一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，更具体地，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚丙烯材料具有低密度、耐化学性以及优异的性价比等特性，在汽车内外饰的所有零部件上得到了广泛的应用。

2、随着新能源材料对轻量化需求的发展，聚丙烯材料在汽车中的应用得到更广泛关注，所以聚丙烯需要改性以满足不同的性能需求，目前常见的改性方法是通过添加玻璃纤维、滑石粉、碳酸钙、硅灰石、晶须等材料增强其抗刮性、刚性、抗蠕变性。但以上加工方法聚丙烯复合物，均会造成密度升高，不符合汽车轻量化的发展趋势。

3、空心玻璃微珠在很多材料领域得到应用，如用于保温材料的填充剂、电缆绝缘材料填充剂等。空心玻璃微珠产品具有尺寸稳定性高，不产生取向以及翘曲等现象。但是空心玻璃微珠在改性塑料中使用由于双螺杆的剪切造成空心玻璃微珠的破损，尤其在玻纤增强聚丙烯材料密度降低达不到理想效果。

4、现有技术公开了一种聚丙烯复合材料，包括等规度大于90％的聚丙烯44-75份、等规度为30-60％的低等规聚丙烯10-20份、空心玻璃微珠10-30份、热塑性空心聚合物微球13份和加工助剂3-4份。其在基体材料中引入一定比例的低等规聚丙烯后，低等规聚丙烯可以快速包覆在空心玻璃微珠表面，避免空心玻璃微珠受挤压破损。而且，其聚丙烯复合材料的密度更低，更轻量化。然而，在其体系中有玻纤增强后，空心玻璃微珠破损会增加，虽然模量可以提高但是密度会上升，因此难以同时实现低密度和高弯曲模量。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有聚丙烯难以同时实现低密度和高弯曲模量的缺陷和不足，提供一种聚丙烯复合材料，通过特定改性空心玻璃微珠与短切玻璃纤维的协同作用，同时实现低密度和高弯曲模量。

2、本发明的再一目的在于提供一种聚丙烯复合材料的制备方法。

3、本发明的另一目的在于提供一种聚丙烯复合材料在制备汽车内饰或汽车外饰中的应用。

4、本发明的另一目的在于提供一种汽车用部件。

5、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

6、一种聚丙烯复合材料，按重量份数计，主要由以下组分制备得到：

7、

8、其中，所述改性空心玻璃微珠由低熔点聚丁烯改性空心玻璃微珠而成，所述低熔点聚丁烯的熔点小于等于100℃，低熔点聚丁烯改性空心玻璃微珠的结构为核壳结构，所述低熔点聚丁烯包覆在玻璃微珠表面。

9、本发明通过低熔点聚丁烯提前制备改性空心玻璃微珠与短切玻璃纤维的协同作用，同时实现低密度和高弯曲模量。这是因为低熔点聚丁烯的提前包覆改善空心微珠破损率的降低，同时保证材料模量的提高。

