一种高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料，包括以下重量份的组分：基础材料96～98份、抗氧剂0.3～1份、光稳定剂0.3～1份、润滑剂0.3～1份、偶联剂0.3～1份、白油0.3～1份。其中，所述的基础材料由以下组成，聚丙烯52～90wt%、填料3～40wt%、纳米金属氧化物1～5wt%、聚四氟乙烯蜡0.5～3wt%。所述的聚丙烯改性材料具有高刚度、高耐热、耐划伤的优点，成本低廉，制造简易，应用范围广泛。本发明还公开了制备上述聚丙烯改性材料的方法。
【专利说明】
一种高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料
技术领域
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种改性聚丙烯材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯是一种具有良好加工性能，耐油性，耐化学药品品性，质量轻，价格便宜，目 前正在被广泛的使用当中，也是增长速度最快的热塑性塑料。但其本身在性能方面也有些 不足，如耐热性差，强度低，低温冲击性能差，耐刮擦性能也较差，这些都大大限制了在聚丙 烯在汽车内饰行业的应用。
[0003] 提高聚丙烯的刚度，耐热性通常都是采用添加玻璃纤维来提高材料的刚性，耐热， 强度，通过添加耐划伤剂来提高材料的耐划伤性能。
[0004] 中国专利CN101020775A介绍了 一种高强高韧聚丙烯材料制备其主要是通过矿物 增强和β成核剂以及弹性体来达到增韧的效果，该种方法的成本偏高，而且复合材料强度 和初性提尚的有限。
[0005] 中国专利CN1468897A介绍了一种钛酸钾晶须和玻璃纤维的聚丙烯复合材料的制 备方法，所制备的材料强度和韧性均比较高，然而玻纤的使用会影响制件的外观，并容易产 生翘曲等，这就限制了材料的使用。
[0006] 欧洲专利ΕΡ496625Α公开了一种高结晶聚丙烯的复合材料，其单单只是通过添加 滑石粉来达到高强度，高刚性的目的，但是这导致复合材料冲击强度的降低，从而限制材料 的使用。
[0007] 中国专利CN102516662A介绍了一种高强度、高耐热聚丙烯复合材料的制备，其通 过添加镁盐晶须来提高材料的耐热和强度，其耐热温度和强度有一定的提高，但其加工方 式相对不够简单。
[0008] 中国专利CN103910933A介绍了一种高硬度耐刮擦聚丙烯材料及其制备，其通过 添加聚甲基丙烯酸甲酯组合物和滑石粉来提高材料的表面硬度来提高材料的耐划伤性能， 其耐划伤性有一定的提高，但其成本较高，强度和冲击较小，影响了他的大范围使用。
【发明内容】
[0009] 为了解决上述问题，本发明提供一种高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料，具 有较高的刚度，耐热性能好，耐划伤性好等优点。
[0010] 具体而言，一种高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料，包括以下重量份的组 分：
[0011] 基础材料 96~98份 抗氧剂 0.3~1份 光稳定剂 0.3~1份 润滑剂 0.3~1份 偶联剂 0.3~1份 白油 0.3~1份
[0012] 其中，
[0013] 所述的基础材料由以下组成，
[0014] 聚丙烯 52~90wt% 填料 3~40wt% 纳米金属氧化物 1~5wt°/〇 聚四氟乙烯蜡 0.5~3wt%。
[0015] 优选，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，其中均聚为60~ 95wt%，共聚聚丙稀为5~40wt%。更优选，所述的共聚聚丙稀为高抗冲共聚聚丙稀，最优 选共聚聚丙烯中的另一单体为乙烯。更优选，所述的均聚聚丙烯的等规指数多96%。
[0016] 优选，所述的共聚聚丙烯在230°C、2. 16kg负荷条件下的熔融指数< 20g/10min， 更优选所述的共聚聚丙烯的熔融指数< 5g/10min。
[0017] 优选，所述的填充物为白云母粉和絹云母粉的复配物，针状硅灰石，硅微粉，纳米 微珠，滑石粉，金云母粉中的至少一种。其中，所述的白云母粉和絹云母粉的复配物中，白云 母粉和絹云母粉重量比为1~2 : 1。更优选，所述的白云母粉和絹云母粉的复配物目数 为600目~3000目；所述的针状硅灰石目数为800~2500目，且硅原子含量50wt %以上； 所述的硅微粉目数为600目~2000目，且硅原子含量在80wt %以上；所述的纳米微珠为纳 米玻璃微珠、陶瓷微珠中至少一种，且目数为1250目~5000目；所述的滑石粉目数为600 目~000目，且硅原子含量在55wt %以上；所述的金云母粉目数为600目~2500目。
[0018] 优选，所述的纳米金属氧化物为纳米三氧化二错、纳米二氧化钛中的至少一种。
[0019] 优选，所述的聚四氟乙烯蜡的粒径为45~800微米。
[0020] 优选，所述的抗氧剂为受阻酚、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。
[0021] 优选，所述的光稳定剂为二苯甲酮类、苯并噻唑类、受阻胺HAL)类中至少一种。
[0022] 优选，所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
[0023] 优选，所述的偶联剂为硅烷类偶联剂。
[0024] 优选，所述的白油为化妆用白油26#。
[0025] 本发明还提供了制备上述聚丙烯改姓材料的方法，包括：
[0026] (1)将填料和纳米金属氧化物采用偶联剂进行活化；
[0027] (2)将称量好的各组分加入搅拌3~5min ;
[0028] (3)将混合均匀的材料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，双螺杆挤出机 的工艺参数为：
[0029] 温度：
