CN112480551A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯组合物及其制备方法。本发明的聚丙烯组合物包括以下重量份的组分：聚丙烯40‑90份、耐划伤剂1‑4份和耐划伤协效剂0.2‑3份；所述耐划伤协效剂为鳞片石墨。该聚丙烯组合物具有良好的力学性能和耐划伤性能，可广泛应用于仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等汽车用内饰件及家电外壳。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)树脂具有低密度、低成本、易加工等优点，在汽车、家电等领域具有广泛应用。但不同于工程塑料，PP的强度、刚性和硬度均较低，尤其是经过滑石粉填充、弹性体增韧后的改性聚丙烯，材料表面耐划伤性能较差，容易被指甲、利器等破坏，从而影响外观，无法满足汽车内饰、家电外壳等制件对材料表面耐划伤性能的要求。因此，有效改善PP材料的耐划伤性能成为近年来PP类树脂改性技术的一个重点研发方向。CN102030944A公开了一种耐划伤聚丙烯组合物，通过加入聚硅氧烷润滑剂提高材料的耐划伤性能；CN101173074B公开了一种具有耐划伤性能的聚丙烯组合物，通过添加脂肪族伯酰胺润滑剂降低材料表面摩擦系数，提高PP材料的耐划伤性能。CN104356509A公开了一种高硬度耐划伤高光泽改性聚丙烯材料，通过加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，提高材料的表面硬度，从而改善耐划伤性能；CN1631960A公开了一种高刚性、高韧性耐划痕滑石粉填充聚丙烯，通过加入有机硅弹性体提高材料的耐划伤性能；CN105924798B公开了一种具有耐划伤性能的聚丙烯组合物，通过添加离子型共聚物、聚醚胺、马来酸酐接枝聚丙烯，构筑特殊体系来提高聚丙烯材料的耐划伤性能。上述不同耐划伤体系均有其自身特点，但为了获得良好耐划伤性能，常需添加较高含量的耐划伤剂，因此需要开发一种新的耐划伤协效剂，可大幅降低PP树脂中耐划伤剂的添加量，并将耐划伤剂带来的不利影响降到最低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物具有良好的耐划伤性能。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种聚丙烯组合物，包括以下重量份的组分：聚丙烯40-90份、耐划伤剂1-4份和耐划伤协效剂0.2-3份；所述耐划伤协效剂为鳞片石墨。
一些聚丙烯体系配方，只添加耐划伤剂难以达到10N负载下，ΔL<1.5的耐划伤性能要求。并且，配方中耐划伤剂的添加量过高，容易带来析出发粘的恶劣影响，或者影响体系力学性能，因此，本发明中耐划伤剂的添加量控制为1-4重量份。
本发明通过加入少量鳞片石墨，利用鳞片石墨优良的润滑性能，与耐划伤剂配合使用，在耐划伤剂的添加量较低的情况下，能够显著提升配方体系的耐划伤性能，且避免导致体系的力学性能大幅下降。并且，经试验发现，相较于可膨胀石墨，鳞片石墨的可塑性和润滑性更好，更有利于显著提升材料表面耐划伤性能。由于鳞片石墨的添加量过高，会造成体系冲击性能明显下降，而添加量过低，则协效效果不明显，因此，本发明中鳞片石墨的添加量需要控制为0.2-3份。
进一步地，所述耐划伤协效剂的添加量为0.5-2重量份，在此添加量范围内，能够显著提升配方体系的耐划伤性能的同时，避免体系力学性能大幅降低。
进一步地，所述鳞片石墨的D50粒径为40-50μm。鳞片石墨晶体呈鳞片状，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好，有利于提升材料表面耐划伤性能，但粒径过大的鳞片石墨与塑料基体混合加工会带来外观的显著缺陷，因此，本发明优选D50粒径为40-50μm，碳含量为94-99wt％的鳞片石墨。
进一步地，所述耐划伤剂为聚硅氧烷及其接枝物、脂肪族伯酰胺、脂肪族仲酰胺中的至少一种。
进一步地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯的密度为0.894～0.914g/cm3，所述聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.5～100g/10min。
进一步地，根据材料的实际加工和使用性能要求，所述聚丙烯组合物还包括以下重量份的组分：聚乙烯0-12份、增韧剂0-30份、填料0-40份、抗氧剂0.1-0.5份和加工助剂0.1-0.5份。
进一步地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯(HDPE)，其在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.1～30g/10min。
进一步地，所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种，所述增韧剂在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.1～30g/10min。
进一步地，所述填料为滑石粉、晶须、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石中的至少一种。
进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
进一步地，所述加工助剂为色母、润滑剂中的至少一种。
本发明还提供了上述的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量配比称取各组分，加入到高混机中混合1～3分钟，转速为1000～2000转/分钟，得到预混料；
(2)预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得所述聚丙烯组合物。
本发明还提供了上述聚丙烯组合物在制备汽车用内饰件及家电外壳中的应用。本发明制备得到的聚丙烯组合物具有良好的力学性能和耐划伤性能，可广泛应用于仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等汽车用内饰件及家电外壳。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明通过加入少量鳞片石墨，能够显著提升配方体系的划伤性能，且避免体系的力学性能大幅降低；
2)本发明通过耐划伤剂与鳞片石墨的配合使用，可降低体系配方中耐划伤剂的添加量，将耐划伤剂带来的不利影响降到最低；
3)本发明制备得到的聚丙烯组合物具有良好的力学性能和耐划伤性能，可广泛应用于仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等汽车用内饰件及家电外壳。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
