CN109776971A

CN109776971A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109776971A
Application number: CN201811611999.8A
Authority: CN
Inventors: 胡林; 张奎; 汪鹏程; 周海; 李荣群
Original assignee: Orinko Advanced Plastics Co Ltd
Current assignee: Orinko Advanced Plastics Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN109776971B

Abstract

本发明公开了一种聚丙烯复合材料，其由聚丙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、无机表面改性剂、有机表面改性剂、润滑剂和色粉制备而成，其中，所述的无机表面改性剂为改性蒙脱土类表面改性剂，所述有机表面改性剂为改性聚四氟乙烯类表面改性剂。本发明中的聚丙烯复合材料经过有机表面改性剂和无机表面改性剂处理后，在保持制件外观正常的同时，复合材料的耐汽油溶剂性能优异。本发明还公开了一种聚丙烯复合材料的制备方法和所述聚丙烯复合材料在汽车内、外饰制件中的应用。

Description

一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚丙烯材料因成本低、原材料丰富、产量大、力学均衡性好等特点，广泛应用于各个领域。当前，汽车内外饰材料已经大量使用聚丙烯材料。但是，常规聚丙烯材料的耐溶剂性能较差，在汽车领域使用时经常接触到不同种类的溶剂，接触溶剂的制件表面会出现软化、发粘等显著变化，从而影响制件的使用。

主流汽车主机厂对这种问题都有明确的实验要求，通常的测试项目为耐溶剂的摩擦色牢度。通过实验验证制件的耐溶剂性能。经过长期的实验研究，常规的聚丙烯材料对无水乙醇、表面活性剂水溶液、清洗液、牛油油脂等具有良好的抵抗能力。但是，对汽油(120#汽油、93#汽油等)的抵抗能力却很差。通常经过汽油测试后，制件表面都会明显发白问题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种聚丙烯复合材料，添加无机表面改性剂和有机表面改性剂以及其他助剂，使得复合材料具有良好的耐汽油溶剂的性能，同时其还具有优异的注塑成型性能，注塑的制件外观优异，无虎皮纹和气痕等缺陷，可广泛应用于汽车内、外饰制件。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚丙烯复合材料，其由以下重量百分数的组分组成：

其中，所述无机表面改性剂为马来酸酐接枝蒙脱土，所述有机表面改性剂为马来酸酐接枝聚四氟乙烯。

进一步的，所述聚丙烯为共聚聚丙烯、高抗冲聚丙烯中的至少一种，其中，所述共聚聚丙烯的熔融指数为15～35g/10min。

进一步的，所述聚烯烃弹性体为POE、EPDM、HDPE、LDPE中的至少一种，所述聚烯烃弹性体的密度为0.88～0.90g/cm3，熔融指数为5～20g/10min。

进一步的，所述滑石粉的目数为1000～5000目。

进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种。这里所述的受阻酚类抗氧剂可以是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四酯醇、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的至少一种，所述的硫代酯类抗氧剂可以是硫代二丙酸二(十八)酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种，所述的亚磷酸酯类抗氧剂可以是亚磷酸三(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中的至少一种。可以理解的是，这里的抗氧剂仅用于举例以使得本发明的技术方案更加清楚，而不用于限定本发明的保护范围。

所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。这里所述的受阻胺类光稳定剂可以是聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)酯与1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯中的至少一种。可以理解的是，这里的抗氧剂仅用于举例以使得本发明的技术方案更加清楚，而不用于限定本发明的保护范围。

所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。

优选的，所述马来酸酐接枝聚四氟乙烯中的聚四氟乙烯为聚四氟乙烯超细粉。

进一步的，所述马来酸酐接枝蒙脱土的制备方法为：将聚丙烯接枝马来酸酐与蒙脱土按质量比3:1于170℃进行熔融混合，混炼均匀后拉片取下，破碎后再通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干；

