CN111484679A - 一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料由以下质量百分比的原料组成：聚丙烯52～71.2%；无机填充物20～30%；增韧剂8～15%；润滑剂0.2～1%；抗氧剂0.4～1%；成核剂0.2‑1%。本发明的优势在所制备的聚丙烯复合材料具有高模量、高抗冲、高流动的特性，符合车用薄壁化材料的要求，可以降低整车质量，达到轻量化的效果，与传统的聚丙烯相比，可以达到更为理想的刚韧平衡，而且制备工艺简单、成本较低，易于进行大规模工业化生产。

Description

一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯由于具有优良的力学、耐热性、质轻、耐化学溶剂性、吸水率低以及价格便宜等突出优点，被广泛用于汽车、家用电器、食品、医疗、建筑管材等多个领域。随着国家对节能减排要求的进一步提高及中国汽车产业的高速发展，汽车轻量化已成为汽车节能减排的重要途径，已成为汽车发展的主潮流。薄壁化材料是汽车轻量化发展的重要方向之一。作为汽车外装饰表面积最大的零部件，保险杠的薄壁化已成为各汽车厂家首选的降重方案。
薄壁化所面临的问题主要是：必须保证薄壁化后材料的力学性能尤其是刚度不能降低，而且还要求材料具有较高的韧性，达到良好的刚韧平衡；其次薄壁化后材料的流动空间减小，流动阻力增大，因此还需要材料具有较高的流动性。另一方面，除力学性能与流动性外，薄壁化保险杠要求其使用的原材料PP具有“三高“性能，即高流动性、高模量及高韧性。薄壁化材料注塑时是快速充模过程，冷却时间短，不同位置的材料的结晶速度和结晶度很难达到一致，因此注塑后的部件极易产生翘曲变形现象。
综上所述，有必要开发出一种低收缩、高模量、高抗冲、高流动聚丙烯复合材料。
发明内容
本发明克服现有技术中的不足，提供一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料。该材料具有高模量、高抗冲、高流动的特性，符合车用薄壁化材料的要求，与传统的聚丙烯相比，可以达到更为理想的刚韧平衡，而且制备工艺简单、成本较低，易于进行大规模工业化生产。本发明采用的技术方案如下：
其原料按质量百分比计，详细配方如下：
共聚聚丙烯52～71.2%
无机填充物20～30%
增韧剂8～15%
润滑剂0.2～1%
抗氧剂0.4～1%
成核剂0.2-1%
1、共聚聚丙烯至少一种共聚聚丙烯组成。共聚聚丙烯的熔指为30-100g/10min（230℃，2.16Kg）。2、所述的填充物是滑石粉母粒、硅灰石母粒、云母粉、晶须中至少一种。3、增韧剂是由乙烯-辛烯的共聚物（POE）、SEBS、EPDM中至少一种组成。4、润滑剂是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。5、抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:1的比例复配组成。6、成核剂是由有机磷酸盐类成核剂NA-11和山梨醇类NX8000至少一种组成。7、所诉制备过程：将共聚聚丙烯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂和成核剂按比例加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，无机填充物则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高模量、高抗冲、高流动聚丙烯复合材料，加工温度180～200℃。8、本发明的有益效果是：（1）本发明的所制备的薄壁化用聚丙烯材料具有，高刚性，良好的流动性能，优异的抗冲击性能，以及良好的抗翘曲变形和较低的收缩率，与传统材料相比，性能更好，刚韧更为平衡，解决了薄壁化材料容易出现的翘曲变形问题（2）制备工艺简单、成本较低，易于进行大规模工业化生产。
具体实施方式
一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料由以下质量百分比组成：
共聚聚丙烯52～71.2%
无机填充物20～30%
增韧剂8～15%
润滑剂0.2～1%
抗氧剂0.4～1%
成核剂0.2-1%
1、优选的，所述的共聚聚丙烯至少一种共聚聚丙烯组成。共聚聚丙烯的熔指为30-100g/10min（230℃，2.16Kg）。2、优选的，所述的填充物是滑石粉母粒、硅灰石母粒、云母粉、晶须中至少一种，进一步优选填充物为鹤山佳泉有限公司的滑石粉母粒，粒径为1-15μm，滑石粉的比例为72-75%。3、优选的，所述的增韧剂是由乙烯-辛烯的共聚物（POE）、SEBS、EPDM中至少一种组成。进一步优选增韧剂为美国陶氏的POE8411。4、优选的，所述的润滑剂是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。5、优选的，所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:1的比例复配组成，进一步优选受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂分别是利安隆的1010和168。6、优选的，所述的润滑剂是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。7、优选的，成核剂是由有机磷酸盐类成核剂NA-11和山梨醇类NX8000至少一种组成。进一步优选为日本旭化成的有机磷酸盐类成核剂NA-11。8、优选的，所诉制备过程：将共聚聚丙烯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂和成核剂按比例加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，无机填充物则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高模量、高抗冲、高流动聚丙烯复合材料，加工温度180～200℃。
