CN112759845A - 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，其由高熔指聚丙烯40‑60份、中熔指聚丙烯15‑30份、低熔指聚丙烯5‑15份、弹性体1‑20份、成核剂0.05‑0.5份、相容剂0.05‑0.5份、碱式硫酸镁晶须1‑20份和助剂0.5‑3份按照重量份共混后经双螺杆挤出机挤出制得；并通过调节所述双螺杆挤出机主喂与侧喂、侧喂与机头的剪切块分布，使得得到的聚丙烯复合材料具有高流动性、高刚性、高韧性且低密度的特点。
Description
技术领域
本发明属于高分材料改性技术领域，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
聚丙烯(简称为PP)材料是一种通用性热塑性树脂，具有密度小、价格低、易加工成型等优点，同时兼具优良的机械性能，因此被广泛应用于汽车内外饰制件。但未经过改性的聚丙烯物理性能较低，不能直接应用于车用大部分制件，因此大部分聚丙烯材料在应用前需要对其进行改性。
随着汽车工业的发展，目前几乎所有车企都在追求轻量化，要求制件越来越轻。为了达到上述目的，首先是制件壁厚越来越薄，传统的制件壁厚大于2.5mm，现在薄壁化制件的壁厚为1.8-2.5mm，这就要求材料具有很高的流动性，同时具有很好的刚性和韧性；其次是材料密度要尽可能小，现在越来越多的车企都趋向采用密度小于1.0g/cm3的材料，而传统的改性聚丙烯复合材料密度大于1.0g/cm3，并不符合轻量化的要求。
公开号为CN109575446A的中国专利申请中采用微量晶须和少量成核剂，在注塑过程中使制件在垂直流动方向形成不同的形貌结构来提升材料的性能，但该技术方案中采用大量碳酸钙或滑石粉进行填充，使得材料密度会大于1.0g/cm3，并且最终材料的冲击性能也并不理想；公开号为CN105542375A的中国专利申请中采用超细滑石粉填充聚丙烯，从侧喂加入，同时优化配方来提高材料的性能，同样的该技术方案中制得的聚丙烯复合材料的密度偏大，不符合轻量化需求。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种聚丙烯复合材料，采用高、中、低熔指聚丙烯作为基体树脂，与弹性体、成核剂、相容剂和助剂共混后从主喂加入，主喂和侧喂之间的螺杆组合采用强剪切强分散的方式，将少量碱式硫酸镁晶须从侧喂加入，侧喂和机头之间的螺杆组合采用弱剪切强分散的方式，使得该聚丙烯复合材料具有高流动性、高刚性、高韧性且低密度的特点，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明首先提供了一种聚丙烯复合材料，其由高熔指聚丙烯40-60份、中熔指聚丙烯15-30份、低熔指聚丙烯5-15份、弹性体1-20份、成核剂0.05-0.5份、相容剂0.05-0.5份、碱式硫酸镁晶须1-20份和助剂0.5-3份按照重量份共混后经双螺杆挤出机挤出制得，优选的，其由高熔指聚丙烯50-60份、中熔指聚丙烯18-25份、低熔指聚丙烯8-12份、弹性体10-15份、成核剂0.1-0.3份、相容剂0.2-0.4份、碱式硫酸镁晶须5-15份和助剂0.5-3份；
其中，在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率分别为：所述高熔指聚丙烯为80-100g/10min，所述中熔指聚丙烯为15-30g/10min，所述低熔指聚丙烯为3-10g/10min；
所述双螺杆挤出机中，主喂与侧喂之间的螺杆中包含5-10个剪切块，其中90°剪切块不少于3个，最后一个剪切块为反向剪切块；侧喂与机头之间的螺杆中包含6-12个45°剪切块，其中反向建切块不少于3个，需要说明的是，这里所述的剪切块如无特别的说明，均是按照物料熔融挤出进料顺序顺次通过。
本发明通过将高、中、低熔指聚丙烯作为基体树脂，与弹性体、成核剂、相容剂和助剂共混后，从主喂加入，碱式硫酸镁晶须从侧喂加入，调整主喂与侧喂、侧喂与机头之间的螺杆组合，将主喂和侧喂之间采用强剪切强分散的螺杆组合，保证聚丙烯复合材料具有高流动性和冲击性能，侧喂和机头之间采用弱剪切强分散的螺杆组合，使硫酸镁晶须均匀分散，提高复合材料的刚性。
具体的说，高熔指聚丙烯可以提供材料的高流动性，同时本身具有较高的刚性；中、低熔指聚丙烯具有较好的冲击性能，同时也更好増韧；通过添加少量成核剂，使聚丙烯在熔融状态下能够形成更小、更多的晶体结构，从而提高聚丙烯复合材料的刚性；采用较少的碱式硫酸镁晶须，一方面碱式硫酸镁晶须具有密度低、增强特点，另一方面其配合少量相容剂，可以使其与聚丙烯之间具有更强的结合力，使材料具有很高的刚性。
该聚丙烯复合材料在主喂与侧喂之间螺杆组合采用强剪切强分散的方式，可以保证弹性体均匀分布在聚丙烯中，呈“海-岛”结构，受外力冲击时能够更好吸收能量，因此能够更好的增韧聚丙烯；而侧喂与机头之间的螺杆组合采用弱剪切强分散的方式，同时碱式硫酸镁晶须从侧喂加入，可以保证碱式硫酸镁晶须均匀分布在聚丙烯中，同时不被剪碎，保持较大的长径比，呈“针状”分布在聚丙烯中，当受到外力时能够更好的保持制件结构与形状，因此能够更好的增强聚丙烯。
优选的，所述高熔指聚丙烯、中熔指聚丙烯、低熔指聚丙烯均选自共聚聚丙烯，其中，所述高熔指聚丙烯的弯曲模量≥1700MPa，所述中熔指聚丙烯悬臂梁缺口冲击强度≥40KJ/m2，所述低熔指聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度≥40KJ/m2。
