CN111073138A - 一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物及其制备方法，所述组合物包括聚丙烯树脂、玻璃微珠、相容剂、增韧剂、抗氧剂、耐候剂和增透剂。本发明采用玻璃微珠填充保证组合物材料的性能的同时，对比其他填充物更具有优越的透光性能；聚丙烯产品具有良好的机械性能，焊接性能良好，外观平整光滑，耐磨性能优秀，可以用于激光焊接外饰产品。

Description

一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于热塑性塑料领域，特别涉及一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
热塑性塑料焊接技术包括摩擦震动焊接类，热板焊接类，超声波焊接类等方法，其中摩擦震动焊接可以焊接尺寸较大的零件，但是不能焊接界面形状复杂的结构零件，并且焊接精度也较差；热板焊接应用范围较窄，由于焊接本身工艺的原因，不能焊接结晶速度较快的塑料；超声波焊接具有速度快，容易实验自动化的优点，可以焊接家用电器外壳，电子等产品等，但是该技术成本较高，限制了其发展。激光焊接能生成精密，牢度和密封的焊缝，其采用非接触的模式，可以防止对产品造成污染，并且大大降低了焊接过程中由于震动和加热产生的内应力，使得产品内部的结构更为完善，有效提高了产品的抗老化的能力。
激光焊接要求周边零件具有一定的透光性，而保险杠本体要求具有吸光性，这样激光可以穿透零件到达保险杠本体而产生能量使得两者接触的界面进行熔融然后连接在一起。专利106750969A讲述了一种具有尺寸稳定性，高焊接强度的长玻纤材料，该产品具有良好的机械性能，但是由于玻纤材料本身的原因，只能在汽车功能件领域具有较为广泛的应用，但是在内外饰部分用途较少。专利CN107652653A公布了一种通过加入特殊的黑色色粉改变其功能，具有透光率高，良好耐候性能的内外饰材料，但是加入了黑色色粉之后对材料后续的配色造成了一定的不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物采用玻璃微珠填充保证组合物材料的性能的同时，对比其他填充物更具有优越的透光性能。
本发明提供了一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯树脂62-87份；
玻璃微珠8-25份；
相容剂2-4份；
增韧剂2-8份；
抗氧剂0.2-0.5份；
耐候剂0.3-0.5份；
增透剂0.1-0.2份。
所述聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯或均聚聚丙烯，密度范围为0.890-0.910g/cm3，在230℃、2.16Kg负荷下，熔体质量流动速率为2-30g/10min。
所述玻璃微珠为空心玻璃微珠和实心玻璃微珠中的一种或两种。加入玻璃微珠对比其他类的填充体系可以明显的提高材料的透明度，另外玻璃微珠本身的特点有助于提高材料的耐磨和耐刮伤性能。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯类相容剂，密度为0.88-0.91g/cm3，在230℃、0.325Kg负荷下，熔体质量流动速率为6-15g/10min。
所述增韧剂为POE类增韧剂，密度为0.860～0.898g/cm3，在190℃、2.16Kg负荷下，熔体质量流动速率为0.5～13g/10min。
所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
所述耐候剂为受阻胺类光稳定剂。
所述增透剂为山梨醇类聚丙烯透明成核剂。
本发明还提供了一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
将聚丙烯树脂、相容剂、增韧剂、抗氧剂、增透剂、耐候剂投入高速搅拌机中混合均匀再加入双螺杆挤出机中，玻璃微珠通过侧喂的方式加入，熔融混炼，挤出造粒，得到可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物。
所述熔融混炼温度为180～220℃，螺杆转速为450～500转/分。
有益效果
本发明采用玻璃微珠代替传统滑石粉体系，材料的拉伸和弯曲强度提高10％-13％，冲击强度跟之前材料持平，力学性能方面可以替代；玻璃微珠填充的材料在900-1100nm的波长范围内具有优异的透光率，并且经过精光焊接后的剪切力较传统的滑石粉填充的材料的剪切力提高了50％；本发明的聚丙烯产品具有良好的机械性能，外观平整光滑，耐磨性能优秀，不需要再添加其他耐刮擦剂，可以作为汽车需要激光焊接的部位使用。
附图说明
图1为实施例和对比例聚丙烯组合物的透光率数据。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例与对比例实验所用的原料为以下原料，但不限于以下原料：
聚丙烯树脂：PP Z30S镇海，购自镇海石化，密度为0.895g/cm3，在230℃，2.16Kg负荷下，其熔体质量流动速率为25g/10min。
空心玻璃微珠：K25，购自3M公司，密度0.25g/cm3，粒径55μm。
实心玻璃微珠：050-20-215，购自SOVITEC，密度2.46g/cm3，粒径20μm。
相容剂：BONDYRAM 1001CN，购自普利朗，密度0.88g/cm3，在230℃，0.325Kg负荷下，其熔体质量流动速率为10g/10min。
P增韧剂：POE ENGAGE 7467，购自DOW，密度0.898g/cm3，在190℃，2.16Kg负荷下，其熔体质量流动速率为1.2g/10min。
抗氧剂1010：购自巴斯夫。
抗氧剂168：购自巴斯夫。
光稳定剂UV-3808PP5：购自氰特。
增透剂：Millad3988，购自美利肯。
各性能评价方法：
(1)透光率测试：采用海洋光学的近红外仪器测试900-1300nm的波段范围的透光率；
(2)力学性能测试：注塑后ISO力学样条在标准环境(23℃，50％相对湿度)中调节24h后，测试样品拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度。
拉伸强度按ISO 527标准执行，弯曲模量按ISO 178标准执行，缺口冲击强度按ISO180标准执行。
(3)焊接剪切力：注塑成2mm的垂直燃烧样条，然后用激光焊接在一起，通过拉伸测试其最大力值。
(4)耐磨测试：参考吉利Q/JLY J7110281D-2016中5.8的标准，载荷5N，行程100mm，摩擦频率30次/min，摩擦材料粗帆布，摩擦2000次，然后对摩擦后的材料进行等级评估。
级数 表面状态
5 不可见的表面磨损
4 隐约可见的表面磨损
3 轻微可见的表面磨损
2 可见的表面磨损
1 严重表面磨损
表1：可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物实施例和对比例(重量份)
Figure BDA0002323923580000031
Figure BDA0002323923580000041
表2：实施例和对比例的聚丙烯组合物的性能测试结果
Figure BDA0002323923580000042
以上表格中采用常规的PP+EPDM-TD20体系、滑石粉为填充、POE为增韧剂作为对比例1，其余的配方均是加入玻璃微珠的体系。对比例1和实施例1对比而言，将滑石粉单纯的换为玻璃微珠后材料的透光率得到了明显的提升，在波长1100nm的时候，由原来的47.8％提升到52％，这是因为玻璃微珠起到了提高透光率的效果，但是由于未加入相容剂的原因，导致材料的性能有所下降。
所以在实施例2、3中加入了相容剂，可以看到，材料的机械性能提升到和对比例接近的水平，但是相应的透光率和焊接性能由原来的455N提升到490N左右，透光率也提升到55％和58％，耐磨等级提升到4级，空心玻璃微珠K25的效果在焊接强度和透光率方面要优于实心玻璃微珠050-20-215。
采用实心玻璃微珠和空心玻璃微珠搭配使用的方法，结果如实施例4-7所示，当空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的比例为15:5的时候材料的性能接近于对比例的性能，这个时候的透光率和焊接强度达到最大值，这时从材料的外观也可以明显的看出来透光率提升了很多。说明空心玻璃微珠和实心玻璃微珠相互配合，提高了材料的透光性能。加入透明成核剂Millad3988改变了材料的结晶类型，使得光线更容易从材料内部通过，另外加入的这种成核剂由于提高了材料的结晶性能，使得材料的刚性有所提高，冲击有所降低，但是透光率和焊接强度在实施例6的基础上又得到了提升。成核剂可以提高表面结晶度，从而提高表面硬度，耐磨等级也得到了提升。
本发明在汽车外饰方面可以适用于保险杠周边零件，通过激光焊接的方法和保险杠材料结为一体，较大程度的提高了材料的耐磨和耐刮擦性能，不用再加入其他耐刮擦试剂，降低了材料的成本。

