WO2019085646A1 - 一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a polypropylene composite material for thin-wall injection molding and a preparation method thereof, and belongs to the technical field of polymer composite materials.
  • the high-flow impact-resistant PP copolymer can be directly produced through the reactor.
  • the balance of rigidity, toughness and fluidity of the impact copolymer is further improved; the second is to improve the functionality of the impact copolymer.
  • Sinopec Qingdao Refining & Chemical Co., Ltd. launched the use of Milliken Chemical for high-flow, high-rigidity polypropylene composites for thin-wall injection molding.
  • the melt flow rate is 45-60 g/10 min, which has the advantages of high transparency, rapid molding, high rigidity and good impact resistance.
  • the development of the above polypropylene composite materials is mainly based on disposable lunch boxes, packaging boxes and other products, and the products of this project are mainly used for automobile parts.
  • Chinese patent CN102816384B discloses a glass fiber reinforced polypropylene composite material with shallow shrinkage and low warpage, and a preparation method and application thereof, which use high crystallinity polypropylene and chopped glass fiber, although it can be reduced to some extent. The occurrence of shrinkage marks is likely to cause the appearance of glass fibers.
  • Chinese patent CN100569842C discloses a polypropylene resin composition and a preparation method thereof, which use a petroleum resin modifier and a sorbitol nucleating agent, and silica as an inorganic additive, and the product of the invention is relatively transparent.
  • the polypropylene resin has a haze of preferably less than 10 and a good mechanical property.
  • Sichuan University developed a very thin injection molded sample of long glass fiber reinforced polypropylene in Sichuan, and studied different injection molding products under the condition of full filling.
  • the above research mainly optimizes the performance of a certain aspect of the polypropylene composite material in terms of fiber content, length distribution, orientation and its mechanical properties.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a polypropylene composite material which is resistant to tiger skin, anti-shrinkage wall and low warpage.
  • the technical solution adopted by the present invention is:
  • a polypropylene composite material for thin wall injection molding comprising the following components and each component in parts by weight:
  • the high flow polypropylene matrix material has an MFR greater than 100 g/10 min.
  • the surface modifier formulation used in the coated talc masterbatch comprises the following components and each component is in parts by weight:
  • the organic fiber is PET.
  • the other adjuvants include antioxidants, aging aids or stabilizers.
  • a preparation method of a polypropylene composite material for thin wall injection molding comprising the following steps:
  • step (1) The components described in the step (1) are dry-blended in a high-speed mixer for 10 minutes;
  • step (3) The material mixed in step (2) is placed in a twin-screw extruder, melt-extruded, and granulated to obtain pellets of low-odor polypropylene material, and the process control conditions are as follows: one zone 180-190 ° C 2nd district 200 ⁇ 210°C, 3 districts 200 ⁇ 210°C, 4 zones 210 ⁇ 215°C, 5 zones 210 ⁇ 215°C, 6 zones 210 ⁇ 215°C, 7 zones 215 ⁇ 225°C, 8 zones 215 ⁇ 225°C, Nine districts 215 ⁇ 225 ° C, ten districts 215 ⁇ 225 ° C; residence time is 1-2min, pressure is 12-18MPa.
  • Figure 1 is a comparison of the thin-walled parts prepared in Example 1 to improve the tiger skin and the phenomenon of leaving marks: (a) typical tiger skin phenomenon, (b) typical residual phenomenon perpendicular to the reinforcing rib, (c) Performance of Example 1;
  • Figure 2 is a comparison diagram of the shrinkage wall performance of the thin-walled member prepared by Example 1: (a) the shrinkage wall performance of the PS resin, (b) the shrinkage wall performance of the conventional material T20, and (c) the shrinkage wall performance of the embodiment 1.
  • Figure 3 is a comparison diagram of the reduced wall depth test chart of the thin-walled member prepared by the first embodiment: (a) the shrinkage wall depth test chart of the PS resin (the reduced wall depth of 5.1 um), and (b) the shrinkage wall depth test of the conventional material T20. Figure (reduced wall depth 15.3 um), (c) depth test chart of Example 1 (reduced wall depth 5.3 um).
  • the above components are dry-mixed in a high-speed mixer for 10 minutes; the mixed materials are placed in a twin-screw extruder, melt-extruded, and granulated to obtain pellets of low-odor polypropylene material, and process control conditions thereof It is: 180 ⁇ 190°C in one zone, 200 ⁇ 210°C in the second zone, 200 ⁇ 210°C in the third zone, 210 ⁇ 215°C in the four zones, 210 ⁇ 215°C in the five zones, 210 ⁇ 215°C in the six zones, and 215 ⁇ 225°C in the seven zones. , 8 districts 215 ⁇ 225 ° C, 9 districts 215 ⁇ 225 ° C, 10 districts 215 ⁇ 225 ° C; residence time is 1-2min, pressure is 12-18MPa.
  • Table 1 The performance parameters are shown in Table 1.

