CN112538218A - 一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其包括如下重量份的组分:聚丙烯树脂42~57份、橡胶相弹性体20~35份、玻璃纤维15~25份、相容剂2~5份、外润滑剂0.2~0.4份、抗氧剂0.3~0.6份和光稳定剂0.2~0.4份,所述外润滑剂在80℃下于正己烷中的溶解度≤5mg/mL。通过加入上述外润滑剂,本发明可有效降低组合物的摩擦系数,解决了聚丙烯中加入弹性体会导致材料摩擦系数增大的问题。根据本发明的配方,可获得同时具有低硬度、低摩擦系数、及力学优良的良触感聚丙烯组合物。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯作为五大通用树脂之一,具有质量轻、易加工、耐化学性好等优点,适用于注塑成型工艺,因而被广泛应用于汽车大型注塑件产品如汽车内饰件的制备中,尤其是免喷涂注塑件。然而,随着汽车行业的发展,消费者对注塑件的外观质量要求也越来越高。例如,注塑仪表板、门板、立柱等大型汽车内饰件产品常因其表面的光泽度太高,但耐划伤性能太差,以及材料太硬而不受消费者好评。
为了制备良触感的聚丙烯材料,科研者进行了多方面研究,其中,在聚丙烯中添加一定量的软材料来实现材料的良触感是最常用的方法。如:1、日本专利JP 2009/506177公开了一种增强聚丙烯材料,其组分包括质量分数5%~90%的软质聚丙烯材料、质量分数5%~60%的矿物或玻璃纤维和加工助剂等。2、Basell公司的其中一篇PCT/EP2006/008268(Patent No.200680031730.1)专利推出了汽车内饰件良触感材料的概念,并发表专利公开了一种具有低光泽、优良耐划伤和良触感的玻纤增强聚丙烯材料;而该材料至少包含5~90wt%软材料与5~60wt%作为填料的玻璃材料和3~70wt%热塑性聚合物的组合聚丙烯材料。3、专利申请CN107501720A公开了一种抗蠕变耐划伤低光泽良触感的聚丙烯材料及制备方法,该聚丙烯材料包括聚丙烯25%~40%、苯乙烯类弹性体10%~25%、软化剂10%~25%、玻璃纤维15~30%、相容剂2%~5%、助剂1%~3%、以及交联硅橡胶微粒5%~10%,即通过添加苯乙烯类弹性体和软化剂来降低材料的硬度,使材料具备柔软的触感。上述这些方案均是在聚丙烯中加入软材料,例如弹性体,而弹性体含量的增加虽然可以降低材料的硬度,实现柔软的触感,但是橡胶相含量的增加会增加材料的摩擦系数,这会对材料的触感产生消极影响。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的不足之处,本发明的目的在于提供一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物及其制备方法与应用。
为达到其目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其包括如下重量份的组分:聚丙烯树脂42~57份、橡胶相弹性体20~35份、玻璃纤维15~25份、相容剂2~5份、外润滑剂0.2~0.4份、抗氧剂0.3~0.6份和光稳定剂0.2~0.4份,所述外润滑剂在80℃下于正己烷中的溶解度≤5mg/mL。
本发明配方中,橡胶相弹性体的加入可降低材料的硬度,玻璃纤维的加入可增强材料的力学性能,然而,橡胶相弹性体的存在会导致组合物的摩擦系数增大,为此,发明人经研究发现,加入具有上述溶解特性的所述外润滑剂可有效降低组合物的摩擦系数,可克服橡胶相弹性体对材料的劣化影响,最终获得具有低硬度和低摩擦系数的良触感聚丙烯组合物。
作为上述技术方案的优选,所述外润滑剂包括硬脂酸类润滑剂、酰胺类润滑剂中的至少一种。
作为上述技术方案的优选,所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯,其在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为60~100g/10min。
作为上述技术方案的优选,所述橡胶相弹性体为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯类共聚物中的至少一种。
作为上述技术方案的优选,所述玻璃纤维为短玻璃纤维,其直径为10~13μm。
作为上述技术方案的优选,所述相容剂为马来酸酐相容剂。
作为上述技术方案的优选,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;例如可采用抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂PEP-36等。
作为上述技术方案的优选,所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂;例如可采用UV-3808PP5、LA-402XP、LA-402AF中的至少一种。
作为上述技术方案的另一方面,本发明还提供了一种所述低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物的制备方法,其包括如下步骤:将聚丙烯树脂、橡胶相弹性体、玻璃纤维、相容剂、外润滑剂、抗氧剂和光稳定剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中,进行熔融混炼,熔融混炼的温度为190~210℃,螺杆转速为450~550RPM,挤出造粒,得到所述聚丙烯组合物。
作为上述技术方案的另一方面,本发明还提供了所述低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物在汽车内饰件制备中的应用。所述汽车内饰件包括仪表板、立柱、门板等。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明的聚丙烯组合物中加入了在80℃下于正己烷中的溶解度≤5mg/mL的外润滑剂,由此,有效降低了组合物的摩擦系数,解决了聚丙烯中加入橡胶相弹性体会导致材料摩擦系数增大的问题。根据本发明的配方,可获得同时具有低硬度、低摩擦系数、及力学优良的良触感聚丙烯组合物。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例中的份如无特别说明,均为重量份。实施例中使用的方法,如注塑,如无特别说明均为本领域的常规方法。
