一種極性改性的聚丙烯復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種極性改性的聚丙烯材料及其制備方法，該復合材料由以下重量百分數的組份組成：聚丙烯60～90％；增韌劑5～15％；礦物填料0～30％；極性添加劑1～3％；輔助極性添加劑0.1～0.3％；抗老化劑0.4～3％；著色劑0～0.5％；所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。本發(fā)明中，通過添加少量極性添加劑和輔助極性添加劑，不但增強該材料與涂層的附著力，而且保持優(yōu)良的力學性能。本發(fā)明方法，采用現有的雙螺桿擠出機即可實現，制備簡單，易于實施和操作，易于工業(yè)化生產，具備廣闊的應用前景。
【專利說明】一種極性改性的聚丙烯復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚丙烯復合材料領域，具體涉及一種極性改性的聚丙烯復合材料及其 制備方法。

【背景技術】
[0002] 聚丙烯因其具有密度小、強度高、硬度大、耐磨、耐彎曲疲勞、耐熱溫度高、耐濕和 耐化學性優(yōu)良、容易加工成型、價格低廉等優(yōu)點一直是汽車工業(yè)和塑料工業(yè)關注的焦點。保 險杠用改性聚丙烯材料，不僅需要良好的沖擊性能，加工性能，而且還需要良好的油漆附著 性能。然而聚丙烯是一種非極性材料，其表面張力低，用未改性的聚丙烯材料直接注塑成的 保險杠其漆牢固度不足，噴漆后的制件很難通過國內外組機廠的耐刮擦、耐濕、耐水與密著 性等實驗。因此，為了增加保險杠的漆牢固度，就需要對聚丙烯進行極性改性，提高制件表 面極性，增強涂層附著力。
[0003] 常用的提高PP極性的方法有表面接枝法、表面交聯法、表面涂覆改性法、添加極 性物質共混法等。以上的改性方法均可以有效地提高聚丙烯料的極性，但除直接添加極性 物質共混法外，其他改性方法均存在著加工工藝復雜或者改性成本過高的問題。
[0004] 對于直接添加極性物質共混改性法，申請公布號為CN101717548A(申請?zhí)枮?200910193704. 4)的中國發(fā)明專利申請公布了一種高極性聚丙烯材料，并將其作為汽車內 外飾件，采用如下重量百分數的組分：聚丙烯50%?70%、增韌劑14%?20%、極性添加劑 5%?15%、礦物填料0%?30%、抗老化劑0. 2%?3%、著色劑0?0. 5%。該技術方案 是將高分子極性物質如熱塑性聚氨酯樹脂（TTO)、馬來酸酐接枝聚丙烯、環(huán)氧樹脂、乙烯丙 烯酸酯（EEA)、乙烯醋酸乙烯酯（EVA)、聚醚胺、聚丁烯多元醇中一種或者幾種以5%?15% 的比例大量加入聚丙烯原料中，從而制得高極性聚丙烯材料，并將其應用于汽車內外飾中； 申請公布號CN101768394A(申請?zhí)枮?00810189838. 4)中國發(fā)明專利申請公布了一種極性 改性高分子材料及其制備方法，原料的重量份組成為：聚丙烯（PP) 50?100份、LLDPE線性 低密度聚乙烯10?100份、馬來酸酐接枝聚丙烯5?20份、經硅烷偶聯劑處理的無機材料 10?40份、增韌劑2?10份、1010抗氧劑0. 5份。該技術方案類似地將高分子極性助劑 大量加入聚丙烯材料中，從而制得了高極性聚丙烯材料。然后以上做法有兩個弊端：①大量 加入高分子極性物質會對聚丙烯體系的力學性能造成較大的破壞，尤其是對使用聚丙烯回 料的聚丙烯體系；②高分子極性助劑一般價格昂貴，如此大量加入成本過高。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種極性改性的聚丙烯材料及其制 備方法，該方法生產工藝簡單且成本較低，得到的保險杠專用料可以滿足國內外組機廠的 要求。
[0006] -種極性改性的聚丙烯復合材料，由以下重量百分數的組份組成：
[0007] 聚丙烯 60%?90%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 0%?30%; 極性添加劑 1%?3%; 輔助極性添加劑 0.1 %?0.3%; 抗老化劑 0.4%?3%; 著色劑 0%?0.5%;
[0008] 所述的極性添加劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯醋酸乙烯共 聚物中的一種或者兩種以上；
[0009] 所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。
[0010] 本發(fā)明中，通過引入輔助極性添加劑，大大降低了常規(guī)極性添加劑的加入量，從而 降低了極性添加劑對聚丙烯體系力學性能的影響。本發(fā)明中，極性添加劑和輔助極性添加 劑之間能夠產生協(xié)同作用，通過添加少量極性添加劑和輔助極性添加劑，不但能夠改善本 發(fā)明極性改性的聚丙烯材料的極性，使其具有高極性，從而增強該材料與涂層的附著力，而 且，由于添加量較少，因而不會對本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料的力學性能產生負面 影響，并能起到一定的積極作用，使其保持優(yōu)良的力學性能。