Abstract

一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料及其制备方法，复合材料包括以下组分且各组分以重量份数计为：高流动性聚丙烯基体材料60-90份，包覆型滑石粉母粒5-40份，三元共聚PP 2-15份，K树脂1-10份，有机纤维20-30份，其他助剂1份。制备的聚丙烯复合材料具有高流动性以及高刚性，可用于制备薄壁塑件，具有抗虎皮纹、抗缩壁、低翘曲的特点。

Description

一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料及其制备方法 技术领域
本发明涉及一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
轻量化、节能环保及高效、低成本地生产一直是汽车工业持续追求的目标。对于汽车轻量化、低成本的发展要求材料具有高流动性，这样的材料加工性能好，制品生产周期短；具有高结晶度及较宽相对分子质量分布，使材料刚性好，可减小制品厚度，减轻制品质量。材料具备以上性能，有利于汽车零部件产品薄壁化，减轻质量，实现整车轻量化和低成本。
在国际上在可通过反应器直接生产高流动抗冲击PP共聚物，一方面是进一步改进了抗冲击共聚物的刚性、韧性和流动性的平衡；二是提高抗冲击共聚物的功能性，用来制作保险杠等汽车关键零部件。在国内对于薄壁注塑用高流动性高刚性聚丙烯复合材料方面，2014年，中国石化青岛炼油化工有限责任公司推出的使用美利肯化工
Figure PCTCN2018104810-appb-000001
成核剂的薄壁注塑专用聚丙烯树脂PPH–MM45，PPH–MM50，PPH–MM60系列4产品。其熔体流动速率为45～60g/10min，具有高透明度、快速成型、高刚性及较好耐冲击性等优点。上述聚丙烯复合材料的开发，主要是基于一次性饭盒，包装盒等产品，本项目产品主要用于汽车零部件。
另外中国专利CN102816384B公开了一种浅缩痕低翘曲的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制法与应用，其选用了高结晶度的聚丙烯和短切玻璃纤维，虽然能够一定程度上降低缩痕的产生，却容易造成玻纤外露现象。中国专利CN100569842C公开了一种聚丙烯树脂组合物及其制备方法，使用了石油树脂改性剂和山梨醇类成核剂，及二氧化硅作为无机添加剂，该发明的产品得到了比较好的透明性的聚丙烯树脂，其雾度最好可降至10以下，力学性能也达到比较好的效果，然而其流动性还有待提高，MI值较低。而对于聚丙烯复合材料薄壁 注塑工艺中出现的流痕及虎皮纹、缩壁、翘曲等问题，通过文献查阅，2011年江苏大学硕士学位论文，主要研究了汽车保险杠注塑成型的数值模拟及翘曲变形控制，主要提供了一种有效减小翘曲量的方法；2014年中南大学硕士学位论文《薄壁注塑成型中界面传热对熔接痕的影响研究》主要研究了薄壁注塑成型中界面传热对熔接痕的优化问题；2014年四川长虹模塑科技有限公司联合四川大学开发了长玻纤增强聚丙烯极薄注塑试样，研究了在完全充填的条件下注塑成型制品不同位置的纤维含量、长度分布、取向情况以及对其力学性能的影响，上述研究主要对聚丙烯复合材料某一方面性能进行了优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种抗虎皮纹、抗缩壁、低翘曲的聚丙烯复合材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料，包括以下组分且各组分以重量份数计为：
Figure PCTCN2018104810-appb-000002
所述高流动性聚丙烯基体材料的MFR大于100g/10min。
所述包覆型滑石粉母粒采用的表面改性剂配方包括以下组分且各组分以重量份数计为：
Figure PCTCN2018104810-appb-000003
所述有机纤维为PET。
所述其他助剂包括抗氧化剂、老化助剂或稳定剂。
一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按前述重量配比称取聚丙烯、改性滑石粉、三元共聚pp、POE、K树脂、有机纤维以及其他助剂；
(2)将步骤(1)所述的各组分在高速混合器中干混10分钟；
(3)将步骤(2)混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒，得到低气味聚丙烯材料的粒料，其工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2min，压力为12-18MPa。
本发明所达到的有益效果：