进一步的，所述弹性体选自乙烯-辛烯共聚物，所述乙烯-辛烯共聚物的密度为0.86-0.90g/cm3，在190℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为(0.5-5)g/10min。
进一步的，所述成核剂选自2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠。
进一步的，所述相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐。
优选的，所述碱式硫酸镁晶须的长度为10-60μm，优选为30-60μm，长径比＞30。一般来说，碱式硫酸镁晶须的长度越长，长径比越大，越能更好的增强聚丙烯，因此，本发明对碱式硫酸镁晶须的长度和长径比进行了优选。
进一步的，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和颜料中的至少一种，其添加没有特别的限定，可根据需要进行选择，所述的抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和颜料均为本领域中常规的助剂，没有特别的限定，比如所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂，辅抗氧剂可以为亚磷酸酯类抗氧剂，抗氧剂可以单独或者复配使用；光稳定剂可以为受阻胺类光稳定剂；润滑剂可以选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡等，可以单独使用或复配使用；颜料可以选自炭黑等，可根据不同需要将材料染成不同颜色。由于其均为已知的助剂，因此，这里不再具体阐述。
本发明还提供了一种如前述任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比将高熔指聚丙烯、中熔指聚丙烯、低熔指聚丙烯、弹性体、成核剂、相容剂和助剂充分混合均匀，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料从主喂加入双螺杆挤出机中，同时将干燥后的碱式硫酸镁晶须从侧喂加入，经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出切粒，得到聚丙烯复合材料。
优选的，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为：一区210-220℃、二区210-220℃、三区210-220℃、四区210-220℃、五区180-200℃、六区180-200℃、七区180-200℃、八区180-200℃、九区180-200℃、十区180-200℃；螺杆转速为300-600转/分，真空度为-0.06～-0.1MPa。
本发明还提供了如前述任一项所述的聚丙烯复合材料在用于制备汽车内外饰件中的应用，可制备轻量化、薄壁化的汽车制件，如保险杠等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过将特定比例的高、中、低熔指聚丙烯、弹性体、碱式硫酸镁晶须和助剂混合制备了一种高性能聚丙烯复合材料，其中高熔指聚丙烯的作用是保证材料具有较高的流动性，中、低熔指聚丙烯的作用是保证材料具有较好的韧性；同时采用少量碱式硫酸镁晶须填充的目的是使材料具有较小的密度，同时能够很好的增强聚丙烯。
双螺杆挤出机的主喂和侧喂之间的螺杆组合采用强剪切方式，具体包含了5-10个剪切块，其中90°剪切块不少于3个，最后一个剪切块为反向剪切块，可以保证弹性体在聚丙烯中的均匀分散，使材料具有更好的韧性；侧喂和机头之间的螺杆组合采用弱剪切强分散的方式，具体包含了6-12个45°剪切块，其中反向剪切块不少于3个，可以保证碱式硫酸镁晶须在聚丙烯中的均匀分散，同时保持了较大的长径比，呈针状分布在聚丙烯中，使材料具有更好的刚性。
该聚丙烯复合材料，具有更低密度、高流动、高冲击和高刚的特点。同时根据不同需要，还可对该聚丙烯复合材料进行染色，可广泛应用于汽车内外饰制件，满足汽车制价薄壁化、轻量化的要求。
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。
以下实施例和对比例中采用的各原料助剂具体为：
高熔指共聚聚丙烯，熔指(80-100)g/10min(230℃，2.16Kg)，弯曲模量≥1700MPa，产自韩国SK或中海壳牌；
中熔指共聚聚丙烯，熔指为(15-30)g/10min(230℃，2.16Kg)，悬臂梁缺口冲击强度≥40KJ/m2，产自燕山石化或茂名石化；
低熔指共聚聚丙烯，熔指为(3-10)g/10min(230℃，2.16Kg)，悬臂梁缺口冲击强度≥40KJ/m2，产自兰州石化或四川石化；
弹性体乙烯-辛烯共聚物，密度为0.86-0.90g/cm3，熔指为(0.5-5)g/10min(190℃，2.16Kg)，产自美国陶氏化学或韩国SK；
成核剂2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠，产自日本艾迪科；
