一種高剛性、低收縮、外觀良好的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性聚丙烯材料，具體為一種具有高剛性、低收縮、外觀良好的聚 丙烯復(fù)合材料，以及其制備方法;屬于聚合物改性和加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和日益嚴峻的能源問題，各大汽車廠都在以塑代鋼和輕 量化領(lǐng)域進行了大量的研究和嘗試，越來越多的金屬零部件被增強塑料替代，有效的實現(xiàn) 了整車減重，但同時由于金屬材料和塑料材料自身的巨大差異以及汽車安全性的嚴格要 求，對零部件設(shè)計和材料剛性提出了更高的要求。
[0003] 對于汽車用塑料需求量最大的聚丙烯材料而言，一個方向的研究集中于如何在性 能不變的基礎(chǔ)上盡可能減輕材料自身的密度，另一個方向則主要考慮如何在同等密度的條 件下盡可能的提高材料和制品的剛性，以逐漸貼近原本為金屬材質(zhì)的功能件的技術(shù)要求。 另外為了克服對聚丙烯材料自身收縮率較大的缺點，盡可能的降低復(fù)合材料的收縮率，獲 得尺寸穩(wěn)定性更好的最終制品也是研究的主要內(nèi)容之一。目前的行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，使用玻璃纖 維增強的聚丙烯材料成為這類零部件的首選，該類材料較高的剛性和較低的收縮率可以很 好的滿足一些功能件的要求。但缺點也是顯而易見的，首先傳統(tǒng)玻纖增強材料對材料韌性 的損失極大，另外玻纖外露等外觀缺陷也使得這類材料幾乎無法應(yīng)用于任何可視零部件。
[0004] 為了解決上述問題，平衡性能與外觀的技術(shù)要求，本發(fā)明通過傳統(tǒng)滑石粉礦物填 充與高長徑比的無機填料協(xié)同作用，并使用側(cè)向分別喂料的擠出工藝，獲得了剛性更高，韌 性較好，收縮率更低、同時外觀良好的聚丙烯復(fù)合材料，兼具纖維類填料和礦物類填料的優(yōu) 勢，可以大量應(yīng)用于對剛性和尺寸穩(wěn)定性要求較高的外觀用零部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種高剛性、低收縮、外觀良好的聚丙烯復(fù)合材料，用于汽 車或家電行業(yè)常見的注塑零部件。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的是為了提供這種聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0008] -種高剛性、低收縮、外觀良好的聚丙烯復(fù)合材料，由下列重量百分比的原料組 成： 聚丙烯 55-78%:， 高性能無機填料 1-5%, 滑石粉 15-25%,
[0009] 彈性體增初劑 5-151， 穩(wěn)定劑 0. 1-2%， 其它添加劑 0-祕。
[0010] 其中，
[0011 ]所述的聚丙烯為恪體流動速率(230°c X2.16kg)為3-70g/10min的共聚丙烯，其中 共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量為4-10mol %。
[0012]所述的高性能無機填料為云母、晶須、硅灰石和玻璃纖維粉中的一種或兩種以上 的組合物，優(yōu)選平均直徑1 〇um，長徑比40的玻璃纖維粉。
[0013]所述的彈性體增韌劑為聚丁二烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)、乙烯-辛烯共 聚物、乙烯-丁烯共聚物等中的一種或兩種以上的組合物，優(yōu)選乙烯-辛烯共聚物彈性體，熔 體流動速率(230°CX2.16kg)為 0.5-10g/10min。
[0014] 所述穩(wěn)定劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員認為所需的主抗氧劑和輔助抗氧劑，其中主抗氧劑 為受阻酚或硫酯類抗氧劑，輔助抗氧劑為亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。
[0015] 所述其它添加劑包括本領(lǐng)域技術(shù)人員認為所需的著色劑、成核劑、發(fā)泡劑、表面活 性劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑、抗靜電助劑、抗微生物助劑、潤滑劑中 的一種或以上的組合物。
[0016] 上述高剛性、低收縮、外觀良好的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下：
[0017] 1)按重量配比稱取原料；
[0018] 2)將聚丙烯、彈性體增韌劑、高性能無機填料、滑石粉、穩(wěn)定劑和其它助劑在高速 混合器中干混3-15分鐘，將混合后的原料加入雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出后冷卻造粒;其 中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)190-200°C，二區(qū)190-210°C，三區(qū)190-210°C，四區(qū)190-210°C，機頭 190-220 °C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為100-1000轉(zhuǎn)/分。
