專利名稱：耐刮擦抗沖擊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域中的聚丙烯改性材料，尤其涉及一種耐刮擦抗沖擊的 丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料。
背景技術(shù)：
汽車是現(xiàn)代社會中最為重要的交通工具之一，2009年，我國汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量達(dá)到 1300萬輛，比去年同期增加38%，成為全球第一汽車消費大國。然而汽車卻是能源消耗大 戶，為了節(jié)約能源汽車工業(yè)未來將向節(jié)能、環(huán)保、安全等方向發(fā)展。據(jù)報道，一般汽車部件減 重1%，就可以節(jié)油；這就要求所用的汽車材料具有質(zhì)量輕、加工簡單、易回收等特點。 聚丙烯是一種綜合性能優(yōu)良的通用熱塑性塑料，具有價格低廉、質(zhì)量輕、耐溶劑、彈性良好、 剛性、易回收、無毒等特點，是最重要的汽車輕質(zhì)材料，它不僅可減輕汽車零部件約40%的 質(zhì)量，而且還可以使采購成本降低40%左右，在汽車零部件領(lǐng)域被廣泛采用，已經(jīng)廣泛的應(yīng) 用在汽車內(nèi)飾件上，如儀表板、副儀表板、門板、立柱、手套箱、雜物箱、方向盤等。當(dāng)前，人們隨著消費觀念的不斷改變，對汽車內(nèi)飾件的美觀性、舒適性、環(huán)保型等 都提出了更高的要求。由于汽車內(nèi)飾件要在一定的壓力下工作，有時還要經(jīng)受猛烈的沖擊， 因而對其耐沖擊性有較高的要求，特別是低溫沖擊性能。聚丙烯(PP)是由丙烯均聚或與少 量其他烯烴共聚而制得的一類熱塑性樹脂。聚丙烯材料最大的缺點是耐寒性差，低溫易脆 斷，普通的聚丙烯難以滿足汽車內(nèi)飾低溫抗沖要求。另外就是汽車內(nèi)飾件要美觀，特別是對 材料的耐刮擦能力有一定要求，以往汽車內(nèi)飾件為了克服劃痕，保持美觀，主要采用了真皮 或皮革表面包覆、噴漆等方法來解決，但是其加工工藝相對復(fù)雜、價格較高且不便于回收。 而普通聚丙烯材料由于表面硬度相對較低，耐刮擦性能差，難以滿足于汽車內(nèi)飾件的耐刮 擦性要求。目前，已有一些改進(jìn)聚丙烯材料耐刮擦性的研究報道。公開號為CNlOl 173074A的 中國專利申請中公開了一種具有耐劃傷性能的聚丙烯組合物及其制備方法，該具有耐劃傷 性能的聚丙烯組合物由以下重量份的原料組成pp樹脂40 100份、馬來酸酐0. 5 5份、 礦物填料0 40份、增韌劑0 20份、脂肪族伯酰胺0. 2 2份；其中脂肪族伯酰胺(如 芥酸酰胺)為耐劃傷功能助劑，用于改善聚丙烯復(fù)合材料的表面性能，，降低材料的摩擦系 數(shù)，從而提高耐劃傷性能。
公開號為CN 1631959A的中國專利申請中公開了一種高剛性、高耐熱耐劃痕滑石 粉填充聚丙烯及其制備方法，通過使用高結(jié)晶高等規(guī)聚丙烯，提高材料的剛性和耐劃痕性 能，該材料在ION的劃傷力下其AL*為1.5 3 左右，而常溫下缺口沖擊強度僅為1.5 9kJ/m2。公開號為CN101309961A的中國專利申請中公開了一種具有低收縮率、高沖擊強 度、剛度和抗劃傷性的聚丙烯樹脂，該聚丙烯樹脂的抗劃傷性AL小于7，缺口沖擊強度常 溫下至少為6kJ/m2，零下20度至少為3kJ/m2。可見，目前的研究主要是通過提高聚丙烯材料的剛性、加入潤滑劑或馬來酸酐來提高聚丙烯的耐刮擦性。但是這些方法都存在一些問題比如芥酸酰胺加入到聚丙烯材料 中會在一定程度上降低材料的強度和韌性，特別是長久使用后，易析出到表面，影響外觀； 馬來酸酐加入到聚丙烯材料中對材料的流動性和沖擊性能有很大影響，特別是大大降低了 材料的低溫沖擊性能；高剛性、高硬度的聚丙烯雖然有很好的耐刮擦性能，但沖擊性能很 差，難以滿足低溫抗沖要求。綜上所述，現(xiàn)有的耐刮擦聚丙烯材料都未同時表現(xiàn)出優(yōu)良的耐刮擦性能與令人滿 意的抗沖擊性能(特別是低溫沖擊強度)，因而，如果能開發(fā)一種耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙 烯嵌段共聚聚丙烯改性材料將具有廣闊的市場前景
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，可用于 制備中高檔汽車內(nèi)飾制件。本發(fā)明還提供了一種耐刮擦抗沖擊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的制 備方法，采用雙螺桿熔融擠出，操作簡單、易于控制，適于工業(yè)化生產(chǎn)。一種耐刮擦抗沖擊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，包括如下重量份的原 料丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯 40份 90份滑石粉0 30份彈性體5份 25份硅酮粉0.2份 5份穩(wěn)定劑0.5份 2份加工助劑0. 1份 0. 5份；所述的彈性體具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，是一種茂金屬催化烯烴聚合物，其中，丙烯基 重量百分含量為80% 89%，乙烯基重量百分含量為11% 16%。