相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)，产自法国阿珂玛；
碱式硫酸镁晶须，长度为10-60μm，长径比＞30，产自营口威斯克；
主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，产自德国巴斯夫；
辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，产自德国巴斯夫；
光稳定剂为2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑，产自德国巴斯夫；
润滑剂硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡等，产自东莞汉维；
染色用的颜料均为普通市售产品。
需要说明的是，以上原料助剂仅是为了对本发明的技术方案做出示例，并不代表仅能采用上述原料助剂，本发明的保护范围以权利要求书为准。此外，以下实施例和对比例中中，如无特别说明，所述的“份”、“份数”等均指重量份数。
实施例1
本实施例中称取54份PP树脂BX3920，20份PP树脂K9017H，9.5份PP树脂SP179，5份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°(反向)/45°/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
该聚丙烯复合材料的制备步骤为：将上述聚丙烯树脂、弹性体、成核剂、相容剂和助剂加入高速搅拌器，搅拌时间3-5min，得到均匀的混合物料；将碱式硫酸镁晶须置于烘箱中烘干，烘箱温度为(80-100)℃，时间为2-4h；
将混合物料通过双螺杆挤出机的主喂加入，将碱式硫酸镁晶须从侧喂加入；经过挤出机熔融共混、挤出拉丝和切粒，得到聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为500转/分，挤出温度为：一区220℃、二区220℃、三区220℃、四区220℃、五区200℃、六区200℃、七区200℃、八区200℃、九区200℃、十区200℃，共混挤出时的真空度为-0.08MPa。
实施例2
本实施例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°(反向)/45°/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例中称取50份PP树脂BX3920，16份PP树脂K9017H，7.5份PP树脂SP179，15份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°(反向)/45°/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°(反向)/45°/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例中称取40份PP树脂BX3920，15份PP树脂K9017H，5份PP树脂SP179，1份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，1份弹性体8842，0.05份成核剂NA-11，0.05份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010，0.1份抗氧剂168，0.1份光稳定剂UV-P，0.1份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°(反向)/45°/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
该聚丙烯复合材料的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例中称取60份PP树脂BX3920，30份PP树脂K9017H，15份PP树脂SP179，20份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，20份弹性体8842，0.5份成核剂NA-11，0.5份相容剂CA100，0.5份抗氧剂1010，0.5份抗氧剂168，1份光稳定剂UV-P，1份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°(反向)/45°/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
该聚丙烯复合材料的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5的不同之处为碱式硫酸镁晶须从主喂加入，其他均匀实施例1相同。
对比例2
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体参见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/45°/45°/45°/45°/45°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例3
