CN109749249A - 一种耐划伤聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐划伤聚丙烯复合材料及其制备方法。所述聚丙烯复合材料包括以下重量百分比的各组分：40％‑90％的聚丙烯树脂、5％‑40％的滑石粉、0％‑15％的弹性体、0％‑10％的聚乙烯、0％‑3％的耐划伤剂、0‑2％的脂肪酸酯、0％‑1％的主抗氧剂、0％‑1％的辅抗氧剂、0％‑1％的色母，其中耐划伤剂和耐划伤协效剂均不为0。本发明以高分子量硅酮类为耐划伤剂，通过添加一定量的脂肪酸酯类耐划伤协效剂提高材料的划伤性能，降低硅酮类划伤剂的用量，一方面能够降低成本，同时能够有效避免光泽度的提高。

Description

一种耐划伤聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料改性领域，具体涉及一种耐划伤性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯由于其密度较低，强度、刚性和耐热性较好、成本低等优点广泛的应用于汽车领域。聚丙烯在汽车上主要应用于汽车的内饰系统、外饰系统以及发动机周边部件。由于纯PP材料难以满足汽车材料的各项要求，常需要经过各种填料、改性剂等进行增强增韧改性才能应用。最常用的，加入5-40％的滑石粉改善其刚性和尺寸稳定性，加入乙烯-丁烯或乙烯-辛烯共聚物(POE)改善其低温韧性。但是由于聚丙烯材料本身硬度较低，耐划伤性能较差，尤其经过滑石粉和POE改性后，材料的耐划伤性能更差，极易被硬物、手指等划伤出现发白影响外观。

因此，常加入耐划伤剂提高改性聚丙烯材料的耐划伤性能，常用的耐划伤有酰胺类和聚硅氧烷类。酰胺类的耐划伤剂易迁移到材料表面降低材料的摩擦系数，提高材料的耐划伤性能。酰胺类划伤剂具有添加量低的优势，但是其气味较大且有析出发粘的风险。高分子量的聚硅氧烷类由于其良好的抗发粘和较好的气味应用越来越多。但是，高分子量聚硅氧烷类耐划伤剂成本较高且为了达到规定的划伤效果添加量较大，因而大大增加了材料的成本，而且聚硅氧烷类划伤剂用量的提高在提高聚丙烯材料耐划痕性能的同时，也会导致材料的光泽度明显升高。

如日本专利特开平6-220270A公开了通过在聚丙烯改性中加入成核剂来提高表面硬度，达到改善耐划痕性能的目的，同时发现增大橡胶用量也能够提高耐划痕性能。如中国专利CN102807711A公开了一种耐划伤聚丙烯材料，选用的耐划伤剂由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、芥酸酰胺、硅灰石和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按照一定量配比组成，具有协同的耐划伤效果。中国专利CN105778388A公开了一种聚丙烯树脂组合物，应用于汽车内部和外部部件时具有优异的刚性、耐划伤性能，其选用聚二甲基硅氧烷用作耐划伤剂，包含0.1-10wt％的马来酸或马来酸酐和/或99.9-90wt％的聚丙烯和/或聚乙烯的组合物作为增容剂使用，由于增容剂与耐划伤剂的一起使用，使得耐划伤性能进一步提高。中国专利CN104558837A公开了一种耐划痕低光泽聚丙烯复合材料，在基础配方中加入反应型高聚硅氧烷与全硫化粉末橡胶，在显著提高聚丙烯材料耐划痕性能的同事，解决了因聚硅氧烷的添加导致产品高光泽度的问题。中国专利CN106700254A公开了一种低光泽、耐划伤、高抗冲聚丙烯组合物，选择分子量为600-1000聚乙烯蜡作为耐划伤剂，分子量为350-500抗静电剂作为耐划伤协效剂，制备一种耐划伤性能好的聚丙烯组合物。

中国专利CN102382373A公开了一种耐划伤及抗应力发白聚丙烯组合物，以聚硅氧烷为耐划伤剂，配合特定的聚烯烃有机硅共聚物或烷基改性聚硅氧烷为相容剂使用，既有良好的耐划伤性能，又具备优异的抗应力发白特性，但实施例中使用的耐划伤剂的用量较大。中国专利CN102875904A公开了同时具备耐划伤性和超低温韧性的聚丙烯组合物，采用耐划伤剂为分子量为80-110万的二甲基硅氧烷作为耐划伤剂，添加熔体流动速率为7-50g/10min的高流动的聚乙烯作为耐划伤协效剂使用，提供一种耐划伤性能好的聚丙烯组合物。

现有技术中虽然有较多报道研究解决聚丙烯复合材料的耐划伤的问题，单纯地利用酰胺类和硅酮类耐划伤剂改善材料的耐划伤性能都有其局限性。本发明提供了一种耐划伤聚丙烯复合材料，通过添加一定量的脂肪酸酯可以提高材料的划伤性能，降低硅酮类划伤剂的用量，降低成本，同时避免由于硅酮类划伤剂加入导致的光泽度提高的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种耐划伤聚丙烯复合材料及其制备方法，通过添加一定量的脂肪酸酯提高材料的划伤性能，降低硅酮类划伤剂的用量，从而能够有效避免光泽度的提高。

在一种实施方案中，提供了一种耐划伤聚丙烯复合材料，包括以下组分(重量百分比)：

进一步的优选各组分的重量百分比为：

进一步的，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，可以是单一的，也可以是混合的，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为5-90g/10min。

进一步的，所述的滑石粉，其目数≥3000目，D50＜5μm。

进一步的，所述的弹性体为乙烯-丁烯共聚物或乙烯辛烯共聚物，可以是单一的，也可以是混合的，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为0.1-15g/10min。

