一種低密度、高強(qiáng)度、耐刮擦改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種低密度、高強(qiáng)度、耐刮擦改性聚丙烯復(fù)合材料，本發(fā)明的聚丙烯復(fù) 合材料具有工藝簡(jiǎn)單、耐刮擦等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)車用材料的輕量化。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，安全性、舒適性、輕量化、低氣味等成為汽車工業(yè)發(fā)展 的主要趨勢(shì)。聚丙烯具有加工性能優(yōu)良、性價(jià)比高、耐熱和化學(xué)藥品性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用 于汽車內(nèi)外飾件中，如儀表板、門板、立柱、保險(xiǎn)杠等。
[0003] 當(dāng)前人們隨著消費(fèi)觀念的不斷改變，對(duì)汽車內(nèi)飾件的美觀性、環(huán)保性等也提出了 更高的要求。尤其是耐刮擦性能較差會(huì)很大程度影響產(chǎn)品的美觀度，同時(shí)汽車零部件在運(yùn) 輸裝配或使用過(guò)程中，會(huì)不可避免的產(chǎn)生劃痕、輕微碰撞等，這將導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象， 影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。
[0004] 專利CN101173074A公開(kāi)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中添加芥酸酰胺助劑，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。但是，由于芥酸酰胺的氣味較大，影響產(chǎn)品 的散發(fā)性能;專利CN 101864115A公開(kāi)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，其選用了一種特殊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯來(lái)改善聚丙烯材料的耐刮擦性能。 但是，材料的強(qiáng)度大幅度降低，從而無(wú)法滿足實(shí)際的使用要求;專利US7208536公開(kāi)了一種 耐刮擦聚丙烯復(fù)合材料，其通過(guò)在高結(jié)晶聚丙烯中加入橡膠組分，無(wú)機(jī)填料和鋁基硅氧烷 色母粒來(lái)制成耐刮擦聚丙烯，此種高聚硅氧烷的表面張力較小，在成型過(guò)程中能迀移到產(chǎn) 品表面形成一個(gè)潤(rùn)滑劑分子的薄層，該種表面潤(rùn)滑作用能夠減小表面劃傷摩擦系數(shù)從而提 高材料的表面耐劃傷性能。然而，由于有機(jī)硅氧烷的價(jià)格較高，大大增加了材料的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單的聚丙烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有良好耐刮 擦性能以及拉伸強(qiáng)度，同時(shí)密度較低，可以滿足汽車零部件輕量化的要求。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種低密度、高強(qiáng)度、耐刮擦改性聚丙烯復(fù)合材料，包括以下按重量份計(jì)的原料： 聚丙熾 46~89重量份： 增韌劑 5~15重量份； 無(wú)機(jī)填料 5~20重量份 玻璃微珠 1~10重量份；
[0008] 偶聯(lián)劑 0~3重量份； 抗氧剤 ：0.1~2重量份； 光穩(wěn)定劑 0.1 ~1重量份； 其它助劑 0~3重量份。
[0009] 所述聚丙烯在230°C、2.16kg負(fù)荷條件下熔體流動(dòng)速率為2~60g/10min。
[0010] 所述聚丙烯為均聚丙烯或嵌段共聚丙烯;均聚丙烯的結(jié)晶度為70~100%，等規(guī)度 為99~100%;嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，乙烯單體重復(fù)單元摩爾含量為4~10%。
[0011] 所述增韌劑為乙烯-辛烯線性共聚物，并優(yōu)選密度為0.88~0.90g/cm3、在230°C和 2.16kg負(fù)荷條件下恪融指數(shù)為0.5~10g/10min的乙稀-辛稀線性共聚物。
[0012] 所述無(wú)機(jī)填料為滑石粉、碳酸鈣和硅灰石中一種或幾種組合物。
[0013] 所述玻璃微珠的密度為0.25-0.5g/cm3,粒徑為30~100微米。
[0014] 所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種。
[0015] 所述抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑;主抗氧劑為受阻酚和硫酯類抗氧劑中的一 種或幾種混合;輔抗氧劑為亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或幾種混合。
[0016] 所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。
[0017] 所述其它助劑包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤(rùn)滑劑等。
[0018] 上述的低密度、高強(qiáng)度、耐刮擦改性聚丙烯復(fù)合材料，制備方法步驟如下：
[0019] (1)按上述重量配比稱取各組分；
[0020] (2)將聚丙烯、增韌劑、無(wú)機(jī)填料、玻璃微珠、偶聯(lián)劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑及其它助劑 在高速混合器中干混3~5分鐘；
