CN109503954A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，包括组分：聚丙烯树脂45份‑90份；耐划伤剂母粒10份‑35份；其中，所述耐划伤剂母粒，按重量百分比计，包括组分：低熔体流动速率聚丙烯15‑50%；超高分子量聚乙烯15‑45%；普通分子量聚乙烯10‑35%；聚四氟乙烯5‑10%。本发明将低熔体流动速率聚丙烯、普通分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯制成耐划伤剂母粒，母粒加入聚丙烯共混挤出造粒，母粒在聚丙烯中良好分散，可高效起到提升耐划伤的效果，且同时保证优良的抗析出发粘特性，制备得到的聚丙烯复合材料具有优异的耐刮伤性能与抗析出发粘性能，可广泛应用于制备汽车内饰件。

Description

一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯是汽车内饰件的首选材料，在满足基本力学、尺寸、装配等要求前提下，还需同时抗析出发粘和耐划伤的要求。
目前，现有技术中主要是通过添加小分子润滑剂酰胺类、硅酮类耐划伤剂来提高材料的耐划伤性能。如专利CN201110226099采用硅酮粉作为主润滑剂，能起到提升耐划伤效果，但是甲基硅油和和小分子加工助剂的引入则有较大的析出发粘风险。专利CN201210302589采用芥酸酰胺等改善耐划伤，其迁移至材料表面形成润滑分子层能改善耐划伤，但该分子层却会造成严重析出发粘。专利CN201710158136采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、油酸酰胺和羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂制备了耐划伤剂母粒，其油酸酰胺成份极易析出造成发粘。专利CN201611159616采用分子量600-1000聚乙烯蜡为主耐划伤剂、分子量350-500抗静电剂作为耐划伤协效剂，两种成份迁移至表面也容易产生粘滞感。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料不仅具有优良的耐划伤性能，且能同时保持优良的抗析出发粘性。
本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯树脂 45份-90份；
耐划伤剂母粒 10份-35份；
其中，所述耐划伤剂母粒，按重量百分比计，包括组分：
低熔体流动速率聚丙烯 15-50%；
超高分子量聚乙烯 15-45%；
普通分子量聚乙烯 10-35%；
聚四氟乙烯 5-10%。
所述低熔体流动速率聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或几种的混合，其熔体流
动速率根据ISO 1133标准，在230℃，2.16kg载荷条件下为0.2-30 g/10min。
所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为50万-200万g/mol。超高分子量聚乙烯兼具自润滑、熔融加工温度和溶解度参数与聚丙烯接近、结晶度高，与聚丙烯共混可有效降低材料表面摩擦系数，起到提升耐划伤的效果，同时抗析出发粘性能不降低。
聚四氟乙烯同样具有优异的自润滑特性，将其填充于超高分子量聚乙烯中可进一步降低表面摩擦系数，但成型温度高，熔点高于聚丙烯分解温度，即无法实现良好分散和注塑成型，本发明将聚四氟乙烯粉与超高分子量聚乙烯共混挤出成母粒，母粒加入聚丙烯共混挤出造粒，解决聚四氟乙烯无法与聚丙烯共混分散的问题。优选的，所述聚四氟乙烯为粒径200-600μm的聚四氟乙烯粉末。引入聚四氟乙烯目的在于协效增强超高分子量聚乙烯的自润滑特性，含该成分的母粒降低表面摩擦系数效果更显著。
超高分子量聚乙烯熔体粘度大，意味着与聚丙烯基体共混时分散不好。本发明引入低熔
体流动速率（即高粘度）聚丙烯和普通分子量聚乙烯可使超高分子量聚乙烯预分散，其中普通分子量聚乙烯起到聚丙烯和超高分子量聚乙烯两者的相容剂作用。优选的，所述普通分子量聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯或低密度聚乙烯的一种或几种的混合, 粘均分子量为4万-30万g/mol 。
根据实际性能需要，本发明所述的聚丙烯复合材料，按重量份数，还包括0-25份无机填料。所述无机填料为滑石粉、硅灰石、云母粉、碳酸钙或高岭土中的一种或几种的混合物。
本发明还提供了上述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)将低熔体流动速率聚丙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯，投入密炼机中进行密炼后，通过单螺杆挤出机挤出造粒，得到耐划伤剂母粒；
(b) 将聚丙烯树脂、耐划伤剂母粒投入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料。
优选的，步骤a）中，所述进行密炼的密炼温度190℃-220℃，密炼转速50转/分钟-150转/分钟，密炼时间为10min-20min。
优选的，步骤b）中，所述双螺杆挤出机各段温度设置在170-240℃，转速300-500转/分钟。
本发明还提供了上述的聚丙烯复合材料在汽车内饰件中的应用，如汽车门板、立柱、主副仪表板、座椅护板等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明将低熔体流动速率聚丙烯、普通分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯制成耐划伤剂母粒，母粒加入聚丙烯共混挤出造粒，母粒在聚丙烯中良好分散，可高效起到提升耐划伤的效果，且同时保证优良的抗析出发粘特性，制备得到的聚丙烯复合材料具有优异的耐刮伤性能与抗析出发粘性能，可广泛应用于制备汽车内饰件。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，但不限于此。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
共聚聚丙烯：PP EP548RQ, 熔体流动速率25g/10min（230℃，2.16kg）,购于天津中沙；
低熔体流动速率聚丙烯：PP L5E89, 熔体流动速率3.5g/10min（230℃，2.16kg）,购于川化；
超高分子量聚乙烯：UHMPE 5000，粘均分子量150万g/mol；
普通分子量聚乙烯：高密度聚乙烯，HHM5502BN；
聚四氟乙烯粉： Dyneon PTFE TF 2053 Z，粒径400-600μm，美国3M，
无机填料：3000目滑石粉，TYT-777A，购于辽宁艾海。
各性能指标的测试方法：
注：△L值越小，表明材料的耐划伤性越好；发粘等级越低越好，发粘等级测试，暴晒80个小时为一个周期。
实施例1-7和对比例1-4：
按表1所示重量份数，将低熔体流动速率聚丙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯，投入密炼机中进行密炼，密炼温度190℃-220℃，密炼转速50转/分钟-150转/分钟，密炼时间为10min-20min，通过单螺杆挤出机挤出造粒，得到耐划伤剂母粒；
按表2所示重量份数，将聚丙烯树脂、耐划伤剂母粒投入双螺杆挤出机中熔融混合分散，各段温度设置在170-240℃，转速300-500转/分钟，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料，性能测试结果如表3所示。
对比例5：
将聚丙烯树脂、低熔体流动速率聚丙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯混合均匀，投入双螺杆挤出机中熔融混合分散，各段温度设置在170-240℃，转速300-500转/分钟，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料，性能测试结果如表3所示。
表1 耐划伤剂母粒的组成（重量百分比）
表2 实施例和对比例的聚丙烯复合材料的组成（重量份）
表3 实施例和对比例性能测试结果
表3结果可以看出，本发明将低熔体流动速率聚丙烯、普通分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯制成耐划伤剂母粒，母粒加入聚丙烯共混挤出造粒，母粒在聚丙烯中良好分散，在高效提高耐划伤性的同时并赋予优异的耐析出性。