所述马来酸酐接枝聚四氟乙烯的制备方法为：通过γ射线钴–60对聚四氟乙烯粉末进行辐照处理，以60Gy/min剂量率辐照1小时，处理后的聚四氟乙烯粉末与聚丙烯接枝马来酸酐按质量比1:4于170℃进行熔融混合，混炼均匀后拉片取下，破碎后，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干。

本发明的另一个目的在于提供一种上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照配比将聚丙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、无机表面改性剂、有机表面改性剂、润滑剂、色粉高速混合均匀，制得混合物料；

(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、干燥制得聚丙烯复合材料。

优选的，所述双螺杆挤出机的料筒温度为190～220℃，螺杆转速为300～500r/min，真空度为-0.04～-0.1MPa。

本发明的第三个目的在于提供上述聚丙烯复合材料在用于制备汽车内、外饰制件中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明制备的改性聚丙烯复合材料经过有机表面改性剂和无机表面剂处理后，其耐汽油溶剂性能优异。同时，制件外观正常，无虎皮纹和气痕等缺陷。

2、本发明制备的聚丙烯复合材料具有优异的注塑成型性能，力学性能满足主流汽车主机厂的要求。

3、本发明中采用的原料简单易得，混合后经双螺杆挤出机挤出即制得复合材料，制备方法简单，可操作性强。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以下对比例和实施例中采用的原料组分均为市售，其中滑石粉的目数为1000～5000目，聚烯烃弹性体的密度为0.88～0.90g/cm3，熔融指数为5～20g/10min。以下实施例中的马来酸酐接枝蒙脱土的制备方法为：将聚丙烯接枝马来酸酐与蒙脱土按质量比3:1于170℃进行熔融混合，混炼均匀后拉片取下，破碎后再通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干；马来酸酐接枝聚四氟乙烯的制备方法为：通过γ射线钴–60对聚四氟乙烯粉末进行辐照处理，以60Gy/min剂量率辐照1小时，处理后的聚四氟乙烯粉末与聚丙烯接枝马来酸酐按质量比1:4于170℃进行熔融混合，混炼均匀后拉片取下，破碎后，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干。

对比例1

本实施例中复合材料的制备方法为：

(1)按照表1中的配比将聚丙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、有机表面改性剂、润滑剂、色粉高速混合均匀，制得混合物料；

(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、干燥制得聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的料筒温度为190℃，螺杆转速为300r/min，真空度为-0.04MPa。

其中，采用的聚丙烯为BX-3920和M60RHC，高密度聚乙烯为HDPE8008，聚烯烃弹性体为POE8730，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，光稳定剂为3808PP5，有机表面改性剂为马来酸酐接枝聚四氟乙烯超细粉，润滑剂为硬脂酸钙。

对比例2

本实施例中复合材料的制备方法为：

(1)按照表1中的配比将聚丙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、无机表面改性剂、润滑剂、色粉高速混合均匀，制得混合物料；

其中，采用的聚丙烯为BX-3920和M60RHC，高密度聚乙烯为HDPE8008，聚烯烃弹性体为POE8730，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，光稳定剂为3808PP5，无机表面改性剂为马来酸酐接枝蒙脱土，润滑剂为硬脂酸钙。

实施例1

本实施例中复合材料的制备方法为：

(1)按照表1中的配比将聚丙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、无机表面改性剂、有机表面改性剂、润滑剂、色粉高速混合均匀，制得混合物料；

(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、干燥制得聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的料筒温度为200℃，螺杆转速为500r/min，真空度为-0.06MPa。

其中，采用的聚丙烯为BX-3920，高密度聚乙烯为HDPE8008，聚烯烃弹性体为EPDM，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，光稳定剂为光稳定剂622，无机表面改性剂为马来酸酐接枝蒙脱土，有机表面改性剂为马来酸酐接枝聚四氟乙烯超细粉，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

实施例2

本实施例中复合材料的制备方法为：

其中，采用的聚丙烯为BX-3920和M60RHC，高密度聚乙烯为HDPE8008，聚烯烃弹性体为POE8730，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，光稳定剂为3808PP5，有机表面改性剂为马来酸酐接枝蒙脱土，润滑剂为硬脂酸钙。