由于該彈性體中丙烯 基含量高，與丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯共混具有比其他的橡膠或彈性體更好的相容性， 并且對提升丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的性能有明顯效果，此外，其合適的乙烯 基含量可進(jìn)一步改善丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的沖擊性能?？蛇x用埃克森美孚 化工生產(chǎn)的Vistamaxx丙烯基彈性體。作為優(yōu)選所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，包括如下重量份的 原料丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯 54份 69份滑石粉5份 20份彈性體10份 25份硅酮粉2份 4份穩(wěn)定劑1. 1份加工助劑0.3份。所述的原料還可以包括0.2重量份 1重量份的著色劑，用于改善材料的顏色。所 述的著色劑可根據(jù)需要選用本領(lǐng)域通用的著色劑。
所述的彈性體的斷裂伸長率大于1000%，通過選擇伸長率高的該類彈性體，可提 高丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的伸長率，并在一定程度上可以消除應(yīng)力發(fā)白，提 高材料的耐刮擦性。根據(jù)彈性體的伸長率以及乙烯基丙烯基的含量，所述的彈性體的熔體 流動速率一般在230°C X2. 16kg條件下為3g/10min 20g/10min，密度一般為0. 855g/ cm3 0. 874g/cm3，彎曲模量一般為 IOMPa 12MPa。所述的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯基的摩爾百分含量為5% 20%，這類 高乙烯基含量的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯在常溫下具有良好的沖擊性能，可進(jìn)一步改善 丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的沖擊性能。所述的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯的熔體流動速率在230°C X2. 16kg條件下為 10g/10min 100g/10min，進(jìn)一步優(yōu)選為15g/10min 60g/10min。高流動性的丙烯-乙烯 嵌段共聚聚丙烯作為丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的基體樹脂可提高材料流動性， 更易于汽車內(nèi)飾件的加工注塑，尤其是較大汽車內(nèi)飾件的加工注塑；而具有過高的熔體流 動速率的聚丙烯通常需要在聚合時加入大量低分子過氧化物，以此類聚丙烯為基體樹脂制 備的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料作為汽車內(nèi)飾材料會造成制件氣味偏重，且很難 控制材料中揮發(fā)性有機化合物的量。所述的滑石粉的粒徑為0. 5微米 15微米，進(jìn)一步優(yōu)選為1微米 5微米，其中 SiO2重量百分含量大于60%。高目數(shù)滑石粉(即粒徑為0. 5微米 15微米的滑石粉)填 充聚丙烯使得材料的結(jié)晶度提高，表面硬度也相對提高；另外，本發(fā)明的丙烯-乙烯嵌段共 聚聚丙烯改性材料受到刮擦后，超細(xì)滑石粉(即粒徑為1微米 5微米的滑石粉)在材料表 面暴露發(fā)白現(xiàn)象較弱，相對于一般滑石粉填充的聚丙烯來說，其耐刮擦性有所提高；此外， 選擇SiO2重量百分含量高于60%的滑石粉可進(jìn)一步增強聚丙烯材料的剛性。所述的 硅酮粉選用新型超高分子量高性能多功能粉末狀硅酮母料，硅酮重量百分 含量為90%以上。進(jìn)一步優(yōu)選分子量達(dá)到80萬以上的硅酮粉。具有高分子量、高硅酮含量 的硅酮粉在聚丙烯材料的填料系統(tǒng)中一方面可以與塑料表面的活性基團交聯(lián)，其交聯(lián)后成 為塑料的一部分，不會再遷移到表面，使得滑石粉與聚丙烯更好地結(jié)合，有效地阻止了銀紋 及裂縫的進(jìn)一步發(fā)展；另一方面，可以明顯降低材料表面的摩擦系數(shù)，提高爽滑性能，改善 表面光澤，降低刮擦劃痕的可視度。所述的穩(wěn)定劑選自本領(lǐng)域常用的熱氧穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑中的一種或兩種。所述的 熱氧穩(wěn)定劑可選用酚類抗氧劑(如瑞士汽巴精化生產(chǎn)的IrganoxlOlO)、亞磷酸酯輔助抗 氧劑(如瑞士汽巴精化生產(chǎn)的Irgan0X168)中的一種或兩種。所述的光穩(wěn)定劑可選用受 阻胺類光穩(wěn)定劑(如瑞士汽巴精化生產(chǎn)的TinuVin770和ChimaSSOrb944)。均可選用市
