一种聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种具有良好多轴冲击性能的聚丙烯复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯(polypropylene，简称pp)是一种半结晶的热塑性塑料，由于其具有良好的综合性能，在汽车领域的内外饰制品中具有广泛的应用。通常使用的聚丙烯是一般均是经过改性的，以提高其刚性和韧性，来满足制件要求，特别是汽车内饰件，面积大且结构复杂，需要材料具有优良的刚性和韧性，以保证内饰件在安装使用过程中不出现变形，保证乘客的人员安全。
3.相较于传统的传统的冲击性能测试，现行的多轴冲击测试astm 3763和iso 6603能更好地反应材料在使用过程中受冲击时的表现。目前越来越多的主机厂对改性聚丙烯材料增加了多轴冲击要求，并随着内外饰件的发展，要求越来越高，特别是-30℃低温多轴冲击的表现形式。
4.目前的聚丙烯材料的改性手段，单纯依靠poe的添加，需要较大量的poe添加才能达到多轴韧性断裂，并且这对于常温性能的影响较大，且改性难度较为极限。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明有必要提供一种聚丙烯复合材料，通过在聚丙烯体系中加入无规共聚聚丙烯和半结晶聚合物来改性聚丙烯材料，从而提高聚丙烯复合材料的多轴冲击性能。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供了一种聚丙烯复合材料，其由聚丙烯基料38-91.6份、无规共聚聚丙烯1-4份、半结晶聚合物2-7份、增韧剂5-20份、矿物填料0-30份、抗氧剂0.2-0.6份和分散剂0.2-0.4份按照重量份制备而成。
8.进一步方案，所述聚丙烯基料为共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为3-100g/10min。
9.进一步方案，所述半结晶聚合物为埃克森美孚化工的vistamaxx系列高性能聚合物。
10.进一步方案，所述矿物填料选自滑石粉、硅灰石、晶须、云母中的至少一种。
11.进一步方案，所述增韧剂为poe，所述poe在90℃、2.16kg条件下的熔融指数在0.1-30g/10min。
12.进一步方案，所述抗氧剂选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
13.进一步方案，所述分散剂选自硅酮类、硬脂酸盐类分散剂中的一种。
14.本发明进一步提供了一种如前所述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步
骤：
15.按照重量份配比将聚丙烯基料、无规共聚聚丙烯、半结晶聚合物、增韧剂、矿物填料、抗氧剂和分散剂充分混合，获得均匀的混合料；
16.将所述混合料加入双螺杆挤出机中，将熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
17.进一步方案，所述双螺杆挤出机的工作温度可根据实际情况进行调整，在本发明的一些具体的实施例中，双螺杆挤出机的工作温度具体为一区170-180℃，二区170-185℃，三区180-200℃，四区195-215℃，五区190-220℃，螺杆转速在230-400rpm之间。
18.本发明具有以下有益效果：
19.本发明通过无规共聚聚丙烯和半结晶聚合物改性聚丙烯材料，其中，添加的少量无规共聚聚丙烯可以降低聚丙烯部分的结晶度，从而提高聚丙烯材料的韧性；并且无规共聚聚丙烯相比于poe，能够与聚丙烯材料更好的相容，从而分散更加均匀，在材料受到多轴冲击时，均匀分布的无规共聚聚丙烯可以吸收能量，以改善聚丙烯材料的断裂方式。
20.半结晶聚合物的加入能够提高聚丙烯基料和poe的相容性，从而提高poe的增韧效果，减少poe的使用含量，降低材料成本且可平衡聚丙烯材料的刚性强度。
21.本发明通过无规共聚聚丙烯和半结晶聚合物协同增韧改性，明显提高了材料的机械性能和低温多轴冲击表现。
具体实施方式
22.下面通过具体实施例对本发明进行说明，需要说明的是，下面的具体实施例仅仅是用于说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围，另外，如无特别说明，未具体记载条件或者步骤的方法均为常规方法，所采用的试剂和材料均可从商业途径获得。以下实施例和对比例中，如无特别说明，所述的“份”、“份数”等均为重量份；并且可以理解的是，以下实施例中采用的具体试剂等是为了使得本发明的技术方案更加清楚做出的示例，不代表本发明仅能采用以下试剂进行。
23.实施例1
24.称取熔融指数为25g/10min的共聚聚丙烯pp k9829h(燕山石化)67.3份、无规共聚聚丙烯pp m800e(中石化)2份、半结晶聚合物vistamaxx 6202(埃克森美孚)5份、poe 8200(陶氏化学)10份、滑石粉ah 51105(艾海)15份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944(氰特化学)0.2份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.2份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.3份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区175℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，五区为210℃，螺杆转速280转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
25.实施例2
26.称取熔融指数为60g/10min的共聚聚丙烯pp k7760h(燕山石化)75.2份、无规共聚聚丙烯ppr6200(lg化学)3份、半结晶聚合物vistamaxx 8380(埃克森美孚)4份、poe 8842(陶氏化学)7份、滑石粉ah 51210(艾海)10份、受阻胺类抗氧剂uv531(氰特化学)0.2份、受阻酚类抗氧剂1330(巴斯夫)0.3份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.3份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工
作温度依次为一区170℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区为190℃；螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
27.实施例3
