CN109929186A

CN109929186A - 一种基于pc/abs的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料及其制备方法

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Publication number: CN109929186A
Application number: CN201910210313.2A
Authority: CN
Inventors: 王少君; 王红; 徐雪梅; 高健
Original assignee: SHANDONG DAWN POLYMER CO Ltd
Current assignee: SHANDONG DAWN POLYMER CO Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明是有关一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料及其制备方法，该材料包括65重量份的高流动性聚丙烯、10重量份的接枝PP、5重量份的POE、5重量份的PA66纤维、15份5um玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂、0.3重量份的抗氧剂。该制备方法主要包括玻纤母粒制造、聚丙烯与母粒造粒、高光无痕注塑三个过程，在玻纤母粒制造过程中采用密炼机或排气双螺杆挤出机。创新地使用超细玻璃纤维和柔性有机纤维增强，并使用了5%以上高接枝率聚丙烯作为高效相容剂，大大提高了纤维与聚丙烯的相容性，并且在注塑工艺上利用了高光蒸汽无痕注塑工艺，使高光增强聚丙烯的产品光泽度得到进一步提高，最终综合作用使产品光泽度达到高光外观部件要求。本发明的PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，具有低廉的通用材料PP的成本，但光泽度、缩水率、强度等却达到了工程材料PC/ABS合金、ABS、PA等工程材料的水准，可以替代降本，因而具有巨大的商业价值。

Description

一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性塑料材料生产及其共混改性技术领域，具体地是涉及一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

随着近几年我国家电市场的逐渐饱和，家电领域的竞争日趋激烈，价格成本战屡见不鲜，因此，家电产品成本压力很大，经常波及到各零部件供应商，作为家电产品的外观结构承载的塑料部件亦不能幸免。通常使用高光泽聚丙烯、玻纤增强PP来替代ABS、PC/ABS等外观、结构部件。纤维增强聚丙烯是一种成熟的复合材料，尤其是玻璃纤维增强PP和碳纤维增强PP已经成功商业化，增强PP具有强度高、尺寸稳定、价格低廉等优点，成为替代ABS、PC等工程塑料的不二之选，但由于采用无机纤维增强，也使其产生了一些缺陷，例如表面质量很差，基本没有光泽度，大大限制其在外观部件上的使用，成为行业内长期不能解决的难题。目前，行业内聚丙烯替代ABS的方案一般为硫酸钡填充高光泽聚丙烯改姓产品和石化树脂工厂生产的高光高刚聚丙烯牌号，但也存在缩水率大，强度低，实际应用中不能直接替代ABS的缺陷。因此，发明一种强度高、表面质量好、缩水率低的增强PP改性材料及其制备方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料及其制备方法。创新点一是通过独特的相容化技术和超细、柔性纤维复合技术改进PP材料的机械强度、光泽、和尺寸稳定性。选用3-7um超细玻璃纤维和短切PA66柔性有机纤维复合，通过加入马来酸酐接枝率为5%以上的接枝PP和各种抗氧剂、抗静电剂、颜料、防玻纤外露剂等助剂以及均聚、共聚、无规等PP混合,在密炼机或双螺杆中进行专门的密炼相容化处理，制造出不同性能的玻璃纤维母粒，大大提高了纤维与聚丙烯的相容性，减少了注塑产品浮纤，通过采用不同规格的玻纤母粒与聚丙烯注塑，可制得高光增强PP、高光高韧增强PP等不同用途牌号。克服了普通硫酸钡填充高光泽PP缩水大、尺寸稳定性差和强度不高的缺点。同时，保持了较好的光泽度，从而使其能代替工程材料用于外观部件，消除了普通玻璃纤维增强PP玻纤外露、易出现气纹、无光泽等外观缺陷；创新点二是，从工艺角度来进行创新，通过采用蒸汽无痕高光注塑技术，进一步使本发明的高光泽增强PP光泽度大幅度提高，使其光泽度达到80以上，使其可应用于PC/ABS高光外观制件。

