CN109021380A - 一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料及其制备方法，包括如下组分：PP树脂50份‑90份；HDPE树脂5份‑25份；耐划伤剂0.5份‑3份；吸附剂0.2份‑5份；无机粉体2份‑40份。本发明采用加入HDPE增加共混相容性，与耐划伤剂共同作用，改善耐划伤性，加入注水/烘干工艺和吸附剂进一步提高复合材料的低气味性，并采用无机粉体填充用来降低复合材料的光泽度，可以在保持材料力学性能基本不变的前提下，能够达到低气味、耐划伤和低光泽性能平衡的聚丙烯复合材料，该复合材料获得优异的综合性能，非常适合用于生产车用内饰零件；且该聚丙烯复合材料的制备工艺简单易控，生产成本低，产品性能稳定，适合工业化规模生产。

Description

一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料及其 制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域，特别涉及一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车轻量化需求的不断提高，聚丙烯材料以其低比重、力学性能优异、低成本、易加工等特性广泛应用于汽车零部件，包括保险杠、仪表盘、门板、立柱等。目前人们环保意识日益增强，生活品质要求越来越高，对汽车使用环境的舒适度提出了更高的要求。聚丙烯材料的低气味、耐划伤和低光泽功能，分别有助于改善车内健康环境、保持内部美观及提高驾驶安全，达到舒适安全的效果。
目前在降低材料气味方面，大多采用注水工艺、多孔吸附填料及负压烘干工艺，而材料在进行消光处理时，会提升气味性能，影响了材料低气味性能。同时在处理耐划伤性能时，耐划伤剂、相容剂含量的增加，也会影响材料的气味性和力学性能。如何很好的解决上述三个方面性能的综合效应，丞待解决。
中国专利CN 106317743A公开了一种高流动、低气味、耐划伤的汽车内饰用聚丙烯材料及其制备方法，采用侧喂法加入碱式硫酸镁晶须增强，提高耐划伤性，但是该方法工艺更加复杂化。
中国专利CN 102040766A公开了一种低气味耐刮擦矿物填充聚丙烯复合物及其制备方法，加入的耐划伤剂、相容剂比例高，影响材料力学性能；矿物填充仅指定滑石粉，指定范围狭窄。
中国专利CN 105754211A公开了一种低气味、低VOC改性聚丙烯及其制备方法，配方中未加入HDPE，没有提及耐划伤和低光泽性方面的改善。
中国专利CN 105348644A和CN 102807703A公开了一种低光泽度消光改性聚丙烯材料，但是对于制备汽车零部件及电子电器的材料来说，不仅表面要有良好的柔和消光性，还要具有较好的综合力学性能。为满足上述要求，人们往往需要在聚丙烯组合物中加入矿物填料、橡胶或无机消光剂，但上述方法通常会使得制品的力学性能或消光性能下降。目前的专利尚未给出很好的解决方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的首要目的是提供一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下组分：
PP树脂 50份-90份；
HDPE树脂 5份-25份；
耐划伤剂 0.5份-3份；
吸附剂 0.2份-5份；
无机粉体 2份-40份。
其中，所述PP树脂选自均聚PP树脂和/或共聚PP树脂。
其中，所述HDPE树脂密度为0.93 g/cm3-0.97 g/cm3；所述HDPE树脂在190℃，2.16Kg负荷下的熔体流动速率为5 g/10min-10g/10min。
其中，所述耐划伤剂选自脂肪酸酰胺类耐划伤剂和/或硅酮类耐划伤剂中的一种或几种；其中，所述脂肪酸酰胺类耐划伤剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的复配共混物中的一种或几种，所述硅酮类耐划伤剂优选为聚硅氧烷。
其中，所述吸附剂选自硅藻土、沸石、金属氧化物多孔材料中的一种或几种。
其中，所述无机粉体的目数为1250目-3000目，选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、云母粉、硅灰石中的一种或几种。
上述具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，还包括0.1份-3份抗氧剂、0.1份-3份润滑剂、0.1份-25份增韧剂和0-2份其他加工助剂。
其中，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种；所述润滑剂选自乙基双硬脂酰胺 EBS、外润滑剂、硬脂酸锌中的一种或几种；所述增韧剂选自熔体流动指数0.5g/10min-10g/10min，密度0.8g/cm3-0.9g/cm3的乙烯辛烯共聚物POE或乙烯丁烯共聚物中的一种或者几种；所述其他加工助剂选自热稳定剂和/或光稳定剂；所述热稳定剂选自亚磷酸三苯酯，亚磷酸三-（2,6-二甲基苯基）酯，亚磷酸三-壬基苯基酯，二甲基苯膦酸酯，磷酸三甲酯中的一种或几种；所述光稳定剂选自苯并三唑类，二苯甲酮类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类、受阻胺类、有机镍螯合物中的一种或几种。
一种上述具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