对以下实施例和对比例的原料说明如下：
聚丙烯：共聚聚丙烯，PP AZ564，根据ASTM D1238-2013标准，在230℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为26.5g/10min；根据ASTM D792-2013测试，其密度为0.897g/cm3；TPC，聚烯烃公司(新加坡)；
HDPE：HDPE HMA025，根据ASTM D1238-2013标准，在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为8g/10min；根据ASTM D1505-2018测试，密度0.964g/cm3；埃克森美孚；
增韧剂：POE DF610，根据ASTM D1238-2013标准，在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为1.2g/10min；根据ASTM D1505-2018测试，密度0.862g/cm3；三井化学；
聚硅氧烷：以聚丙烯为载体的超高分子量聚硅氧烷，TP200E，佳华精化；
改性聚硅氧烷：以聚丙烯为载体的有机基团改性超高分子量聚硅氧烷，HG-600，佳华精化；
油酸酰胺：Crodamide VRX，英国禾大；
鳞片石墨：P325，青岛天和达；
可膨胀石墨：XF057，先丰纳米；
色母：PE2772，卡博特；
润滑剂：EBS P400，印尼。
实施例1-11和对比例1-7：聚丙烯组合物
实施例1-11和对比例1-7的聚丙烯组合物的组分如表1所示，所述聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量配比称取各组分，加入到高混机中混合1～3分钟，转速为1000～2000转/分钟，得到预混料；
(2)预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得所述聚丙烯组合物。
对上述实施例和对比例制备得到的聚丙烯组合物进行性能测试，具体各项性能测试方法如下：
耐划伤测试：根据大众PV3952标准执行测试。将注塑并在标准状态下调节48小时后的福特Yukon皮纹样板放置入Erichsenmode430十字耐划伤测试仪上。样品表面须保证同质性，不得含有任何其他物质。且须对样品进行清洁，不得使用油腻的手直接接触样品。在23±5℃的条件下进行划痕试验，划出一个至少为40*40mm的格子。其中，接触力F＝10N，刻划速度V＝1000mm/min。刻划后，使用色度计获取测试前后L值，并计算记录ΔL(明度变化)，ΔL越大耐划伤性能越差，一般大众要求10N负载下，ΔL<1.5。
力学性能：拉伸强度按ISO 527-1-1993标准进行测试；弯曲强度和弯曲模量按照ISO 178-2001标准进行测试；冲击强度按ISO 180-2000标准进行测试。
表1实施例1-11和对比例1-7的聚丙烯组合物的配方及性能测试结果
Figure BDA0002808022190000051
Figure BDA0002808022190000061
比较实施例8和对比例2、实施例10和对比例3、实施例11和对比例4结果可知，耐划伤剂的加入能够改善体系的耐划伤性能，但只添加耐划伤剂仍难以达到10N负载下，ΔL＜1.5的耐划伤性能要求，本发明通过耐划伤剂与鳞片石墨的配合使用，能够显著提升配方体系的耐划伤性能。
比较实施例1-4、对比例1和对比例6，或比较实施例6-7结果可知，随着鳞片石墨的添加量增加，体系的耐划伤性能提高，但力学性能有所降低，因此，为确保不同的聚丙烯配方体系均能在满足10N负载下，ΔL＜1.5的耐划伤性能要求的同时，兼具良好的力学性能，本发明配方体系中的鳞片石墨选为0.2-3份，优选为0.5-2份。
由实施例1、对比例1和对比例7结果可知，相较于可膨胀石墨，鳞片石墨能够更显著提升配方体系的耐划伤性能。
由实施例1和实施例5结果可知，鳞片石墨粒径越大，摩擦系数越小，越有利于提升材料表面耐划伤性能，但考虑到实际加工过程中，粒径过大的鳞片石墨与塑料基体混合加工会带来外观的显著缺陷，因此，本发明优选D50粒径为40-50μm的鳞片石墨。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：
聚丙烯40-90份；
耐划伤剂1-4份；
耐划伤协效剂0.2-3份，优选为0.5-2份；
所述耐划伤协效剂为鳞片石墨。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述鳞片石墨的D50粒径为40-50μm。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述耐划伤剂为聚硅氧烷及其接枝物、脂肪族伯酰胺、脂肪族仲酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯的密度为0.894～0.914g/cm3，所述聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.5～100g/10min。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，还包括以下重量份的组分：聚乙烯0-12份、增韧剂0-30份、填料0-40份、抗氧剂0.1-0.5份和加工助剂0.1-0.5份。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯，其在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.1～30g/10min。
7.根据权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种，所述增韧剂在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.1～30g/10min。
8.根据权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述填料为滑石粉、晶须、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石中的至少一种。
9.权利要求1-8任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量配比称取各组分，加入到高混机中混合1～3分钟，转速为1000～2000转/分钟，得到预混料；
(2)预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得所述聚丙烯组合物。
10.权利要求1-8任一项所述的聚丙烯组合物在制备汽车用内饰件及家电外壳中的应用。
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