售產(chǎn)品。所述的加工助劑選用硬脂酸鈣。硬脂酸鈣是一種優(yōu)良的潤滑劑，能夠改善加工性 能，降低加工能耗。所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的制備方法，包括步 驟(1)將丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯、滑石粉、穩(wěn)定劑、彈性體、硅酮粉和加工助劑， 以及選擇性添加的著色劑，混合均勻，得到混合物料；(2)將混合物料放入雙螺桿擠出機，物料在螺桿內(nèi)停留時間1分鐘 2分鐘，從雙螺桿擠出機中熔融擠出，經(jīng)冷卻、干燥、切粒，即制得耐刮擦抗沖擊的聚丙烯改性材；其中，雙螺桿擠出機由進(jìn)料段到機頭的溫度依次為185°C 195°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225 °C、 210°C 225°C，模頭的溫度為210°C 220°C。所述的雙螺桿擠出機選用本領(lǐng)域常用的通用設(shè)備即可。所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料可用于汽車領(lǐng)域，尤其是用于制備汽車內(nèi)飾。如汽車儀表板、門板、護(hù)板、方向盤等汽車內(nèi)飾件。本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明采用特定的原料組成制得了能夠同時表現(xiàn)出優(yōu)良的耐刮擦性能與令人滿 意的抗沖擊性能(特別是低溫沖擊強度)的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，能滿足 中高檔汽車內(nèi)飾件的要求，是汽車內(nèi)飾件的發(fā)展趨勢，市場前景廣闊，對汽車工業(yè)的發(fā)展也 有巨大的推動作用。本發(fā)明制備方法操作簡單，無需特殊的設(shè)備，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式實施例1 5將丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯、滑石粉、彈性體、硅酮粉、加工助劑、穩(wěn)定劑等組 分按表1中重量份的配比在混料機中混合均勻。將混合后的物料由喂料器送入雙螺桿擠 出機中，雙螺桿擠出機由進(jìn)料段到機頭的溫度依次為190°C、210°C、220°C、220 V、220 V、 220°C、220°C，模頭的溫度為210°C。經(jīng)過雙螺桿高速(螺桿轉(zhuǎn)速為800r/min)剪切、混煉， 由機頭擠出、拉條、風(fēng)冷、切粒、干燥和包裝，制得丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料成品。表 1 實施例1 5中所用的原料來源以及主要性能指標(biāo)如表2 表2
日本住友共聚上海石化共聚燕山石化共聚臺灣化纖共聚新加坡聚稀烴 丙烯-乙 聚丙烯，其中聚丙烯，其中聚丙烯，其中聚丙烯，其中共聚聚丙烯， 烯嵌段 乙烯基摩爾百乙烯基摩爾百乙烯基摩爾百乙烯基摩爾百其中乙烯基摩 共聚物 分含量為8%， 分含量為 分含量為分含量為爾百分含量為 _擦體流動速率 10%,溶體流 12%,溶體流15%,館體流18%,溶體流 性能測試將上述實施例1 5制得的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料粒料由注射成型 機制備成測試樣條，缺口沖擊強度樣條，按IS0179-1，采用I型試樣進(jìn)行；密度樣條，按GB/ T1033進(jìn)行；彎曲模量樣條，按GB/9341，采用標(biāo)準(zhǔn)試樣，即80mmX IOmmX 4mm進(jìn)行；拉伸強 度樣條，按GB/T1040進(jìn)行，采用I型試樣進(jìn)行。進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表3:表 3
彎曲模量 MP^ GB/9341 1650 ~143014751780 14201900
拉伸強度 MP^ GB/1040 18. 7 ~17Γ919732L9 ΙθΤ 22~注表3中的對比材料為北歐化工牌號Daplen ΕΕ188ΗΡ的聚丙烯(PP)系熱塑性 聚烯烴料，已用于梅賽德斯公司汽車C級表面內(nèi)飾件，具有優(yōu)良的耐刮痕性、光澤性和抗沖 擊性。*耐刮擦性測試條件為注射成型樣板尺寸為200mmX 140mmX3mm,用手持式硬度 筆，負(fù)荷為10N，在樣板表面進(jìn)行劃痕試驗，劃痕間隔2mm，橫縱向各劃10 20條線，用色差 儀測試劃格材料的色澤變化，即AL值，從而鑒別材料的耐刮擦性。此測試條件與大眾汽車 對聚丙烯內(nèi)飾材料的耐刮擦性試驗和判定方法一致，其中大眾對聚丙烯材料的耐刮擦性要 求為AL彡1. 5。結(jié)論從上述測試數(shù)據(jù)可看出，本發(fā)明丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的耐 刮擦性能已達(dá)到國外耐刮擦聚丙烯水平，同時在常溫和低溫下都具有優(yōu)良的沖擊性能，此 外該材料也能滿足汽車內(nèi)飾件要求的其他重要指標(biāo)氣味小、不釋放揮發(fā)物、不結(jié)霧、不發(fā) 粘等。可用于中高檔汽車的表面儀表板，立柱、車門內(nèi)側(cè)壁等內(nèi)飾件，達(dá)到內(nèi)飾件要求的低 溫沖擊性能、耐刮擦性和良好的力學(xué)性能。