a）将PP树脂、HDPE树脂、耐划伤剂、吸附剂、无机粉体、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、其他加工助剂按照配比依次投入混合机内，混合3min-5min，得到预混料；
b）将得到的预混料倒入挤出机料斗，经下料口进入挤出机螺筒，在挤出机中通过混炼、塑化、熔融后挤出造粒，挤出机的结构特征为2-5区开注水口注入纯水，5-8区和8-11区双真空系统抽真空；
c）将造粒料混匀后，放在115℃-125℃的环境中烘干5h-7h后自然冷却，得到具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料。
其中，步骤b）中，所述双真空系统的真空度≥0.08MPa，所述注水比例为树脂造粒料重量总量的1%-10%。纯水通过注水口注入螺筒，纯水受高温蒸发成水蒸气，与塑料熔体界面接触，在真空负压的环境下，可以带走大部分的气味小分子，达到降低气味的效果。
其中，步骤b）中，所述挤出机挤出螺杆长径比为40:1-48:1；所述挤出机温度为：1区80℃-120℃，2-5区180℃-200℃，其他区200℃-230℃。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1）本发明采用加入HDPE增加共混相容性，与耐划伤剂共同作用，改善耐划伤性，加入注水/烘干工艺和吸附剂进一步提高复合材料的低气味性，并采用无机粉体填充用来降低复合材料的光泽度，可以在保持材料力学性能基本不变的前提下，能够达到低气味、耐划伤和低光泽性能平衡的聚丙烯复合材料，该复合材料获得优异的综合性能，非常适合用于生产车用内饰零件。
2）本发明的聚丙烯复合材料的制备工艺简单易控，生产成本低，产品性能稳定，适合工业化规模生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下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下述实施例的限制。
本发明的实施例采用如下原料，但不仅限于这些原料：
PP树脂：PP EP548RQ，共聚PP树脂，中沙（天津）石化有限公司；
HDPE树脂-1：HDPE DMDA8008，密度为0.95 g/cm3，在190℃，2.16 Kg负荷下的熔体流动速率为6-8g/10min，中国石油独山子石化公司；
HDPE树脂-2：HDPE 5000S，密度为0.95 g/cm3，在190℃，2.16 Kg负荷下的熔体流动速率为0.9-1.2g/10min，中国石油兰州石化公司；
HDPE树脂-3：HDPE FMA016，密度为0.95 g/cm3，在190℃，2.16 Kg负荷下的熔体流动速率为18g/10min，福建联合石油化工有限公司；
耐划伤剂：芥酸酰胺和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的复配共混物，YBL-AUT-GZC01 NC，金发科技股份有限公司；
吸附剂：硅藻土，INFILM 300，临江益瑞石硅藻土有限公司；
无机粉体：滑石粉，3000目，广西龙胜华美滑石开发有限公司；
润滑剂：外润滑剂STRUKTOL®TR 451，美国Struktol公司；
硬脂酸锌，BS-2818，中山华明泰化工股份有限公司；
增韧剂：POE DF640，熔体流动指数5 g/10min，密度0.85 g/cm3，三井化学（上海）有限公司；
抗氧剂：抗氧剂SONOX 1010，营口市风光化工有限公司；
抗氧剂SONOX 168，营口市风光化工有限公司；
其他加工助剂：光稳定剂，受阻胺类，，艾迪科。
各性能指标的测试方法：
耐划伤性能测试：用划格仪在皮纹板上以10N负荷划出正交的20*20的条纹，通过色差仪测定试样表面的划伤前后的ΔL值（黑白颜色的变化）来评判其耐划伤性能，ΔL的数值越小，耐划伤性能越好。
气味等级测试：采用大众PV3900标准进行气味等级测试，将气味等级分为六个等级，如表1所示：
表1
气味评价员评价结果可不为整数，评级最终结果为五个评级人员所给评分的算术平均值。
光泽度测试：测试标准为ISO 2813，采用光泽度仪测试，测试角度为60°，测试试样表面为皮纹面。
复合材料的力学测试方法均参照ISO标准：拉伸强度按ISO 527测试、弯曲强度按ISO 178测试、悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180测试。
实施例1-11及对比例1-7：具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料的制备
将PP树脂、HDPE树脂、耐划伤剂、吸附剂、无机粉体、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、其他加工助剂按照表2配比依次投入混合机内，混合3min-5min，得到预混料；将得到的预混料倒入挤出机料斗，经下料口进入挤出机螺筒，在挤出机中通过混炼、塑化、熔融后挤出造粒，挤出机的结构特征为2-5区开注水口注入纯水，5-8区和8-11区双真空系统抽真空；，所述双真空系统的真空度≥0.08MPa，所述注水比例为树脂造粒料重量总量的1%-10%；所述挤出机挤出螺杆长径比为40:1-48:1；所述挤出机温度为：1区80℃-120℃，2-5区180℃-200℃，其他区200℃-230℃；将造粒料混匀后，放在115℃-125℃的环境中烘干5h-7h后自然冷却，得到具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料；制备得到的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料进行力学性能、光泽度、耐划伤性、气味等级性能测试，测试结果如表2所示。
