本發(fā)明涉及一種功能性聚丙烯材料及其制備方法，尤其涉及一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法，屬于聚丙烯技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯因其密度小，性價比高且具有優(yōu)異的耐熱性和易于成型加工等特點，成為了車用塑料中用量最大，發(fā)展速度最快的塑料品種。但是常規(guī)聚丙烯因其收縮率高且模量低而限制了在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，對其進行填充和增韌改性后可滿足基本性能要求，但這樣也會導致其耐劃擦性能的下降，限制了其在汽車內(nèi)飾材料中的應(yīng)用。理論上提升聚丙烯材料表面耐刮擦性能有兩種途徑，其一，通過添加潤滑劑(耐刮擦助劑)等手段降低聚丙烯材料表面的摩擦系數(shù)；其二，通過添加成核劑或者選擇等規(guī)度較高的聚丙烯等方法增加聚丙烯材料的表面硬度，但是該方法在提升材料硬度的同時也會造成材料韌性的損失，很少被采用。目前市場上還是主要通過共混添加耐劃擦助劑的方式來提高聚丙烯復合材料的耐劃傷性能，所使用的耐刮擦助劑多為酰胺類、硅酮類等小分子型潤滑劑，該類方法主要存在以下缺點：(1)所選用的潤滑劑分子量較小，在材料長期使用過程中容易析出導致制品表面發(fā)粘；(2)所選用的潤滑劑與聚丙烯材料本身的相容性較差，在材料使用過程中也容易析出，從而產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象影響材料的使用性能。如專利CN101787159A公開的一種耐劃擦型汽車內(nèi)飾件專用料及其制備方法，通過采用添加小分子的酰胺類潤滑劑降低材料的表面摩擦系數(shù)，從而提高聚丙烯材料的耐劃傷性能。
因此為賦予車用聚丙烯復合材料良好的耐刮擦性能，刮擦助劑的選擇與盡量提升材料的表面硬度(在不損傷材料韌性的前提下)兩者至關(guān)重要。其中，超高分子量聚乙烯作為一種高分子型化合物，具有超強的耐磨性、表面自潤滑性以及與聚丙烯材料具有良好的相容性，添加到聚丙烯復合材料中對聚丙烯材料的耐刮擦性能與沖擊韌性等機械性能都有著良好的改善作用，同時也不會像傳統(tǒng)刮擦助劑那樣發(fā)生析出發(fā)粘等現(xiàn)象，在性能上有著傳統(tǒng)耐刮擦助劑無法比擬的優(yōu)勢。此外具有針狀結(jié)構(gòu)的新型功能滑石粉，是近年來滑石粉等無機礦物專家學者針對改善車用聚丙烯復合材料刮擦性能新研制出來的一種具有針狀結(jié)構(gòu)的新型滑石粉。該功能滑石粉因其具有特殊的針狀結(jié)構(gòu)，能有效的提升聚丙烯復合材料的表面硬度，對改善聚丙烯復合材料的耐刮擦性能有著很好的促進作用，可以部分替代或減少耐刮擦助劑的用量。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法，該方法通過添加具有高耐磨性、表面自潤滑性以及與聚丙烯材料具有良好相容性的超高分子量聚乙烯作為改善聚丙烯復合材料的耐刮擦改善助劑，以此來替代傳統(tǒng)的耐刮傷助劑。超高分子量聚乙烯的添加對聚丙烯復合材料的耐刮擦性能與沖擊韌性等機械性能都有著良好的改善作用，同時也不會像傳統(tǒng)刮擦助劑那樣發(fā)生析出發(fā)粘等現(xiàn)象，在性能上有著傳統(tǒng)耐刮擦助劑無法比擬的優(yōu)勢。此外為進一步的制備耐刮擦性能更加優(yōu)良的聚丙烯復合材料，本發(fā)明又采用一種具有針狀結(jié)構(gòu)的新型功能滑石粉，該種功能滑石粉因其具有特殊的針狀結(jié)構(gòu)，能有效的提升聚丙烯復合材料的表面硬度，對改善聚丙烯復合材料的耐刮擦性能有著很好的促進作用，可以部分替代或者減少耐刮擦助劑的用量與超高分子量聚乙烯產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。
為達上述發(fā)明目的，本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料，由以下按照重量份數(shù)計的原料制備而成：
聚丙烯：43～80份，
功能滑石粉：10～40份，
彈性體：0～20份，
超高分子量聚乙烯：5～15份，
抗氧劑：0.1～1.0份，
其他助劑：0～3份。
其中，
所述的聚丙烯是指在230℃，2.16Kg條件下材料的流動速度在0.5g/10min到200g/10min的聚丙烯。
所述的功能滑石粉為1250目到10000目的具有針狀結(jié)構(gòu)的特種功能滑石粉粉體材料，優(yōu)選為泉州旭豐粉體原料有限公司提供的針狀功能滑石粉，其具體牌號為818AS，目數(shù)為3000目。
所述的超高分子量聚乙烯為分子量在150萬以上的無支鏈線性聚乙烯粉末或顆粒，優(yōu)選為美國泰科納公司提供的密度為0.928g/cm3的UHMWPE粉末。
所述的彈性體為乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物的一種或者幾種的混合物，密度為0.80～1.0g/cm3。
所述的抗氧劑為抗氧劑1010(四(β-3,5-二叔丁基-4—羥基苯基)季戊四醇脂)、抗氧劑168(三(2,4—二叔丁基苯基)亞磷酸酯、抗氧劑DSTP(硫代二丙酸雙十八醇酯)其中的一種或者幾種混合物。
所述的其他助劑為光穩(wěn)定劑V703、5589、531，潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺(EBS)等。
上述的耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料的制備方法，其制備步驟為：
(1)按比例稱量各原料；
