CN113248834B - 一种软触感聚烯烃复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软触感聚烯烃复合材料及其制备方法和应用，属于高分子复合材料技术领域。软触感聚烯烃复合材料，以重量份数计，包括如下组分：聚乙烯：20份～60份；聚丙烯：10份～45份；热塑性弹性体：5份～15份；填充剂：5份～20份；相容剂：0.2份～1份；其他助剂：0份～3份。本发明的软触感聚烯烃复合材料采用特定熔体流动速率的聚乙烯和特定熔体流动速率和结晶峰峰值温度的聚丙烯作为基材，结合特定的热塑性弹性体和其他组分，得到的复合材料的弯曲模量小于500MPa，邵氏硬度A小于70，属于柔韧性很好的软触感材料，可以广泛应用于片材和异型材中，为汽车塑料制件和周转行业制品提供优质原材料。

Description

一种软触感聚烯烃复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，更具体地，涉及一种软触感聚烯烃复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
软触感是塑料制品的一种感官性能，可描述为视觉上光泽极低，整体偏哑、手触摸制件表面时感到有一定的柔软度，整体手感偏向触摸橡胶的感觉。近年来汽车行业为应对环保、健康、循环使用要求，汽车用内外饰材料逐步呈现聚烯烃化。聚烯烃材料也从通用材料向功能化方向迈进，如今在聚烯烃材料系列中，也出现了薄壁高刚、低密度、哑光、以及免喷涂金属色，甚至其他色彩效果的材料。传统的聚烯烃制品表面很硬，往往给人一种硬质塑料廉价感，而软触感材料制品光泽极低，手感偏软，具有橡胶感，从视觉和触觉上给人柔软的感觉，成为身体直接接触制件材料表层的主要成分。聚丙烯材料在汽车行业具有广泛的应用，但是聚丙烯光泽度较高、塑料感强、尺寸稳定性差等原因加大了其在仪表板产品应用上的难度，为了扩展聚丙烯材料在该领域的应用，积极开发低光泽度、收缩率低、耐候持久、尺寸稳定的软触感聚丙烯复合材料成为当前研究方向之一。
CN111978638A公开了一种仿织物触感车用聚丙烯材料，包括聚丙烯、柔性改性材料、片层状云母粉以及片状玻璃鳞片；所述柔性改性材料为至少一种选自苯乙烯类热塑性弹性体、嵌段有机硅材料、聚乙烯蜡的物质，公开了采用聚乙烯和改性秸秆粉改性聚丙烯材料以提高其软触感和仿织物感觉，但是复合材料的弯曲模量1550-2250MPa，弯曲模量大于500，难以制备较好触感的聚烯烃复合材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有聚丙烯复合材料无法同时实现弯曲模量和邵氏硬度的控制，得到柔韧性好的软触感聚烯烃复合材料的缺陷和不足，提供一种软触感聚烯烃复合材料。
本发明的另一目的在于提供一种软触感聚烯烃复合材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种所述软触感聚烯烃复合材料在制备异型材或片材中的应用。
本发明的再一目的在于提供一种异型材或片材。
本发明的又一目的在于提供一种异型材或片材在制备汽车脚踏、仪表包覆层或周转行业制品中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种软触感聚烯烃复合材料，以重量份数计，包括如下组分：聚乙烯：20份～60份；聚丙烯：10份～45份；热塑性弹性体：5份～15份；填充剂：5份～20份；相容剂：0.2份～1份；其他助剂：0份～3份，
其中，所述聚乙烯为熔体流动速率为0.5g/10min～2g/10min。
所述聚丙烯的为熔体流动速率为2g/10min～10g/10min，结晶峰峰值温度为114℃～120℃的共聚聚丙烯。
其中需要说明的是：
本发明的聚烯烃材料聚乙烯和聚丙烯可以采用新料聚乙烯和聚丙烯也可以采用再生聚乙烯和再生聚丙烯，促进聚烯烃材料的循环再生。
本发明的聚烯烃复合材料对其中的聚乙烯和聚丙烯成分均有严格要求，并非其他PE材料可以替代，其中聚乙烯的熔体流动速率和聚丙烯的熔体流动速率和结晶峰峰值温度与材料的伸长率相关，通过采用特定物性参数的聚乙烯和聚丙烯原料与其他组分协同配伍，可以确保最终的聚烯烃复合材料的弯曲模量和邵氏硬度达到本发明的要求，弯曲模量小于500MPa，邵氏硬度A小于70，复合材料具有良好的软触感。
聚乙烯可以为LLDPE(线型低密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)或两者的复合材料，聚乙烯可以是透明或黑色的颗粒。
