CN109679206B - 一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用。所述的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料包含以下质量百分数的组分：聚丙烯60～75％、纳米碳化硅晶须母粒19.3～30％、乙烯‑辛烯共聚物5～15％、抗静电剂0.1～0.4％、抗氧剂0.1～0.6％和乙烯‑丙烯酸共聚物蜡0.1～0.5％。本发明利用无规共聚聚丙烯作为树脂基材，通过加入自制的纳米碳化硅晶须母粒、抗静电剂及乙烯‑辛烯共聚物进行改性，提高了聚丙烯材料的耐刮磨性，降低了发挥性。本发明制得改性聚丙烯可广泛应用于汽车领域和家电领域。

Description

一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子复合材料的改性技术领域，具体涉及一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用。
背景技术
随着人们对生活环境要求越来越高，汽车制造厂商也对汽车内饰材料的可挥发性低分子化合物含量控制、材料的良好触感和耐刮擦性能方面提出了新的、更高的要求。然而，由于分子结构等原因，聚丙烯材料的表面耐划伤性能差，很大程度上降低了产品的美观程度，在制品表面产生的划痕也常常导致应力集中，降低了材料的力学性能，限制了其使用领域。同时，由于目前常用的耐刮擦剂本身的物理化学特性导致材料可挥发有机物(VOC)含量过高，无法满足汽车内饰件对气味、雾化等性能的严格要求。因此，如何提高聚丙烯材料的表面耐划伤及力学性能，同时又不影响其低VOC特性是学术界和工业界研究的重点和热点。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
本发明的另一目的在于提供上述一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料在汽车领域和家电领域外壳制品中的应用，可用于汽车的仪表板、门内板、立柱饰板、行李箱内衬等塑料零部件。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，包含以下质量百分数的组分：
Figure BDA0001903638800000021
上述组分质量百分数之和为100％。
所述的纳米炭化硅晶须母粒，按质量百分比计，由18.6％聚丙烯、80％纳米碳化硅晶须、0.4％抗氧剂和1％乙烯-丙烯酸共聚物蜡制成；纳米炭化硅晶须母粒可按照本领域常规技术制得，或者是按照以下步骤制备：
(1)按以下质量百分比组成进行配比：18.6％聚丙烯、80％纳米碳化硅晶须、0.4％抗氧剂和1％乙烯-丙烯酸共聚物蜡；
(2)将上述物料加入到加压式翻滚密炼机中进行密炼，密炼后的胶头经单螺杆挤出机挤出、风冷磨面切粒后制得纳米碳化硅晶须母粒。
所述的纳米碳化硅晶须优选为平均粒径Dv50为200nm～800nm和晶须的长径比为20～100的纳米碳化硅晶须。
所述的密炼条件为：密炼室温度为200～220℃、转子转速为30r/min、密炼时间为15～35min，分2～3次将纳米碳化硅晶须加入到密炼机中，每次投料间隔5～8min，物料全部加入后再密炼5～10min。
本发明所述的聚丙烯为粒状或粉状，其中乙烯含量为5～8wt％，在230℃、2.16kg下熔体质量流动速率为20～70g/10min，所述聚丙烯具有抗应力发白的特性。
所述的乙烯-辛烯共聚物在230℃、2.16kg下熔体质量流动速率为20～80g/10min；优选为日本三井化学公司的型号为DF7350的乙烯-辛烯共聚物。
所述的抗静电剂优选为甘油单硬脂酰酯；更优选为英国禾大公司的型号为ATMER129的抗静电剂和/或日本花王公司的型号为TS-5的抗静电剂。
本发明所述的抗氧剂均包括四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(抗氧剂330)、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(抗氧剂1790)、亚磷酸三(壬基苯酯)(抗氧剂TNPP)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(抗氧剂168)和双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中的至少一种。
所述的乙烯-丙烯酸共聚物蜡为粉末状，优选为密度为0.91～0.95g/cm3、熔点为100～110℃的粉末状乙烯-丙烯酸共聚物蜡；更优选为美国霍尼韦尔公司的型号为A-C540A的粉末状乙烯-丙烯酸共聚物蜡。
上述低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，其弯曲模量最高可达2155MPa，熔体质量流动速率21g/10min以上，悬臂梁缺口冲击强度最高可达18KJ/m2，弯曲强度最高可达31MPa，TVOC≤76PPM，耐刮擦性(△L)≤3.2，气味等级≤3.5级。
一种上述低挥发纳米填料改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、纳米碳化硅晶须母粒、乙烯-辛烯共聚物、抗静电剂、抗氧剂和乙烯-丙烯酸共聚物蜡在高速搅拌机中充分混合后，从平行双螺杆挤出机的主喂料口加入，经过熔融共混、冷却造粒，得到低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
所述高速搅拌机的转速优选为1500～3000rpm，更优选为1500～2500rpm；搅拌的时间优选为2～8分钟，更优选为3～5分钟。
所述的平行双螺杆挤出机的长径比为48:1，其主机筒体上含有两个真空口。
所述熔融共混的条件优选为：各加热段的温度在180～230℃之间，主机的螺杆转速为800～900r/min，主料斗进料螺杆的频率为15～40HZ，主机筒体的真空度400～600mmHg。