(2)將稱量好的原料一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料；所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為150℃，185℃，205℃，205℃，210℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為500～550r/min，水槽溫度30℃～60℃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)優(yōu)勢：
(1)本發(fā)明創(chuàng)新性的采用了具有高耐磨性、表面自潤滑性以及與聚丙烯材料具有良好相容性的超高分子量聚乙烯作為改善聚丙烯復合材料的耐刮擦改善助劑，所制備的聚丙烯復合材料具有良好的耐刮擦性能與沖擊韌性等機械性能，同時也不會像傳統(tǒng)的酰胺類、硅酮類刮擦助劑那樣發(fā)生析出發(fā)粘等缺陷，為替代現(xiàn)有技術(shù)中常用的相容性差，易析出發(fā)粘的小分子型耐劃擦助劑帶來了切實有效的解決方案。
(2)為進一步的制備耐刮擦性能更加優(yōu)良的聚丙烯復合材料，本發(fā)明又采用一種具有針狀結(jié)構(gòu)的新型功能滑石粉，該種功能滑石粉具有特殊的針狀結(jié)構(gòu)，能有效的提升聚丙烯復合材料的表面硬度，對改善聚丙烯復合材料的耐刮擦性能有著很好的促進作用與超高分子量聚乙烯產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，所制備的聚丙烯復合材料具有良好的機械性能與優(yōu)異的耐刮擦性能。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明內(nèi)容。應(yīng)該強調(diào)的是，這些實施例僅用于對本發(fā)明的進一步說明，而不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
下列實施例中的聚丙烯材料為在230℃，2.16Kg條件下材料的流動速度在20g/10min～30g/10min的常規(guī)聚丙烯，如上海石化的M2600R、M3000RH等。
實施例1
耐劃擦、抗析出聚丙烯復合材料及其制備：
按重量份數(shù)，將聚丙烯75份，功能滑石粉818AS 10份，彈性體8份，超高分子量聚乙烯5份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為155℃，180℃，200℃，205℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,235℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度38℃。
對比例1
為與實施例1形成對照，更好的體現(xiàn)本發(fā)明一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的功能滑石粉818AS的耐刮擦性能，相應(yīng)的對比例1采用與實施例1相同目數(shù)(3000目)的滑石粉，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯75份，常規(guī)3000目滑石粉10份，彈性體8份，超高分子量聚乙烯5份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為155℃，180℃，200℃，205℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,235℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
對比例2
為與實施例1形成對照，更好的體現(xiàn)一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的超高分子量聚乙烯的耐刮擦與抗發(fā)粘性能，相應(yīng)的對比例2采用在不添加超高分子量聚乙烯的情況下制備聚丙烯復合材料，其他材料配方與實施例1保持一致，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯80份，功能滑石粉818AS 10份，彈性體8份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
實施例2
耐劃擦、抗析出聚丙烯復合材料及其制備：
按重量份數(shù)，將聚丙烯58份，功能滑石粉818AS 20份，彈性體15份，超高分子量聚乙烯5份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為155℃，180℃，200℃，205℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,235℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度38℃。
對比例3
為與實施例2形成對照，更好的體現(xiàn)本發(fā)明一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的功能滑石粉818AS的耐刮擦性能，相應(yīng)的對比例3采用與實施例2相同目數(shù)(3000目)的滑石粉，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯58份，常規(guī)3000目滑石粉20份，彈性體15份，超高分子量聚乙烯5份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
對比例4