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体参见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°/45°/45°/45°/45°/45°/45°，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例4
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/45°/90°/45°/45°/45°，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例5
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.5份PP树脂SP179，10份滑石粉T026-13，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例6
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.7份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.3份相容剂CA100，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例7
本对比例中称取52份PP树脂BX3920，18份PP树脂K9017H，8.8份PP树脂SP179，10份碱式硫酸镁晶须WS-1S2，10份弹性体8842，0.2份成核剂NA-11，0.2份抗氧剂1010,0.2份抗氧剂168，0.3份光稳定剂UV-P，0.3份润滑剂AV300，具体见表1。
主喂与侧喂之间的剪切块排布为：45°/90°/45°/90°/45°/90°/90°/45°(反向)，其余为输送块；侧喂与机头之间的剪切块排布为：45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)/45°/45°(反向)，其余为输送块。
聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
表1实施例1-5和对比例1-7中聚丙烯复合材料的配方组成
表2实施例1-5和对比例1-7中双螺杆挤出机螺杆组合
| 螺杆组合 | 主喂与侧喂之间剪切分散强弱 | 侧喂与机头之间剪切分散强弱 |
| 实施例1 | 剪切强，分散强 | 剪切弱，分散强 |
| 实施例2 | 剪切强，分散强 | 剪切弱，分散强 |
| 实施例3 | 剪切强，分散强 | 剪切弱，分散强 |
| 实施例4 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散强 |
| 实施例5 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散强+ |
| 比较例1 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散强+ |
| 比较例2 | 剪切弱，分散强 | 剪切弱，分散强+ |
| 比较例3 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散弱 |
| 比较例4 | 剪切强+，分散强 | 剪切强，分散弱 |
| 比较例5 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散强+ |
| 比较例6 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散强+ |
| 比较例7 | 剪切强+，分散强 | 剪切弱，分散强+ |
注：表2中+代表更强。
将实施例1-5和对比例1-7中得到的聚丙烯复合材料分别进行密度、拉伸强度、弯曲模量、冲击强度、熔体流动速率，所测得的物性结果如表3。
表3实施例1-5和对比例1-7中聚丙烯复合材料性能测试结果
表3中的测试方法具体为：环境温度为(23±2)℃，环境湿度为(50±5)％，所有样品在该环境下放置24h测试；
1、聚丙烯复合材料的冲击性能：依照GB/T1843的实验方法进行悬臂梁冲击试验，样条尺寸80×10×(4.0±0.2)mm，A型缺口；
2、聚丙烯复合材料的拉伸性能：依照GB/T1040.2-2006的实验方法进行拉伸试验，1A型注塑样条，实验速度50mm/min；
3、聚丙烯复合材料的弯曲性能：依照GB/T9341-2008的实验方法进行弯曲试验，样条尺寸80×10×(4.0±0.2)mm，实验速度2mm/min，支撑跨度64mm；
4、聚丙烯复合材料的熔体流动速率：依照GB/3682-2000的实验方法进行熔体流动速率试验，实验温度230℃，负荷2.16Kg；
5、聚丙烯复合材料的密度：依照GB/T1033.1-2008的实验方法进行密度试验。
通过表3中的测试结果可以看出，由实施例1-5可知，随着碱式硫酸镁晶须用量的增加，聚丙烯复合材料的模量越来越高，在碱式硫酸镁晶须用量相同的情况下，主喂与侧喂之间的螺杆组合剪切越强，材料的韧性越好，侧喂与机头之间的螺杆组合分散越强，复合材料的刚性越好，综合比较，实施例5最优。