进一步，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE或线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种；

优选地，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯。

进一步的，所述的耐划伤剂为高分子量的硅酮，其分子量大于30万；

进一步的，所述的脂肪酸酯可以起到外润滑效果和提高粉体分散的小分子助剂；所述脂肪酸酯选自包括山梨醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯以及脂肪酸单甘酯一种或两种以上的混合物；

进一步优选的所述的脂肪酸酯为山梨醇脂肪酸酯和季戊四醇脂肪酸酯的混合物，进一步地两者的质量比为1:1；

进一步的，所述的主抗氧剂为受阻酚类化合物；优选地，所述的主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。

进一步的，所述的辅抗氧剂为亚磷酸酯类化合物；优选地，所述的辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)。

在本发明的另一个技术方案中，还提供了一种耐划伤聚丙烯复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)称取聚丙烯、滑石粉、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、脂肪酸酯、色母、主抗氧剂、辅抗氧剂，并将其在高混机内高速混合1～3min，混合均匀后得到预混料；

(2)将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口进行熔融挤出，造粒干燥即得成品。

双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度90℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，主机转速500r/min；双螺杆挤出机的长径比为40:1。

在本发明的另一个技术方案中，还提供了一种硅酮和脂肪酸酯复配提高聚丙烯耐划伤性能的用途。

本发明中，耐划伤协效剂加入有利于改善粉体的分散效果使得粉体在基体中分散得更均匀更细小，粉体和基体的结合力也更强；另外，迁移在表面的脂肪酸酯和加入的硅酮类划伤剂降低了材料的摩擦系数，减少了刮擦头对基体和粉体的作用力，使得在刮擦过程中降低了滑石粉的外露，从而减少发白现象；由于协效剂的加入，硅酮类耐划伤剂的添加量可以大幅较少，降低成本，同时能够避免材料光泽度的提高。

附图说明

图1为本发明实施例制备得到的细皮纹材料。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下的各实施例中，各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作做一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

(1)本发明实施例中原材料性能

聚丙烯：共聚聚丙烯，熔体质量流动速率为30g/10min(2.16kg，230℃)；

弹性体：乙烯-辛烯聚合物，熔体质量流动速率为5g/10min(2.16kg，230℃)；

聚乙烯：高密度聚乙烯；

滑石粉：目数为3000目；

耐划伤剂：分子量为40万的硅酮；

脂肪酸酯：季戊四醇脂肪酸酯或质量比为1：1的山梨醇脂肪酸酯和季戊四醇脂肪酸酯的混合物。

(2)本发明的具体实施方法：

(1)按照下表对比列1-4和实施例1-6中各组分的重量比分别称取聚丙烯、滑石粉、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、耐划伤协效剂、主抗氧剂、辅抗氧剂，并将其在高混机内高速混合1～3min，混合均匀后得到预混料；

(2)将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口进行熔融挤出，造粒干燥即得成品

双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度90℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，主机转速500r/min；双螺杆挤出机的长径比为40:1。

(3)测试方法：

实施例和对比例中聚丙烯组合物制备成细皮纹的样件，按照PV3952进行耐划伤性能测试，其中细皮纹样件的表面皮纹形貌采用二次元(所用型号：YVM-3020 CSPC)观察，如图1中所示。采用划伤前后色差△L值变化大小来评估，材料耐划伤性能越好，△L值越小。

表1实施例1-8及对比例1-3中各组分的用量

由各实施例与对比例的耐划伤性能的测试结果可以看出，提高耐划伤剂的含量有利于改善材料的耐划伤性能，降低△L。协效剂的加入有利于增强划伤剂的效果，使其在较低的含量达到较好的划伤性能，并且脂肪酸酯和硅酮的协同作用能进一步提高材料的耐划伤性，比高含量的耐划伤剂的效果更好。

Claims (14)

1.一种耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下组分，以重量百分比计：

其中耐划伤剂和脂肪酸酯均不为0。

2.根据权利要求1所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，优选各组分的重量百分比为：

3.根据权利要求1-2任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯一种或多种，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为5-90g/10min。

4.根据权利要求1-3任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉的目数≥3000目，D50＜5μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的弹性体为乙烯-丁烯共聚物或乙烯辛烯共聚物的一种或两种，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为0.1-15g/10min。

6.根据权利要求1-5任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE或线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种；优选地，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯。

7.根据权利要求1-6任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的耐划伤剂高分子量的硅酮，其分子量大于30万。

8.根据权利要求1-7任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述脂肪酸酯选自山梨醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯以及脂肪酸单甘酯一种或两种以上的混合物；

9.根据权利要求8所述的耐划伤聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的脂肪酸酯为山梨醇脂肪酸酯和季戊四醇脂肪酸酯的混合物，优选两者的质量比为1：1。

10.一种权利要求1-9任一项所述的耐划伤聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取聚丙烯、滑石粉、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、脂肪酸酯、色母、主抗氧剂、辅抗氧剂，并将其在高混机内高速混合1～3min，混合均匀后得到预混料；

(2)将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口进行熔融挤出，造粒干燥即得成品。

11.硅酮和脂肪酸酯复配提高聚丙烯耐划伤性的用途。

12.根据权利要求12所述的用途，其特征在于，所述的硅酮为高分子量的硅酮，其分子量大于30万。

13.根据权利要求11-12任一项所述的用途，其特征在于，所述的脂肪酸酯选自山梨醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯以及脂肪酸单甘酯一种或两种以上的混合物。

14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于，所述的脂肪酸酯为山梨醇脂肪酸酯和季戊四醇脂肪酸酯的混合物，优选两者的质量比为1：1。