CN112708210B - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，包括如下重量份的组分：聚丙烯树脂：70～99.8份、增韧剂：0～30份、石墨烯：1～5份、相容剂：2～7份、助剂：0.2～2份，本发明利用石墨烯具有高导热系数，在聚丙烯材料中添加石墨烯，并添加相容剂SEBS接枝马来酸酐来提高石墨烯在聚丙烯材料中的分散，显著提高聚丙烯材料的热导率，得到一种制备简单、高导热的聚丙烯组合物，可用于制备汽车需要散热零部件的壳体塑料件。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属高分子材料技术领域，涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及机械领域。在汽车工业上，聚丙烯主要应用在汽车内外饰件上。汽车电路***上有很多电子零部件，当其工作时间长时会产生很大的热量，导致电子零部件温度升高，这会降低电子零部件的工作效率及使用寿命。而这些零部件外面的壳体很多PP塑料。若PP塑料导热系数较高，具有很好地导热效果，将热量耗散，则可显著降低电子零部件的温度，有利于其工作效率和使用寿命。
为了提高聚丙烯材料的导热性能，人们进行了很多研究。常通过填充氮化硼、氮化铝、氧化镁和碳粉等导热填料来提高PP材料的热导率。如专利公开号为：CN201910509565.5公开的一种具有核壳结构导热填料填充的聚丙烯复合材料，该发明两种导热填料氨基改性氮化硼和环氧基改性三氧化二铝通过化学键连接在一起，形成核壳结构的导热填料；导热系数较大的片状氨基改性氮化硼由于包覆在体积较大的球形环氧基改性三氧化二铝的表面，也更容易让具有较高导热系数的导热填料相互接触，从而形成导热网络。但该方法中导热填料含量较高，导致其力学性能下降，导热系数也不高。
因此，本领域尚需开发一种制备方法简单、高导热的聚丙烯材料，用于汽车塑料件。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种制备简单、高导热的聚丙烯组合物。
本发明的另一目的是提供上述制备方法简单、高导热的聚丙烯组合物的制备方法。
本发明研究发现，在聚丙烯材料中添加石墨烯，石墨烯在聚丙烯树脂中均匀分散，显著提高了聚丙烯材料的导热系数，石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)，当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK，因此在聚丙烯中添加石墨烯可明显提高聚丙烯材料的导热系数。
为了实现上述的效果，本发明提供如下技术方案：
一种聚丙烯组合物，包括如下重量份的组分：聚丙烯树脂：70～99.8份、增韧剂：0～30份、石墨烯：1～5份、相容剂：2～7份、助剂：0.2～2份。
优选的是，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的一种或两种的混合物。
优选的是，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的一种或两种的混合物。
优选的是，所述助剂为抗氧剂和光稳定剂。
优选的是，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂，具体可以是1010、1076、3114、168、PEP-36中的一种或者两种及以上的混合物。
优选的是，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，具体可以是UV-3808PP5、LA-402XP、LA-402AF中的一种或者两种及以上的混合物。
优选的是，所述相容剂为SEBS接枝马来酸酐，且SEBS接枝马来酸酐中的SEBS中含有苯环。
一种聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤，
S1、将聚丙烯树脂、增韧剂、石墨烯、相容剂及助剂混匀；
S2、将S1步骤中混合的料再加入到双螺杆挤出机中，进行熔融混炼挤出，得到一种制备简单、高导热的聚丙烯材料。
其中，在S2的操作步骤中：所述熔融混炼温度为200～210℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为350～450转/分钟。
本发明提供了一种聚丙烯组合物及其制备方法，具备以下有益效果：
1.本发明利用石墨烯具有高导热系数，在聚丙烯材料中添加石墨烯，并添加相容剂SEBS接枝马来酸酐来提高石墨烯在聚丙烯材料中的分散，显著提高聚丙烯材料的热导率，得到一种制备简单、高导热的聚丙烯组合物。
2.本发明所制备的聚丙烯组合物可用于制备汽车需要散热零部件的壳体塑料件。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
备注：本发明所用原料来源如下，但是不受以下原料限制。
聚丙烯树脂：根据ISO1133-2-2011标准，在230℃、2.16kg负荷下的熔体质量流动速率为30g/10min，中海壳牌，共聚聚丙烯；
增韧剂：根据ISO1133-2-2011标准，在1900℃、2.16kg负荷下的熔体质量流动速率为1.0g/10min，陶氏化学有限公司；
石墨烯：南京先丰纳米；
相容剂：美国科腾；
抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168，双键化工；
光稳定剂：UV-3808，BASF。
实施例1-7
各实施例的指标步骤如下：
按照实施例各组分重量份将将聚丙烯树脂、增韧剂、石墨烯、相容剂及助剂混匀，后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为200～210℃，螺杆转速为350～450转/分钟，挤出造粒，得到制备简单、高导热的聚丙烯组合物。实施例1-7和对比例1-6各组分配方见表1。
实施例1-7和对比例1-6性能指标见表2。
表1实施例1-7和对比例1-6中各组分配比(以重量份数计)
Figure BDA0002870149860000041
表2实施例1-7和对比例1-6中各性能测试结果
Figure BDA0002870149860000042
性能测试方法：
热导率：采用热常数分析仪测试聚丙烯组合物的热导率，探头半径为6.403mm，测试温度25℃，样板尺寸40×40×(3±0.2)mm。
由表2中测试结果可得出：采用1～5份石墨烯和2～7份相容剂的聚丙烯组合物具有制备简单、高热导率特性。当石墨烯含量为3份、相容剂含量为5份时，所得聚丙烯组合物热导率最高。
由于石墨烯具有高导热系数，在聚丙烯材料中添加石墨烯，并添加相容剂SEBS接枝马来酸酐来提高石墨烯在聚丙烯材料中的分散，显著提高聚丙烯材料的热导率，得到一种制备简单、高导热的聚丙烯组合物，所制备的聚丙烯组合物可用于制备汽车需要散热零部件的壳体塑料件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：聚丙烯树脂：70～99.8份、增韧剂：0～30份、石墨烯：1～5份、相容剂：2～7份、助剂：0.2～2份；
所述相容剂为SEBS接枝马来酸酐，且SEBS接枝马来酸酐中的SEBS中含有苯环。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述助剂为抗氧剂和光稳定剂。
5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂。
6.根据权利要求5所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为1010、1076、3114、168、PEP-36中的一种或者两种及以上的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为UV-3808PP5、LA-402XP、LA-402AF中的一种或者两种及以上的混合物。
9.权利要求1-8中任意一项权利要求所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、将聚丙烯树脂、增韧剂、石墨烯、相容剂及助剂混匀；
S2、将S1步骤中混合的料再加入到双螺杆挤出机中，进行熔融混炼挤出，得到一种制备简单、高导热的聚丙烯材料。
10.根据权利要求9所述的一种聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，在S2的操作步骤中：所述熔融混炼温度为200～210℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为350～450转/分钟。
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