CN109021380B - 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
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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
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-GZC01NC,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 (8)
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;
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;
所述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。
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。
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。
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,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。
6.根据权利要求5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。
7.一种如权利要求1-6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。
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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