CN112143092A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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，其由基体聚丙烯材料87.4~97.4%、耐刮擦母粒2~10%、抗氧剂0.2~0.8%、光稳剂0.2~0.8%和润滑剂0.2~1%按照重量百分比制成，其中，所述耐刮擦母粒由端羟基超支化聚酯、聚二甲基硅氧烷和聚丙烯制成。本发明制备的聚丙烯复合材料可综合满足低气味、低挥发、耐刮擦、抗油污的要求，具有极其突出的使用价值和市场需求，为目前高性能、环保聚车用内饰材料提供了一种新型的解决方案。

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

随着人民生活水平的提高，我国汽车保有量逐年增加，随着汽车工业的发展，消费者对于汽车用材料性能需求提高，汽车内饰作为汽车的重要组成部分之一，对于车内空气质量息息相关。常用的汽车内饰材料有塑料、皮革、纺织纤维等，不同的特点适应不同的应用，根据树脂的分子结构和热性能的不同，塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。汽车内饰常用的塑料大多是热塑性塑料，主要包括聚丙烯PP、PE、PVC、PET、ABS等。

作为汽车内饰最为常用的工程塑料，聚丙烯需具备耐刮擦性能和抗油污性能，以满足门板、仪表台、中控台骨架等乘客常接触部位的改性需求，而聚丙烯常规的改性方法和性能已无法满足目前车用塑料的多方面综合需求。

目前性能较好的耐刮擦剂通常为酰胺类和硅酮类，但前者气味严重，有害物质散发强烈，车内质量无法保证，不宜用于汽车内饰件上；而后者耐刮擦性能较差，价格昂贵，且高温环境中易析出，不仅使厂商增加了成本压力且会带来后期使用析出的风险。而抗油污概念目前汽车内饰材料中也鲜有提出。随着消费者对车用健康的关注度提高，汽车内空气质量的要求近几年也作为各大厂商迫切管控和提高的主要方向。故目前急需一种综合性能优异的聚丙烯改性材料综合解决这些问题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种聚丙烯复合材料，在体系中加入由聚二甲基硅氧烷、端羟基超支化聚酯来改性聚丙烯材料制备的耐刮擦母粒用于制备聚丙烯复合材料，解决了现有的聚丙烯材料无法同时满足耐刮擦、低挥发、低气味和抗油污要求的问题。

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，其由基体聚丙烯材料87.4～97.4％、耐刮擦母粒2～10％、抗氧剂0.2～0.8％、光稳剂0.2～0.8％和润滑剂0.2～1％按照重量百分比制成，其中，所述耐刮擦母粒由端羟基超支化聚酯、聚二甲基硅氧烷和聚丙烯制成。

进一步的，所述耐刮擦母粒中，各组分的重量百分比为端羟基超支化聚酯10～20％、聚二甲基硅氧烷20～40％、聚丙烯40～70％，所述聚丙烯为熔融指数大于40g/10min的共聚聚丙烯或均聚聚丙烯。

进一步的，所述耐刮擦母粒的制备方法为：将所述端羟基超支化聚酯完全溶解于DMF溶剂中，然后加入聚二甲基硅氧烷、聚丙烯，加热至80～90℃搅拌30～180min反应完全后，洗涤、干燥制得所述耐刮擦母粒。

优选的，所述DMF溶剂的用量为每1g端羟基超支化聚酯使用0.8～1.2g DMF溶剂。

进一步的，所述基体聚丙烯材料为氢调法生产的聚丙烯。聚丙烯的生产方法主要有氢调法、降解法等，而氢调法生产的聚丙烯在气味上明显优于降解法生产的聚丙烯，因此，可优选氢调法生产的聚丙烯，使得本发明的技术效果更佳。

进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种或两种以上的复配组合。

进一步的，所述光稳剂为受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类中的一种或两种以上的复配组合。

上述受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类抗氧剂，受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类光稳剂均为本领域中的常规的种类，具体的种类本领据技术人员都知晓，因此这里不再详细赘述。

进一步的，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙中的一种或两种的复配组合。

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，其特征在于，包括以下步骤：

按照配比将所述基体聚丙烯材料、耐刮擦母粒、抗氧剂、光稳剂和润滑剂混合均匀后，这里的混合时间不定，只要能实现混合均匀的目的即可，本领域技术人员可以根据实际需要自行进行调整；将混合均匀后的物料加入双螺杆挤出机中熔融、挤出、造粒、冷却制得所述聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料端到机头温度为180～210℃，设定双真空，真空度≤-0.06MPa。

