专利名称：一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及到一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
改性聚丙烯材料是一种用途十分广泛的材料，目前使用的填充类材料以滑石粉为主，最近出现了改进，如专利“一种纳米碳酸钙聚丙烯复合材料(专利号CN101210087A)”所公开的，该复合材料包含100份聚丙烯树脂、1 15份纳米碳酸钙、1 20份弹性体、0. 1 1份稳定剂；又如专利“一种聚丙烯复合材料及其制备方法(专利号CN101775173A)”所公开的，其聚丙烯复合材料的配方由以下重量百分含量的组分组成聚丙烯40 70%，增韧剂 5 30%，中空玻璃微球10 40%，光热稳定剂0. 2 5%，偶联剂0. 1 5%，相容剂0. 5 5%，加工助剂0. 1 5%，阻燃剂2 15%。上述两种改性聚丙烯材料分别使用纳米碳酸钙、 中空玻璃微球单独填充改性，虽然在一定程度上提高了刚度、降低了密度，但是改进的幅度不够明显。
发明内容
本发明的目的是提出一种高刚度、低密度的改性聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明的改性聚丙烯复合材料由40 90 {%聚丙烯、0 30wt9^f韧剂、1 20wt% 的中空玻璃微球、1 10wt%的纳米碳酸钙、1 15wt%的滑石粉、0. 3 0. 5wt%的抗氧剂、 lwt%的色母粒、0. 5 3wt%的相容剂混合而成。具体来说
所述聚丙烯材料为下列聚合物中的一种或多种均聚聚丙烯、共聚聚丙烯。所述增韧剂为下列聚合物中的一种或多种乙烯_丙烯_辛烯三元共聚物、乙烯_丙烯_ 丁二烯三元共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、氢化的乙烯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物和丙烯-乙烯接枝共聚物。所述中空玻璃微球的密度为0. 125g/cc 0.60g/cc，软化温度为600°C，抗压强度为 250psi-18000psio所述纳米碳酸钙的粒径25 lOOnm，粒径分布GSD为1. 57，立方形，比表面大于 25m2/g。所述滑石粉为1250目的超细滑石粉。所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复配而成。所述相容剂为下列相容剂中的一种或多种马来酸酐、硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂和钛酸酯偶联剂。本发明提出的上述的改性聚丙烯复合材料的制备方法包括如下步骤 A 按质量配比称取原料；
B 将纳米碳酸钙、滑石粉、相容剂在高速搅拌机下混合搅拌5min，再将聚丙烯、增韧
3剂、抗氧剂、色母粒加入搅拌机搅拌lOmin，然后将搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中；
C 在双螺杆挤出机专用侧喂料口处添加中空玻璃微球；
D 设定双螺杆挤出机各温区温度一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速100 200 rpm ； E 挤出造粒后干燥、冷却、切粒。本发明将纳米碳酸钙与中空玻璃混合填充至聚丙烯材料，以提高改性聚丙烯复合材料的刚性，同时降低了改性聚丙烯复合材料的密度，适合应用于制造汽车仪表板、门护板、保险杠、立柱护板等部件，对于汽车材料以塑代钢、节能减排等有着重要的作用。
图1是各实施例与对比例的性能参数对比表。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。实施例1
将5wt%滑石粉、2wt%的纳米碳酸钙、1. 5wt%的马来酸酐加入高速搅拌机中搅拌5min， 再将78. 2wt%均聚聚丙烯、lwt%的色母粒、2 wt%苯乙烯-丁二烯共聚物、0. 3wt%的抗氧剂加入搅拌机中搅拌10 min，将上述搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中，在双螺杆挤出机专用侧喂料口处添加10wt%的中空玻璃微球，挤出造粒后干燥、冷却、切粒。上述双螺杆挤出机的加工温度设定如下一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速180rpm。实施例2:
将5wt%滑石粉、3wt%的纳米碳酸钙、1. 5wt%的马来酸酐加入高速搅拌机中搅拌5min， 再将79. 2 丨％聚丙烯、lwt%的色母粒、2wt%苯乙烯-丁二烯共聚物、0. 3wt%的抗氧剂加入搅拌机中搅拌10 min，将上述搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中，在双螺杆挤出机专用侧喂料口处添加8wt%的中空玻璃微球，挤出造粒后干燥、冷却、切粒。上述双螺杆挤出机的加工温度设定如下一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速180rpm。对比例1
将77. 2wt%聚丙烯、0. 3wt%的抗氧剂、lwt%的色母粒、1. 5wt%的马来酸酐、20wt%的滑石粉加入高速搅拌机中搅拌15min，将上述搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中，挤出造粒后干燥、冷却、切粒。上述双螺杆挤出机的加工温度设定如下一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速180rpm。实施例3
将5衬％滑石粉、2wt%的纳米碳酸钙、1. 5wt%的硅烷偶联剂加入高速搅拌机中搅拌5min,再将70. 2wt%聚丙烯、10wt%的乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、lwt%的色母粒、 0. 3wt%的抗氧剂加入搅拌机中搅拌10 min，将上述搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中，在双螺杆挤出机专用侧喂料口处添加10wt%的中空玻璃微球，挤出造粒后干燥、冷却、切粒。上述双螺杆挤出机的加工温度设定如下一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速160rpm。实施例4