实施例和对比例所用的原料来源如下:
(1)聚丙烯树脂为共聚聚丙烯,购自韩国SK,其在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为100g/10min;熔融指数按照标准ISO 1133-1:2011进行测试;
(2)橡胶相弹性体为乙烯-丁烯共聚物,购自美国陶氏化学,熔融指数为4g/10min;
(3)短玻璃纤维,购自巨石公司,直径为13μm;
(4)相容剂为马来酸酐相容剂,购自南海柏晨;
(5)抗氧剂1010,购自三丰;
(6)抗氧剂168,购自三丰;
(7)光稳定剂,型号:UV-3808PP5,购自氰特化学;
(8)外润滑剂1为硬脂酸类润滑剂,型号:润滑剂1#,购自华明泰,其在80℃下于正己烷中的溶解度为0.5mg/mL;
(9)外润滑剂2为酰胺类润滑剂,型号:润滑剂2#,购自壮景,其在80℃下于正己烷中的溶解度为1mg/mL;
(10)外润滑剂3为酰胺类润滑剂,型号:润滑剂3#,购自壮景,其在80℃下于正己烷中的溶解度为3mg/mL;
(11)外润滑剂4为硬脂酸类润滑剂,型号:润滑剂4#,购自宏远,其在80℃下于正己烷中的溶解度为5mg/mL;
(12)对比润滑剂1为硬脂酸类润滑剂,型号:润滑剂5#,购自华明泰,其在80℃下于正己烷中的溶解度为10mg/mL;
(13)对比润滑剂2为酰胺类润滑剂,型号:润滑剂6#,购自宏远,其在80℃下于正己烷中的溶解度为10mg/mL;
性能测试方法:
(1)表面摩擦系数:采用摩擦系数仪对材料进行摩擦系数表征,砝码重量为200g,测试TP厚度为2mm,为了平行对比,选择测试白纸和材料之间的摩擦系数,每组样品测试完后更换白纸。
(2)硬度:采用邵D硬度仪对材料进行硬度测试。
实施例1~6和对比例1~4的聚丙烯组合物的配方见表1,制备方法如下:
将聚丙烯树脂、橡胶相弹性体、短玻璃纤维、相容剂、外润滑剂、抗氧剂和光稳定剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中,进行熔融混炼,熔融混炼的温度为190~210℃,螺杆转速为450~550RPM,挤出造粒,即得聚丙烯组合物。
将实施例和对比例的聚丙烯组合物分别按照下述方法注塑成样板,用于测试表面摩擦系数和硬度。
2mm方板模具:尺寸为100mm×100mm×2mm;注塑机型号:博创BS80-III。注塑条件:注塑温度全区200℃,注塑压力全区40%,保压压力全区40%,冷却时间15秒。
硬度模具:尺寸为80mm×80mm×6mm;注塑机型号:博创BS80-III。注塑条件:注塑温度全区200℃,注塑压力全区55%,保压压力全区55%,冷却时间25秒。
表1
注:表中“-”表示未添加该组分。
结果分析:比较对比例1和对比例2可看出,增加橡胶相弹性体的含量可以显著降低PP材料的硬度,满足良触感中软的技术指标,但是材料的摩擦系数会显著增加。而通过加入在80℃下于正己烷中的溶解度≤5mg/mL的外润滑剂后(即实施例1~6),可在保持材料硬度指标的同时,使材料表面的摩擦系数显著降低,满足良触感材料中柔的技术指标,最终得到的聚丙烯组合物具有低硬度和低摩擦系数的良触感特性。从对比例3和对比例4可看出,加入在80℃下于正己烷中的溶解度>5mg/mL的同类润滑剂时,无法有效降低材料表面的摩擦系数。
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)
1.一种低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,包括如下重量份的组分:聚丙烯树脂42~57份、橡胶相弹性体20~35份、玻璃纤维15~25份、相容剂2~5份、外润滑剂0.2~0.4份、抗氧剂0.3~0.6份和光稳定剂0.2~0.4份,所述外润滑剂在80℃下于正己烷中的溶解度≤5mg/mL。
2.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,所述外润滑剂为硬脂酸类润滑剂、酰胺类润滑剂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯,其熔融指数为60~100g/10min。
4.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,所述橡胶相弹性体为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯类共聚物中的至少一种。
5.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,所述玻璃纤维为短玻璃纤维,其直径为10~13μm。
6.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,所述相容剂为马来酸酐相容剂。
7.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,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。
8.如权利要求1所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物,其特征在于,所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
9.如权利要求1~8任一项所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将聚丙烯树脂、橡胶相弹性体、玻璃纤维、相容剂、外润滑剂、抗氧剂和光稳定剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中,进行熔融混炼,熔融混炼的温度为190~210℃,螺杆转速为450~550RPM,挤出造粒,得到所述聚丙烯组合物。
10.如权利要求1~8任一项所述的低硬度低摩擦系数良触感聚丙烯组合物在汽车内饰件制备中的应用。
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