CN111303537B - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，其由PP树脂55~85份、增韧剂5~15份、填充剂10~30份、改性剂0.5~3份、抗氧剂0.2~0.5份、光稳定剂0.2~0.4份和润滑剂0.2~0.5份按照重量份数制备而成；其中，所述改性剂为甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺通过乳液聚合制得的具有亲油亲水性质的聚合物微粒子，所述PP树脂为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合。本发明中的聚丙烯复合材料在消除虎皮纹的同时提高了制件的可喷漆性，制得的聚丙烯复合材料注塑成型后制件表面无虎皮纹，降低了制件的外观缺陷和喷涂的不良率。
Description
技术领域
本发明属于汽车材料领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，还涉及所述聚丙烯复合材料用于制备汽车外饰件的应用。
背景技术
聚丙烯改性材料因具有良好的物理力学性能和加工性能，在汽车外饰件中得到广泛的应用，包括保险杠、下护板、防擦条、轮眉等。但是聚丙烯材料改性后，在注塑成型的过程中，各组分的分布及流动取向不一样，当注塑大型制件及对外观要求较高的制件时，制件表面容易产生虎皮纹。且当对制件表面进行喷漆处理时，喷漆效果较差，制件表面即使有虎皮纹也不能被掩盖住，这就大大限制了聚丙烯材料的应用。
发明内容
基于此，本发明提供了一种聚丙烯复合材料，在消除虎皮纹的同时提高了制件的可喷漆性，制得的聚丙烯复合材料注塑成型后制件表面无虎皮纹，降低了制件的外观缺陷和喷涂的不良率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面提供了一种聚丙烯复合材料，其由以下重量份组分组成：
所述改性剂为甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺通过乳液聚合制得的具有亲油亲水性质的聚合物微粒子。所述PP树脂为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合。
本发明中所述的聚合物微粒子具有亲水和亲油基团，对PP树脂具有良好的相容性，而且可以改善材料表面的极性，且该聚合物微粒子可以通过调节油溶性单体和水溶性单体的比例，实现粒子亲水亲油性的调整。
具体的，本发明中聚合物微粒子的制备方法为：将甲基丙烯酸十八酯和乳化剂Span80加入到白油中搅拌10min，然后将含有丙烯酰胺和引发剂的水溶液加入到上述油相中，加入乳化剂吐温60至体系突变成透明，然后通入氮气保护，控制温度70℃反应2～3小时，得到的产品用乙醇洗涤，然后离心，烘干备用。
进一步的，本发明中的增韧剂可以是本领域的常规选择，在本发明的一些实施方式中，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
进一步的，本发明中的填充剂可以是本领域的常规选择，可提及的实例包括滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种。
进一步的，本发明中的抗氧剂可以是本领域的常规选择，在本发明的一些实施方式中，所述的抗氧剂为受阻酚类、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。
优选的，所述受阻酚类为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯，所述亚磷酸酯类为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
进一步的，本发明中的润滑剂可以是本领域的常规选择，其可提及的实例包括聚乙烯蜡、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。
本发明的第二方面提供一种本发明第一个方面所述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、改性剂、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂充分混合，得到均匀的混合物料；可以理解的是，这里对混合的时间、转速等不做具体的限定，只要能实现混合均匀的目的即可，可根据需要进行调整。
将所述均匀的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料。
优选的，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为180～230℃，螺杆转速为400～600r/min，熔体压力为1.5～2.5MPa，真空度为-0.06～-0.1MPa。
本发明第三个方面提供了本发明第一个方面所述的聚丙烯复合材料在用于制备汽车外饰件中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过添加自制的聚合物微粒子改性剂，从而可以提高聚丙烯材料的表面极性，大大提供制件表面的可喷漆性；
2、本发明制备的聚丙烯复合材料，注塑成型后制件表面无虎皮纹，可以广泛的应用于对产品外观要求高的零部件中；
3、本发明制备工艺简单，可以大批量生产，材料注塑成型后，降低了制件有外观缺陷及喷涂的不良率。
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。
表1为实施例1～6和对比例1～2中各组分的添加重量份。
表1
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 | 对比例2 |
| 共聚PP | 70 | 50 | 48 | 45 | 45 | 50 | 48 | 75 |
| 均聚PP | 15 | 25 | 20 | 10 | 10 | 25 | 20 | / |
| 增韧剂 | 5 | 10 | 12 | 15 | 15 | 10 | 12 | 10 |
| 填充剂 | 10 | 15 | 20 | 30 | 30 | 15 | 20 | 15 |
| 改性剂 | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 3 | 1 | / | 1 |
| 抗氧剂1 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0.15 |
| 抗氧剂2 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.2 | / | / | 0.2 | 0.15 |
| 光稳定剂 | 0.2 | 0.25 | 0.3 | 0.4 | 0.4 | 0.25 | 0.3 | 0.25 |
| 润滑剂 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | 0.4 | 0.3 |
实施例1
本实施例中的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照表1中的配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、改性剂、润滑剂和光稳定剂进行高速混合，得到混合均匀的物料；
(2)混合均匀的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为180℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为2.0MPa，真空度为-0.08MPa。
其中，PP树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，共聚PP熔融指数在40～60g/10min,均聚PP熔融指数在40～60g/10min，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，具体为POE875L，改性剂为自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子，抗氧剂1和2分别为受阻酚类和亚磷酸脂类，具体为1010和168，光稳定剂为受阻胺类3808PP5，润滑剂为硬脂酸锌，填充剂为滑石粉。
实施例2
本实施例中的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照表1中的配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、改性剂、润滑剂和光稳定剂进行高速混合，得到混合均匀的物料；
(2)混合均匀的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为180℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为2.0MPa，真空度为-0.08MPa。
其中，PP树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，共聚PP熔融指数在40～60g/10min,均聚PP熔融指数在40～60g/10min，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，具体为POE875L，改性剂为改性剂为自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子，抗氧剂1和2分别为受阻酚类和亚磷酸脂类,具体为1010和168，光稳定剂为受阻胺类3808PP5，润滑剂为硬脂酸锌，填充剂为滑石粉。
实施例3