[0019] 另一種優(yōu)選的方法為:將聚丙烯、滑石粉、彈性體增韌劑、穩(wěn)定劑和其它助劑在高 速混合器中干混3-15分鐘制得混合物A，將混合物A從螺桿主喂料口加入雙螺桿擠出機，高 性能無機填料從螺桿中部側(cè)向喂料口加入雙螺桿擠出機，經(jīng)熔融擠出后冷卻造粒;其中螺 筒內(nèi)溫度為：一區(qū) 190_200°C，二區(qū)190-210°C，三區(qū) 190-210°C，四區(qū)190-210°C，機頭 190-220 °C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為100-1000轉(zhuǎn)/分。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0021] 1、通過高性能無機填料、傳統(tǒng)滑石粉填料的協(xié)同作用，獲得了更高剛性、更低收縮 率的聚丙烯復(fù)合材料。
[0022] 2、通過將高性能無機填料從側(cè)喂料口加入的工藝方法，獲得了綜合機械性能更 好、收縮率更低的聚丙烯復(fù)合材料。
[0023] 3、與傳統(tǒng)短玻纖改性材料容易出現(xiàn)玻纖外露等缺點相比，本發(fā)明的高性能聚丙烯 復(fù)合材料仍然具有良好的外觀，與傳統(tǒng)滑石粉改性聚丙烯材料不相上下，同時剛性更高、收 縮率更低，非常適用于對于剛性和尺寸穩(wěn)定性要求較高的外觀用注塑零件。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明的范圍不受這些實施例的 限制，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。
[0025] 在實施例及對比例的復(fù)合材料配方中，所用聚丙烯為熔體流動速率（230°C X 2.16kg)20-50/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在4-lOmol %范圍內(nèi)。
[0026]所用高性能無機填料為平均直徑10um，長徑比40的玻璃纖維粉。
[0027] 所用彈性體為DOW公司的乙烯-辛烯共聚物8150。
[0028]所用滑石粉平均粒徑為3-5um〇
[0029] 所用短切玻璃纖維平均直徑為10um，長度為3-5mm。
[0030] 所用穩(wěn)定劑為英國ICE公司的Negonox DSTP(化學(xué)名稱為硫代二丙酸硬脂醇酯）、 Ciba公司的Irganox 1010(化學(xué)名稱為四[β-(3,5-二叔丁基4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇 酯）、以及(^讓3公司的]^瓜;1；'〇8168(化學(xué)名稱為亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯）。
[0031] 實施例1
[0032]按重量百分比稱取聚丙烯69.5%、高性能無機填料1 %、滑石粉19%、彈性體10%、 1坪&11(?1010為0.1%、]^瓜;1^〇8 168為0.1%、如8〇11(?031?為0.3%，在高速混合器中干混 5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為:一區(qū)200Γ，二區(qū)210°C， 三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥后在注射成 型機上注射成型制樣。
[0033] 實施例2
[0034]按重量百分比稱取聚丙烯69.5%、高性能無機填料3%、滑石粉17%、彈性體10%、 1坪&11(?1010為0.1%、]^瓜;1^〇8 168為0.1%、如8〇11(?031?為0.3%，在高速混合器中干混 5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為:一區(qū)200°C，二區(qū)210°C， 三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥后在注射成 型機上注射成型制樣。
[0035] 實施例3
[0036] 按重量百分比稱取聚丙烯69.5%、高性能無機填料5%、滑石粉15%、彈性體10%、 1坪&11(?1010為0.1%、]^瓜;1^〇8 168為0.1%、如8〇11(?031?為0.3%，在高速混合器中干混 5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為:一區(qū)200°C，二區(qū)210°C， 三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥后在注射成 型機上注射成型制樣。
[0037] 實施例4
[0038]按重量百分比稱取聚丙烯74.5%、高性能無機填料3%、滑石粉17%、彈性體5%、 1坪&11(?1010為0.1%、]^瓜;1^〇8 168為0.1%、如8〇11(?031?為0.3%，在高速混合器中干混 5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為:一區(qū)200°C，二區(qū)210°C， 三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥后在注射成 型機上注射成型制樣。
[0039] 實施例5
[0040] 按重量百分比稱取聚丙烯64.5%、高性能無機填料3%、滑石粉17%、彈性體15%、 Irganox 1010為0.1%、Igrafos 168為0.1%、Negonox DSTP為0.3%，在高速混合器中干混 5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為:一區(qū)200°C，二區(qū)210°C， 三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥后在注