CN108623918A - 一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯48‑72份，聚乙烯8‑12份，增韧剂5‑10份，无机填料15‑30份，发泡添加剂0.5‑4份，抗氧剂0.2‑1.0份，其他助剂0‑0.5份。本发明公开的微发泡聚丙烯复合材料在基本不损失材料性能的前提下显著降低制件的密度、减少制件的重量从而可以大幅度地降低当个制件的生产成本；可以用于汽车内外饰件实现汽车材料的轻量化；本发明的复合材料可以一次性制备，在注塑制件时可以直接使用，不需要添加额外的助剂或母粒，也不需要更改现有注塑机的模具及喷嘴等。

Description

一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性材料技术领域，具体涉及一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(简称PP)具有优异的力学性能、较低的密度、良好的耐热性能、优良的抗弯曲疲劳性、化学稳定性和电性能等优点，是用量最大的通用塑料之一。正因其具有良好的物理力学性能和加工性能，因此在汽车内饰件中得到广泛的应用，包括用于汽车领域的保险柜、主副仪表板、门板和立柱等。
但是随着汽车工业的发展，对汽车材料轻量化的要求进一步提高，微发泡聚丙烯材料以其内部均匀封闭的微发泡泡孔结构既达到汽车材料轻量化的目的，又提高了材料刚性，提高制件表面质量，消除缩痕，消除内应力减少制件翘曲，缩短注塑周期。但是通常聚丙烯为半结晶聚合物，其分子结构为线性，在温度低于熔点时，聚丙烯的熔体粘度非常高，而温度超过熔点，其熔体粘度便产生突然下降，注塑发泡时无法达到理想的高闭孔率的泡孔结构。
专利号CN 103788481 A公开了一种微发泡注塑聚丙烯聚合物及其制备和使用，通过改性先制备出聚丙烯复合材料，然后再加入一定量的发泡剂混合均匀后才能注塑或者挤出制件，工序较为复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种微发泡聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：
优选地，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中至少一种，其熔体流动速率在230℃，负荷2.16kg的测试条件下为1.0～100g/10min。
优选地，所述聚乙烯为熔体流动速率在190℃，负荷2.16kg的测试条件下为0.5～30g/10min的高压聚乙烯、低压聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种或一种以上组合。
优选地，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的一种或一种以上组合。
所述无机填料为硅灰石、滑石粉、碳酸钙、碳酸钙晶须、高岭土、蒙脱土、重晶石、云母、钛白粉、粉煤灰中的一种或两种以上的混合物。
优选地，所述发泡添加剂为改性偶氮二甲酰胺(ADC)；其分解温度为220-230℃。
优选地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
优选地，所述其他助剂包含偶联剂、润滑剂、分散剂、抗静电剂中的至少一种。
本发明还提供了一种微发泡聚丙烯复合材料的制备方法，具体步骤包括：取聚丙烯48-72份，聚乙烯8-12份，增韧剂5-10份，无机填料15-30份，发泡添加剂0.5-4份，抗氧剂0.2-1.0份，其他助剂0-0.5份加入高混机进行混合5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到微发泡聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
本发明提供的一种微发泡聚丙烯复合材料的使用方法，具体步骤包括：将制备得到的微发泡聚丙烯复合材料直接加入注塑机中注塑，得到微发泡制件；其中，注塑温度为225-260℃。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的微发泡聚丙烯复合材料，在基本不损失材料性能的前提下显著降低制件的密度、减少制件的重量，从而可以大幅度地降低当个制件的生产成本；
(2)本发明的微发泡聚丙烯复合材料制备各种制件，可以用于汽车内外饰件，有利于实现汽车材料的轻量化；
(3)与现有技术项目，本发明的复合材料可以一次性制备，在注塑制件时可以直接使用，不需要添加额外的助剂或母粒，也不需要更改现有注塑机的模具及喷嘴等。
具体实施方式
实施例1
按表1中组分及配比(重量份)称取共聚聚丙烯36份、均聚聚丙烯36份，高压聚乙烯2份、低压聚乙烯3份、茂金属聚乙烯3份，增韧剂乙烯-辛烯共聚物5份，无机填料硅灰石5份、滑石粉5分、碳酸钙5份，发泡添加剂改性偶氮二甲酰胺0.5份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.5份，润滑剂0.2份，偶联剂0.1份。
在高混机中混合5min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例2
按表1中组分及配比(重量份)称取共聚聚丙烯68份，高压聚乙烯8份，增韧剂乙烯-丙烯共聚物6份，无机填料碳酸钙晶须8份、高岭土10份，发泡添加剂改性偶氮二甲酰胺1份，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.6份，润滑剂0.1份，偶联剂0.1份。
在高混机中混合10min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例3
按表1中组分及配比(重量份)称取均聚聚丙烯64份，低压聚乙烯9份，增韧剂乙烯-辛烯共聚物3份、乙烯-丙烯共聚物4份，无机填料蒙脱土20份，发泡添加剂改性偶氮二甲酰胺2份，抗氧剂三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份，润滑剂0.1份，偶联剂0.1份。