權(quán)利要求
一種耐刮擦抗沖擊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，包括如下重量份的原料丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯 40份～90份滑石粉0～30份彈性體5份～25份硅酮粉0.2份～5份穩(wěn)定劑0.5份～2份加工助劑 0.1份～0.5份；所述的彈性體中丙烯基重量百分含量為80％～89％，乙烯基重量百分含量為11％～16％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其特 征在于，包括如下重量份的原料丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯 54份 69份 滑石粉5份 20份彈性體10份 25份硅酮粉2份 4份穩(wěn)定劑1. 1份加工助劑0. 3份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其特 征在于，所述的彈性體的斷裂伸長率大于1000%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其特 征在于，所述的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯基的摩爾百分含量為5% 20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其 特征在于，所述的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯的熔體流動速率在230°C X 2. 16kg條件下為 10g/10min 100g/10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其特 征在于，所述的滑石粉的粒徑為0. 5微米 15微米，其中SiO2重量百分含量大于60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其特 征在于，所述的滑石粉的粒徑為1微米 5微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，其特 征在于，所述的硅酮粉中硅酮重量百分含量為90%以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改性 材料的制備方法，包括步驟(1)將丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯、滑石粉、穩(wěn)定劑、彈性體、硅酮粉和加工助劑，以及 選擇性添加的著色劑，混合均勻，得到混合物料；(2)將混合物料放入雙螺桿擠出機，物料在螺桿內(nèi)停留時間1分鐘 2分鐘，從雙螺桿 擠出機中熔融擠出，經(jīng)冷卻、干燥、切粒，即制得耐刮擦抗沖擊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙 烯改性材料；其中，雙螺桿擠出機由進(jìn)料段到機頭的溫度依次為185°C 195°C、210°C 225°C、210 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C、210°C 225°C，模頭的溫度為210°C 220°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項所述的耐刮擦抗沖擊的丙烯_乙烯嵌段共聚聚丙烯改 性材料在制備汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐刮擦抗沖擊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料，包括如下重量份的原料丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯40～90份，滑石粉0～30份，彈性體5～25份，硅酮粉0.2～5份，穩(wěn)定劑0.5～2份和加工助劑0.1～0.5份。該丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料能夠同時表現(xiàn)出優(yōu)良的耐刮擦性能與令人滿意的抗沖擊性能，特別是低溫沖擊強度，能滿足中高檔汽車內(nèi)飾件的要求。本發(fā)明還公開了該丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改性材料的制備方法，其操作簡單，無需特殊的設(shè)備，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08L23/16GK101864115SQ20101019212
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者李俊, 沈岳新, 鄭京連, 黃志杰 申請人:浙江俊爾新材料有限公司;上?？栃虏牧嫌邢薰?br>