实施例3

本实施例中复合材料的制备方法为：

(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、干燥制得聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的料筒温度为220℃，螺杆转速为400r/min，真空度为-0.1MPa。

其中，采用的聚丙烯为M60RHC，高密度聚乙烯为HDPE8008，聚烯烃弹性体HDPE，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，光稳定剂为3808PP5，无机表面改性剂为马来酸酐接枝蒙托土，有机表面改性剂为马来酸酐接枝聚四氟乙烯超细粉，润滑剂为聚乙烯蜡。

表1对比例1～2和实施例1～3中聚丙烯复合材料的组分和添加重量百分数

组分	对比例1	对比例2	实施例1	实施例2	实施例3
						共聚聚丙烯	55％	55％	50％	55％	70％
高密度聚乙烯	10％	10％	0％	10％	5.8％
						聚烯烃弹性体	10％	10％	10％	10％	5％
滑石粉	20％	20％	30％	20％	10％
						抗氧剂	0.6％	0.6％	0.2％	0.6％	0.6％
光稳定剂	0.4％	0.4％	0.6％	0.4％	1％
						无机表面改性剂	0％	2％	4％	1％	2％
有机表面改性剂	2％	0％	2％	1％	4％
						润滑剂	0.5％	0.5％	0.2％	0.5％	0.6％
色粉	1.5％	1.5％	3％	1.5％	1％

将对比例1～2和实施例1～3中制得的聚丙烯复合材料进行相关性能测试，测试标准和测试结果见表2。

表2对比例1～2和实施例1～3中制得的聚丙烯复合材料相关性能测试结果

①注:耐汽油摩擦色牢度的测试方法为：用浸有120#汽油的布在试样表面擦10遍之后，在(23±2)℃的室内环境中竖着放1h后检测试样的表面情况，再在温度为(90±2)℃的规定的湿热试验箱内存放1h后检测样品的状态。评判方法为：测试布上不允许有颜色痕迹，产品表面不允许出现任何可视变化，不允许有软化，发粘，斑点及颜色显著变化。允许有轻微失光。

由表2的测试结果可以看出，本发明的聚丙烯复合材料可以满足汽车主机厂的性能要求。同时，实施例1～3其耐汽油溶剂性能优异，根据成本最优考虑，实施例2～3在满足汽车主机厂性能要求的同时，其成本也较便宜，属于较优的方案。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，其由以下重量百分数的组分组成：

聚丙烯 50~70%，

高密度聚乙烯 0~10%，

聚烯烃弹性体 5~10%，

滑石粉 10~30%，

抗氧剂 0.2~0.6%，

光稳定剂 0.4~1%，

无机表面改性剂 1~4%

有机表面改性剂 1~4%，

润滑剂 0.2~0.6%，

色粉 1~3%；

2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯、高抗冲聚丙烯中的至少一种，其中，所述共聚聚丙烯的熔融指数为15~35g/10min。

3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为POE、EPDM、HDPE、LDPE中的至少一种，所述聚烯烃弹性体的密度为0.88~0.90g/cm3，熔融指数为5~20g/10min。

4.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉的目数为1000~5000目。

5.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种；

所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；

6.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚四氟乙烯中的聚四氟乙烯为聚四氟乙烯超细粉。

7.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝蒙脱土的制备方法为：将聚丙烯接枝马来酸酐与蒙脱土按质量比3:1于170℃进行熔融混合，混炼均匀后拉片取下，破碎后再通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干；

8.一种如权利要求1~7任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照配比将聚丙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、无机表面改性剂、有机表面改性剂、润滑剂、色粉高速混合均匀，制得混合物料；

（2）将混合物料加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、干燥制得聚丙烯复合材料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的料筒温度为190~220℃，螺杆转速为300~500r/min，真空度为-0.04~-0.1MPa。

10.如权利要求1~7任一项所述的聚丙烯复合材料在用于制备汽车内、外饰制件中的应用。