所述各加热段的温度分别为(共12区)：180～200℃、180～200℃、180～200℃、210～230℃、210～230℃、190～210℃、190～210℃、190～210℃、200～220℃、180～200℃、200～220℃和210～230℃。
所述冷却造粒为经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风机吹干，然后进入切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
一种上述低挥发纳米填料改性聚丙烯材料在汽车领域和家电领域外壳制品中的应用。
所述应用优选为用于汽车的仪表板、门内板、立柱饰板和行李箱内衬中的至少一种塑料零部件，或者是用于空调、洗衣机和风扇外壳制品中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用抗应力发白聚丙烯作为基材，相比传统的嵌段共聚聚丙烯和均聚聚丙烯具有明显的耐刮擦性能，因为一般汽车内饰件颜色都为深色系，刮伤后一般呈现白色痕迹，因此选用抗应力发白的无规共聚聚丙烯可显著改善材料的耐刮擦性能。
(2)本发明采用纳米碳化硅晶须作为填充改性剂，一方面由于其具有纳米尺寸，可基本保持材料的韧性不变的情况提高材料的强度和刚性，同时，碳化硅晶须由于其良好的硬度和特有的形态，因此使聚丙烯材料具有非常优秀的耐刮擦性能。
(3)本发明将纳米碳化硅晶须先制备成母粒，然后在配方中进行使用，一方面可以改善其分散性，提高碳化硅晶须在聚丙烯基材中的分布均匀性；另一方面可以改善工作现场的粉尘污染，提高材料的预混效果，稳定产品质量。
(4)本发明同时采用纳米碳化硅晶须母粒和乙烯-辛烯共聚物，同时进行增强和增韧，可赋予材料均衡的物理力学性能；另外，采用高流动性的乙烯-辛烯共聚物可赋予材料良好的加工性能，同时可提高材料的耐低温性能。
(5)本发明采用抗静电剂并非为了改善材料的抗静电性能，而是利用其抗静电原理(与聚丙烯基体相容性较差，可快速迁移到材料表面)，在材料配方中可有效提升注塑成型加工时的脱模性能，提高产品的加工效率。
(6)本发明采用超大长径比、高转速、大扭矩的双螺杆挤出机进行熔融混炼，一方面可以大大提高材料的混炼分散效果，提高材料的稳定性；另一方面，传统的双螺杆挤出机只有一个真空口，该发明采用两个真空口进行抽真空处理，可以明显抽提出材料的小分子物质，从而可以降低材料的气味和可挥发性。
(7)本发明制备的可用于汽车内饰件的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料具有易加工、耐刮擦、低挥发、低气味以及优异的物理力学性能等特点，完全可满足汽车内饰件对材料的需求，同时也可广泛应用于空调、洗衣机、风扇等家电领域外壳制品的生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明公开的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，主要是由以下质量百分数的组分组成：聚丙烯60～75％、纳米碳化硅晶须母粒20～30％、乙烯-辛烯共聚物5～15％、抗静电剂0.1～1％、抗氧剂0.1～0.6％和乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.1～0.5％。
其中聚丙烯作为材料的基本组分，具有抗应力发白的特性，选用乙烯含量合适的高熔体质量流动速率的无规共聚聚丙烯可赋予材料良好的加工性能和抗刮擦性能；纳米碳化硅晶须母粒可以在保持材料韧性不下降的基础上提升材料的强度和刚性，同时可以显著提高材料的耐刮擦性能；乙烯-辛烯共聚物的作用主要是赋予材料良好的常温冲击性能和耐低温性能；抗静电剂的作用是在材料注塑成型时可赋予材料良好的加工脱模性能，提高材料的加工效率；抗氧剂的作用是防止材料在高温加工时的高温氧化降解，同时提高材料在使用过程中的抗氧化降解性能；乙烯-丙烯酸共聚物蜡的作用是赋予材料良好的润滑性能，提高材料中填料的分散性能，降低材料与设备筒体之间的摩擦，提高材料的脱模性和外观光泽度。
本发明实施例和对比例所用的纳米碳化硅晶须母粒均通过以下方法制备得到：
(1)按以下质量百分比组成进行配比：无规共聚聚丙烯18.6％(牌号：PPRP346R，中海壳牌石油化工股份有限公司)，纳米碳化硅晶须80％(平均粒径Dv50为200nm～800nm，长径比为20～100，长沙赛泰新材料有限公司)，受阻酚类抗氧剂0.2％(型号：SONOX 1010，山东省临沂市三丰化工有限公司)，含磷抗氧剂0.2％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)，乙烯-丙烯酸共聚物蜡1％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
(2)将上述物料称量后加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为200～220℃，转子转速为30r/min，密炼时间为35min，分2次将纳米碳化硅晶须粉体加入到密炼机中，每次投料间隔约5min；物料全部加入后再密炼10min。上述密炼后的胶头经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗内的切刀将胶头切成碎块，控制机筒各段温度为180～220℃，主机转速500～700r/min，经单螺杆熔融混炼挤出，然后经风冷磨面切粒制成纳米碳化硅晶须母粒。
实施例1