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饰材料中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明首次提出使用聚二甲基硅氧烷、端羟基超支化聚酯来改性聚丙烯材料制备耐刮擦母粒，聚二甲基硅氧烷为工业常用的原料，是一种高分子有机硅材料，其主链由硅氧键构成，端基和侧基为烃基，具有较好的疏水性、耐化学、腐蚀性和耐刮擦性的惰性透明弹性体，而端羟基超支化聚酯是一种具有三维立体结构和大量活性末端基团的聚合物，将聚二甲基硅氧烷与聚丙烯基体进行接枝改性制得耐刮擦母粒。由于端羟基超支化聚酯本身的三维立体结构，本身较大的空间位阻，使得聚二甲基硅氧烷接枝于聚丙烯基体的表面，从而达到较低用量即可实现较好的耐刮擦、抗油污性能；而聚二甲基硅氧烷、端羟基超支化聚酯本身具有较大的分子量，在母粒改性阶段，已与聚丙烯实现化学键结合，无易挥发的小分子产生，固可避免传统改性耐刮擦、抗油污聚丙烯复合材料中遇到的气味差、高挥发性的问题。

本发明制备的聚丙烯复合材料可综合满足低气味、低挥发、耐刮擦、抗油污的要求，具有极其突出的使用价值和市场需求，为目前高性能、环保聚车用内饰材料提供了一种新型的解决方案。

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。

以下实施例中端羟基超支化聚酯、聚二甲基硅氧烷均为市售产品，基体材料聚丙烯均采用氢调法生产的聚丙烯。

实施例1

制备耐刮擦母粒：将200g端羟基超支化聚酯完全溶解于200gDMF溶剂中，加入400g聚二甲基硅氧烷和733.33g聚丙烯PP BX3920，加热至85℃搅拌90min，待反应完全后洗涤干燥即可制得耐刮擦母粒。

制备聚丙烯复合材料：按照重量百分比将聚丙烯PP EA5076(巴塞尔)93.6％、耐刮擦母粒5％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％、光稳剂UV3808PP5 0.4％和润滑剂EBS500 0.6％加入高混机中混合4分钟得到均匀的混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

实施例2

制备耐刮擦母粒：将300g端羟基超支化聚酯完全溶解于270gDMF溶剂中，加入583.33g聚二甲基硅氧烷和783.33g聚丙烯PP EA5076，加热至82℃搅拌60min，待反应完全后洗涤干燥即可制得耐刮擦母粒。

制备聚丙烯复合材料：按照重量百分比将聚丙烯PP EA5074(巴塞尔)90.0％、耐刮擦母粒8％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％、抗氧剂DSTDP 0.2％、光稳剂UV5440.4％、光稳剂UV531 0.2％和润滑剂硬脂酸钙0.8％加入高混机中混合5分钟得到均匀的混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为180℃、180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、195℃、200℃、200℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

实施例3

制备耐刮擦母粒：将500g端羟基超支化聚酯完全溶解于550gDMF溶剂中，加入1041.67g聚二甲基硅氧烷和2625g聚丙烯PP 450粉，加热至88℃搅拌120min，待反应完全后洗涤干燥即可制得耐刮擦母粒。

制备聚丙烯复合材料：按照重量百分比将聚丙烯PP K7726H(中石化)96.0％、耐刮擦母粒3％、抗氧剂1010 0.3％、光稳剂UV3808PP5 0.1％、UV5411 0.2％、润滑剂EBS5000.2％和润滑剂硬脂酸钙0.2％加入高混机中混合4分钟得到均匀的混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为190℃、190℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃、205℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

实施例4

制备耐刮擦母粒：将100g端羟基超支化聚酯完全溶解于80gDMF溶剂中，加入200g聚二甲基硅氧烷和200g聚丙烯PP K7760H，加热至80℃搅拌30min，待反应完全后洗涤干燥即可制得耐刮擦母粒。

制备聚丙烯复合材料：按照重量百分比将聚丙烯PP K7227H(中石化)97.4％、耐刮擦母粒2％、抗氧剂1010 0.1％、抗氧剂168 0.1％、光稳剂UV3808PP5 0.2％和润滑剂硬脂酸钙0.2％加入高混机中混合3分钟得到均匀的混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为180℃、180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

