專利名稱：一種新型耐劃痕聚丙烯復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型耐劃痕聚丙烯復合材料及其制備方法，可用于汽車內飾，屬于聚合物改性和加工技術領域。
背景技術：
聚丙烯具有良好的加工性能和物理、力學、化學性能，同時質輕、價廉因而廣泛應用于汽車內外飾件。但聚丙烯耐劃痕性能較差，當應用于儀表板、門內板等汽車內飾時，因表面很容易劃傷會直接影響汽車的美觀，這嚴重影響了其在汽車飾件中的應用。同時，汽車公司對相關材料的性能比如耐劃痕性能提出了相應的要求。因此，如何提高聚丙烯材料的耐劃痕性能就成為了開發這類材料急需解決的問題。有關提高聚丙烯耐劃痕性能已有一些報道，提出了一些解決方案，如聚丙烯填充增強，提高聚丙烯的結晶度，加入一些含有有機硅氧烷的方法。國外專利W002051933涉及到用云母代替部分滑石粉提高材料硬度的方法來改善材料的耐劃痕性能。日本專利特開平6-220270報道在聚丙烯改性中通過加入成核劑提高表面硬度，來達到改善耐劃痕性能的目的，同時發現增大橡膠用量也可提高耐劃痕性能。中國專利CN 1631959A中采用高結晶聚丙烯與滑石粉共混，制備了具有高剛性高耐熱的耐劃痕滑石粉填充聚丙烯。美國專利 US5585420及US5731376涉及到加入高分子硅氧烷的方法提高材料的耐劃痕性能，未提及橡膠增韌。中國專利CN1580115A提到采用橡膠增韌技術，并加入高分子量有機硅彈性體及成核劑NA-21使材料的剛性和韌性達到了良好的平衡。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型耐劃痕聚丙烯復合材料及其制備方法。為了提高聚丙烯復合材料的耐劃痕性能，本發明的技術方案是在聚丙烯材料的基礎配方中加入氟化有機硅作為耐劃擦助劑，從而有效地改善聚丙烯復合材料中的耐劃痕性能。這種氟化有機硅具有很好的分散性，在產品中能夠遷移到產品的表面，提高產品的抗刮傷效果及耐磨性。一種新型耐劃痕聚丙烯復合材料，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯58 98無機填料0 25增韌劑POE0 15氟化有機硅0. 5 4抗氧劑0. 1 1光穩定劑0. 1 1其他助劑0 3。本發明所適用的聚丙烯復合材料體系中，所述的聚丙烯為熔體流動速率(測試條件230°C X2. 16kg)在5 60g/10min 之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在 4 IOmol %的范圍內，均聚聚丙烯的結晶度在70%以上，等規度大于99%。所述的無機填料為滑石粉，其粒徑范圍均為1 10微米。所述的增韌劑POE為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0. 88 0. 90g/cm3，熔融指數為 0. 5 15g/10min (測試條件190 °C X 2. 16kg)。所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑可以選用受阻酚或硫酯類抗氧劑，優選自3114、1010和DSTP中的一種或幾種的組合物；輔抗氧劑可以選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑，優選自618和168中的一種或兩種的組合。所述的光穩定劑可以選用受阻胺類光穩定劑，優選自944和770中的一種或幾種的組合物。所述的氟化有機硅，具有界面濕潤性能，其在25°C時候的黏度為60 300Pa · s, 這種氟化有機硅的結構式是[RfO(CH2)2]CHSiO，其中Rf基是線型的氟化脂肪基或氟化芳基。所述的其他添加劑為顏色色粉或色母粒。一種制備上述新型耐劃痕聚丙烯復合材料的方法，其步驟為1)按重量配比稱取原料；2)將聚丙烯、滑石粉、增韌劑Ρ0Ε、氟化有機硅、抗氧劑、光穩定劑或其他添加劑在高速混合器中干混3 5分鐘；3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經熔融擠出，造粒，其工藝為一區190 200°C，二區200 210°C，三區210 220°C，四區205 215°C ；整個擠出過程的停留時間為1 2分鐘，壓力為12 18MPa。本發明在聚丙烯復合材料的基礎配方中添加一種能夠改善耐劃痕性能的助劑，從而制備出耐劃痕性能更好的聚丙烯復合材料。本發明的優點是1、本發明使用適量耐劃痕助劑在復合材料體系中，使得所制得的聚丙烯復合材料具有更好的耐劃痕性能。2、本發明所制得的聚丙烯復合材料在保證材料耐劃痕性能的同時，材料的各項物理力學性能基本不受影響。
3、本發明提出的改善聚丙烯復合材料耐劃痕性能的方法制備工藝簡單、生產成本低。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步詳細說明在實施例及對比例復合材料配方中，所用的聚丙烯為上海石化生產的共聚聚丙烯，商品牌號為似600R。無機填料為5000目滑石粉，平均粒徑為2. 5微米。所用的增韌劑POE為美國Dupont公司產的線形乙烯-辛烯共聚物，商品牌號Engage 8180，密度為 0. 863g/cm3，熔體流動速率為0. 5g/10min。所用的氟化有機硅為方舟(佛R )化學材料公司生產的AC-805氟硅表面活性劑，其為無色或淡黃色流體，黏度有200 3001 -s(25°C), 其添加量的重量百分比為0.5 4%。所用的主抗氧劑為英國ICE公司產的DSTP，商品牌號為Negonox DSTP，化學名稱為硫代二丙酸十八酯，以及BASF公司產的3114，商品牌號為 Irganox 3114，化學名稱為3，5- 二叔丁基_4_羥基芐基磷酸二乙酯。輔抗氧劑為BASF公司產的168，商品牌號為IrgafOS168，化學名稱為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。所用的光穩定劑為BASF公司產的944，化學名稱為聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]_1， 3，5_三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，以及BASF公司產的770，化學名稱為雙0，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。