经实施例5和对比例1对比，当碱式硫酸镁晶须从主喂加入时，聚丙烯复合材料的模量会大幅下降，这是由于碱式硫酸镁晶须被主喂与侧喂之间的剪切块剪碎，长径比下降，导致不能很好的增强聚丙烯。
经实施例5和对比例2对比，随着主喂和侧喂之间的螺杆组合剪切越强，材料的冲击性能越好，这主要是由于90°剪切块剪切能力最强，当90°剪切块数量增加时，弹性体在聚丙烯中的分散越好，使得聚丙烯复合材料的韧性也越好。
经实施例5和对比例3对比，当侧喂与机头之间的螺杆中45°反向剪切块增加时，材料的模量会上升，这主要是由于45°反向剪切块分散能力强，同时剪切能力弱，侧喂与机头之间螺杆组合的分散能力越强，碱式硫酸镁晶须能够更好的分散在聚丙烯，具有较大的长径比，从而能够更好的增强聚丙烯。
经实施例5和对比例4对比，当侧喂和机头之间增加90°剪切块时，材料的模量会下降，这是由于碱式硫酸镁晶须被剪碎，长径比下降导致的。
经实施例5和对比例5对比，碱式硫酸镁晶须比滑石粉能够更好的增强聚丙烯，同时聚丙烯复合材料具有更低的密度，这主要是因为滑石粉呈“片状”分布，而硫酸镁晶须呈“针状”分布，同时硫酸镁晶须的密度比滑石粉低。
经实施例5和对比例6、7对比，加入成核剂和相容剂后材料的刚性有明显提升，这主要是因为成核剂可以使聚丙烯在熔融状态时形成更多、更小的晶体，相容剂能够使硫酸镁晶须和聚丙烯之间的结合力更强，从而使材料具有更高的刚性。
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，其由高熔指聚丙烯40-60份、中熔指聚丙烯15-30份、低熔指聚丙烯5-15份、弹性体1-20份、成核剂0.05-0.5份、相容剂0.05-0.5份、碱式硫酸镁晶须1-20份和助剂0.5-3份按照重量份共混后经双螺杆挤出机挤出制得；
其中，在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率分别为：所述高熔指聚丙烯为80-100g/10min，所述中熔指聚丙烯为15-30g/10min，所述低熔指聚丙烯为3-10g/10min；
所述双螺杆挤出机中，主喂与侧喂之间的螺杆中包含5-10个剪切块，其中90°剪切块不少于3个，最后一个剪切块为反向剪切块；侧喂与机头之间的螺杆中包含6-12个45°剪切块，其中反向剪切块不少于3个。
2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高熔指聚丙烯、中熔指聚丙烯、低熔指聚丙烯均选自共聚聚丙烯，其中，所述高熔指聚丙烯的弯曲模量≥1700MPa，所述中熔指聚丙烯悬臂梁缺口冲击强度≥40KJ/m2，所述低熔指聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度≥40KJ/m2。
3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述弹性体选自乙烯-辛烯共聚物，所述乙烯-辛烯共聚物的密度为0.86-0.90g/cm3，在190℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
4.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂选自2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠。
5.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐。
6.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述碱式硫酸镁晶须的长度为10-60μm，长径比＞30。
7.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和颜料中的至少一种。
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：
按照配比将高熔指聚丙烯、中熔指聚丙烯、低熔指聚丙烯、弹性体、成核剂、相容剂和助剂充分混合均匀，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料从主喂加入双螺杆挤出机中，同时将干燥后的碱式硫酸镁晶须从侧喂加入，经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出切粒，得到聚丙烯复合材料。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区温度依次为：一区210-220℃、二区210-220℃、三区210-220℃、四区210-220℃、五区180-200℃、六区180-200℃、七区180-200℃、八区180-200℃、九区180-200℃、十区180-200℃；螺杆转速为300-600转/分，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在用于制备汽车内外饰件中的应用。
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2020
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