将5衬％滑石粉、5wt%的纳米碳酸钙、1. 5wt%的硅烷偶联剂加入高速搅拌机中搅拌 5min,再将70. 2 丨％聚丙烯、10wt%的丙烯-乙烯接枝共聚物、lwt%的色母粒、0. 3wt%的抗氧剂加入搅拌机中搅拌10 min，将上述搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中， 在双螺杆挤出机专用侧喂料口处添加7wt%的中空玻璃微球，挤出造粒后干燥、冷却、切粒。上述双螺杆挤出机的加工温度设定如下
一区 170°C，二区 180°C，三区 185°C，四区 190°C，五区 195°C，六区 200°C，七区 200°C， 八区190°C，九区185°C，主机转速160rpm。对比例2:
将67. 2wt%聚丙烯、10wt%的乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、0. 3wt%的抗氧剂、lwt% 的色母粒、1. 5wt%的硅烷偶联剂，20wt%的滑石粉加入高速搅拌机中搅拌15min，将上述搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中，挤出造粒后干燥、冷却、切粒。上述双螺杆挤出机的加工温度设定如下一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速160rpm。图1为各实施例与对比例的性能参数表，其中密度的测试方法为ISO 1183标准方法，拉伸强度的测试方法为ISO 527标准方法，弯曲强度的测试方法为ISO 178标准方法，弯曲模量的测试方法为ISO 178标准方法，缺口冲击强度的测试方法为ISO 180标准方法。从图1中可以看出，实施例1与实施例2的聚丙烯材料复合材料中加入了纳米碳酸钙和中空玻璃微球，其密度低于对比例1只加滑石粉的改性聚丙烯复合材料，而且实施例1、实施例2的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量均优于对比例1。从图1中可以看出，实施例3与实施例4的聚丙烯材料复合材料中加入了纳米碳酸钙和中空玻璃微球，其密度低于对比例2只加滑石粉的改性聚丙烯复合材料，而且实施例3、实施例4的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量均优于对比例2。
权利要求
1.一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于该改性聚丙烯复合材料由40 90wt%聚丙烯、0 30wt°/cJf韧剂、1 20wt%的中空玻璃微球、1 10wt%的纳米碳酸钙、1 15wt%的滑石粉、0. 3 0. 5wt%的抗氧剂、lwt%的色母粒、0. 5 3wt%的相容剂混合而成。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述聚丙烯材料为下列聚合物中的一种或多种均聚聚丙烯、共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述增韧剂为下列聚合物中的一种或多种乙烯_丙烯_辛烯三元共聚物、乙烯_丙烯_ 丁二烯三元共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、氢化的乙烯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物和丙烯_乙烯接枝共聚物。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述中空玻璃微球的密度为 0. 125g/cc 0. 60g/cc，软化温度为 600°C，抗压强度为 250psi-18000psi。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述纳米碳酸钙的粒径 25 lOOnm，粒径分布GSD为1. 57，立方形，比表面大于25m2/g。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述滑石粉为1250目的超细滑石粉。
7.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂1010 与抗氧剂168复配而成。
8.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述相容剂为下列相容剂中的一种或多种马来酸酐、硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂和钛酸酯偶联剂。
9.根据权利要求1所述的改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤A 按质量配比称取原料；B 将纳米碳酸钙、滑石粉、相容剂在高速搅拌机下混合搅拌5min，再将聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、色母粒加入搅拌机搅拌lOmin，然后将搅拌后的混合物料加入双螺杆挤出机主喂料料筒中；C 在双螺杆挤出机专用侧喂料口处添加中空玻璃微球；D 设定双螺杆挤出机各温区温度一区170°C，二区180°C，三区185°C，四区190°C，五区195°C，六区200°C，七区200°C，八区190°C，九区185°C，主机转速100 200 rpm ；E 挤出造粒后干燥、冷却、切粒。
全文摘要
本发明的目的是提出一种高刚度、低密度的改性聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明的改性聚丙烯复合材料由40～90wt%聚丙烯、0～30wt%增韧剂、1～20wt%的中空玻璃微球、1～10wt%的纳米碳酸钙、1～15wt%的滑石粉、0.3～0.5wt%的抗氧剂、1wt%的色母粒、0.5～3wt%的相容剂混合而成。本发明将纳米碳酸钙与中空玻璃混合填充至聚丙烯材料，以提高改性聚丙烯复合材料的刚性，同时降低了改性聚丙烯复合材料的密度，适合应用于制造汽车仪表板、门护板、保险杠、立柱护板等部件，对于汽车材料以塑代钢、节能减排等有着重要的作用。
文档编号C08K3/34GK102516639SQ20111035873
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者方舟, 李进 申请人:奇瑞汽车股份有限公司