[0011] 所述的聚丙烯為共聚聚丙烯與均聚聚丙烯的混合物或者共聚聚丙烯，其熔融指數 為5?30g/min (230°C，2. 16kg)。選用上述的聚丙烯作為基料，能夠使其具有優(yōu)良的力學性 能。
[0012] 所述的增韌劑為聚乙烯辛烯共彈性體（Ρ0Ε)。選用Ρ0Ε作為增韌劑，能夠很好地提 高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料的力學性能。
[0013] 所述的礦物填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或者兩種以上，上述的礦物填 料，一方面可以降低成本增大容量，另一方面，可以提高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料 的性能。
[0014] 所述的極性添加劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物（EAA)、乙烯醋酸乙 烯共聚物（EVA)中的一種或者兩種以上，一般采用高分子量，極性添加劑可以提高本發(fā)明 極性改性的聚丙烯復合材料的極性，增強該材料與涂層的附著力。
[0015] 所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。輔助極性添加劑能夠與極性 添加劑產生協(xié)同作用，共同提高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料的極性，從而增強該材 料與涂層的附著力。作為優(yōu)選，所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂酸酯。
[0016] 當單獨添加極性添加劑時，需要添加較多量的極性添加劑才能使得材料具有高極 性，但是添加較多量的極性添加劑一方面導致生產成本升高，另一方面，會導致材料力學性 能的下降。
[0017] 進一步優(yōu)選，所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑 為甘油單硬脂酸酯，即采用乙烯醋酸乙烯共聚物作為極性添加劑，采用甘油單硬脂酸酯作 為輔助極性添加劑，兩者能夠產生更強的協(xié)同作用，不但可以增強該材料與涂層的附著力， 而且還可以提高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料的力學性能。
[0018] 所述的抗老化劑為受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑、亞磷酸鹽、金屬鈍化劑、二 苯甲酮類、苯并三唑類光穩(wěn)定劑中的一種或者兩種以上。
[0019] 所述的著色劑可采用市售產品，可根據需要選擇著色劑的種類，一般用于制備汽 車保險杠時，一般為黑色，著色劑采用炭黑。
[0020] 作為優(yōu)選，所述的極性改性的聚丙烯復合材料，由以下重量百分數的組份組成：
[0021] 聚丙烯 70%?75%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 10%?20%; 極性添加劑 1%?3%;
[0022] 輔助極性添加劑 0.1 %?0.3%; 抗老化劑 0.4%?3%; 著色劑 0%?0.5%;
[0023] 所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂 酸酯。
[0024] 進一步優(yōu)選，所述的極性改性的聚丙烯復合材料，由以下重量百分數的組份組 成：
[0025] 聚丙烯 72%; 增韌劑 10%; 礦物填料 14%?15.5%; 極性添加劑 1.5%?3%; 輔助極性添加劑 0.2%; 抗老化劑 0.6%； 著色劑 0.2%;
[0026] 所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂 酸酯。
[0027] 本發(fā)明還公開了一種極性改性的聚丙烯復合材料的制備方法，采用現有的雙螺桿 擠出機即可實現，制備簡單，易于實施和操作，易于工業(yè)化生產。
[0028] -種極性改性的聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0029] 將聚丙烯、增韌劑、礦物填料、極性添加劑、輔助極性添加劑、抗老化劑和著色劑加 入到混合器中混合，然后將混合物放入雙螺桿擠出機，擠出造粒得到極性改性的聚丙烯復 合材料。
[0030] 作為優(yōu)選，聚丙烯、增韌劑、礦物填料、極性添加劑、輔助極性添加劑、抗老化劑和 著色劑在混合器中高速混合，在500?3000rpm的混合器中混合1?20分鐘。
[0031] 作為優(yōu)選，所述的雙螺桿擠出機的熔融區(qū)間的溫度為190°c?220°C。
