃-220℃、机头温度210℃-215℃。其中 双螺杆双真空挤出机中第一真空泵压力为-0.06mpa，第二真空泵压力为-0.08mpa，第一个真空压力较小可防止将未塑化完全的填充排出；经过第二个真空口时物料是已经塑化完全的，不存在将填充排出的现象，可增大真空压力。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开了一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料及其制备方法，纳米蛭石可以在微孔硅藻土中均匀分散，经偶联剂浸润，在相容剂的作用下可以很好的与POE和PP树脂结合，使得本发明材料方案具有低密度低VOC耐刮擦。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，由以下原料及其重量份数组成：聚丙烯60份、增韧- VOC吸附复合助剂15.5份、刮擦剂1份、抗氧剂0.02份、纯净水2份。增韧- VOC吸附复合助剂由以下原料及其重量份数组成：乙烯-辛烯共聚物（POE）3份、相容剂1份、偶联剂1份、纳米蛭石0.5份和表面具有微孔的硅藻土10份。
其中所述纳米蛭石的粒径为60-80nm，所述的硅藻土的直径为2-3μm，所述的硅藻土的表面微孔孔径为400-500nm。
对比例1-2及实施例2-4
采用如下表1所示的原材料配方。
其中对比例1中硅藻土未进行微孔处理。
其中对比例2和实施例2的纳米蛭石的粒径为60-80nm，所述的硅藻土的直径为3-4μm，所述的硅藻土的表面微孔孔径为400-500nm。
其中实施例3的纳米蛭石的粒径为80-100nm，所述的硅藻土的直径为3-4μm，所述的硅藻土的表面微孔孔径为500-600nm。
其中实施例4的纳米蛭石的粒径为80-100nm，所述的硅藻土的直径为4-5μm，所述的硅藻土的表面微孔孔径为500-600nm。
表1 各组聚丙烯复合材料配方
其中，对比例1-2和实施例1-4的制备方法相同。将上述对比例和实施例制得材料注塑样品按照以下标准进行测试，结果如下表2所示：
表2 各组聚丙烯复合材料性能测试结果
由上表可以看出本发明的对比例1中添加的硅藻土未经过微孔处理，导致纳米蛭石在改性后材料中分布不均，吸附有机物的能力降低，材料的力学性能较差、VOC含量高。
对比例2不添加纯净水，和实施例1-4相比，对比例1的VOC测试结果明显较高，是因为采用挤出机的双真空工艺，控制挤出机两个真空泵的压力，并且在挤出过程中添加纯净水，有助于挤出过程中排除小分子物质，减少了VOC含量和减轻气味。
实施例1-4中采用硅藻土搭载纳米蛭石，通过偶联剂与POE的复合制得增韧- VOC吸附复合助剂，可有效提升VOC吸附剂的吸附性能。
以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下原料及其重量份数组成：聚丙烯60-80份、增韧- VOC吸附复合助剂15.5-31份、刮擦剂1-2份、抗氧剂0.02-0.05份、纯净水2-4份；所述的增韧- VOC吸附复合助剂由以下原料及其重量份数组成：乙烯-辛烯共聚物（POE）3-8份、相容剂1份、偶联剂1份、纳米蛭石0.5-1份和表面具有微孔的硅藻土10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，其特征在于：纳米蛭石的粒径为60-100nm，所述的硅藻土的直径为2-8μm，所述的硅藻土的表面微孔孔径为400-600nm。
3.根据权利要求1所述的一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷和Y-氨丙基三乙氧基硅烷的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐。
5.根据权利要求1中任一项所述的一种低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-( 3 ,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或双( 2 ,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）增韧- VOC吸附复合助剂制备：将纳米蛭石和硅藻土在80℃下烘烤4h后，将纳米蛭石和硅藻土在高速混合机中混合直至纳米蛭石均匀分布到硅藻土微孔中，之后将偶联剂均匀的喷洒在搭载了纳米蛭石的硅藻土表面继续混合5分钟，然后与乙烯-辛烯共聚物（POE）、相容剂在高速混合机中混合3分钟，得到增韧- VOC吸附复合助剂；
2）将配方量的聚丙烯、矿物填充剂、加入高速混合机中，在400转/min的条件下混合5分钟，加入刮擦剂、抗氧剂，继续混合1分钟，然后与增韧- VOC吸附复合助剂通过双螺杆双真空挤出机中挤出造粒，挤出过程中经液体泵加入纯净水；得到低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料。
7.根据权利要求6所述的低密度低VOC耐刮擦改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆双真空挤出机中第一真空泵压力为-0.06mpa，第二真空泵压力为-0.08mpa。
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