本实施例中的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照表1中的配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、改性剂、润滑剂和光稳定剂进行高速混合，得到混合均匀的物料；
(2)混合均匀的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为180℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为2.0MPa，真空度为-0.08MPa。
其中，PP树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，具体为POE875L，改性剂为自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子7，抗氧剂1和2分别为1010和168，光稳定剂为受阻胺类3808PP5，润滑剂为硬脂酸锌，填充剂为滑石粉。
实施例4
本实施例中的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照表1中的配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、改性剂、润滑剂和光稳定剂进行高速混合，得到混合均匀的物料；
(2)混合均匀的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为180℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为2.0MPa，真空度为-0.08MPa。
其中，PP树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，共聚PP熔融指数在40-60g/10min,均聚PP熔融指数在40-60g/10min,增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，具体为POE875L，改性剂为自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子，抗氧剂1和2分别为1010和168，光稳定剂为受阻胺类3808PP5，润滑剂为硬脂酸锌，填充剂为滑石粉。
实施例5
本实施例中的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照表1中的配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、改性剂、润滑剂和光稳定剂进行高速混合，得到混合均匀的物料；
(2)混合均匀的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为200℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.06MPa。
其中，PP树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，共聚PP熔融指数在40～60g/10min,均聚PP熔融指数在40～60g/10min，增韧剂为三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物，改性剂为自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子，抗氧剂1为硫代二丙酸二硬脂醇酯，光稳定剂为受阻胺类UV-V680，润滑剂为聚乙烯蜡，填充剂为硫酸钡。
实施例6
本实施例中的聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照表1中的配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、改性剂、润滑剂和光稳定剂进行高速混合，得到混合均匀的物料；
(2)混合均匀的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得聚丙烯复合材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为230℃，螺杆转速为600r/min，熔体压力为2.5MPa，真空度为-0.1MPa。
其中，PP树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，共聚PP熔融指数在40～60g/10min,均聚PP熔融指数在40～60g/10min，增韧剂为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物，改性剂为自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子，抗氧剂1为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，光稳定剂为受阻胺类3808PP5，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，填充剂为硅灰石。
对比例1
本对比例中的聚丙烯复合材料未添加改性剂，其他组分和组分配比以及制备方法均与实施例3相同。
对比例2
本对比例中的聚丙烯复合材料中聚丙烯树脂为共聚PP，其他组分和组分配比及制备方法均与实施例2相同，具体参见表1。
将实施例1～6与对比例1～2所制备的聚丙烯复合材料按ISO标准分别检测拉伸强度、弯曲强度、表面张力等性能，测试结果见表2。
表2
注：虎皮纹等级使用虎皮纹样板测试评估，样板上面以虎皮纹出现的长短进行等级区分，等级越高，虎皮纹越明显；表面张力使用达因笔测试。
由表2实施例1～6和对比例1～2的测试结果可以看出，使用自制的甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺的聚合物粒子制备的聚丙烯复合材料，其表面张力大大提高，材料表面的极性提高，可以满足汽车外饰件的可喷涂要求。而且本发明中选用共聚PP和均聚PP复配，制备的复合材料外观无虎皮纹，可以广泛的应用在汽车外饰件中。
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 (10)
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，其由以下组分按照重量份组成：
PP树脂55~85份，
增韧剂5~15份，
填充剂10~30份，
改性剂0.5~3份，
抗氧剂0.2~0.5份，
光稳定剂0.2~0.4份，
润滑剂0.2~0.5份；
所述改性剂为甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺通过乳液聚合制得的具有亲油亲水性质的聚合物微粒子；所述改性剂的制备方法为：将甲基丙烯酸十八酯和乳化剂Span80加入到白油中搅拌10min，然后将含有丙烯酰胺和引发剂的水溶液加入到上述油相中，加入乳化剂吐温60至体系突变成透明，然后通入氮气保护，控制温度70℃反应2～3小时，得到的产品用乙醇洗涤，然后离心，烘干备用；
所述PP树脂为熔融指数相同的共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合。
2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的填充剂为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种。
4.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种。
5.如权利要求4所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述受阻酚类为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯，所述亚磷酸酯类为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
6.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
7.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，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。
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：
按配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、改性剂、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂充分混合，得到均匀的混合物料；
将所述均匀的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，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，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为180~230℃，螺杆转速为400~600r/min，熔体压力为1.5~2.5MPa，真空度为-0.06~-0.1MPa。
10.如权利要求1~7任一项所述的聚丙烯复合材料或采用如权利要求8-9任一项所述的制备方法制得的聚丙烯复合材料在用于制备汽车外饰件中的应用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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