[0032] 與現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0033] 本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料，通過引入輔助極性添加劑，大大降低了常規(guī) 極性添加劑的加入量，從而降低了極性添加劑對聚丙烯體系力學性能的影響。本發(fā)明中，極 性添加劑和輔助極性添加劑之間能夠產生協(xié)同作用，通過添加少量極性添加劑和輔助極性 添加劑，不但能夠改善本發(fā)明極性改性的聚丙烯材料的極性，使其具有高極性，從而增強該 材料與涂層的附著力，而且，由于添加量較少，因而不會對本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材 料的力學性能產生負面影響，并能起到一定的積極作用，使其保持優(yōu)良的力學性能。本發(fā)明 極性改性的聚丙烯復合材料的力學性能保持率高、與涂料粘結強度高，其成型的汽車保險 杠，漆牢固度和各項力學性能指標均可滿足國內外汽車廠家的要求。
[0034] 本發(fā)明極性改性的聚丙烯復合材料的制備方法，采用現有的雙螺桿擠出機即可實 現，制備簡單，易于實施和操作，易于工業(yè)化生產，具備廣闊的應用前景。

【具體實施方式】
[0035] 聚丙烯采用上海田強環(huán)?？萍加邢薰旧a的型號為PP-T30的產品，熔融指數 為7. 5g/min(230°C，2. 16kg)，Ρ0Ε采用美國杜邦公司型號為8150的產品，滑石粉采用蘇州 澤爾化工產品有限公司生產的滑石粉，EVA采用臺灣塑膠公司生產的型號為7A60H的產品， 抗氧劑1010采用德國巴斯夫生產的產品，抗氧劑168也采用德國巴斯夫生產的產品，炭黑 采用日本三菱公司生產的型號為ΜΑ-1 〇〇的產品，EAA采用美國陶氏公司生產型號為5980的 產品。
[0036] 對比例1 :
[0037] 將72重量份聚丙烯、10重量份Ρ0Ε (8150)、14重量份滑石粉、3. 2重量份EVA、0. 4 重量份抗氧劑l〇l〇、〇. 2重量份抗氧劑168、0. 2重量份炭黑加入轉速約為lOOOrpm的高速 混合器中混合5分鐘，然后再將混合物放入雙螺桿擠出機，在190°C?220°C的溫度下擠出 造粒獲得，得到改性的聚丙烯復合材料。
[0038] 對比例2 :
[0039] 將100重量份聚丙烯加入轉速約為lOOOrpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再 將混合物放入雙螺桿擠出機，在190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到聚丙烯材料。
[0040] 實施例1 :
[0041] 將72重量份聚丙烯、10重量份P0E (8150)、14重量份滑石粉、3重量份EVA、0. 2 重量份甘油單硬脂酸酯、〇. 4重量份抗氧劑1010、0. 2重量份抗氧劑168、0. 2重量份炭黑加 入轉速約為lOOOrpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再將混合物放入雙螺桿擠出機，在 190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到極性改性的聚丙烯復合材料。
[0042] 將制備的極性改性的聚丙烯復合材料注塑成保險杠，噴涂后用十字刮擦法驗證油 漆牢固度。對比發(fā)現由實施例1提供的材料注塑成的保險杠，其漆附著力好，十字刮擦后用 3M膠帶紙粘拉三次，油漆沒有脫落。而由普通PP注塑成的保險杠（如由對比例1制備的改 性的聚丙烯復合材料注塑成的保險杠、由對比例2制備的聚丙烯材料注塑成的保險杠）其 漆附著力明顯不足，十字刮擦后用3M膠帶紙粘拉，油漆有明顯脫落。通過力學性能檢測證 明，通過極性改性后的聚丙烯材料與未經極性改性的聚丙烯材料相比，其力學性能基本沒 有損失。
[0043] 實施例2:
[0044] 將72重量份聚丙烯72份、10份重量份Ρ0Ε (8150)、14份滑石粉、3重量份ΕΑΑ、0. 2 重量份甘油單硬脂酸酯、〇. 4重量份抗氧劑1010、0. 2重量份抗氧劑168、0. 2重量份炭黑加 入轉速約為l〇〇〇rpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再將混合物放入雙螺桿擠出機，在 190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到極性改性的聚丙烯復合材料。
[0045] 將制備的極性改性的聚丙烯復合材料注塑成保險杠，噴涂后用十字刮擦法驗證油 漆牢固度。同樣通過十字刮擦法對改性后的聚丙烯保險杠制件進行漆牢固度驗證，發(fā)現由 實施例2提供的材料注塑成的保險杠，其漆附著力好，油漆沒有脫落。通過力學性能檢測證 明，通過極性改性后的聚丙烯料與未經極性改性的聚丙烯材料相比，其力學性能基本沒有 損失，但力學性能保持率沒有實施例1高。
[0046] 實施例3