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、195℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例4
按表1中组分及配比(重量份)称取均聚聚丙烯67份，茂金属聚乙烯10份，增韧剂8份，无机填料重晶石25份，发泡添加剂改性偶氮二甲酰胺2份，抗氧剂硫代二丙酸双十八醇酯0.4份，润滑剂0.4份，偶联剂0.1份。
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、175℃、175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为300转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例5
按表1中组分及配比(重量份)称取共聚聚丙烯56份，高压聚乙烯5份、低压聚乙烯5份，增韧剂9份，无机填料云母25份，发泡添加剂改性偶氮二甲酰胺3份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.4份，分散剂0.3份，抗静电剂0.2份。
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例6
按表1中组分及配比(重量份)称取共聚聚丙烯48份，聚乙烯12份，增韧剂10份，无机填料钛白粉15份、粉煤灰15份，发泡添加剂改性偶氮二甲酰胺4份，抗氧剂三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.1份、硫代二丙酸双十八醇酯0.1份。
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、175℃、175℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
表1
将实施例1-6制得的复合材料，用普通注塑机注塑标准力学性能样条进行性能测试，其中注塑机各区温度范围为225-260℃。测试结果如表2。
表2
对比例1
按照以下重量份称取原材料：聚丙烯72份，聚乙烯8份，POE 5份，无机填料滑石粉15份，抗氧剂1份，润滑剂0.2份，偶联剂0.1粉，按照实施例1的工艺条件生产得到对比例1的聚丙烯合金。
对比例2
按照以下重量份称取原材料：聚丙烯48份，聚乙烯12份，POE 10份，无机填料滑石粉30份，抗氧剂0.8份，按照实施例6的工艺条件生产得到对比例2的聚丙烯合金。
将对比例1-2制得的复合材料，用普通注塑机注塑标准力学性能样条进行性能测试，其中注塑机各区温度范围为225-260℃。测试结果如表3。
表3
从表2数据可以看出，实施例1-6制得的聚丙烯复合材料有着较低的密度，并且综合性能良好，满足汽车保险杠等对材料的要求。另外，从表3数据可以看出实施例1和实施例6制得的聚丙烯复合材料密度低于对比例1和对比例2的实验数据。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯 48-72份，
聚乙烯 8-12份，
增韧剂 5-10份，
无机填料 15-30份，
发泡添加剂 0.5-4份，
抗氧剂 0.2-1.0份，
其他助剂 0-0.5份。
2.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种，其熔体流动速率在230℃，负荷2.16kg的测试条件下为1.0 ～ 100g/10min。
3.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚乙烯为高压聚乙烯、低压聚乙烯、茂金属聚乙烯中的至少一种,其熔体流动速率在190℃，负荷2.16kg的测试条件下为0.5 ～ 30g/10min。
4.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无机填料为硅灰石、滑石粉、碳酸钙、碳酸钙晶须、高岭土、蒙脱土、重晶石、云母、钛白粉、粉煤灰中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述发泡添加剂为改性偶氮二甲酰胺（ADC）；其分解温度为220-230℃。
7.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5- 二叔丁基4- 羟基苯基) 丙酸] 季戊四醇酯、β-(3，5- 二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4- 二叔丁基苯基) 亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
8.根据权利要求1 所述的一种微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述其他助剂包含偶联剂、润滑剂、分散剂、抗静电剂中的至少一种。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的微发泡聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
取聚丙烯48-72份，聚乙烯8-12份，增韧剂5-10份，无机填料15-30份，发泡添加剂0.5-4份，抗氧剂0.2-1.0份，其他助剂0-0.5份加入高混机进行混合5-15min；
然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到微发泡聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的微发泡聚丙烯复合材料的使用方法，其特征在于，具体步骤包括：将制备得到的微发泡聚丙烯复合材料直接加入注塑机中注塑，得到微发泡制件；其中，注塑温度为225-260℃。
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