CN109651696A - 一种超高耐候玻纤矿物复合填充pp材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料及其制备方法。按以下重量份计的原料配制而成：聚丙烯(PP)树脂60～70重量份，相容剂0～5重量份，玻璃纤维25‑35重量份，矿物15‑25重量份，抗氧剂0～1.0重量份，UV稳定剂0‑1重量份UV吸收剂：0‑1重量份，紫外线屏蔽剂0‑1重量份，加工助剂0‑0.5重量份，黑色色母0‑2重量份。本发明的有益效果在于：添加的紫外线屏蔽剂，作为一种纳米无机粒子粉体材料，首先可以提高复合材料的结晶度，进而改善材料强度；其次可以起到光屏蔽作用，减少UV稳定剂和吸收剂用量，获得了综合性能优异的超高耐候PP复合材料，拓宽了材料的应用范围。

Description

一种超高耐候玻纤矿物复合填充PP材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性领域，涉及一种超高耐候玻纤滑石粉复合填充增强PP材料及其制备方法。基于材料优异的力学性能、低收缩性、良好的尺寸稳定性及耐候性能，该材料可广泛应用于汽车通风格栅密封件的制造。
背景技术
随着减排降耗的趋势及新能源汽车的快速发展，越来越多的汽车零部件开始使用高分子材料制造，这使得对于低成本、低密度且综合性能优异的高分子材料的需求越来越迫切。
聚丙烯(PP)来源广泛、成本低、密度低、耐化学腐蚀、易于加工并可回收用，但其也存在耐光热老化性能差、韧性不足、尺寸收缩大、制品易翘曲等缺点，而这无疑限制了其应用。随着新能源汽车的快速发展，经过玻纤增强、矿物填充或耐热改性，PP材料可替代工程塑料用于制作汽车天窗、仪表盘、通风格栅等。
纯玻纤增强PP材料尽管力学性能优异，但其横向与纵向尺寸收缩率有较大差异。纯矿物填充PP材料尽管在一定程度上避免了材料纵横向收缩率差异较大的问题，但其力学性能偏低。此外，考虑到汽车外饰件需长时间暴露在阳光下，因此要求所用材料应具备优异的耐候性，而玻纤增强或矿物填充常规PP改性材料的耐候性无法满足汽车外饰件使用要求。
本发明通过选择合适的基础树脂、相容剂、抗氧剂、UV稳定剂、UV屏蔽剂、润滑剂和加工助剂制备了超高耐候玻纤矿物复合填充增强PP材料，解决了常规玻纤强增PP材料在长期光照下易引发的玻纤外漏问题，满足了汽车外饰件对材料的要求。
发明内容
为了增强PP的力学性能，降低材料的翘曲变形，改善材料的耐候性，本发明公开了一种低收缩率、高强度、超高耐候的PP复合材料及其制备方法。为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料，其特征在于，按以下重量份计的原料配制而成：聚丙烯树脂60～70重量份，相容剂0～5重量份，玻璃纤维25-35重量份，矿物15-25重量份，抗氧剂0～1.0重量份，UV稳定剂0-1重量份，UV吸收剂0-1％，紫外线屏蔽剂0-1重量份，加工助剂0.3-1.0重量份，黑色色母0-2重量份。
聚丙烯类树脂为一种或两种均聚聚丙烯及共聚聚丙烯的混合物，熔融指数在30-60g/10min。
相容剂包括：PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐、POE接枝接枝丙烯酸缩水甘油酯中的一种或由上述相容剂复配而成。
抗氧剂包括：四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸正十八碳醇、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)三酮、三甘醇双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、四(2，4-二叔丁基苯基-4，4’-联苯基)双膦酸酯中的一种或由上述多种抗氧剂复配而成。
UV稳定剂/吸收剂包括：[[3，5-二叔丁基-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸二(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、N，N′-1，6-己二基二[N-(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)]-甲酰胺、2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸-2-乙基己酯、2-[2-羟基-5-(1，1，3，3-四甲丁基)苯基]苯并三唑、2-(5-氯-2H-苯三唑-2-基)-6-(1，1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、2-羟基-4-正辛氧基二苯酮中的一种或由上述多种UV稳定剂复配而成。
UV屏蔽剂：纳米二氧化铈，纳米氧化锌中的一种或两种UV稳定剂复配而成。
加工助剂包括聚乙烯蜡、N，N’-乙撑双硬脂酸胺、有机硅油、油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、N，N’-乙撑双硬脂酸胺-接枝马来酸酐、硅酮粉、含氟润滑剂中的一种或由上述多种加工助剂复配而成。
黑色色母包括PE或是PP载体炭黑中的一种或是两种复配而成。
制备方法如下：
1)按上述配比称量原料；
2)将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧向喂料斗加入螺杆直径为35mm，长径比为36的双螺杆挤出机主机筒中进行熔融共混挤出造粒。双螺杆挤出机从加料口至机头各区温度依次为：180℃，190℃，200℃，200℃，210℃，210℃，220℃，220℃，220℃，230℃。螺杆转速为300r/min。
本发明通过添加纳米级UV屏蔽助剂，既提高了复合材料的结晶度，同时也可以起到光屏蔽作用，改善了PP材料的耐老化性能，拓宽了材料的应用范围。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了一些具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，下面的实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
高耐候玻纤矿物复合填充PP材料，所用主要原料选择标准为：聚丙烯熔指范围30-60g/10min，玻璃纤维(PP专用)长度约4mm，直径约为12μm，矿物粒径约为1250目，紫外线屏蔽剂为纳米级无机粒子。
实施例1
(1)配方如下：64份聚丙烯PP、10份滑石粉、20份玻璃纤维、3份相容剂、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.2份EBS、0.1份硬脂酸钙、0.8份受阻胺UV稳定剂，0.5份UV吸收剂，1份黑色色母。将以上配比的混合物料通过高速混合机搅拌3分钟，形成均一的混合物。
(2)将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧向喂料斗加入螺杆直径为35mm，长径比为36的双螺杆挤出机主机筒中进行熔融共混挤出造粒。双螺杆挤出机从加料口至机头各区温度依次为：180℃，190℃，200℃，200℃，210℃，六210℃，220℃，220℃，220℃，230℃，螺杆转速为300r/min。
(3)将所制备的粒料在鼓风干燥烘箱中于90-100℃干燥2-4小时，最后注塑成ISO标准样条和色板进行测试。
实施例2
(1)本实施例与实施例1大致相同，主要区别是在实施例配方的基础上增加了UV屏蔽剂。配方如下：64份聚丙烯PP、10份滑石粉、20份玻璃纤维、3份相容剂、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.2份EBS、0.1份硬脂酸钙，0.6份UV受阻胺稳定剂，0.3份UV吸收剂，0.3份UV屏蔽剂，1份黑色色母。将上述物料通过高速混合机搅拌3分钟，形成均匀的混合物。
(2)制备方法同实施1，将所得粒料，在鼓风干燥烘箱中于90-100℃干燥2-4小时，最后注塑成ISO标准样条和色板进行测试。
对比例1
(1)本对比例与实施例1大致相同，主要区别去掉了实施例1中的三种UV助剂。配方如下：65.4份聚丙烯PP、10份滑石粉、20份玻璃纤维、3份相容剂、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.2份EBS、0.1份硬脂酸钙，1份黑色色母。将上述物料通过高速混合机搅拌3分钟，形成均匀的混合物。
(2)制备方法同实施1，将所得粒料，在鼓风干燥烘箱中于90-100℃干燥2-4小时，最后注塑成ISO标准样条和色板进行测试
对比例2
(1)本实施例主要区别是未添加玻纤和矿物对PP材料进行填充。配方如下：98.1份聚丙烯PP、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.2份EBS、0.1份硬脂酸钙，1份黑色色母，将上述物料通过高速混合机搅拌3分钟，形成均匀的混合物。
(2)制备方法同实施1类似，同时不需要侧喂玻璃纤维，将所制备的粒料在鼓风干燥烘箱中于90-100℃干燥2-4小时，最后注塑成ISO标准样条和色板进行测试。
通过以下方法测试和评价实施例得到材料的性能：
(1)拉伸性能按照ISO 527标准方法测试。
(2)弯曲性能按照ISO 178标准方法测试。
(3)冲击性能按照ISO 179标准方法测试。
(4)热变形温度按照ISO 75标准方法测试。
(5)光老化性能按照SAE J2527标准方法测试。
下表是实施1-2和对比例1-2所制备高耐候玻纤矿物复合填充PP复合材料的测试结果：
从测试结果看，采用本发明制备得到的高耐候玻纤矿物复合填充增强聚丙烯材料具有优异的力学性能和户外耐候性能，可广泛用于汽车外饰零部件的制造。