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯60％(牌号：PPRP346R，中海壳牌石油化工股份有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒30％(自制)、乙烯-辛烯共聚物9.4％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.1％(牌号：ATMER129，英国禾大公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：SONOX1010，山东省临沂市三丰化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速1500rpm)中搅拌3分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，180℃，210℃，210℃，190℃，190℃，190℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为800r/min，主料斗进料螺杆的频率为20HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度450mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
实施例2
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯60％(牌号：PPRP346R，中海壳牌石油化工股份有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒24.4％(自制)、乙烯-辛烯共聚物15％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.1％(牌号：ATMER129，英国禾大公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：SONOX1010，山东省临沂市三丰化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2000rpm)中搅拌5分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，180℃，210℃，210℃，190℃，190℃，190℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为800r/min，主料斗进料螺杆的频率为20HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度450mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
实施例3
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯65％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒24.4％(自制)、乙烯-辛烯共聚物10％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.1％(牌号：TS-5，日本花王有限公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2500rpm)中搅拌5分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，190℃，210℃，210℃，190℃，190℃，200℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为850r/min，主料斗进料螺杆的频率为25HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度550mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
实施例4
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯70％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒19.3％(自制)、乙烯-辛烯共聚物10％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.2％(牌号：TS-5，日本花王有限公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2500rpm)中搅拌3分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，190℃，210℃，210℃，190℃，190℃，200℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为850r/min，主料斗进料螺杆的频率为25HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度600mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
实施例5
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯75％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒19.3％(自制)、乙烯-辛烯共聚物5％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.2％(牌号：TS-5，日本花王有限公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2000rpm)中搅拌3分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，190℃，210℃，210℃，190℃，190℃，200℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为850r/min，主料斗进料螺杆的频率为25HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度600mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
