CN113150436B - 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。所述聚丙烯组合物包括以下重量份的组分：聚丙烯40‑90份、增韧剂10‑35份、填料5‑25份和仲酰胺类助剂0.2‑1份；所述仲酰胺类助剂的结构式为R1‑CO‑NH‑R2，其中R1为碳原子数为15‑22的饱和链段或碳原子数为15‑22的不饱和链段，R2为碳原子数为15‑22的饱和链段或碳原子数为15‑22的不饱和链段。本发明采用仲酰胺类助剂作为低表面张力助剂，可以显著降低聚丙烯材料的表面张力，实现鞋油液滴污渍在样板表面自由滚落，从而起到改善材料表面抗污渍粘附的作用，使其满足汽车内饰件的使用要求。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，尤其是一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯分子链极性低，自身表面张力比较低，普通滑石粉填充弹性体增韧的改性聚丙烯材料表面本身就具有一定的低表面张力，但该级别的低表面张力无法实现像荷叶表面那样使污渍液滴在表面自由滚落不粘附的状态。在实际使用过程中，汽车内饰如门板、置物架等可能常会与一些污渍如咖啡、果汁、茶水等接触，从而留下难以擦除的痕迹。随着网约车等新型出行方式的普及，对汽车内饰表面抗污渍粘附的性能要求也越来越高。
根据杨氏方程，液体污染源与材料表面接触后，可能存在附着、铺展、渗透等不同的状态。对于同一种污染源，降低材料的表面张力可以增加污染源与液体的接触角，接触角越大，则液体与材料表面的粘附力越小。为实现降低材料的表面张力，研究者们做了大量的努力，目前已开发了诸多低表面张力材料。CN101200524A公开了一种低表面张力聚丙烯材料，通过将聚丙烯原料与含低表面张力的带不饱和双键的含氟化合物单体和共接枝单体混合，通过接枝的方法制备了低表面张力抗水聚丙烯材料。CN105440604A公开了一种低表面张力的PBT树脂，采用聚乙二醇、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸酯、金属皂盐或硬脂酰胺来降低PBT本体的表面张力，代替TPX树脂的应用。然而，通过采用仲酰胺类助剂对聚丙烯材料进行改性，以实现聚丙烯体系表面张力的降低，从而改善聚丙烯材料表面抗污渍粘附效果的方案，目前尚未有相关报道。
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较低的表面张力和良好的抗污渍粘附效果，可用于制备汽车内饰件。
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、增韧剂10-35份、填料5-25份和仲酰胺类助剂0.2-1份；
所述仲酰胺类助剂的结构式为R1-CO-NH-R2，其中R1为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段，R2为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段。
上述结构式中，R1与R2可以相同，也可以不同。
发明人试验发现，采用伯酰胺类助剂和双官能团酰胺类助剂均无法实现聚丙烯材料表面张力的降低，对于材料表面抗污渍粘附并无明显改善效果。而本发明采用上述结构的仲酰胺类助剂作为低表面张力助剂，可以显著降低聚丙烯材料的表面张力，实现鞋油污渍在样板表面自由滚落，从而起到改善材料表面抗污渍粘附的作用。
体系中的仲酰胺类助剂含量过低，则材料的表面张力降低效果及表面抗污渍粘附效果改善不明显，而仲酰胺类助剂含量过高，会导致材料表面抗污渍粘附效果有轻微恶化，因此，为确保获得表面张力低的聚丙烯材料，本发明配方体系中控制仲酰胺类助剂的重量份为0.2-1份。
进一步地，所述聚丙烯组合物中仲酰胺类助剂的重量份为0.3-0.4份，在该含量范围内，有利于降低体系的表面张力，制备得到的聚丙烯材料表面抗污渍粘附效果更好，且力学性能较好。
本发明通过优化聚丙烯体系的组成，获得的聚丙烯组合物具有较低的表面张力和抗污渍粘附效果，可满足汽车内饰件的使用要求。
进一步地，所述仲酰胺类助剂包括油酸基棕榈酸酰胺、硬脂基硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、油酸基山嵛酸酰胺、硬脂基油酸酰胺、硬脂基山嵛酸酰胺、双芥酸酰胺中的至少一种，有利于降低聚丙烯材料的表面张力，实现鞋油污渍在样板表面自由滚落，提高材料的抗污渍粘附效果。
进一步地，所述聚丙烯包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯根据ASTM D792-2013测试，其密度为0.894～0.914g/cm3，所述聚丙烯根据ASTM D1238-2013标准，在230℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.5～100g/10min。
进一步地，所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物，所述增韧剂根据ASTM D1238-2013标准，在190℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.1～30g/10min。
进一步地，所述填料包括滑石粉、晶须、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石中的至少一种。
进一步地，在不对本发明聚丙烯体系的表面张力产生不利影响的范围内，所述的聚丙烯组合物还包括以下重量份的组分：聚乙烯0-12份、抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.5份和色母0.5-1份。
进一步地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯(HDPE)，根据ASTM D1238-2013标准，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，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
