一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
聚丙烯(pp)具有无毒、低气味、成本低、耐化学腐蚀、机械性能好等优点，在家电、卫浴、电子等领域具有非常广泛的应用。
[0003]
但是，在实际使用中，聚丙烯材料也存在着诸多挑战，其最大的问题在于实际使用过程中的刮擦问题。聚丙烯作为家电与汽车领域大量外观制件的使用材料，在生产、组装、运输以及实际的使用过程中，会面对清洁、碰撞、刮擦等过程，这些过程均会使聚丙烯材料的表面产生深浅不一的划痕。划痕的出现不仅会提升产品的不良率，降低生产过程的产能，同时在客户端，也会大大降低消费者的体验与产品的实际使用寿命。
[0004]
尽管目前针对聚丙烯的耐刮擦问题，有着多种解决方案，如通过提升产品的硬度以及在产品表面增加润滑或爽滑层来进行改善。但是上述解决方案只是弱化划痕的产生过程，划痕依然会不可避免地出现。
[0005]
既然针对聚丙烯材料产生划痕的问题很难避免，那么是否可以针对划痕的问题进行修复，通过自修复的手段使得聚丙烯材料表面的划痕修复到最初的状态。目前的相关报道主要是通过加热或外在的紫外光促进化学反应的方法来完成聚丙烯材料的自修复。例如，中国专利201910091956.x报道了汽车车衣用自修复耐划伤聚丙烯纳米材料及其制备方法。该汽车车衣用自修复耐划伤聚丙烯纳米材料在聚丙烯中添加hofs划伤修复剂和耐划伤分散剂，利用二者之间的配合协同作用，使聚丙烯复合材料具有较高的耐划伤性，且当材料受到划伤破坏后，可在40℃下加热10-30min内通过氢键作用实现划伤修复，适用于汽车车衣及其他使用到耐划伤和自修复高分子复合材料的领域。
[0006]
中国专利201510170438.9报道了经紫外光照射能够自修复的聚丙烯复合材料及其制备方法。该方法报道了环氧烷烃的环状结构会因聚丙烯复合材料划伤而断裂形成两个末端官能团。当紫外线光照射时，紫外线会让聚丙烯复合材料中的乙酰化甲壳素聚合物与环氧烷烃断裂的末端官能团互相吸引，发生缩聚反应，从而修复环氧烷烃断裂的环状结构，使聚丙烯复合材料具有自修复功能。以该聚丙烯材料制成的设备外壳在日照或者紫外线照射下，常温状态能够消除外壳表面轻微划伤造成的划痕。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于提供一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，可用于汽车外饰、空调装饰条、小家电外部装饰结构等汽车与家电领域。
[0008]
本发明所采取的技术方案是：
[0009]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：
[0010][0011]
所述自修复聚丙烯母粒由金属基材料、马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯粉体经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒得到；
[0012]
所述聚丙烯树脂的熔融指数为15-55g/10min。
[0013]
在一些实施例中，所述可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：
[0014][0015]
在一些实施例中，所述可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：
[0016][0017]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为20-50g/10min。
[0018]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为25-50g/10min。
[0019]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为35-50g/10min。
[0020]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为40-48g/10min。
[0021]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为43-47g/10min。
[0022]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为44-46g/10min。
[0023]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔融指数为45g/10min。
[0024]
在其中一些实施例中，所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯的质量比为1-8:1，所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯的总质量与聚丙烯粉体的质量之比为1:1-4。
[0025]
在其中一些实施例中，所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯的质量比为3-7:1，所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯的总质量与聚丙烯粉体的质量之比为1:1.5-4。
[0026]
在其中一些实施例中，所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯的质量比为4-6:1，所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯的总质量与聚丙烯粉体的质量之比为1:1.5-2.5。
[0027]
在其中一些实施例中，所述金属基材料为金属单质粉体、金属合金粉体中的至少一种；所述金属单质粉体为铝粉、铜粉、锌粉中的至少一种；所述金属合金粉体为铜锡合金、铜镍合金、铜锌合金、铝硅合金中的至少一种。
[0028]
在其中一些实施例中，所述金属单质粉体的结构为球形结构，其目数为500-5000目；所述金属合金粉体的目数为500-5000目。
[0029]
在其中一些实施例中，所述金属单质粉体的目数为500-3000目；所述金属合金粉体的目数为1000-3000目。
[0030]
在其中一些实施例中，所述金属单质粉体的目数为1500-2500目；所述金属合金粉体的目数为1500-2500目。
[0031]
在其中一些实施例中，所述马来酸酐接枝聚丙烯中的马来酸酐接枝率为0.5-2wt％。
[0032]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯粉体的熔融指数为10-30g/10min，所述聚丙烯粉体的粒径为0.01-5mm。
[0033]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯粉体的熔融指数为10-25g/10min，所述聚丙烯粉体的粒径为0.1-5mm。
[0034]
在其中一些实施例中，所述聚丙烯粉体的熔融指数为20-25g/10min，所述聚丙烯粉体的粒径为0.1-0.5mm。
[0035]
在其中一些实施例中，所述自修复聚丙烯母粒的制备方法包括以下步骤：
[0036]
1)将所述金属基材料和马来酸酐接枝聚丙烯混合；
[0037]
2)将步骤1)混合后的物料与聚丙烯粉体混合；
[0038]
3)将步骤2)混合后的物料经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到所述自修复聚丙烯母粒。
[0039]
在其中一些实施例中，自修复聚丙烯母粒的制备方法中，步骤1)和步骤2)中所述的混合是在搅拌机中混合，所述搅拌机的转速为100-300r/min，混合时间为1-3min。
[0040]
在其中一些实施例中，自修复聚丙烯母粒的制备方法中，步骤3)中所述双螺杆挤出机的工艺参数包括：一区温度为180～200℃，二区温度为190～210℃，三区温度为190～210℃，四区温度为190～210℃，五区温度为185～205℃，六区温度为190～210℃，七区温度为190～210℃，八区温度为190～210℃，模头温度为195～215℃，螺杆转速为200～500rpm，真空度为-0.06～-0.08mpa。
[0041]
在其中一些实施例中，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、n,n
’-
双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一种。
[0042]
在其中一些实施例中，所述润滑剂为硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、乙撑双硬酯酰胺中的至少一种。
[0043]
本发明的另一目的是提供上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法。
[0044]
具体技术方案如下：