Claims (10)

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯树脂 45份-90份；
耐划伤剂母粒 10份-35份；
其中，所述耐划伤剂母粒，按重量百分比计，包括组分：
低熔体流动速率聚丙烯 15-50%；
超高分子量聚乙烯 15-45%；
普通分子量聚乙烯 10-35%；
聚四氟乙烯 5-10%。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低熔体流动速率聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或几种的混合，其熔体流动速率根据ISO 1133标准，在230℃，2.16kg载荷条件下为0.2-30 g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为50万-200万g/mol。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述普通分子量聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯或低密度聚乙烯的一种或几种的混合, 粘均分子量为4万-30万g/mol。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯为粒径200-600μm的聚四氟乙烯粉末。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数，所述聚丙烯复合材料还包括0-25份无机填料；所述无机填料为滑石粉、硅灰石、云母粉、碳酸钙或高岭土中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将低熔体流动速率聚丙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯，投入密炼机中进行密炼后，通过单螺杆挤出机挤出造粒，得到耐划伤剂母粒；
(b)将聚丙烯树脂、耐划伤剂投入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料。
8.根据权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述进行密炼的密炼温度190℃-220℃，密炼转速50转/分钟-150转/分钟，密炼时间为10min-20min。
9.根据权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述双螺杆挤出机各段温度设置在170-240℃，转速300-500转/分钟。
10.根据权利要求1-6任一项所述的聚丙烯复合材料在汽车内饰件中的应用。
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