实施例5

制备耐刮擦母粒：将500g端羟基超支化聚酯完全溶解于600gDMF溶剂中，加入1000g聚二甲基硅氧烷和3500g聚丙烯PP BX3920，加热至90℃搅拌180min，待反应完全后洗涤干燥即可制得耐刮擦母粒。

制备聚丙烯复合材料：按照重量百分比将聚丙烯PP EP5074X(沙比克)87.4％、耐刮擦母粒10％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.4％、抗氧剂DSTDP 0.2％、光稳剂UV3808PP50.2％、光稳剂UV5411 0.4％、光稳剂UV531 0.2％和润滑剂硬脂酸钙1％加入高混机中混合5分钟得到均匀的混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为190℃、190℃、195℃、195℃、200℃、200℃、205℃、210℃、210℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

对比例1

按照重量百分比将聚丙烯PP EP5074X(沙比克)87.4％、芥酸酰胺10％、抗氧剂10100.2％、抗氧剂168 0.4％、抗氧剂DSTDP 0.2％、光稳剂UV3808PP5 0.2％、光稳剂UV5411 0.4％、光稳剂UV531 0.2％、润滑剂硬脂酸钙1％加入高混机中混合5分钟，将述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为190℃、190℃、195℃、195℃、200℃、200℃、205℃、210℃、210℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

对比例2

按照重量百分比将聚丙烯PP EA5076(巴塞尔)93.6％、硅酮类耐刮擦剂母粒MB50-001(道康宁)5％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％、光稳剂UV3808PP5 0.4％、润滑剂EBS5000.6％加入高混机中混合4分钟，将述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、冷却制得聚丙烯复合材料，双螺杆挤出机的温度从喂料端到机头温度分别为180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃，开双真空，真空度要求≤-0.06MPa。

将实施例1～5和对比例1～2制得的聚丙烯复合材料分别进行相关性能测试，测试结果见表1：

表1实施例1～5和对比例1～2中聚丙烯复合材料测试结果

表中气味等级按照大众的PV3900《汽车车厢内零部件气味实验》标准进行气味测试；

总碳含量Tvoc按照大众的PV3341《有机化合物排放》标准进行测试；

耐刮擦等级按照大众的PV3952《塑料内饰件耐刮擦测试》标准进行耐刮伤性测试，使用10N载荷，测试实验前后△L；

抗油污测试方法如下：将制得的聚丙烯复合材料在同一模具同一工艺条件下制备尺寸为40mm×40mm的高光样板，分别在上述高光样板上均匀涂覆三滴食用油，静止30分钟后观察样板表面油滴情况，并用布擦拭后观察表面情况。

从表1中的测试结果可以看出，本申请中的聚丙烯复合材料与对比例相比具有低气味、低挥发、抗油污和耐刮擦的性能。

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，其由基体聚丙烯材料87.4~97.4%、耐刮擦母粒2~10%、抗氧剂0.2~0.8%、光稳剂0.2~0.8%和润滑剂0.2~1%按照重量百分比制成，其中，所述耐刮擦母粒由端羟基超支化聚酯、聚二甲基硅氧烷和聚丙烯制成。

2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述耐刮擦母粒中，各组分的重量百分比为端羟基超支化聚酯10~20%、聚二甲基硅氧烷20~40%、聚丙烯40~70%，其中，所述聚丙烯为熔融指数大于40g/10min的共聚聚丙烯或均聚聚丙烯。

3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述耐刮擦母粒的制备方法为：将所述端羟基超支化聚酯完全溶解于DMF溶剂中，然后加入所述聚二甲基硅氧烷、所述聚丙烯，加热至80~90℃搅拌30~180min反应完全后，洗涤、干燥制得所述耐刮擦母粒。

4.如权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述DMF溶剂的用量为每1g端羟基超支化聚酯使用0.8~1.2g DMF溶剂。

5.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述基体聚丙烯材料为氢调法生产的聚丙烯。

6.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、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种或两种以上的复配组合。

7.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳剂为受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类中的一种或两种以上的复配组合。

8.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙中的一种或两种的复配组合。

9.一种如权利要求1~8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：

按照配比将所述基体聚丙烯材料、耐刮擦母粒、抗氧剂、光稳剂和润滑剂混合均匀后，加入双螺杆挤出机中熔融、挤出、造粒、冷却制得所述聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料端到机头温度为180~210℃，设定双真空，真空度≤-0.06MPa。

10.如权利要求1~8任一项所述的聚丙烯复合材料在用于制备汽车内饰材料中的应用。