[0045]
一种上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒混合均匀；
[0047]
2)将步骤1)混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，即得所述可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。
[0048]
在其中一些实施例中，所述可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，
包括以下步骤：
[0049]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀；所述高速搅拌机的转速为500-1200转/分；
[0050]
2)将步骤1)混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，即得所述可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料；工艺参数包括：一区温度为190～210℃，二区温度为200～220℃，三区温度为200～220℃，四区温度为190～210℃，五区温度为185～205℃，六区温度为200～220℃，七区温度为200～220℃，八区温度为200～220℃，模头温度为200～220℃，螺杆转速为200～500rpm，真空度为-0.05～-0.08mpa。
[0051]
在其中一些实施例中，所述高速搅拌机的转速为600-1000转/分。
[0052]
在其中一些实施例中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆长度l和直径d之比l/d为35～50；所述螺杆上设有1个以上的啮合块区和1个以上的反螺纹区。
[0053]
本发明的原理如下：
[0054]
由于聚丙烯材料易产生划痕，本发明针对划痕的出现构建了微波自修复体系。本发明首先将金属基材料、马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯粉体按一定配比合成了自修复聚丙烯母粒，再将该自修复聚丙烯母粒通过熔融共混的方式引入到聚丙烯材料中。该自修复聚丙烯母粒的有效成分为其中的金属基材料成分。所选择的金属基材料在微波作用下，可显著发热，其在聚丙烯材料中可以有效的构建发热微区，使得在发热微区附近的聚丙烯材料发生软化甚至是熔融。处于软化状态或是熔融状态的聚丙烯材料可以有效的去填充划痕所产生的孔洞或空缺位置。当外部微波源去除后，金属基材料的发热效应即被去除，划痕位置已填充的聚丙烯材料也自然冷却、定型，从而完成对于划痕位置的自修复过程。选择马来酸酐接枝聚丙烯作为修饰剂先对金属基材料进行表面处理，可以有效地改善金属基材料与聚丙烯的分散性与相容性，借助马来酸酐接枝聚丙烯修饰剂所带来的良好分散作用，可以使所得复合材料在微波的作用下构建更细的发热微区，从而起到更好的自修复效果。
[0055]
体系中选择熔指为15-55g/10min的聚丙烯树脂，一方面能够有效地提升材料的整体加工性能，另一方面在微波自修复过程中，该熔指范围的聚丙烯树脂更易于发生流动过程，从而提升材料的整体自修复性能。
[0056]
本发明采用的抗氧剂优选为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、n,n
’-
双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一种。其主要为聚丙烯在加工过程中提升基体树脂的加工稳定性，避免由于高温加工过程导致材料发生降解等问题，从而影响材料的整体性能。
[0057]
本发明采用的润滑剂优选为硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、乙撑双硬酯酰胺中的至少一种。上述润滑剂的热稳定性均较好，在聚丙烯加工过程中均不易分解。同时，润滑剂的引入可有效提升材料的可加工性和降低综合能耗，同时，可以显著降低材料在加工过程中的扭矩。
[0058]
本发明采用的金属基材料为金属单质粉体、金属合金粉体中的至少一种。金属单质粉体优选为铝粉、铜粉、锌粉中的至少一种；金属合金粉体优选为铜锡合金、铜镍合金、铜锌合金、铝硅合金中的至少一种。上述金属基材料在外界微波作用下，可以迅速发热，构建发热微区，从而使聚丙烯材料具备自修复的能力。
[0059]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0060]
本发明针对现有聚丙烯材料在生产、运输以及使用过程中易磨损、易产生划痕等问题，将金属基材料、马来酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯粉体按一定配比合成了自修复聚丙烯母粒，再将该自修复聚丙烯母粒按一定比例通过熔融共混的方式引入到聚丙烯材料中，使所得聚丙烯-金属基复合材料具有很好的表面自修复的功能，该聚丙烯-金属基复合材料产生划痕后，利用频率为50hz、功率为700w的微波对有划痕的材料加热5min，即可实现划痕的自修复。通过复配使用一定量的低粘度(熔指为15-55g/10min)的聚丙烯树脂，可以进一步提升材料整体的加工性能和自修复能力，通过复配使用一定用量的抗氧剂、润滑剂，可提升所得聚丙烯-金属基复合材料的加工性能。各组分协同配合，使所得可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料在具有优异的自修复功能的同时，具有良好的力学性能和加工性能。可应用于汽车外饰、空调装饰条、小家电外部装饰结构等汽车与家电领域。
[0061]
本发明提供的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法制备工艺简单，易于控制，对设备要求不高，所使用的设备均为通用的加工设备，有利于大规模工业化生产。
附图说明
[0062]
图1为本发明一实施例的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
[0063]
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0064]
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。
[0065]
本发明的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。
[0066]
在本发明中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0067]
本发明实施例和对比例所使用的原料如下：
[0068]
聚丙烯树脂，熔指为25g/10min，选自中国石化化工销售有限公司华南分公司；
[0069]
聚丙烯树脂，熔指为35g/10min，选自中国石化化工销售有限公司华南分公司；
[0070]
聚丙烯树脂，熔指为30g/10min，选自中海壳牌石油化工有限公司；
[0071]
抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(又称为抗氧剂1076)，选自北京极易化工有限公司；
[0072]
抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(又称为抗氧剂1010)，选自北京极易化工有限公司；
[0073]
抗氧剂n,n
’-
双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，选自北京天罡助剂有限责任公司；
[0074]
润滑剂硅酮粉，选自广州市川聚化工科技有限公司；
[0075]
润滑剂季戊四醇硬脂酸酯，选自广州雷辐科技有限公司；
[0076]
润滑剂硬脂酸钙，选自淄川瑞丰塑料助剂厂；
[0077]
润滑剂硬脂酸锌，选自淄川瑞丰塑料助剂厂；
[0078]
润滑剂乙撑双硬酯酰胺，选自广州市壹诺化工科技有限公司；
[0079]
金属铝粉，2000目，选自湖南金昊新材料科技股份有限公司；
[0080]
金属锌粉，2500目，选自湖南金昊新材料科技股份有限公司；
[0081]
马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1wt％，选自曲阜晨光化工有限公司；
[0082]
聚丙烯粉体，熔指为20g/10min，粉体粒径为0.1mm，选自中国石化化工销售有限公司华南分公司；
[0083]
聚丙烯粉体，熔指为25g/10min，粉体粒径为0.5mm，选自中国石化化工销售有限公司华南分公司。
[0084]
本发明所述熔指的数据是在温度为230℃，压力为2.16kg的测试条件下的测试数据。
[0085]
以下结合具体实施例来详细说明本发明。
[0086]
实施例1：