对比例1
按以下质量百分比组成进行配比：
常规的嵌段共聚聚丙烯60％(牌号：PPEP548R，中海壳牌石油化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒30％(自制)、乙烯-辛烯共聚物9.4％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.1％(牌号：ATMER129，英国禾大公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：SONOX1010，山东省临沂市三丰化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
制备方法同实施例1，即可得到长度为3～5mm的聚丙烯复合材料。
对比例2
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯60％(牌号：PPRP346R，中海壳牌石油化工股份有限公司)、传统的滑石粉母粒24.4％(牌号：BHTM-C2080，滑石粉含量80％，辽宁北海集团公司)、乙烯-辛烯共聚物15％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.1％(牌号：ATMER129，英国禾大公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：SONOX 1010，山东省临沂市三丰化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
制备方法同实施例2，即可得到长度为3～5mm的聚丙烯复合材料。
对比例3
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯65％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒24.5％(自制)、乙烯-辛烯共聚物10％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2500rpm)中搅拌5分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，190℃，210℃，210℃，190℃，190℃，200℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为850r/min，主料斗进料螺杆的频率为25HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度550mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的聚丙烯复合材料。
对比例4
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯65％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒24％(自制)、乙烯-辛烯共聚物10％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.5％(牌号：TS-5，日本花王有限公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2500rpm)中搅拌5分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共12区)：180℃，180℃，190℃，210℃，210℃，190℃，190℃，200℃，200℃，180℃，200℃，230℃，主机的螺杆转速为850r/min，主料斗进料螺杆的频率为25HZ，主机筒体上含有两个真空口，真空度550mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的聚丙烯复合材料。
对比例5
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯75％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须母粒19.3％(自制)、乙烯-辛烯共聚物5％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.2％(牌号：TS-5，日本花王有限公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX 168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
将上述物料称量完毕后加入到高速搅拌机(转速2000rpm)中搅拌3分钟。将搅拌均匀的上述物料加入到长径比为40:1的平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共10区)：200℃，220℃，220℃，230℃，220℃，220℃，220℃，200℃，210℃，230℃，主机的螺杆转速为850r/min，主料斗进料螺杆的频率为25HZ，主机筒体上有一个真空口，真空度600mmHg，进而将物料共混熔融挤出。
上述经挤出机口模出来的粒条通过水槽冷却、风干，然后输送到切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的聚丙烯复合材料。
对比例6
按以下质量百分比组成进行配比：