Claims (6)

1.一种低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料，其特征在于：按以下重量份计的原料配制而成：聚丙烯树脂60～70重量份，相容剂0～5重量份，玻璃纤维25-35重量份，矿物15-25重量份，抗氧剂0～1.0重量份，UV稳定剂0-1重量份，UV吸收剂0-1重量份，紫外线屏蔽剂0-1重量份，加工助剂0.3-1.0重量份，黑色色母0-2份。
2.根据权利要求1所述的低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂是一种或两种均聚聚丙烯及共聚聚丙烯的混合物，熔融指数在30-60g/10min。
3.根据权利要求1所述的低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料，其特征在于，所述复合填充物分别为玻璃纤维和滑石粉。
4.根据权利要求1所述的低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料，其特征在于，UV稳定剂是受阻胺光稳定剂，UV吸收剂是苯并三唑或二苯甲酮中的一种。
5.根据权利要求1所述的低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料，其特征在于：所述UV屏蔽剂为纳米级无机粒子。
6.根据权利要求1所述的低收缩、高强度、超高耐候的PP复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
1)按权利要求1的配比称量原料并将其置于高速混合机搅拌3分钟，形成均一混合物；
2)将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧向喂料斗加入螺杆直径为35mm，长径比为36的双螺杆挤出机主机筒中进行熔融共混挤出造粒。双螺杆挤出机从加料口至机头各区温度依次为：180℃，190℃，200℃，200℃，210℃，210℃，220℃，220℃，220℃，230℃。螺杆转速为300r/min。
(3)将所得粒料在鼓风干燥烘箱中于温度90-100℃干燥2-4小时，而后注塑成ISO标准样条和色板进行测试。
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