[0030] 一区为170~190°C ;二区为180~190°C ;三区为180~200°C ;四区为190~ 210°C;五区为190~210°C;六区为190~210°C;七区为190~210°C;八区为180~200°C， 九区为180~200°C ;机头为190~200°C ;
[0031] 螺杆转速控制在200~500r/min，双螺杆长径比为32~40。
[0032] 本发明的优点是：
[0033] 1、使用均聚聚丙烯和高抗冲共聚聚丙烯的混合物来提高材料的抗冲击性能，没有 采用增韧剂，如此提高了基础材料的整体耐热性能。
[0034] 2、采用特殊的填料填充聚丙烯，提高了材料的耐高温、和强度
[0035] 3、采用特殊填料和纳米金属氧化物协同作用来提高材料的耐热性能和材料的刚 性以及耐划伤性能
[0036] 4、采用改性的聚四氟乙烯蜡来协同填料和金属氧化物提高材料表面的抗划伤性 能。
[0037] 5、本发明采用特殊填料和纳米金属氧化物来提高材料的强度和刚度来提高材料 的耐划伤性能。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应当理解这些实施例仅用于说明本发 明，而不限于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的不背离本 发明的原则的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0039] 以下实施例中的原材料，如没有特别说明，均为市售。其中均聚聚丙烯粉为通用类 均聚聚丙烯粉，牌号为PP H-XD-320-2,购自于南京炼油厂有限责任公司。白云母粉和絹云 母粉的复配物中，白云母粉和絹云母粉重量为2 : 1。
[0040] 实施例一
[0041] 高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料的材料配比如下：
[0042] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 24份 白云母粉和絹云母粉的复配物（800目） 15份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0043] 制备方法如下：
[0044] A、先将填料和纳米金属氧化物米用偶联剂活化；
[0045] B、按配方比例称取聚丙烯、聚四氟乙烯蜡、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、其他助剂， 以及步骤A中活化好的填料和纳米金属氧化物；
[0046] C、将步骤B中称量好的材料加入到高速混合机中，高速搅拌3_5min ;
[0047] D、将步骤C中混合好的物料，投入到双螺杆挤出机，进行熔融共混、挤出造粒。
[0048] 双螺杆挤出机的工艺参数为：
[0049] 一区 170-190°C;二区 180-190°C;三区 180-200°C;四区 190-210°C 五区 190-2KTC; 六区 190-2KTC ;七区 190-2KTC ;八区 180-200,九区 180-200°C ;机头 190-200°C ;螺杆转 速控制在200-500r/min，双螺杆长径比为32~40。
[0050] E、将步骤E造好的粒子吸入均化仓，混合均化。
[0051] G、将步骤F中均化好的粒子称量、包装、入库。
[0052] 实施例二
[0053] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 24份 针状硅灰石（1250目） 15份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0054] 制备方法同实施例一。
[0055] 实施例三
[0056] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 24份 玻璃微珠（ 1500目） 15份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份
[0057] 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0058] 制备方法同实施例一。
[0059] 实施例四 [0060] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 24份 硅微粉（1250目） 15份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0061] 制备方法同实施例一。
[0062] 实施例五
[0063] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 14份 白云母粉和絹云母粉的复配物（800目） 25份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份
[0064] 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0065] 制备方法同实施例一。
[0066] 实施例六
[0067] 均聚聚丙烯粉 40份 共聚聚丙烯K8003 14份 白云母粉和绢云母粉的复配物（800目） 35份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0068] 制备方法同实施例一。
[0069] 实施例七
[0070] 均聚聚丙烯粉 40份 共聚聚丙烯K8003 14份 白云母粉和绢云母粉的复配物（800目） 20份 滑石粉（2000目） 15份 纳米三氧化二铝 5份
[0071] 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0072] 制备方法同实施例一。
[0073] 对比实施例一