例如可以为熔体流动速率0.5g/10min的LLDPE、熔体流动速率为1g/10min的LDPE、熔体流动速率为2g/10min的LLDPE和LDPE或熔体流动速率为1.5g/10min的LLDPE和LDPE。
例如可以为熔体流动速率为2g/10min，结晶峰峰值温度为120℃的共聚聚丙烯、熔体流动速率为4g/10min，结晶峰峰值温度为118℃的共聚聚丙烯、熔体流动速率为6g/10min，结晶峰峰值温度为116℃的共聚聚丙烯或熔体流动速率为10g/10min，结晶峰峰值温度为114℃的共聚聚丙烯。
其中需要说明的是：
本发明采用光泽度低，柔韧性好的LLDPE和LDPE，然后采用热塑性弹性体进一步增韧，从而实现软触感、低光泽和低硬度。
本发明的聚丙烯为共聚聚丙烯，例如可以为无规共聚聚丙烯或丙烯和α-烯烃的嵌段共聚聚丙烯。
优选地，所述聚乙烯为熔体流动速率为1g/10min～1.5g/10min，所述聚丙烯的熔体流动速率为4g/10min～6g/10min，结晶峰峰值温度为116℃～118℃的共聚聚丙烯。
优选地，所述热塑性弹性体的邵氏硬度为30～50A。例如可以为POE、SEBS中的一种或两种的混合物。
例如可以为热邵氏硬度为30A的POE或热邵氏硬度为40A的SEBS。
POE是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。
SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌段共聚物。
上述热塑性弹性体硬度低、伸长率高，可以进一步提升材料的软触感。
其中，需要说明的是：
本发明的熔体流动速率在熔体流动速率仪中测定，熔体温度为190℃，砝码重量5kg。
优选地，所述相容剂为N,N-二-丁二酸单乙酯-4-酰胺-1-丁酸。
N,N-二-丁二酸单乙酯-4-酰胺-1-丁酸为一种超支化聚合物，超支化聚合物不仅能够提升注塑成型的流动性，更能很好的改善的粉体和基料制件的相容性，提升产品的稳定性。
本发明的填充剂可以为碳酸钙、滑石粉、硅灰石中一种或多种复合物。
基于整个组合物，按重量份数计，本发明的其他助剂还包括抗氧剂0.1份～0.5份；润滑剂0.1份～0.5份；色母粒0份～2份。
其中抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂1:1～2的复配物；
润滑剂为乙酰硬脂酰胺、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或两种的混合物；
色母粒为黑母粒或其他色相的色母粒。
本发明还具体保护一种软触感聚烯烃复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将聚乙烯、聚丙烯、相容剂和热塑性弹性体混合均匀，加入其他助剂，混合均匀得到预混料；
S2.将预混料与填充剂共混熔融挤出，螺杆各区温度为190℃～230℃，加工窗口宽，真空造粒制得软触感聚烯烃复合材料。
上述软触感聚烯烃复合材料在制备异型材或片材中的应用也在本发明的保护范围之内。
本发明还具体保护一种异型材或片材，异型材或片材由所述软触感聚烯烃复合材料制备得到。
本发明选用特定聚乙烯和聚丙烯生产的软触感复合材料，其材料的模量低、硬度低、触感好、性价比高，可以广泛应用于片材和异型材中。
其中，异型材或片材可以采用所述软触感聚烯烃复合材料采用注塑和挤出等方式生产。
优选地，所述异型材或片材的厚度为2mm～10mm，满足各类型结构件厚度要求。异型材或片材的厚度在10mm以下不仅可以满足现有应用市场对材料的要求，且可以保证异型材或片材的表面平整性。
在进一步的实际应用中，本发明还同时保护上述异型材或片材在制备汽车塑料制件或周转行业制品中的应用。
在实际应用中，汽车塑料之间包括汽车脚踏板、底护板、备胎饰板、仪表包覆层等塑料制品。
应用在周转行业中，相关的制品包括周转行业中的高强度托盘、周转箱等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种软触感聚烯烃复合材料，采用特定熔体流动速率的聚乙烯和特定熔体流动速率和结晶峰峰值温度的聚丙烯作为基材，结合特定的热塑性弹性体和其他组分，生产得到软触感复合材料，具有模量低、硬度低、触感好、性价比高的优势，复合材料的弯曲模量小于500MPa，邵氏硬度A小于70,属于柔韧性很好的软触感材料，可以广泛应用于片材和异型材中，为汽车塑料制件和周转行业制品提供优质原材料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