以下通过具体的实施例本本发明的内容作进一步的说明。
实施例和对比例的配方组成见表1
表1实施例和对比例的配方组成（质量百分比）
原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
共聚聚丙烯 52 71.2 61.8 57.1 64 71.4
增韧剂 15 8 12 12 15 8
无机填充物 30 20 25 30 20 20
成核剂 1 0.2 0.4 0.2 0.3
润滑剂 1 0.2 0.3 0.3 0.2 0.2
抗氧剂 1 0.4 0.5 0.4 0.5 0.4
表1中所使用的润滑剂为聚丙烯蜡，无机填充物为5μm的滑石粉母粒增剂为乙烯-辛烯的共聚物POE8411，所使用的抗氧剂为1010和168配比为1:2。
将上述原料按照所述配比称量后，加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，无机填充物则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高模量、高抗冲、高流动聚丙烯复合材料，加工温度180～200℃。
将加工后得到的复合材料通过表2所示的测试标准进行检测，表3为相应实施例和 对比例的测试结果。
检测项目 单位 测试标准
拉伸强度 Mpa ISO527-2
弯曲强度 Mpa ISO 178
弯曲模量 Mpa ISO 178
熔指 g/10min ISO 1133
收缩率 % ISO 2577
悬臂梁缺口冲击强度 Kj/m2 ISO 180
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
拉伸强度 25.3 26 23.3 26.2 22.8 24.8
弯曲强度 38.5 35.6 32.8 38.7 31.5 33.6
弯曲模量 2200 2486 2256 2568 2056 2288
熔指 26 43 36.8 28 31 39.5
收缩率 0.46 0.67 0.49 0.45 0.59 0.74
悬臂梁缺口冲击强度 30.6 23.6 32.5 27.8 42 21.8
是否翘曲变形 否 否 否 否 否 是
通过表3可见，由对比例1可知由于没有加入成核剂，材料的收缩率与实施例1-5相比均较高，而且材料发生了翘曲，但是加入后材料的收缩率有明显的降低，翘曲现象改善，整体力学性能有一定的提高，这主要是因为成核剂加速了材料结晶，细化了材料的晶粒，降低了材料的后收缩，提高了材料的尺寸稳定性及力学性能。通过合理的搭配增韧剂与填充物的比例，达到了更好的刚韧平衡。
以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案范围内，对技术内容进行些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：是由以下质量百分比的原料组成：
共聚聚丙烯52～71.2%
无机填充物20～30%
增韧剂8～15%
润滑剂0.2～1%
抗氧剂0.4～1%
成核剂0.2-1%。
2.根据权利要求1所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯是由至少一种共聚聚丙烯组成，聚丙烯的熔指为30-100g/10min（230℃，2.16Kg）。
3.根据权利要求1所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的填充物是滑石粉母粒、硅灰石母粒、云母粉、晶须中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的增韧剂是由乙烯-辛烯的共聚物（POE）、SEBS、EPDM中至少一种组成。
5.根据权利要求1所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的润滑剂是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:1的比例复配组成。
7.根据权利要求1所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的成核剂是由有机磷酸盐类成核剂NA-11和山梨醇类NX8000至少一种组成。
8.权利要求1～7中任意一项所述的一种高刚、高韧、高流动聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下制备过程：将共聚聚丙烯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂和成核剂按比例加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，无机填充物则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高模量、高抗冲、高流动聚丙烯复合材料，加工温度180～200℃。
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