樹脂和各種添加劑在高速混合器中干混3 5分鐘，再在雙螺桿擠出機中經熔融擠出，造粒，其工藝為一區190 200°C，二區200 210°C，三區210 220°C，四區205 215°C ；整個擠出過程的停留時間為1 2分鐘，壓力為12 18MPa。性能評價方式及實行標準將按上述方法制備的粒子材料，在90 100°C的鼓風烘箱中干燥2 3小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射成型機上進行注射成型制樣。耐劃痕性能測試注射成型樣板尺寸150X100X3. 2mm，用劃痕硬度測試儀 ERICHSEN430P-I負荷為10N，筆尖直徑為Imm在樣板表面進行劃痕試驗，劃痕間隔2mm，縱向和橫向各劃20條線，采用日本美能達公司生產的顏色測試系統測試劃格材料的色澤變化， 記錄材料的Δ L值，從而鑒別材料的耐劃痕性能。熔體流動速率(MFR)測定按ISOl 183標準進行，測試溫度為230°C，負荷2. 16kg ；拉伸性能測試按ISO 527-2標準進行，試樣尺寸為170*10*4mm，拉伸速度為 50mm/min ；彎曲性能測試按ISO 178標準進行，試樣尺寸為80*10*4mm，彎曲速度為2mm/ min，跨距為64mm，彎曲模量按切線方向進行；簡支梁沖擊強度測試按ISO 179標準進行，試樣尺寸為80*6*4mm，缺口深度為試
樣厚度的三分之一；材料的綜合力學性能通過測試所得的沖擊強度、缺口沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及彎曲模量的數值進行評判。材料的耐劃痕性能按照PV3952標準規定，根據材料表面的顏色變化標度△ L的值來評判耐光性等級。AL的數值越小，表示材料的耐劃痕性能越好，耐劃痕等級也就越高。實施例配方及各項性能測試結果見下表表1實施例1-6及對比例1-3材料配方表(重量％ )
權利要求
1. 一種新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯58 98無機填料0 25增韌劑POE0 15氟化有機硅0. 5 4抗氧劑0. 1 1光穩定劑0. 1 1其他助劑0 3。
2.根據權利要求1所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的聚丙烯在 230°C，2. 16kg測試條件下為熔體流動速率在5 60g/10min之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯。
3.根據權利要求2所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在4 10mOl%的范圍內；均聚聚丙烯的結晶度在70%以上，等規度大于99%。
4.根據權利要求1所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的無機填料為滑石粉，其粒徑范圍均為1 10微米。
5.根據權利要求1所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的增韌劑POE 為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0. 88 0. 90g/cm3 ；在190°C，2. 16kg的測試條件下，其熔融指數為0. 5 15g/10min。
6.根據權利要求1所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚或硫酯類抗氧劑，輔抗氧劑選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。
7.根據權利要求6所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的主抗氧劑選自3114、1010和DSTP中的一種或幾種的組合物；輔抗氧劑選自618和168中的一種或兩種的組合。
8.根據權利要求1所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的光穩定劑為受阻胺類光穩定劑，選自944和770中的一種或幾種的組合物。
9.根據權利要求1所述的新型耐劃痕聚丙烯復合材料，其特征在于所述的氟化有機硅，具有界面濕潤性能，其在25°C時候的黏度為60 300Pa · s，這種氟化有機硅的結構式是[RfO(CH2)2]CHSiO，其中Rf基是線型的氟化脂肪基或氟化芳基。
10.一種制備權利要求1所述新型耐劃痕聚丙烯復合材料的方法，其特征在于其步驟為1)按重量配比稱取原料；2)將聚丙烯、滑石粉、增韌劑Ρ0Ε、氟化有機硅、抗氧劑、光穩定劑或其他添加劑在高速混合器中干混3 5分鐘；3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經熔融擠出，造粒，其工藝為一區190 200°C，二區200 210°C，三區210 220°C，四區205 215°C ；整個擠出過程的停留時間為1 2分鐘，壓力為12 18MPa。
全文摘要
本發明公開了一種新型耐劃痕聚丙烯復合材料及其制備方法，它由以下重量百分比的原料組成聚丙烯58～98，無機填料0～25，增韌劑POE0～15，氟化有機硅0.5～4，抗氧劑0.1～1，光穩定劑0.1～1，其他助劑0～3。其制備方法是按重量配比稱取原料，然后將聚丙烯、無機填料、增韌劑、氟化有機硅、抗氧劑、光穩定劑及其他助劑在高速攪拌機中混合，再放入雙螺桿擠出機中熔融擠出，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。本發明在聚丙烯材料的基礎配方中加入氟化有機硅助劑，從而制備出耐劃痕性能優異的聚丙烯復合材料，同時材料具有良好的力學性能及耐磨性能。
文檔編號B29C47/92GK102558677SQ20111044212
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者周文, 康興賓, 張祥福, 張鷹 申請人:上海普利特復合材料股份有限公司