一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚丙烯技术领域，具体是一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车的飞速发展，对汽车轻量化、安全化以及车内舒适化、环保化提出了更高的要求。改性聚丙烯作为汽车零件常用材料，具备来源广泛、密度小、力学均衡性好、耐化学腐蚀、易加工及价格低廉等突出优点。
3.但是汽车内饰用聚丙烯材料在合成、改性、注塑等工艺中不可避免会产生大量可挥发有机小分子，而且车内环境相对密闭，这会导致车内有机物散发类物质含量超标，从而影响车内乘客的健康；同时，聚丙烯树脂降解以及助剂的添加也会造成车内气味较差，影响乘客的舒适感。另外，现有的汽车内饰用聚丙烯材料容易出现分层、熔接线、流痕等表观问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一方面，本发明提供了一种改性聚丙烯复合材料，由包括如下重量份数的组分制备而成：聚丙烯70-80份、改性滑石粉10-30份、手性二氧化硅纤维/纳米管复配物10-30份、聚烯烃弹性体5-10份、有机硅1-5份、吸水树脂1-10份、硅酮母粒5-20份、相容剂1-3份和其他助剂1-5份。
7.进一步的，手性二氧化硅纤维/纳米管复配物由二氧化硅纳米管和多种手性二氧化硅纤维复配而成，二氧化硅为有机-无机杂化的二氧化硅。
8.进一步的，二氧化硅纳米管为螺旋结构的中空管，管长为3.0-8.0μm，内径为50-200nm，且管壁具有多孔结构。
9.进一步的，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝pp大分子。
10.进一步的，其他助剂为光稳定剂、润滑剂、抗氧剂中的一种或多种，光稳定剂为v7330、5580或531，润滑剂为白油或乙烯基双硬酯酰胺，抗氧剂为四(β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)季戊四醇脂、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或硫代二丙酸双十八醇酯。
11.另一方面，本本发明提供了一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将配方量的各组分置于高速混合机中干混后，通过双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯复合材料。
12.进一步的，干混的时间为10min。
13.进一步的，双螺杆挤出机从加料口到机头包括依次相连的一区、二区、三区、四区、五区、六区、七区、八区、九区和十区，各组分的混合物料依次经过各区，一区的温度为180～
190℃，二区的温度为200～210℃，三区的温度为200～210℃，四区的温度为210～215℃，五区的温度为210～215℃，六区的温度为210～215℃，七区的温度为215～225℃，八区的温度为215～225℃，九区的温度为215～225℃，十区的温度为215～225℃。
14.进一步的，各组分的混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为1-2min。
15.进一步的，挤出时的压力为12-18mpa。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.本发明提供的一种改性聚丙烯复合材料，其中手性二氧化硅纤维/纳米管复配物中的二氧化硅纳米管可以有效吸附该复合材料中的有毒性的和易挥发性的有机小分子，从而提高该复合材料的环保性；二氧化硅纳米管的螺旋结构能够与聚丙烯发生缠绕，提高了二氧化硅纳米管在该复合材料中的稳定性，改善了该复合材料的注塑产品的表观形貌，同时还提高了该复合材料及其注塑产品的力学性能；手性二氧化硅纤维通过分子间的氢键作用，产生手性诱导，能够降低聚丙烯分子链段的取向，使其规则排列，从而提高该复合材料注塑产品的力学性能。
18.手性二氧化硅纤维/纳米管复配物与吸水树脂组合使用，通过萃取和吸附的双重作用，解决该复合材料的气味的问题。
19.相容剂能够改善该复合材料中各组分的相容性，提高流动性。
20.上述各组分的作用并不单一，每一组分均会影响该复合材料的多种性能，本发明通过选择特定的配比，使各组分相互配合，各组分的剪切粘度接近，达到充分混合的效果，解决了该复合材料分层、熔接线、流痕等表观问题。
21.该复合材料的密度为1.03-1.06g/cm3，熔指≥10g/10min，弯曲模量≥1500mpa，冲击强度≥15kj/cm3，拉伸强度≥20mpa，燃烧性能≤100mm/min，耐划伤性能≤1.5，气味等级≤3.5，且无虎皮纹。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1
