一種低密度、低收縮、高抗沖聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合材料，具體為一種具有低密度、低收縮、高抗沖的聚丙 烯復(fù)合材料，以及其制備方法；屬于聚合物改性和加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著日益嚴(yán)峻的能源問題，近年來各大汽車主機廠都在進(jìn)行整車輕量化的嘗試。 對于塑料零部件的原料而言，占較大比例的聚丙烯原料的密度降低，可以有效的減輕制件 的重量，從而為整車輕量化做出一份貢獻(xiàn)。近十幾年來，以輕量化為目標(biāo)的研宄和相關(guān)成果 層出不窮，很多汽車廠或原材料廠家都對低密度材料進(jìn)行了較為深入的研宄，通過高性能 超細(xì)或納米級礦物填充、微孔發(fā)泡等特殊工藝、以及纖維類填充改性等途徑，均在低密度輕 量化材料領(lǐng)域取得了 一定的進(jìn)展。
[0003] 然而對于汽車零部件注塑廠家來說，尤其是儀表板、門板、保險杠等大型零部件， 低密度輕量化材料雖然對整車減重有著明顯的效果，但對于注塑模具的設(shè)計和制造卻提出 了更高的要求。這是因為低密度材料大都以部分犧牲剛性或韌性為代價，對結(jié)構(gòu)性或功能 性零部件來說，必須在模具設(shè)計上增加更多的支撐或強化性結(jié)構(gòu)，才能滿足較低剛性或韌 性的低密度材料的使用要求。更為嚴(yán)重的問題在于，由于聚丙烯材料自身的收縮率較大，低 密度低填充必將造成更為嚴(yán)重的收縮，這就要求模具設(shè)計時使用較正常材料更大的模具收 縮率，意味著如果要做整車輕量化，必須重新設(shè)計制造所有大型塑料件的模具，這對于主機 廠和零部件廠來說顯然是不現(xiàn)實的。因此，多年來輕量化材料在汽車上的批量應(yīng)用寥寥無 幾。
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明通過研宄高性能無機礦物、共聚丙烯和橡膠彈性體的 協(xié)同作用，并用側(cè)喂料加工工藝，獲得了低密度、低收縮、高抗沖的聚丙烯復(fù)合材料，產(chǎn)品除 了密度減輕，剛性基本不損失、韌性提高之外，還具有和正常材料相同的收縮率，可以方便 的直接應(yīng)用于主要汽車內(nèi)外飾零部件的注塑，達(dá)到整車減重的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種低密度、低收縮、高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，用于汽車或 家電行業(yè)常見的注塑零部件。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的是為了提供這種聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的目的 可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種低密度、低收縮、高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，由下列重量百分比的原料組成：
[0008] 聚丙烯 69-85%， 高性能無機填料 5_15%， 彈性體增韌劑 10-20%， 穩(wěn)定劑 0. 1-2%, 其它添加劑 0-5%。
[0009]其中，
[0010] 所述的聚丙烯為230°C X2. 16kg測試條件下熔體流動速率為3-70g/10min的共聚 丙烯，其中共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量為4-10m〇l %。
[0011] 所述的高性能無機填料為滑石粉和云母中的一種或兩種以上的組合物，優(yōu)選平均 粒徑0. 5-2. 5 ym的滑石粉。
[0012] 所述的彈性體增韌劑為聚丁二烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠（EPDM)、乙烯-辛烯 共聚物和乙烯-丁烯共聚物等中的一種或兩種以上的組合物，優(yōu)選乙烯-丁烯共聚物彈性 體，在230°C X 2. 16kg測試條件下，熔體流動速率為0. 5-10g/10min。
[0013] 所述穩(wěn)定劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為所需的主抗氧劑和輔助抗氧劑，其中主抗氧劑 為受阻酚或硫酯類抗氧劑，輔助抗氧劑為亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。
[0014] 所述其它添加劑包括本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為所需的著色劑、成核劑、發(fā)泡劑、表面活 性劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑、抗靜電助劑、抗微生物助劑和潤滑劑中 的一種或兩種以上的組合物。