本发明还提供了上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并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汽车内饰件中的应用。
本发明制备工艺简单易控，适合工业化规模生产，且产品具有较低的表面张力和抗污渍粘附效果，可广泛用于制备汽车内饰，如仪表板、门板、手套箱、置物架等有抗污渍粘附需求的制件。
本发明还提供了上述仲酰胺类助剂在降低聚丙烯组合物的表面张力中的应用，所述聚丙烯组合物包括以下重量份的组分：聚丙烯40-90份、增韧剂10-35份、填料5-25份和仲酰胺类助剂0.2-1份；
所述仲酰胺类助剂的结构式为R1-CO-NH-R2，其中R1为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段，R2为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段。
现有的聚丙烯体系中添加酰胺类助剂，其作用一般是降低材料的摩擦系数，从而提高材料的耐划伤性能或者增滑便于材料脱模。然而发明人经试验发现，在上述聚丙烯体系中，加入适量的仲酰胺类助剂可作为低表面张力助剂，能够显著降低聚丙烯材料的表面张力，从而起到改善材料表面抗污渍粘附的作用。
进一步地，在上述应用中，所述聚丙烯组合物中仲酰胺类助剂的重量份为0.3-0.4份，在该含量范围内，制备得到的材料兼具良好的力学性能和表面抗污渍粘附效果。
进一步地，在上述应用中，所述仲酰胺类助剂包括油酸基棕榈酸酰胺、硬脂基硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、油酸基山嵛酸酰胺、硬脂基油酸酰胺、硬脂基山嵛酸酰胺、双芥酸酰胺中的至少一种，可以显著降低聚丙烯材料的表面张力，从而改善材料表面抗污渍粘附效果。
进一步地，在上述应用中，所述聚丙烯包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯根据ASTM D792-2013测试，其密度为0.894～0.914g/cm3，所述聚丙烯根据ASTM D1238-2013标准，在230℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为0.5～100g/10min。
进一步地，在上述应用中，所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物，所述增韧剂根据ASTMD1238-2013标准，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，在上述应用中，所述填料包括滑石粉、晶须、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石中的至少一种。
进一步地，在上述应用中，所述的聚丙烯组合物还包括以下重量份的组分：聚乙烯0-12份、抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.5份和色母0.5-1份。
进一步地，在上述应用中，所述聚乙烯为高密度聚乙烯，根据ASTM D1238-2013标准，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，在上述应用中，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步地，在上述应用中，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用仲酰胺类助剂作为低表面张力助剂，可以显著降低聚丙烯材料的表面张力，实现鞋油污渍在样板表面自由滚落，从而起到改善材料表面抗污渍粘附的作用，使其满足汽车内饰件的使用要求。
附图说明
图1为各级表面张力评价等级对应的鞋油液滴在样板上污渍滚落后留下的痕迹。
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所用原料说明如下：
聚丙烯：均聚聚丙烯，PP N-Z30S，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26g/10min；根据ASTM D792-2013测试，其密度为0.897g/cm3；茂名石化；
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 Engage 8137，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13g/10min；根据ASTM D1505-2018测试，密度0.864g/cm3；陶氏化学；
油酸基棕榈酸酰胺：仲酰胺类助剂，英国禾大；
硬脂基硬脂酸酰胺：仲酰胺类助剂，英国禾大；
硬脂基芥酸酰胺：仲酰胺类助剂，英国禾大；
双芥酸酰胺：仲酰胺类助剂，江西威科；
油酸酰胺：伯酰胺类助剂，英国禾大；
乙撑双芥酸酰胺：双官能团酰胺助剂，江西威科；
色母：PE2772，卡博特；
滑石粉：TYT-777A，北海添源；
抗氧剂：包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，型号：Irganox1010，巴斯夫；辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，型号：Irganox 168，巴斯夫；
光稳定剂：LA-402XP，日本艾迪科。
实施例1-10和对比例1-6：聚丙烯组合物
实施例1-10和对比例1-6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并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。
将上述实施例和对比例制备得到的聚丙烯组合物注塑成型得到样板，并对样板进行表面张力评价和力学性能测试：
一、表面张力评价
用于评价样板表面张力的装置包括可用于稳定放置样板的支架，该支架可通过后座卡扣的档位调整角度，具体操作方法为：
(1)选取某一卡扣档位固定；
(2)在支架上放置需对比的样板；