对比例8：
将PP树脂、HDPE树脂、耐划伤剂、吸附剂、无机粉体、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、其他加工助剂按照表2配比依次投入混合机内，混合3min-5min，得到预混料；将得到的预混料加入挤出机中，挤出螺杆长径比为40:1-48:1，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出机温度为：1区80℃-120℃，2-5区180℃-200℃，其他区200℃-230℃，得到聚丙烯复合材料；制备得到的聚丙烯复合材料进行力学性能、光泽度、耐划伤性、气味等级性能测试，测试结果如表2所示。
表2 实施例1-11及对比例1-8的各组分配比（重量份）及各性能测试结果
续表2

Claims (1)

1.一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下组分：
PP树脂 50份-90份；
HDPE树脂 5份-25份；
耐划伤剂 0.5份-3份；
吸附剂 0.2份-5份；
无机粉体 2份-40份。
2根据权利要求1所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述PP树脂选自均聚PP树脂和/或共聚PP树脂。
3根据权利要求1所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述HDPE树脂密度为0.93 g/cm3-0.97 g/cm3；所述HDPE树脂在190℃，2.16 Kg负荷下的熔体流动速率为5 g/10min-10g/10min。
4根据权利要求1所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述耐划伤剂选自脂肪酸酰胺类耐划伤剂和/或硅酮类耐划伤剂中的一种或几种；其中，所述脂肪酸酰胺类耐划伤剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的复配共混物中的一种或几种，所述硅酮类耐划伤剂优选为聚硅氧烷。
5根据权利要求1所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述吸附剂选自硅藻土、沸石、金属氧化物多孔材料中的一种或几种。
6根据权利要求1所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机粉体的目数为1250目-3000目，选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、云母粉、硅灰石中的一种或几种。
7根据权利要求1所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，还包括0.1份-3份抗氧剂、0.1份-3份润滑剂、0.1份-25份增韧剂和0-2份其他加工助剂。
8根据权利要求7所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种；所述润滑剂选自乙基双硬脂酰胺 EBS、外润滑剂、硬脂酸锌中的一种或几种；所述增韧剂选自熔体流动指数0.5g/10min-10g/10min，密度0.8g/cm3-0.9g/cm3的乙烯辛烯共聚物或乙烯丁烯共聚物中的一种或者几种；所述其他加工助剂选自热稳定剂和/或光稳定剂；所述热稳定剂选自亚磷酸三苯酯，亚磷酸三-（2,6-二甲基苯基）酯，亚磷酸三-壬基苯基酯，二甲基苯膦酸酯，磷酸三甲酯中的一种或几种；所述光稳定剂选自苯并三唑类，二苯甲酮类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类、受阻胺类、有机镍螯合物中的一种或几种。
9一种如权利要求1-8中任一项所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a）将PP树脂、HDPE树脂、耐划伤剂、吸附剂、无机粉体、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、其他加工助剂按照配比依次投入混合机内，混合3min-5min，得到预混料；
b）将得到的预混料倒入挤出机料斗，经下料口进入挤出机螺筒，在挤出机中通过混炼、塑化、熔融后挤出造粒，挤出机的结构特征为2-5区开注水口注入纯水，5-8区和8-11区双真空系统抽真空；c）将造粒料混匀后，放在115℃-125℃的环境中烘干5h-7h后自然冷却，得到具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料。
10根据权利要求9所述的具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述双真空系统的真空度≥0.08MPa，所述注水比例为树脂造粒料重量总量的1%-10%；所述挤出机挤出螺杆长径比为40:1-48:1；所述挤出机温度为：1区80℃-120℃，2-5区180℃-200℃，其他区200℃-230℃。
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