为解决上述问题，本发明提供一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，包括如下组分：

高熔指聚丙烯（MI>30） 40-65重量份

POE 0-15重量份

短切超细玻璃纤维 10-30重量份

有机短纤维 0-10重量份

马来酸酐接枝PP 5-15重量份

防玻纤外露剂 1-2重量份

抗氧剂 0.1-0.5重量份

光稳定剂 0.1-0.5重量份

颜料 0.1-0.5重量份

进一步的，所述的接枝PP为不同于市场常见的高马来酸酐接枝率聚丙烯，优选接枝率为5%以上的接枝PP。所述的玻璃纤维为直径3-7um，长度1-3mm的短纤维，优选长度1mm，直径5um的超细短玻璃纤维或玻纤粉。所述的POE为乙烯-辛稀共聚物，所述的聚丙烯为高流动型均聚、嵌段共聚或无规共聚聚丙烯，必须其流动性≥30（230℃*2.16KG）,所述的有机短纤维为尼龙66纤维、PET纤维等高熔点、高强度的有机纤维。所述的光稳定剂为受阻胺770、622、944、UV531、UV328等胺类和紫外线吸收剂中的一种或者几种，所述的抗氧剂为1010、168、DLTP等其中一种或者几种。所述的防玻纤外露剂为改性聚乙烯蜡、改性硅氧烷、芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或者几种。

本发明还提供上述的一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A.高分散相容性玻纤母粒制作：将接枝PP、有机纤维、聚丙烯、超细玻璃纤维及其他助剂在160℃的PP熔点附近温度下在密炼机或双螺杆中进行混炼，使接枝PP和玻纤、有机纤维均匀分散于聚丙烯中，并进行挤出造粒，备用；

B.玻纤母粒与聚丙烯挤出并造粒：将A步骤制备的粒子与高流动聚丙烯进行混合，经过双螺杆，熔融温度为180-210℃，主机转速为250-450转/分钟，进行进一步玻纤分散，A中的纤维与聚丙烯得到更充分分散，从而能保证更好的外观质量，A也可以与聚丙烯直接混合在注塑机中注塑，但分散效果差一点，外观稍差。

C.注塑成型：采用蒸汽无痕高光注塑技术对B生产的高光泽玻纤增强聚丙烯颗粒进行注塑。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、本发明采用玻璃纤维增强的方案来生产增强PP，可以使聚丙烯的缩水率大幅度下降，达到ABS、PC等工程塑料的缩水率。

2、本发明采用玻璃纤维增强的方案来生产增强PP，可以使PP的尺寸稳定性大大增加，可以当作工程材料使用。

3、本发明采用玻璃纤维增强的方案来生产增强PP，使聚丙烯模量大幅提高，远超普通硫酸钡填充高光泽PP.

4、本发明采用5um左右的超细玻璃纤维和柔性PA66纤维与高接枝率PP先进行相容化混炼处理，大大提高纤维与PP的相容性，减少注塑时纤维裸露到表皮，超细纤维强度远高于普通13um玻纤，可以在更少的添加量达到同样性能，同时超细纤维在注塑表面裸露只会形成更细小的微瑕疵，可减弱对光泽度的不利影响，无机纤维的膨胀系数与PP相差较大，冷却时会与PP之间形成空隙，在外观上表现为制品表面的许多相分离空隙，从而使漫反射发生，降低了镜面反射，导致光泽度下降，而本发明使用柔性的PA66纤维可起到增韧增强效果，且有机纤维膨胀系数与聚丙烯接近，冷却过程会与PP保持一致而停留在PP中，减少对外观的破坏，从而得到高光泽表面。

本发明的基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，成本低廉、强度高、尺寸稳定性好，光泽度高，成型性好，可替代ABS、PC/ABS合金、PA等工程材料，有利于客户大幅度降低成本，产生可观的经济效益，适合用于家电、工具等产品。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，包括65重量份的高流动性聚丙烯、10重量份的接枝PP、5重量份的POE、5重量份的PA66纤维、15份5um玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂TAF、0.3重量份的抗氧剂。