24.一种改性聚丙烯复合材料，由包括如下重量份数的组分制备而成：聚丙烯70份、改性滑石粉10份、手性二氧化硅纤维/纳米管复配物10份、聚烯烃弹性体5份、有机硅1份、吸水树脂1份、硅酮母粒5份、相容剂1份和其他助剂1份；其中手性二氧化硅纤维/纳米管复配物由二氧化硅纳米管和多种手性二氧化硅纤维复配而成，二氧化硅为有机-无机杂化的二氧化硅；二氧化硅纳米管为螺旋结构的中空管，管长为3.0μm，内径为50nm，且管壁具有多孔结构；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；其他助剂为光稳定剂，光稳定剂为v7330。
25.上述改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将配方量的各组分置于高速混合机中干混10min后，通过双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机从加料口到机头包括依次相连的一区、二区、三区、四区、五区、六区、七区、八区、九区和十区，各组分的混合物料依次经过各区，一区的温度为180℃，二区的温度为200℃，
三区的温度为200℃，四区的温度为210℃，五区的温度为210℃，六区的温度为210℃，七区的温度为215℃，八区的温度为215℃，九区的温度为215℃，十区的温度为215℃；各组分的混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为1min；挤出时的压力为12mpa。
26.实施例2
27.一种改性聚丙烯复合材料，由包括如下重量份数的组分制备而成：聚丙烯72份、改性滑石粉15份、手性二氧化硅纤维/纳米管复配物15份、聚烯烃弹性体6份、有机硅2份、吸水树脂2份、硅酮母粒8份、相容剂1.5份和其他助剂2份；其中手性二氧化硅纤维/纳米管复配物由二氧化硅纳米管和多种手性二氧化硅纤维复配而成，二氧化硅为有机-无机杂化的二氧化硅；二氧化硅纳米管为螺旋结构的中空管，管长为4.0μm，内径为70nm，且管壁具有多孔结构；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；其他助剂为抗氧剂，抗氧剂为四(β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)季戊四醇脂。
28.上述改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将配方量的各组分置于高速混合机中干混10min后，通过双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机从加料口到机头包括依次相连的一区、二区、三区、四区、五区、六区、七区、八区、九区和十区，各组分的混合物料依次经过各区，一区的温度为182℃，二区的温度为202℃，三区的温度为202℃，四区的温度为212℃，五区的温度为212℃，六区的温度为212℃，七区的温度为218℃，八区的温度为218℃，九区的温度为218℃，十区的温度为218℃；各组分的混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为1.2min；挤出时的压力为13mpa。
29.实施例3
30.一种改性聚丙烯复合材料，由包括如下重量份数的组分制备而成：聚丙烯75份、改性滑石粉20份、手性二氧化硅纤维/纳米管复配物20份、聚烯烃弹性体8份、有机硅3份、吸水树脂5份、硅酮母粒12.5份、相容剂2份和其他助剂3份；其中手性二氧化硅纤维/纳米管复配物由二氧化硅纳米管和多种手性二氧化硅纤维复配而成，二氧化硅为有机-无机杂化的二氧化硅；二氧化硅纳米管为螺旋结构的中空管，管长为5.5μm，内径为130nm，且管壁具有多孔结构；相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝pp大分子；其他助剂为润滑剂，润滑剂为乙烯基双硬酯酰胺。
31.上述改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将配方量的各组分置于高速混合机中干混10min后，通过双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机从加料口到机头包括依次相连的一区、二区、三区、四区、五区、六区、七区、八区、九区和十区，各组分的混合物料依次经过各区，一区的温度为185℃，二区的温度为205℃，三区的温度为205℃，四区的温度为213℃，五区的温度为213℃，六区的温度为213℃，七区的温度为220℃，八区的温度为220℃，九区的温度为220℃，十区的温度为220℃；各组分的混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为1.5min；挤出时的压力为15mpa。
32.实施例4