对实施例及对比例所用的主要原材料做如下说明：
聚乙烯1：熔体流动速率0.5g/10min的LLDPE；
聚乙烯2：熔体流动速率为1g/10in的LDPE；
聚乙烯3：熔体流动速率为2g/10in的LLDPE和LDPE，质量比1:1的复合材料；
聚乙烯4：熔体流动速率为1.5g/10in的LLDPE和LDPE，质量比1:2的复合材料；
聚乙烯5：熔体流动速率为0.1g/10in的LLDPE和LDPE，质量比1:1的复合材料；
聚丙烯1：熔体流动速率为2g/10min，结晶峰峰值温度为120℃的共聚聚丙烯；
聚丙烯2：熔体流动速率为4g/10min，结晶峰峰值温度为118℃的共聚聚丙烯；
聚丙烯3：熔体流动速率为6g/10min，结晶峰峰值温度为116℃的共聚聚丙烯；
聚丙烯4：熔体流动速率为10g/10min，结晶峰峰值温度为114℃的共聚聚丙烯；
聚丙烯5：熔体流动速率为20g/10min，结晶峰峰值温度为112℃的共聚聚丙烯；
热塑性弹性体1：邵氏硬度为30A的POE；
热塑性弹性体2：邵氏硬度为40A的SEBS；
热塑性弹性体3：邵氏硬度为50A的SEBS与POE的复合物，质量比1:1；
热塑性弹性体4：邵氏硬度为60A的POE；
填充物：目数为1250目的硅灰石、滑石粉和碳酸钙的复合物，质量比为1:1:1；
相容剂：超支化聚合物N,N-二-丁二酸单乙酯-4-酰胺-1-丁酸；
抗氧剂：抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168的复合物，质量为1:1；
润滑剂：聚乙烯蜡；
色母粒：黑母粒。
实施例1
一种软触感聚烯烃复合材料，包括如下组分：聚乙烯；聚丙烯；热塑性弹性体；填充剂；相容剂；其他助剂，具体重量份数如下表1所示。
上述软触感聚烯烃复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将聚乙烯、聚丙烯和相容剂先在高混机中混合3分钟，然后加入其他助剂，再混合2分钟，转速为500转分钟，混合均匀得到预混料；
S2.预混料经双螺杆挤出机下料口加入，填充物采用侧喂料机从侧喂口加入，然后经过熔融挤出，螺杆各区温度为190℃～230℃，真空造粒制得软触感聚烯烃复合材料。
实施例1～16
一种软触感聚烯烃复合材料，包括如下组分：聚乙烯；聚丙烯；热塑性弹性体；填充剂；相容剂；其他助剂，具体重量份数如下表1所示。
上述软触感聚烯烃复合材料的制备方法同实施例1。
表1实施例的聚烯烃复合材料各组分含量(以质量分数计/份)
Figure BDA0003082774970000061
Figure BDA0003082774970000071
对比例1～8
一种聚烯烃复合材料，包括如下组分：聚乙烯；聚丙烯；热塑性弹性体；填充剂；相容剂；其他助剂，具体重量份数如下表2所示。
上述软触感聚烯烃复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将聚乙烯、聚丙烯、相容剂和填充剂先在高混机中混合3分钟，然后加入相容剂和其他助剂，再混合2分钟，转速为500转分钟，混合均匀得到预混料；
S2.预混料经双螺杆挤出机下料口加入，填充物采用侧喂料机从侧喂口加入，然后经过熔融挤出，螺杆各区温度为190℃～230℃，真空造粒制得软触感聚烯烃复合材料。
表2对比例的聚烯烃复合材料各组分含量(以质量分数计/份)
对比例 1 2 3 4 5 6 7 8
聚乙烯2 15 30 70 30 30 30 30
聚乙烯5 30
聚丙烯2 39 39 39 47 8 39 39
聚丙烯5 39
相容剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
热塑性弹性体2 10 10 10 10 10 10 4 16
填充物 15 15 15 15 15 15 15 15
抗氧剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
聚乙烯蜡 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
黑母粒 1 1 1 1 1 1 1 1
结果检测