(3)用5ml塑料吸管吸取液体污渍，在距离样板上方约1cm处滴2滴在样板表面，所述液体污渍为市售的老人头液体鞋油；
(4)观察液体污渍滚落后留下的痕迹，根据痕迹进行表面张力等级评价，
其中，如图1所示，表面张力评价等级如下：
1级：液滴不收缩粘附；
2级：液滴收缩不断点粘附；
3级：液滴收缩断点粘附且粘附点多于10个；
4级：液滴收缩断点粘附且粘附点少于10个；
5级：液滴自由滚落，完全不粘附。
二、力学性能测试
力学性能：弯曲模量按照ISO 178-2001标准进行测试。
上述实施例和对比例制备得到的聚丙烯组合物的表面张力评价等级和力学性能测试结果如表1所示。
表1 实施例和对比例的聚丙烯组合物的配方及表面张力评价等级结果
Figure BDA0003001379040000061
Figure BDA0003001379040000071
比较实施例1-3、实施例10、对比例1和对比例4，或比较实施例7和对比例5结果可知，仲酰胺类助剂的加入，可以显著降低聚丙烯材料表面张力，实现鞋油液滴在样板表面自由滚落，从而起到改善材料表面抗污渍粘附的作用，但体系中的仲酰胺类助剂含量过低，材料表面抗污渍粘附效果改善不明显，本发明配方体系中仲酰胺类助剂的重量份优选为0.2-1份，但仲酰胺类助剂含量过高，材料表面抗污渍粘附效果提升效果不明显，反而还会导致材料力学性能降低，因此，为确保获得表面张力低，抗污渍粘附效果好，力学性能好的聚丙烯材料，本发明配方体系中仲酰胺类助剂的重量份优选为0.3-0.4份。
比较实施例2、实施例4-6和对比例2-3结果发现，在酰胺类助剂含量相同的情况下，相较于油酸基棕榈酸酰胺、硬脂基硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、双芥酸酰胺等仲酰胺类助剂，伯酰胺类助剂(油酸酰胺)和双官能团酰胺助剂(乙撑双芥酸酰胺)均无法降低体系的表面张力，对材料表面抗污渍粘附并无改善效果。
由实施例7-9结果可知，聚乙烯的加入能够在一定程度上降低体系的表面张力，改善材料表面抗污渍粘附效果，提高材料的力学性能，而抗氧剂、光稳定剂和色母对于材料的表面抗污渍粘附效果并不明显影响。
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53.7份
增韧剂10~35份
填料5~25份
仲酰胺类助剂 0.3~0.4份；
所述仲酰胺类助剂的结构式为R1-CO-NH-R2，其中R1为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段，R2为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述仲酰胺类助剂包括油酸基棕榈酸酰胺、硬脂基硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、油酸基山嵛酸酰胺、硬脂基油酸酰胺、硬脂基山嵛酸酰胺、双芥酸酰胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，具有如下特征（a）-（c）中的至少一项：
（a）所述聚丙烯包括均聚聚丙烯、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；
（b）所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物，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；
（c）所述填料包括滑石粉、晶须、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项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、抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.5份和色母0.5-1份。
5.权利要求1-4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。
6.权利要求1-4任一项所述的聚丙烯组合物在汽车内饰件中的应用。
7.仲酰胺类助剂在降低聚丙烯组合物的表面张力中的应用，其特征在于，所述聚丙烯组合物包括以下重量份的组分：
聚丙烯53.7份
增韧剂10~35份
填料5~25份
仲酰胺类助剂0.3~0.4份；
所述仲酰胺类助剂的结构式为R1-CO-NH-R2，其中R1为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段，R2为碳原子数为15-22的饱和链段或碳原子数为15-22的不饱和链段。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述仲酰胺类助剂包括油酸基棕榈酸酰胺、硬脂基硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、油酸基山嵛酸酰胺、硬脂基油酸酰胺、硬脂基山嵛酸酰胺、双芥酸酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，具有如下特征（a）-（c）中的至少一项：
（a）所述聚丙烯包括均聚聚丙烯、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；
（b）所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物，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；
（c）所述填料包括滑石粉、晶须、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石中的至少一种。
10.根据权利要求7-9任一项所述的应用，其特征在于，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、抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.5份和色母0.5-1份。
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