Claims (10)

1.一种可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物，其特征在于：按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯树脂62-87份；
玻璃微珠8-25份；
相容剂2-4份；
增韧剂2-8份；
抗氧剂0.2-0.5份；
耐候剂0.3-0.5份；
增透剂0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯或均聚聚丙烯，密度范围为0.890-0.910g/cm3，在230℃、2.16Kg负荷下，熔体质量流动速率为2-30g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述玻璃微珠为空心玻璃微珠和实心玻璃微珠中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯类相容剂，密度为0.88-0.91g/cm3，在230℃、0.325Kg负荷下，熔体质量流动速率为6-15g/10min。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述增韧剂为POE类增韧剂，密度为0.860～0.898g/cm3，在190℃、2.16Kg负荷下，熔体质量流动速率为0.5～13g/10min。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述耐候剂为受阻胺类光稳定剂。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述增透剂为山梨醇类聚丙烯透明成核剂。
9.一种如权利要求1所述的可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
将聚丙烯树脂、相容剂、增韧剂、抗氧剂、增透剂、耐候剂投入高速搅拌机中混合均匀再加入双螺杆挤出机中，玻璃微珠通过侧喂的方式加入，熔融混炼，挤出造粒，得到可透光具有良好耐磨性能的聚丙烯组合物。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述熔融混炼温度为180～220℃，螺杆转速为450～500转/分。
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