[0015] 上述低密度、低收縮、高抗沖聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下：
[0016] 1)按重量配比稱取原料；
[0017] 2)將步驟1)原料置于高速混合器中干混3-15分鐘，將混合后的原料加入雙螺桿 擠出機中，經(jīng)熔融擠出后冷卻造粒；其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)190-200°C，二區(qū)190-210°C， 三區(qū)190-210°C，四區(qū)190-210°C，機頭190-220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為100-1000轉(zhuǎn)/分。
[0018]另一種優(yōu)選的制備方法為：按重量配比稱取原料；將聚丙烯、彈性體增韌劑、穩(wěn)定 劑和其它助劑在高速混合器中干混3-15分鐘制得混合物A，將混合物A從螺桿尾部主喂料 口加入雙螺桿擠出機，高性能無機填料從螺桿中部側(cè)向喂料口加入雙螺桿擠出機，經(jīng)熔融 擠出后冷卻造粒；其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)190_200°C，二區(qū)190-210°C，三區(qū)190-210°C，四 區(qū)190-210°C，機頭190-220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為100-1000轉(zhuǎn)/分。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0020] 1、通過高性能無機填料、彈性體增韌劑和共聚丙烯的協(xié)同作用，獲得了密度更低、 韌性更好的聚丙烯復(fù)合材料。
[0021] 2、通過將高性能無機填料從側(cè)喂料口加入的工藝方法，獲得了綜合性能更好的低 密度、高抗沖聚丙烯復(fù)合材料。
[0022] 3、通過各組分的協(xié)同作用和側(cè)喂料生產(chǎn)工藝，所得的低密度、高抗沖聚丙烯材料 具有與正常材料相當(dāng)?shù)牡褪湛s率和機械性能，可以在塑料零件模具收縮率和結(jié)構(gòu)不做任何 調(diào)整的前提下進(jìn)行材料減重，給塑料零件提供了較為容易實現(xiàn)的輕量化途徑。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的范圍不受這些實施例的限 制，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。
[0024] 在實施例及對比例的復(fù)合材料配方中，所用聚丙烯為熔體流動速率 (230°C X2. 16kg)20-50/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其 含量在4-10mol%范圍內(nèi)。
[0025] 所用高性能無機填料為平均粒徑0. 5-2. 5 y m的超細(xì)滑石粉。
[0026] 所用彈性體為DOW公司的乙烯-丁烯共聚物7487。
[0027] 所用穩(wěn)定劑為英國ICE公司的Negonox DSTP (化學(xué)名稱為硫代二丙酸硬脂醇醋）、 BASF公司的Irganox 1010 (化學(xué)名稱為四[|3-(3, 5-二叔丁基4-輕基苯基）丙酸]季戊 四醇酯）、以及BASF公司的Igrafosl68 (化學(xué)名稱為亞磷酸三（2, 4-二叔丁基苯）酯）。 [0028] 實施例1
[0029] 按重量百分比稱取聚丙烯84. 5 %、高性能無機填料5 %、彈性體10 %、 1找&11〇叉1010為0.1%、]^四;1^〇8 168為0.1%、他區(qū)〇11(?03?。繛?.3%，在高速混合器中 干混5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)200°C，二區(qū) 210°C，三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥 后在注射成型機上注射成型制樣。
[0030] 實施例2
[0031] 按重量百分比稱取聚丙烯79. 5 %、高性能無機填料10 %、彈性體10 %、 1找&11〇叉1010為0.1%、]^四;1^〇8 168為0.1%、他區(qū)〇11(?03??？為0.3%，在高速混合器中 干混5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)200°C，二區(qū) 210°C，三區(qū)210°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥 后在注射成型機上注射成型制樣。
[0032] 實施例3
[0033] 按重量百分比稱取聚丙烯74. 5 %、高性能無機填料10 %、彈性體1