為與實施例2形成對照，更好的體現(xiàn)一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的超高分子量聚乙烯的耐刮擦與抗發(fā)粘性能，相應(yīng)的對比例4采用在不添加超高分子量聚乙烯的情況下制備聚丙烯復合材料，其他材料配方與實施例2保持一致，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯63份，功能滑石粉818AS 20份，彈性體15份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
實施例3
耐劃擦、抗析出聚丙烯復合材料及其制備：
按重量份數(shù)，將聚丙烯50份，功能滑石粉818AS 30份，彈性體8份，超高分子量聚乙烯10份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
對比例5
為與實施例3形成對照，更好的體現(xiàn)本發(fā)明一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的功能滑石粉818AS的耐刮擦性能，相應(yīng)的對比例5采用與實施例3相同目數(shù)(3000目)的滑石粉，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯50份，常規(guī)3000目滑石粉30份，彈性體8份，超高分子量聚乙烯10份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
對比例6
為與實施例3形成對照，更好的體現(xiàn)一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的超高分子量聚乙烯的耐刮擦與抗發(fā)粘性能，相應(yīng)的對比例6采用在不添加超高分子量聚乙烯的情況下制備聚丙烯復合材料，其他材料配方與實施例3保持一致，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯53份，功能滑石粉818AS 30份，彈性體15份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
實施例4
耐劃擦、抗析出聚丙烯復合材料及其制備：
按重量份數(shù)，將聚丙烯43份，功能滑石粉818AS 40份，超高分子量聚乙烯15份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
對比例7
為與實施例4形成對照，更好的體現(xiàn)本發(fā)明一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的功能滑石粉818AS的耐刮擦性能，相應(yīng)的對比例7采用與實施例4相同目數(shù)(3000目)的滑石粉，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯43份，常規(guī)3000目滑石粉40份，超高分子量聚乙烯15份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
對比例8
為與實施例4形成對照，更好的體現(xiàn)一種耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料及其制備方法的超高分子量聚乙烯的耐刮擦與抗發(fā)粘性能，相應(yīng)的對比例8采用在不添加超高分子量聚乙烯的情況下制備聚丙烯復合材料，其他材料配方與實施例4保持一致，其他主要包括以下具體實施步驟：
按重量份數(shù)，將聚丙烯58份，功能滑石粉818AS 40份，抗氧劑0.1份，其他助劑：潤滑劑白油，乙烯基雙硬酯酰胺1.9份一起加入到高速混料機中混合均勻后，再加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒制備成耐刮擦改性聚丙烯復合材料。
所述的雙螺桿擠出機的I～X區(qū)加工溫度依次為160℃，185℃，205℃，215℃，215℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，水槽溫度37℃。
將上述實施例1～4及其相應(yīng)的對比例所制備的耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料均按照統(tǒng)一工藝注塑成相應(yīng)的測試樣條，按照下表1中的測試標準及條件進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如表2所示。
表1耐劃擦、抗析出聚丙烯復合材料性能測試標準及條件
表2實施例1～4及其對比例耐劃擦、抗發(fā)粘聚丙烯復合材料性能測試數(shù)據(jù)
表2中實施例1～4根據(jù)本發(fā)明專利一種耐劃擦、抗析出聚丙烯復合材料中的部分代表性實施方案制備的改性聚丙烯復合材料的測試結(jié)果，為更好的體現(xiàn)本發(fā)明一種耐刮擦、抗析出聚丙烯復合材料及其制備方法的抗析出發(fā)粘性能，相應(yīng)的對比例1與對比例2用來作為相應(yīng)實施例的對照。從表2中可以得出以下結(jié)論：
(1)采用具有高耐磨性、表面自潤滑性以及與聚丙烯材料具有良好相容性的超高分子量聚乙烯作為改善聚丙烯復合材料的耐刮擦改善助劑，所制備的聚丙烯復合材料具有良好的耐刮擦性能與沖擊韌性等機械性能，同時也不會發(fā)生析出發(fā)粘等缺陷。
(2)采用具有針狀結(jié)構(gòu)的新型功能滑石粉，該種功能滑石粉具有特殊的針狀結(jié)構(gòu)，能有效的提升聚丙烯復合材料的表面硬度，對改善聚丙烯復合材料的耐刮擦性能有著很好的促進作用能與超高分子量聚乙烯產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，所制備的聚丙烯復合材料具有良好的機械性能、優(yōu)異的耐刮擦性能與抗析出發(fā)粘性能。