[0021] (3)將步驟(2)所得產(chǎn)物置于雙螺桿機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為:一區(qū)200~ 210°C，二區(qū)210~220°C，三區(qū)210~220°C，四區(qū)205~215°C ;停留時(shí)間為1~2分鐘，壓力為 12~18Mpa。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0023] 1:本發(fā)明所制得的改性聚丙烯復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐刮擦性能和較高的拉伸強(qiáng) 度。
[0024] 2:本發(fā)明所制得的改性聚丙烯復(fù)合材料密度較低，可以滿足汽車零部件輕量化的 要求。
[0025] 3:本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本較低。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的低密度、高強(qiáng)度、耐刮擦改性聚丙烯復(fù)合材料中，包括質(zhì)量百分含量為46 ~89%的熔體流動(dòng)速率(測(cè)試條件:230°C，2.16kg負(fù)荷)為2~60g/10min的均聚丙烯或嵌段 共聚丙烯(嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯其含量在4~lOmol%的范圍內(nèi)；均聚丙烯的結(jié) 晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%);質(zhì)量百分含量為5~15%、密度為0.88~0.90g/cm3、熔 融指數(shù)為〇. 5~10g/10min(測(cè)試條件:230°C，2.16kg負(fù)荷）的乙烯-辛烯線性共聚物作為增 韌劑;質(zhì)量百分含量5~20%的滑石粉、碳酸鈣、硅灰石的一種或它們的組合物等作為無(wú)機(jī) 填料;質(zhì)量百分含量為1~10%，密度為〇. 25-0.5g/cm3，粒徑為30~100微米的玻璃微珠;質(zhì) 量百分含量為〇~3%的硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種偶聯(lián)劑。還包 括以受阻酚或硫酯類抗氧劑中的一種或幾種組成的主抗氧劑和以亞磷酸鹽或酯類抗氧劑 中的一種或幾種組成的輔抗氧劑為組分的抗氧劑，該抗氧劑在本發(fā)明聚丙烯組合物中的質(zhì) 量百分比含量為0.1~2%。還包括質(zhì)量百分含量為0.1~1 %的受阻胺類光穩(wěn)定劑。還可以 包括質(zhì)量百分含量為〇~3%的其它助劑包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤(rùn)滑劑 等。
[0027] 使用前，按上述組分和重量配比稱取原料，在高速混合器中干混3~5分鐘;將混合 的原料置于雙螺桿機(jī)中，經(jīng)熔融擠出、造粒，其工藝為:一區(qū)200~210°C，二區(qū)210~220°C， 三區(qū)210~220°C，四區(qū)205~215°C;停留時(shí)間為1~2分鐘，壓力為12~18Mpa。
[0028] 下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施 例范圍之中。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括81.3%聚丙烯、5%增韌劑、7%滑石粉、3% 玻璃微珠、1 %偶聯(lián)劑、0.1 %抗氧劑3114和0.2 %抗氧劑168、0.2 %光穩(wěn)定劑944和0.2 %光 穩(wěn)定劑770以及2%其它助劑。
[0031] 實(shí)施例2
[0032]本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括76.3%聚丙烯、5%增韌劑、10%滑石粉、5% 玻璃微珠、1 %偶聯(lián)劑、0.1 %抗氧劑3114和0.2 %抗氧劑168、0.2 %光穩(wěn)定劑944和0.2 %光 穩(wěn)定劑770以及2%其它助劑。
[0033] 實(shí)施例3
[0034]本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括69.3%聚丙烯、8%增韌劑、12%滑石粉、7% 玻璃微珠、1 %偶聯(lián)劑、0.1 %抗氧劑3114和0.2 %抗氧劑168、0.2 %光穩(wěn)定劑944和0.2 %光 穩(wěn)定劑770以及2%其它助劑。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] 本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括63.3%聚丙烯、8%增韌劑、15%滑石粉、 10 %玻璃微珠、1 %偶聯(lián)劑、〇 . 1 %抗氧劑3114和0.2 %抗氧劑168、0.2 %光穩(wěn)定劑944和 0.2%光穩(wěn)定劑770以及2%其它助劑。
[0037] 上述實(shí)施例主要成分質(zhì)量百分含量見(jiàn)表1。
[0038] 表1實(shí)施例1~4主要組分含量(質(zhì)量百分含量）
[0039]
[0040]
[0041] 對(duì)比例1
[0042] 本對(duì)比例聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括81.3%聚丙烯、5%增韌劑、10%滑石粉、 1 %偶聯(lián)劑、〇. 1 %抗氧劑3114和0.2 %抗氧劑168、0.2 %光穩(wěn)定劑944和0.2 %光穩(wěn)定劑770 以及2%其它助劑。
[0043] 對(duì)比例2