[0074] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 24份 滑石粉(2000目） 20份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0075] 制备方法同实施例一。
[0076] 对比实施例二
[0077] 均聚聚丙烯粉 50份 共聚聚丙烯K8003 24份 白云母粉和絹云母粉的复配物（800目） 20份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份
[0078] UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0079] 制备方法同实施例一。
[0080] 对比实施例三
[0081] 均聚聚丙烯粉 60份 共聚聚丙烯K8003 29份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0082] 制备方法同实施例一。
[0083] 对比实施例四
[0084] 共聚聚丙烯1220C 74份 白云母粉和絹云母粉的复配物（800目） 15份 纳米三氧化二铝 5份 聚四氟乙烯蜡（200微米） 2份 抗氧剂1010 0.8份 UV5411 0.8 份 硬脂酸锌 0.6份
[0085] 偶联剂KH550 0.9份 化妆用白油26# 0.9份
[0086] 制备方法同实施例一
[0087] 各种性能测试方法见表1
[0088]
[0089] 实施例1~7、对比实施例1-4中制备聚丙烯改性材料的组分和配比如表2所示。
[0090] 实施例1~7、对比实施例1-4中制备的聚丙烯改性材料按标准尺寸注塑成测试用 的标准样条，按照表1的标准测试相应的物理性能，如下表3所示。
[0091] 应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相 关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
[0092]
【主权项】
1. 一种高刚度、高耐热、耐划伤聚丙烯改性材料，包括以下重量份的组分： 基础材料 96~98份 抗氧剂 0.3~1份 光稳定剂 0.3~1份 润滑剂 0.3~1份 偶联剂 0.3~1份 白油 0.3~1份 其中， 所述的基础材料由以下组成， 聚丙烯 52~90wt% 填料 3~40 wt% 纳米金属氧化物 1~5wt% 聚四氟乙炼蜡 0.5~3 wt%。2. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯 和共聚聚丙稀的混合物，其中均聚聚丙稀为60~95wt%，共聚聚丙稀为5~40wt%，优选 所述的共聚聚丙烯为高抗冲共聚聚丙烯；所述的均聚聚丙烯的等规指数多96%。3. 根据权利要求2所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的共聚聚丙烯在标准负 载2. 16KG，温度230°C条件下熔融指数为< 20g/10min，优选熔融指数为< 5g/10min。4. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的填充物为白云母粉和 絹云母粉的复配物，针状硅灰石，硅微粉，纳米微珠，滑石粉，金云母粉中的至少一种，其中 所述的白云母粉和絹云母粉的复配物中，白云母粉和絹云母粉重量比为1~2 : 1;优选 所述的白云母粉和絹云母粉的复配物目数为600目~3000目；所述的针状硅灰石目数为 800~2500目，且硅原子含量50wt %以上；所述的硅微粉目数为600目~2000目，且硅原 子含量在SOwt %以上；所述的纳米微珠为纳米玻璃微珠、陶瓷微珠中至少一种，且目数为 1250目~5000目；所述的滑石粉目数为600目~3000目，且硅原子含量在55wt %以上，所 述的金云母粉目数为600目~2500目。5. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的纳米金属氧化物为纳 米三氧化二铝、纳米二氧化钛。6. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的聚四氟乙烯蜡的粒径 为45~800微米。7. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗 氧剂，硫代酯类抗氧剂中的至少一种。8. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的光稳定剂为二苯甲酮 类、苯并三唑类、受阻胺类中至少一种。9. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬 脂酸钙中的至少一种；所述的偶联剂为硅烷类偶联剂；所述的白油为化妆用白油26#。10. -种制备权利要求1~9任一种所述的聚丙烯改性材料的方法，包括： (1) 将填料和纳米金属氧化物采用偶联剂进行活化； (2) 将称量好的各组分加入搅拌3~5min ; (3) 将混合均匀的材料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，双螺杆挤出机的工 艺参数为：一区温度为170~190°C ;二区温度为180~190°C ;三区温度为180~200°C ; 四区温度为190~210°C ;五区温度为190~210°C ;六区温度为190~210°C ;七区温度 为190~210°C ;八区温度为180~200°C，九区温度为180~200°C ;机头温度为190~ 200°C ;螺杆转速控制在200~500r/min，双螺杆长径比为32~40。
【文档编号】C08K7/28GK105885205SQ201410583110
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月27日
【发明人】朱金平, 吴永刚
【申请人】常州塑金高分子科技有限公司