其中，所述的接枝PP为接枝率为8%的接枝PP。所述的玻璃纤维为长度1mm，直径5um的超细短玻璃纤维。所述的有机短纤维为尼龙66增强型工业纤维、所述的POE为高流动性的乙烯-丁稀弹性体，其流动性10（190℃*2.16KG）。所述的聚丙烯为高流动型PP，其流动性45（230℃*2.16KG）。

1、采用玻璃纤维增强的方案来生产增强PP，可以使聚丙烯的缩水率大幅度下降，达到ABS、PC等工程塑料的缩水率。

2、采用玻璃纤维增强的方案来生产增强PP，可以使PP的尺寸稳定性大大增加，可以当作工程材料使用。

3、采用玻璃纤维增强的方案来生产增强PP，使聚丙烯模量大幅提高，远超普通硫酸钡填充高光泽PP.

4、采用5um左右的超细玻璃纤维和柔性PA66纤维与高接枝率PP先进行相容化混炼处理，大大提高纤维与PP的相容性，减少注塑时纤维裸露到表皮，超细纤维强度远高于普通13um玻纤，可以在更少的添加量达到同样性能，同时超细纤维在注塑表面裸露只会形成更细小的微瑕疵，可减弱对光泽度的不利影响，无机纤维的膨胀系数与PP相差较大，冷却时会与PP之间形成空隙，在外观上表现为制品表面的许多相分离空隙，从而使漫反射发生，降低了镜面反射，导致光泽度下降，而本发明使用柔性的PA66纤维可起到增韧增强效果，且有机纤维膨胀系数与聚丙烯接近，冷却过程会与PP保持一致而停留在PP中，减少对外观的破坏，从而得到高光泽表面。

实施例2

本实施例与实施例1的主要区别之处在于，选取配方包括50重量份的高流动性聚丙烯、10重量份的接枝PP、5重量份的POE、5重量份的PA66纤维、30份5um玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂TAF、0.3重量份的抗氧剂。

实施例3

本实施例与实施例1的主要区别之处在于，选取配方包括52重量份的高流动性聚丙烯、8重量份的接枝PP、10重量份的POE、10重量份的PA66纤维、20份5um玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂TAF、0.3重量份的抗氧剂，0.3重量份的光稳定剂，0.2份酞箐红。

下面列举一组对比试验例来说明本发明的有益效果。

对比例1

选取配方为65重量份的高流动性聚丙烯、10重量份的普通接枝PP（接枝率0.8%）、5重量份的POE、5重量份的PA66纤维、15份5um玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂TAF、0.3重量份的抗氧剂。加工工艺与实施例1相同。

对比例2

选取配方包括50重量份的高流动性聚丙烯、10重量份的高接枝率PP、5重量份的POE、5重量份的PA66纤维、30份13um普通玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂TAF、0.3重量份的抗氧剂。加工工艺与实施例2相同。

对比例3

选取配方包括52重量份的高流动性聚丙烯、8重量份的接枝PP、10重量份的POE、10重量份的PA66纤维、20份5um玻璃纤维、1.0重量份的防玻纤外露剂TAF、0.3重量份的抗氧剂，0.3重量份的光稳定剂，0.2份酞箐红。采用一步法造粒挤出，使用普通注塑工艺注塑样板。