10、低熔点聚丁烯的熔点直接影响材料的密度，熔点过高会影响聚丁烯对玻璃微珠的包覆效果，不利于降低密度。

11、优选地，所述短切玻璃纤维和所述改性空心玻璃微珠的重量比为(0.3～3)：1。

12、优选地，所述短切玻璃纤维和所述改性空心玻璃微珠的重量比为(0.5～2.2)：1。

13、可选地，所述改性空心玻璃微珠中，所述低熔点聚丁烯和所述空心玻璃微珠的重量比为(0.2～1.6)：1。

14、优选地，所述改性空心玻璃微珠中，所述低熔点聚丁烯和所述空心玻璃微珠的重量比为(0.6～1)：1。

15、可选地，所述低熔点聚丁烯的熔点为88～96℃，测试标准为iso 11357-3-2011。

16、优选地，所述低熔点聚丁烯的熔点为90～94℃，测试标准为iso 11357-3-2011。

17、可选地，所述低熔点聚丁烯的熔体质量流动速率为40～800g/10min，测试测试标准为gb/t 3682.1-2018，测试条件为190℃，2.16kg。

18、优选地，所述低熔点聚丁烯的熔体质量流动速率为40～100g/10min，测试测试标准为gb/t 3682.1-2018，测试条件为190℃，2.16kg。

19、可选地，所述空心玻璃微珠的平均粒径为20～50μm。

20、优选地，所述空心玻璃微珠的平均粒径为20～30μm。

21、优选地，所述空心玻璃微珠的真实密度为0.35～0.64g/cm3。

22、优选地，所述空心玻璃微珠的真实密度为0.38～0.46g/cm3。

23、可选地，所述短切玻璃纤维的平均保留长度为400-600μm。平均保留长度的测试方法为：iso 22314-2006。

24、优选地，所述短切玻璃纤维的平均保留长度为530-550μm。平均保留长度的测试方法为：iso 22314-2006。

25、优选地，所述短切玻璃纤维的平均直径为12-15μm。

26、可选地，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为10～150g/10min，测试标准为gb/t 3682.1-2018，测试条件为230℃，2.16kg。

27、优选地，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为30～100g/10min，测试标准为gb/t 3682.1-2018，测试条件为230℃，2.16kg。

28、优选地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯。

29、优选地，所述加工助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。

30、所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种。

31、可选地，所述受阻酚类抗氧剂为全受阻酚类：抗氧剂1010、1076或ao-330中的一种或几种。

32、可选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸酯：抗氧剂168、626或pep-36中的一种或几种。

33、可选地，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为(0.5～1.0):1。

34、可选地，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为(0.8～1.0):1。

35、抗氧剂可提升聚丙烯复合材料的抗氧化效果。

36、润滑剂可提升聚丙烯复合材料的润滑效果。

37、优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺类。

38、优选地，所述抗氧剂的重量份数为0.2～2份；所述润滑剂的重量份数为0.2～1.0份。

39、本发明还保护聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合，通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，干燥后即得所述聚丙烯复合材料。

40、本发明的聚丙烯复合材料的制备方法，可以通过如下步骤制备而成：

41、s1.将低熔点聚丁烯树脂和空心玻璃微珠混合挤出，得到改性空心玻璃微珠；

42、s2.将聚丙烯树脂、抗氧剂和润滑剂混合，从挤出机的主喂料口加入挤出机，将短切玻璃纤维、改性空心玻璃微珠分别从挤出机的侧喂料口加入挤出机，经过熔融挤出、造粒，干燥后即得所述聚丙烯复合材料；

43、其中，s2中，短切玻璃纤维在挤出机的第四节到第六节螺杆加入挤出机；

44、改性空心玻璃微珠在挤出机的第七节到第九节螺杆加入挤出机。

45、优选地，挤出机为双螺杆挤出机。

46、本发明中，通过控制短切玻璃纤维和改性空心玻璃微珠的加料时机，有利于控制聚丙烯复合材料中玻璃纤维的平均保留长度，以及减少空心玻璃微珠在聚丙烯体系内的破损，从而能够同时实现低密度和高弯曲模量。

47、本发明制备得到的聚丙烯复合材料具有低密度和高弯曲模量，可以广泛应用于塑料制品的制备，本发明尤其保护所述聚丙烯复合材料在制备汽车零部件，尤其是汽车内饰和/或汽车外饰中的应用。

48、可选地，汽车外饰可以为保险杠支架、尾门内板等零部件。

49、一种汽车用部件，由上述任一项所述聚丙烯复合材料注塑后制得。

50、优选地，所述汽车用部件为汽车内饰。

51、所述汽车内饰为门板、仪表板骨架等部件。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

53、本发明的聚丙烯复合材料，包括聚丙烯树脂；短切玻璃纤维；改性空心玻璃微珠；加工助剂。本发明通过低熔点聚丁烯提前制备改性空心玻璃微珠与短切玻璃纤维的协同作用，同时实现低密度和高弯曲模量。