将上述实施例和对比例中的聚烯烃复合材料按照统一工艺注塑成国标样条，按照表3中所列的测试标准和条件对其分别进行机械性能测试，测试数据如下表4所示。
表3复合材料的性能测试标准和条件
Figure BDA0003082774970000072
Figure BDA0003082774970000081
表4复合材料的性能测试结果
实施例 邵氏硬度A/度 熔融指数g/10min 弯曲模量/MPa
实施例1 43 2.5 369
实施例2 36 3.6 296
实施例3 48 1.9 346
实施例4 58 1.6 396
实施例5 59 1.8 432
实施例6 38 2.9 324
实施例7 65 1.9 378
实施例8 42 2.5 298
实施例9 59 1.8 386
实施例10 49 2.9 387
实施例11 41 2.6 417
实施例12 63 2.8 423
实施例13 56 2.1 369
实施例14 49 2.1 368
实施例15 66 2.1 458
实施例16 58 1.5 396
实施例17 43 2.3 340
对比例1 89 1.2 789
对比例2 78 1.5 632
对比例3 76 1.4 549
对比例4 73 0.5 398
对比例5 75 1.2 468
对比例6 73 1.5 589
对比例7 71 1.2 398
对比例8 75 1.3 421
表3的实施例结果可以看出，实施例1-17选择优化后的聚乙烯、聚丙烯、填充物和相容剂，在优选范围比例和种类制备的复合材料弯曲模量都小于500MPa，邵氏硬度A均小于70，说明得到的聚烯烃复合材料均属于柔韧性很好的软触感材料。对比例没有选择优化后的组分或者不在最优区间制备的聚烯烃复合材料的弯曲模量要么大于500MPa，要么邵氏硬度A大于70，说明不在优选区间或优化后材料很难制备性能较好的软触感聚烯烃复合材料。
优选范围内的复合材料熔体流动速率都能大于1，可以注塑成型软胶制件；材料的拉伸强度和缺口冲击强度整体都较好，能够用于一定结构制件的附属件，具有较高的安全性能。
综上实施例数据分析可以得出，本发明的一种环保、软触感聚烯烃复合材料及其制备方法，可以满足注塑成型异型材和挤出片材，该材料是很好的软触感材料。且本发明的聚烯烃材料可以采用再生聚烯烃为基材，有效实现了聚烯烃材料循环再生利用。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种软触感聚烯烃复合材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下组分：聚乙烯：20份～30份；聚丙烯：39份～45份；热塑性弹性体：5份～10份；填充剂：5份～20份；相容剂：0.2份～1份；其他助剂：0份～3份，
其中所述聚乙烯的熔体流动速率为1g/10min～1.5g/10min，所述聚乙烯为线性 低密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯；
所述聚丙烯为熔体流动速率为4g/10min～6g/10min的共聚聚丙烯，聚丙烯的结晶峰峰值温度为116℃～118℃，
所述热塑性弹性体的邵氏硬度为40～50A，所述热塑性弹性体为POE和/或SEBS。
2.如权利要求1所述软触感聚烯烃复合材料，其特征在于，所述相容剂为N,N-二-丁二酸单乙酯-4-酰胺-1-丁酸。
3.如权利要求1所述软触感聚烯烃复合材料，其特征在于，所述其他助剂以重量份数计，包括：抗氧剂0.1份～0.5份；润滑剂0.1份～0.5份；色母粒0份～2份。
4.一种权利要求1～3任意一项所述软触感聚烯烃复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将聚乙烯、聚丙烯、相容剂和热塑性弹性体混合均匀，加入其他助剂，混合均匀得到预混料；
S2.将预混料与填充剂共混熔融挤出，螺杆各区温度为190℃-230℃，真空造粒制得软触感聚烯烃复合材料。
5.一种权利要求1～3任意一项所述软触感聚烯烃复合材料在制备异型材或片材中的应用。
6.一种异型材或片材，其特征在于，所述异型材或片材由权利要求1～3任意一项所述软触感聚烯烃复合材料制备得到。
7.如权利要求6所述异型材或片材，其特征在于，所述异型材或片材的厚度为2mm～10mm。
8.一种权利要求6所述异型材或片材在制备汽车脚踏、仪表包覆层或周转行业制品中的应用。
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