33.一种改性聚丙烯复合材料，由包括如下重量份数的组分制备而成：聚丙烯78份、改性滑石粉25份、手性二氧化硅纤维/纳米管复配物25份、聚烯烃弹性体9份、有机硅4份、吸水树脂9份、硅酮母粒18份、相容剂2.8份和其他助剂4份；其中手性二氧化硅纤维/纳米管复配物由二氧化硅纳米管和多种手性二氧化硅纤维复配而成，二氧化硅为有机-无机杂化的二氧化硅；二氧化硅纳米管为螺旋结构的中空管，管长为7.0μm，内径为180nm，且管壁具有多
孔结构；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；其他助剂为光稳定剂和润滑剂，光稳定剂为5580，润滑剂为乙烯基双硬酯酰胺。
34.上述改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将配方量的各组分置于高速混合机中干混10min后，通过双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机从加料口到机头包括依次相连的一区、二区、三区、四区、五区、六区、七区、八区、九区和十区，各组分的混合物料依次经过各区，一区的温度为188℃，二区的温度为208℃，三区的温度为208℃，四区的温度为214℃，五区的温度为214℃，六区的温度为214℃，七区的温度为223℃，八区的温度为223℃，九区的温度为223℃，十区的温度为223℃；各组分的混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为1.8min；挤出时的压力为17mpa。
35.实施例5
36.一种改性聚丙烯复合材料，由包括如下重量份数的组分制备而成：聚丙烯80份、改性滑石粉30份、手性二氧化硅纤维/纳米管复配物30份、聚烯烃弹性体10份、有机硅5份、吸水树脂10份、硅酮母粒20份、相容剂3份和其他助剂5份；其中手性二氧化硅纤维/纳米管复配物由二氧化硅纳米管和多种手性二氧化硅纤维复配而成，二氧化硅为有机-无机杂化的二氧化硅；二氧化硅纳米管为螺旋结构的中空管，管长为8.0μm，内径为200nm，且管壁具有多孔结构；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；其他助剂为光稳定剂、润滑剂和抗氧剂，光稳定剂为531，润滑剂为白油，抗氧剂为四(β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)季戊四醇脂。
37.上述改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：将配方量的各组分置于高速混合机中干混10min后，通过双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机从加料口到机头包括依次相连的一区、二区、三区、四区、五区、六区、七区、八区、九区和十区，各组分的混合物料依次经过各区，一区的温度为190℃，二区的温度为210℃，三区的温度为210℃，四区的温度为215℃，五区的温度为215℃，六区的温度为215℃，七区的温度为225℃，八区的温度为225℃，九区的温度为225℃，十区的温度为225℃；各组分的混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为2min；挤出时的压力为18mpa。
38.对比例1
39.与实施例1所不同的是：配方中不含手性二氧化硅纤维/纳米管复配物。
40.对比例2
41.与实施例1所不同的是：配方中不含吸水树脂。
42.对比例3
43.与实施例1所不同的是：手性二氧化硅纤维/纳米管复配物的含量为5重量份。
44.对比例4
45.与实施例1所不同的是：手性二氧化硅纤维/纳米管复配物的含量为40重量份。
46.对比例5
47.与实施例1所不同的是：吸水树脂的含量为0.5重量份。
48.对比例6
49.与实施例1所不同的是：吸水树脂的含量为20重量份。
50.将上述实施例1至5以及对比例1至6的复合材料均按照统一工艺注塑成相应的测试样条，并进行性能测试，测试数据如表1所示。
51.表1实施例1至5及对比例1至6的复合材料性能测试数据
[0052][0053]
从表1中可以看出：当配方中只含手性二氧化硅纤维/纳米管复配物或吸水树脂(对比例1和对比例2)中的一种时，所得到的复合材料对有毒性的和易挥发性的有机小分子的吸附效果较差；当配方中二氧化硅纤维/纳米管复配物含量较高或较低(对比例3和对比例4)时，所得到的复合材料的拉伸强度、冲击强度和熔体流动速率均较低，且对有毒性的和易挥发性的有机小分子的吸附效果较差；当配方中吸水树脂含量较高或较低(对比例5和对比例6)时，所得到的复合材料的拉伸强度、冲击强度和熔体流动速率均较低，且对有毒性的和易挥发性的有机小分子的吸附效果较差。
[0054]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。