(一)、选用POE、有机硅、PE以及其它助剂对滑石粉进行改性，使改性后的滑石粉更加容易与聚丙烯基体相容，提高聚丙烯复合材料流动性，可以满足以下指标：1、在不降低材料弯曲、拉伸强度的前提下，提高材料的缺口冲击强度50-100％，2.所选择的有机高分子与PP有一定相容性，且所制备的材料在80℃连续放置500小时无析出发粘现象，3、通过电镜检测发现明显改善滑石粉在基体树脂中的分散性，4、包覆率＞95％；
(二)通过添加三元共聚PP材料可以解决聚丙烯基体材料与POE的相容性，提高配方的相容性及流动性；
(三)通过添加有机纤维等材料提高聚丙烯复合材料的刚性、冲击强度以及降低材料密度，可以扩大产品使用范围，满足市场不同需求；
(四)采用高流动抗虎皮纹PP、包覆型滑石粉母粒、三元共聚PP三种主要材料的组合，再结合薄壁注塑模具在加强筋、卡扣部位的专门设计，实现产品表面虎皮纹减少；
(五)采用K树脂、有机硅等材料在聚丙烯复合材料中，通过改变PP结晶速率，再结合薄壁注塑模具在加强筋、卡扣部位的专门设计，实现材料表面缩壁现象减少；
(六)通过高流动性聚丙烯配方，实现材料在薄壁注塑时产生的内应力变 小，再结合薄壁注塑工艺的模温控制，可以进一步优化材料翘曲性能。
附图说明
图1是采用实施例1制备的薄壁部件改善虎皮纹以及留痕现象对比图：(a)典型的虎皮纹现象，(b)垂直于加强筋方向典型的留痕现象，(c)实施例1的表现；
图2是采用实施例1制备的薄壁部件缩壁表现对比图：(a)PS树脂的缩壁表现，(b)常规材料T20的缩壁表现，(c)实施例1的缩壁表现；
图3是采用实施例1制备的薄壁部件缩壁深度测试图对比图：(a)PS树脂的缩壁深度测试图(缩壁深度5.1um)，(b)常规材料T20的缩壁深度测试图(缩壁深度15.3um)，(c)实施例1的深度测试图(缩壁深度5.3um)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
按照下列组分以及重量份数称取原料：高流动性聚丙烯基体材料80份，包覆型滑石粉母粒30份，三元共聚pp12份，K树脂12份，PET12份，光稳定剂剂1份，其中称取下列重量份数比PE：POE：有机硅：热稳定剂为80:10:5:1的原料对滑石粉进行包覆，得到包覆型滑石粉母粒用于后续材料制备。
将上述各组分在高速混合器中干混10分钟；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒，得到低气味聚丙烯材料的粒料，其工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2min，压力为12-18MPa。其性能参数结果见表1。
表1实施例1复合材料的性能参数
Figure PCTCN2018104810-appb-000004
Figure PCTCN2018104810-appb-000005
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

  1. 一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料，其特征是，包括以下组分且各组分以重量份数计为：
    Figure PCTCN2018104810-appb-100001
  2. 根据权利要求1所述的一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料，其特征是，所述高流动性聚丙烯基体材料的MFR大于100g/10min。
  3. 根据权利要求2所述的一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料，其特征是，所述包覆型滑石粉母粒采用的表面改性剂配方包括以下组分且各组分以重量份数计为：
    Figure PCTCN2018104810-appb-100002
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是，所述有机纤维为PET。
  5. 根据权利要求4所述的一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是，所述其他助剂包括抗氧化剂、老化助剂或稳定剂。
  6. 根据权利要求4所述的一种薄壁注塑用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
    (1)按前述重量配比称取聚丙烯、改性滑石粉、三元共聚pp、POE、K树脂、有机纤维以及其他助剂；
    (2)将步骤(1)所述的各组分在高速混合器中干混10分钟；
    (3)将步骤(2)混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒，得到低气味聚丙烯材料的粒料，其工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2min，压力为12-18MPa。
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