CN114262486A - 一种低温韧性聚丙烯复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温韧性聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，该低温韧性聚丙烯复合材料由聚丙烯52‑93份、填充剂0‑30份、增韧剂5‑20份、β成核剂1份、相容剂2份、润滑剂0.2‑0.5份、抗氧剂0.3‑0.6份、光稳定剂0.2‑0.7份按照重量份制备而成。β成核剂和相容剂具有协同增效，共同使用使材料具有优异的低温韧性，本发明通过共混、熔融挤出的方式制备材料，工艺简单，可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体是一种低温韧性聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明的固体树脂，是国际上五大通用塑料之一，拥有较好的综合性能，如密度小、无毒、耐腐蚀、加工性能好、价格低廉、耐应力开裂性、耐化学药品、连续使用温度可以达到120℃，并且其机械性能如拉伸强度、硬度、耐磨性等都比较优异，因而在汽车、电器、日用品等方面得到了广泛的应用。但我国幅员辽阔，各地气候差异较大，PP性能随温度的变化规律极大地影响着其应用领域。尤其是冲击韧性随温度变化明显降低，较低的低温韧性导致PP材料在冬天温度偏低的北方，汽车上的PP制件性能下降明显，这大大限制了其在汽车领域的应用。
PP是一种结晶型材料，在常温环境下，PP中的非晶相链段的运动具有一定的抗冲击性能，但是在低温环境下，分子链运动被限制，不能有效释放冲击能，此时材料表现出脆性，这是造成PP材料的低温韧性低的主要原因。
因此研究PP材料的低温韧性是PP材料研究中的一个热点，改善PP材料的低温韧性问题具有良好的社会意义和经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种低温韧性聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开了一种低温韧性聚丙烯复合材料，其由聚丙烯52-93份、填充剂0-30份、增韧剂5-20份、β成核剂1份、相容剂2份、润滑剂0.2-0.5份、抗氧剂0.3-0.6份、光稳定剂0.2-0.7份按照重量份制备而成。
作为本发明进一步的方案：所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种，其熔融指数为3-100g/10min。
作为本发明进一步的方案：所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述增韧剂为丙烯-α烯烃共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述β成核剂为芳基酰胺类化合物、稠环类化合物、脂肪族二元羧酸盐类化合物、稀土类化合物中的至少一种；所述相容剂为POE-g-MAH或PP-g-MAH。
作为本发明进一步的方案：所述润滑剂为硬酯酸钙、硬酯酸锌、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂168中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
本发明另一方面公开了如上述任一项所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按配比称取聚丙烯树脂、增韧剂、填充剂、β成核剂、相容剂、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂，一起加入高混机中，在常温下800-1000r/min混合3-15分钟，得到混合料；
将所述混合料通过主喂料口投入到平行双螺杆挤出机中，通过熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；
其中挤出机的机筒的温度从第一区到第十二区依次为85±10℃，100±10℃，125±10℃，180±10℃，190±10℃，200±10℃，200±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，200±10℃，200±10℃，螺杆转速为400-600r/min，熔体压力为1.5-2.5MPa，真空度为-0.1－0.15MPa。
本发明公开了上述的低温韧性的聚丙烯复合材料在汽车PP材料领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
β成核剂和相容剂具有协同增效，共同使用使材料具有优异的低温韧性，本发明通过共混、熔融挤出的方式制备材料，工艺简单，可操作性强。
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原料具体信息如下：
共聚聚丙烯，厂家为韩国茂名石化，牌号为K9017，
填充剂，滑石粉选用孟都矿业生产的M05SLC，
增韧剂，POE选用的是LG化学的LC565
β成核剂，购自广东炜林纳生产的WBG-Ⅱ；
相容剂，POE-g-MAH，厂家为佳易容，牌号为CMG5701，
润滑剂，选用东莞汉维生产的AV300，
抗氧剂，选用巴斯夫公司生产的抗氧剂1076；
光稳定剂，选用氰特公司生产的UV3808。
所有材料均为市售常规常用产品。
可以理解的是，以上原料试剂仅为本发明一些具体实施方式的示例，使得本发明的技术方案更加清楚，并不代表本发明仅能采用以上试剂，具体以权利要求书中的范围为准。此外，实施例和对比例中所述的“份”，如无特别说明，均指重量份。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
实施例1：
按重量份称取62份共聚聚丙烯K9017、20份增韧剂LC565、15份滑石粉M05SLC、1份β成核剂WBG-Ⅱ、2份相容剂CMG5701、0.2份润滑剂AV300、0.3份抗氧剂1076、和0.3份光稳定剂UV3808加入到高混机中，于1000r/min下常温混合8min，最后通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒；双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为80℃，95℃，115℃，175℃，195℃，200℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，200℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05Mpa。
实施例2：
按重量份称取87份共聚聚丙烯K9017、5份增韧剂LC565、5份滑石粉M05SLC、1份β成核剂WBG-Ⅱ、2份相容剂CMG5701、0.2份润滑剂AV300、0.3份抗氧剂1076、和0.3份光稳定剂UV3808加入到高混机中，于1000r/min下常温混合8min，最后通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒；双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为80℃，95℃，115℃，175℃，195℃，200℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，200℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05Mpa。