抗应力发白聚丙烯75％(牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司)、纳米碳化硅晶须19.3％(平均粒径Dv50为200nm～800nm，长径比为20～100，长沙赛泰新材料有限公司)、乙烯-辛烯共聚物5％(牌号：DF7350，日本三井化学公司)、抗静电剂0.2％(牌号：TS-5，日本花王有限公司)、受阻酚类抗氧剂0.1％(型号：1790，美国氰特化工有限公司)、含磷抗氧剂0.1％(型号：SONOX168，山东省临沂市三丰化工有限公司)、乙烯-丙烯酸共聚物蜡0.3％(牌号：A-C 540A，美国霍尼韦尔公司)。
制备方法同实施例5，即可得到长度为3～5mm的聚丙烯复合材料。
上述实施例和对比例制得的复合材料的熔体质量流动速率的测试标准为GB/T3682、悬臂梁缺口冲击强度的测试标准为GB/T1843、弯曲强度和弯曲模量的测试标准为GB/T9341、耐刮擦性的测试标准为PV3952、TVOC的测试标准为VDA278、气味的测试标准为VW50180，注塑加工脱模性的测试标准的定义为：在相同的注塑成型条件下，连续注塑20模，观察顶针顶出时样条是否有顶高、顶白现象，是否能自动脱模。
将上述实施例1～5和对比例1～6中所得复合材料进行测试，其测试结果如1表所示：
表1
Figure BDA0001903638800000121
Figure BDA0001903638800000131
备注：耐刮擦性指标“色差值△L”越小代表耐刮擦性能越好；气味指标的数值越小代表气味越小。
对比例1和实施例1相比，采用物理力学性能接近的常规嵌段共聚聚丙烯后，材料的物理力学性能变化不大，但是色差值△L增大，材料的耐刮擦性能下降，另外，材料的TVOC也有所增加；对比例2和实施例2相比，采用粉体含量相同的传统滑石粉母粒后，材料的弯曲强度和弯曲模量有所下降，材料的耐刮擦性能明显降低；对比例3和实施例3相比，不添加抗静电剂后，材料的注塑脱模性明显变差；对比例4和实施例3相比，增加抗静电剂分量至0.5％后，材料的注塑脱模性也变差，原因是过多的抗静电剂迁移到模具表面，影响了材料的充模性能，另外抗静电剂的大量迁移也给产品造成品质隐患；对比例5和实施例5相比，采用传统的挤出造粒设备和工艺(长径比40:1，一个真空口)后，材料的TVOC和气味都增加；对比例6和实施例5相比，采用纳米碳化硅晶须粉体(非自制的母粒)后，材料的熔体流动速率下降，悬臂梁缺口冲击强度和耐刮擦性下降，TVOC增加。
上述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上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，其特征在于，包含以下质量百分数的组分：
聚丙烯 60~75％
纳米碳化硅晶须母粒 19.3~30％
乙烯-辛烯共聚物 5~15％
抗静电剂 0.1~0.4％
抗氧剂 0.1~0.6％
乙烯-丙烯酸共聚物蜡 0.1~0.5％，
上述组分质量百分数之和为100%；
所述的聚丙烯为牌号：PPRP346R，中海壳牌石油化工股份有限公司，或牌号：PPRJ766MO，北欧化工有限公司；
所述的纳米碳化硅晶须母粒，按质量百分比计，由18.6%聚丙烯、80%纳米碳化硅晶须、0.4%抗氧剂和1%乙烯-丙烯酸共聚物蜡制成；
所述的乙烯-辛烯共聚物在230℃、2.16kg下熔体质量流动速率为20~80g/10min；所述的抗静电剂为甘油单硬脂酸酯；
所述低挥发纳米填料改性聚丙烯材料由以下方法制得：
将聚丙烯、纳米碳化硅晶须母粒、乙烯-辛烯共聚物、抗静电剂、抗氧剂和乙烯-丙烯酸共聚物蜡充分搅拌混合后，从平行双螺杆挤出机的主喂料口加入，经过熔融共混、冷却造粒得到；
所述平行双螺杆挤出机的长径比为48:1，其主机筒体上含有两个真空口。
2.根据权利要求1所述的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的纳米碳化硅晶须的平均粒径Dv50为200nm~800nm，晶须的长径比为20~100。
3.根据权利要求1所述的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的抗氧剂包括1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、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、亚磷酸三（壬基苯酯）、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯和双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的乙烯-丙烯酸共聚物蜡的密度为0.91~0.95g/cm3、熔点为100~110℃。
5.权利要求1~4任一项所述的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚丙烯、纳米碳化硅晶须母粒、乙烯-辛烯共聚物、抗静电剂、抗氧剂和乙烯-丙烯酸共聚物蜡充分搅拌混合后，从平行双螺杆挤出机的主喂料口加入，经过熔融共混、冷却造粒，得到低挥发纳米填料改性聚丙烯材料。
6.根据权利要求5所述的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为1500~3000rpm；搅拌的时间为2~8分钟；
所述的平行双螺杆挤出机的长径比为48:1，其主机筒体上含有两个真空口；
所述熔融共混的条件为：各加热段的温度在180~230℃之间，主机的螺杆转速为800~900r/min，主料斗进料螺杆的频率为15~40Hz，主机筒体的真空度400~600mmHg。
7.权利要求1~4任一项所述的一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料在汽车领域和家电领域外壳制品中的应用。
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