[0047] 將72重量份聚丙烯72份、10份重量份P0E(8150)、15. 5份滑石粉、1. 5重量份 EAA、1. 5重量份EVA、0. 2重量份甘油單硬脂酸酯、0. 4重量份抗氧劑10KK0. 2重量份抗氧 劑168、0. 2重量份炭黑加入轉速約為lOOOrpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再將混合 物放入雙螺桿擠出機，在190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到極性改性的聚丙烯復 合材料。
[0048] 將制備的極性改性的聚丙烯復合材料注塑成保險杠，噴涂后用十字刮擦法驗證油 漆牢固度。同樣通過十字刮擦法對改性后的聚丙烯保險杠制件進行漆牢固度驗證，發(fā)現由 本發(fā)明實施例3提供的材料注塑成的保險杠，其漆附著力好，油漆沒有脫落。通過力學性能 檢測證明，通過極性改性后的聚丙烯料與未經極性改性的聚丙烯材料相比，其力學性能基 本沒有損失。
[0049] 將實施例1?3制備的極性改性的聚丙烯復合材料注塑成標準樣條，測試力學性 能，其結果如表1所示。
[0050] 表 1
[0051]
【權利要求】
1. 一種極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，由以下重量百分數的組份組成： 聚丙烯 60%?90%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 0%?30%; 極性添加劑 1%?3%; 輔助極性添加劑 0.1 %?0.3%; 抗老化劑 0.4%?3%; 著色劑 0%?0.5%; 所述的極性添加劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物 中的一種或者兩種以上； 所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。
2. 根據權利要求1所述的極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述的增韌劑為 聚乙烯辛烯共彈性體。
3. 根據權利要求1所述的極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述的礦物填料 為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或者兩種以上。
4. 根據權利要求1所述的極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述的輔助極性 添加劑為甘油單硬脂酸酯。
5. 根據權利要求1所述的極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述的極性添加 劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂酸酯。
6. 根據權利要求1所述的極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述的抗老化劑 為受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑、亞磷酸鹽、金屬鈍化劑、二苯甲酮類、苯并三唑類光穩(wěn) 定劑中的一種或者兩種以上。
7. 根據權利要求1所述的極性改性的聚丙烯復合材料，其特征在于，由以下重量百分 數的組份組成： 聚丙烯 70%?75%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 10%?20%; 極性添加劑 1%?3%; 輔助極性添加劑 0.丨％?0.3%; 抗老化劑 0,4%?3%; 著色齊丨」 0%?0.5%; 所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂酸 酯。
8. 根據權利要求1?7任一項所述的極性改性的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征 在于，包括以下步驟： 將聚丙烯、增韌劑、礦物填料、極性添加劑、輔助極性添加劑、抗老化劑和著色劑加入到 混合器中混合，然后將混合物放入雙螺桿擠出機，擠出造粒得到極性改性的聚丙烯復合材 料。
9. 根據權利要求8所述的極性改性的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，在 500?3000rpm的混合器中混合1?20分鐘。
10. 根據權利要求8所述的極性改性的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述 的雙螺桿擠出機的熔融區(qū)間的溫度為190°C?220°C。
【文檔編號】C08L23/08GK104086894SQ201410250970
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權日:2014年6月6日
【發(fā)明者】孫心克, 陳玉瑩, 汪家寶, 安孝善, 黃志杰 申請人:浙江俊爾新材料股份有限公司, 上?？栃虏牧嫌邢薰?br>