实施例3：
按重量份称取77份共聚聚丙烯K9017、20份滑石粉M05SLC、1份β成核剂WBG-Ⅱ、2份相容剂CMG5701、0.2份润滑剂AV300、0.3份抗氧剂1076、和0.3份光稳定剂UV3808加入到高混机中，于1000r/min下常温混合8min，最后通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒；双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为80℃，95℃，115℃，175℃，195℃，200℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，200℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05Mpa。
实施例4：
按重量份称取50份共聚聚丙烯K9017、15份增韧剂LC565、30份滑石粉M05SLC、1份β成核剂WBG-Ⅱ、2份相容剂CMG5701、0.2份润滑剂AV300、0.3份抗氧剂1076、和0.3份光稳定剂UV3808加入到高混机中，于1000r/min下常温混合8min，最后通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒；双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为80℃，95℃，115℃，175℃，195℃，200℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，200℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05Mpa。
实施例5：
按重量份称取97份共聚聚丙烯K9017、1份β成核剂WBG-Ⅱ、2份相容剂CMG5701、0.2份润滑剂AV300、0.3份抗氧剂1076、和0.3份光稳定剂UV3808加入到高混机中，于1000r/min下常温混合8min，最后通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒；双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为80℃，95℃，115℃，175℃，195℃，200℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，200℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05Mpa。
实施例6：
按重量份称取62份共聚聚丙烯K9017、20份增韧剂LC565、15份滑石粉M05SLC、1份β成核剂WBG-Ⅱ、2份相容剂CMG5701、0.2份润滑剂AV300、0.3份抗氧剂1076、和0.3份光稳定剂UV3808加入到高混机中，于1000r/min下常温混合8min，最后通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒；双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为80℃，95℃，115℃，175℃，195℃，200℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，200℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05Mpa。
表1
表2
注：低温冲击测试温度-30℃，常温冲击23℃，样条尺寸80mm*10mm*4mm。
由实施例1与对比例1、2的测试结果对比可以看出，添加β成核剂和相容剂制备的聚丙烯复合材料与单独添加其中的一种相比，材料具有优异的低温韧性，这是因为β成核剂和相容剂具有协同增效的作用。通过使用添加β成核剂和相容剂复配使用，制备了具有高低温冲击PP复合材料，这种PP复合材料能够满足汽车常规PP材料在低温环境下的性能要求。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，其由聚丙烯52-93份、填充剂0-30份、增韧剂5-20份、β成核剂1份、相容剂2份、润滑剂0.2-0.5份、抗氧剂0.3-0.6份、光稳定剂0.2-0.7份按照重量份制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种，其熔融指数为3-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为丙烯-α烯烃共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述β成核剂为芳基酰胺类化合物、稠环类化合物、脂肪族二元羧酸盐类化合物、稀土类化合物中的至少一种；所述相容剂为POE-g-MAH或PP-g-MAH。
6.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬酯酸钙、硬酯酸锌、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂168中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料，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任一项所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按配比称取聚丙烯树脂、增韧剂、填充剂、β成核剂、相容剂、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂，一起加入高混机中，在常温下800-1000r/min混合3-15分钟，得到混合料；
将所述混合料通过主喂料口投入到平行双螺杆挤出机中，通过熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；
其中挤出机的机筒的温度从第一区到第十二区依次为85±10℃，100±10℃，125±10℃，180±10℃，190±10℃，200±10℃，200±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，200±10℃，200±10℃，螺杆转速为400-600r/min，熔体压力为1.5-2.5MPa，真空度为-0.1－0.15MPa。
10.如权利要求1-8任一项所述的一种低温韧性聚丙烯复合材料在汽车PP材料领域中的应用。
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