将上述实施例1-3和对比例1-3制造出的产品性能测试，结果如下表：

表1

注：实验方法均采用ISO实验方法。

从产品性能测试结果表中可以看出，本发明基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，材料强度可达到PC/ABS合金水平，缩水率较聚丙烯大幅度下降，达到工程级热塑性塑料的级别，同时产品无玻纤外露情形，光泽度大大提高，可用于外观制件，从而在强度、缩水率、尺寸稳定性、光泽度多方面达到工程材料的级别，是一种十分接近工程材料的廉价高性能聚丙烯改性产品，产品综合性能明显优于传统的玻纤增强聚丙烯和填充改性聚丙烯，值得推广。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，其特征在于，包括40-65重量份的高流动聚丙烯、10-30重量份的短切超细玻璃纤维、5-15重量份的马来酸酐接枝PP、0-15重量份的乙烯-辛稀共聚物、0-10重量份的有机短纤维、1-2重量份的防玻纤外露剂、0.1-0.5重量份的抗氧剂、0.1-0.5重量份的光稳定剂、0.1-0.5重量份的颜料。

2.根据权利要求1所述的基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料，其特征在于，采用5-7um的超细玻璃纤维和PA66、PET等工程纤维为聚丙烯的增强材料，并且采用马来酸酐接枝率高于5%的高接枝率接枝PP作为相容剂，其特点是：大大提高了纤维与聚丙烯的相容性，采用超细纤维减少了玻纤裸露在树脂表面；高强度超细纤维可以使材料达到同等强度情况下加入量更少；使用有机纤维可以减少纤维与树脂之间线膨胀系数的差异，通过以上的综合手段，使裸露纤维在树脂表面形成的缺陷区域很少，因此获得了高光泽的玻璃纤维增强PP；本专利的配方创新点一是通过独特的相容化技术和超细、柔性纤维复合技术改进PP材料的机械强度、光泽、和尺寸稳定性；选用3-7um超细玻璃纤维和短切PA66柔性有机纤维复合，通过加入马来酸酐接枝率为5%以上的接枝PP和各种抗氧剂、抗静电剂、颜料、防玻纤外露剂等助剂以及均聚、共聚、无规等PP混合,在密炼机或双螺杆中进行专门的密炼相容化处理，制造出不同性能的玻璃纤维母粒，大大提高了纤维与聚丙烯的相容性，减少了注塑产品浮纤，通过采用不同规格的玻纤母粒与聚丙烯注塑，可制得高光增强PP、高光高韧增强PP等不同用途牌号；克服了普通硫酸钡填充高光泽PP缩水大、尺寸稳定性差和强度不高的缺点；同时，保持了较好的光泽度，从而使其能代替工程材料用于外观部件，消除了普通玻璃纤维增强PP玻纤外露、易出现气纹、无光泽等外观缺陷；创新点二是，从工艺角度来进行创新，通过采用蒸汽无痕高光注塑技术，进一步使本发明的高光泽增强PP光泽度大幅度提高，使其光泽度达到80以上，使其可应用于PC/ABS高光外观制件。

3.一种权利要求1所述的基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A.高分散相容性玻纤母粒制作：将接枝PP、有机纤维、聚丙烯、超细玻璃纤维及其他助剂在160℃的PP熔点附近温度下在密炼机或双螺杆中进行混炼，使接枝PP和玻纤、有机纤维均匀分散于聚丙烯中，并进行挤出造粒，备用；B.玻纤母粒与聚丙烯挤出并造粒：将A步骤制备的粒子与高流动聚丙烯进行混合，经过双螺杆，熔融温度为180-210℃，主机转速为250-450转/分钟，进行进一步玻纤分散，A中的纤维与聚丙烯得到更充分分散，从而能保证更好的外观质量，A也可以与聚丙烯直接混合在注塑机中注塑，但分散效果差一点，外观稍差；C.注塑成型：采用蒸汽无痕高光注塑技术对B生产的高光泽玻纤增强聚丙烯颗粒进行注塑。

4.根据权利要求1所述的基于PC/ABS的低收缩高强度高光泽工程化聚丙烯材料的制备方法，工艺创新点在于，通过采用蒸汽无痕高光注塑技术，进一步使本发明的高光泽增强PP光泽度大幅度提高，使其光泽度达到80以上，使其可应用于PC/ABS高光外观制件。