28.称取熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯pp bx3800(韩国sk)55.2份、无规共聚聚丙烯pp m800e(中石化)3份、半结晶聚合物vistamaxx 8780(埃克森美孚)6份、poe 8150(陶氏化学)15份、碱式硫酸镁晶须ws-1s2(营口康如)20份、受阻胺类抗氧剂cyasorb uv 3346(氰特化学)0.2份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.2份和硬脂酸钙分散剂(江西宏远化工)0.4份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区为210℃；螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
29.实施例4
30.称取熔融指数为100g/10min的共聚聚丙烯pp k7100(中石化)91.6份、无规共聚聚丙烯pp m800e(中石化)1份、半结晶聚合物vistamaxx 3000(埃克森美孚)2份、poe 8137(陶氏化学)5份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944(氰特化学)0.1份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.1份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.2份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区175℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，五区为210℃；螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
31.实施例5
32.称取熔融指数为15g/10min pp ypj1215c(扬子石化)的共聚聚丙烯38份、无规共聚聚丙烯pp m800e(中石化)4份、半结晶聚合物vistamaxx 6202(埃克森美孚)7份、poe 8200(陶氏化学)20份、滑石粉thp1l(意米法比)30份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944(氰特化学)0.3份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.3份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.4份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区175℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，五区为210℃；螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
33.对比例1
34.称取熔融指数为25g/10min的共聚聚丙烯pp k9829h(燕山石化)67.3份、半结晶聚合物vistamaxx 6202(埃克森美孚)7份、poe 8200(陶氏化学)10份、滑石粉ah 51105(艾海)15份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944(氰特化学)0.2份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.2份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.3份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区175℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，五区为210℃；螺杆转速280转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
35.对比例2
36.称取熔融指数为25g/10min的共聚聚丙烯pp k9829h(燕山石化)67.3份、无规共聚聚丙烯pp m800e(中石化)7份、poe 8200(陶氏化学)10份、滑石粉ah 51105(艾海)15份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944(氰特化学)0.2份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.2份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.3份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原
材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区175℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，五区为210℃；螺杆转速280转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
37.对比例3
38.称取熔融指数为25g/10min的共聚聚丙烯pp k9829h(燕山石化)74.3份、poe 8200(陶氏化学)10份、滑石粉ah 51105(艾海)15份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944(氰特化学)0.2份、受阻酚类抗氧剂1010(巴斯夫)0.2份和硅酮类分散剂e525(赢创化学)0.3份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，其中，双螺杆挤出机的工作温度依次为一区175℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，五区为210℃；螺杆转速280转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
39.测试例
40.将上述实施例1-5和对比例1-3制得的聚丙烯复合材料按照以下方法进行性能检测，检测结果见表1：
41.其中，弯曲强度和弯曲模量按照iso 178标准进行测试，测试样条尺寸为80
×
10
×
4mm，弯曲速度为2mm/min；
42.简支梁缺口冲击强度按照iso 180标准进行测试，测试温度为23℃，测试样条尺寸为80
×
10
×
4mm。
43.拉伸强度按照iso 527标准进行测试，测试样条尺寸为150
×
10
×
4mm，弯曲速度为50mm/min；
44.多轴冲击按照iso 6603标准进行测试，实验温度为23℃和-30℃。测试样片数量十片，记录韧性断裂ys和yd所占总试片数量百分比。
45.表1聚丙烯复合材料测试结果
46.47.由表1中的测试结果可见，本发明制得的聚丙烯复合材料具有更好的刚韧平衡性能，在较少的poe添加情况下就可达到良好的多轴冲击表现，特别是低温多轴性能表现优异，制备简单，经济可行，具有广阔的市场应用空间。
48.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。