[0087]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0088][0089]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0090]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0091]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min。
[0092]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0093]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；
[0094]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0095]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0096]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然
后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0097]
实施例2：
[0098]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0099][0100]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0101]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0102]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0103]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0104]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0105]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0106]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0107]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0108]
实施例3：
[0109]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0110]
[0111]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0112]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0113]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0114]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0115]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0116]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0117]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0118]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0119]
实施例4：
[0120]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0121][0122]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0123]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0124]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0125]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0126]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0127]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0128]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0129]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0130]
实施例5：
[0131]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0132][0133]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0134]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0135]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0136]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0137]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0138]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0139]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0140]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0141]
实施例6：
[0142]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0143][0144]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0145]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0146]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0147]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0148]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0149]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0150]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0151]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0152]
对比例1：
[0153]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0154][0155]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0156]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0157]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0158]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，
即得自修复聚丙烯母粒。
[0159]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0160]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0161]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0162]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0163]
对比例2：
[0164]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0165][0166]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0167]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0168]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0169]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0170]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0171]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0172]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0173]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮
合块区和1个反螺纹区。
[0174]
对比例3：
[0175]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0176][0177]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0178]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0179]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0180]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0181]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0182]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0183]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0184]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0185]
对比例4：
[0186]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0187][0188]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0189]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为5:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0190]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯
粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0191]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0192]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0193]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0194]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0195]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0196]
对比例5：
[0197]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0198][0199]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0200]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、2000目球形的金属铝粉使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0201]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0202]
对比例6
[0203]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0204][0205]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0206]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、2000目球形的金属铝粉、马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0207]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0208]
对比例7：
[0209]
一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
[0210][0211]
自修复聚丙烯母粒的制备方法如下：
[0212]
1)将2000目球形的金属铝粉与马来酸酐接枝聚丙烯按照质量比为9:1的比例在搅拌机中进行混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0213]
2)继续向搅拌机中加入聚丙烯粉体，其质量比按照步骤1)中物料总质量与聚丙烯粉体(其粒径为0.1mm,熔指为20g/10min)质量为1:2.22进行，再继续用搅拌机混合，搅拌机的转速为200r/min，混合时间为2min；
[0214]
3)将步骤2)混合好的物料通过主喂料器加入双螺杆挤出机，然后熔融挤出，造粒，即得自修复聚丙烯母粒。
[0215]
双螺杆挤出机的工艺参数如下：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为200℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa。
[0216]
上述的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0217]
1)将所述聚丙烯树脂、抗氧剂、润滑剂、自修复聚丙烯母粒使用高速搅拌机混合均匀，高速搅拌机的转速为800转/分。
[0218]
2)将步骤1)高速搅拌机混合好的混合料经主喂料器加入平行双螺杆挤出机中，然后进行熔融挤出，造粒，得到颗粒状的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料。工艺参数如下：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为200℃，五区温度为195℃，六区温度为210℃，七区温度为210℃，八区温度为210℃，模头温度为210℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.07mpa；螺杆长度l和直径d之比l/d为40；所述螺杆上设有1个啮合块区和1个反螺纹区。
[0219]
以下为实施例与对比例的原料组成一览表(表1)。
[0220]
表1实施例与对比例原料组成重量份一览表
[0221][0222]
备注：a，对比例7中的5份自修复聚丙烯母粒的制备原料为1.4份金属铝粉，0.15份马来酸酐接枝聚丙烯和3.45份聚丙烯粉体。
[0223]
将上述实施例和对比例制备得到的一种可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料进行以下性能测试：
[0224]
拉伸性能：按gb/t 1040-2006标准测试，拉伸速率为50mm/min；
[0225]
冲击性能：按gb/t 1843-2008标准测试，样条厚度为4mm；
[0226]
熔融指数：按gb/t 3682-2000标准测试，测试温度为230℃，负载为2.16kg；
[0227]
自修复性能：按gmw 14688-2012标准测试其表面的耐划伤情况，测试选择划伤力为10n，用刮擦前与刮擦后微波自修复后的色差值标识材料的自修复性能。
[0228]
材料刮擦前后的色差值越小，说明材料表面的划伤情况越弱。材料刮擦后再用频率为50hz、功率为700w的微波加热5min进行修复，计算刮擦前与自修复后材料表面的色差
值，色差值越小，说明刮擦后用微波自修复的材料表面越接近刮擦前的状态，其自修复的性能越好。
[0229]
性能测试结果如表2所示。
[0230]
表2实施例与对比例的可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料的性能一览表
[0231][0232]
实施例1～6为调整聚丙烯树脂的熔指，抗氧剂、润滑剂和自修复聚丙烯母粒的添加量，从表中可以看出，在一定范围内调整聚丙烯树脂的熔指，对材料的力学性能影响较小，相关数值的波动可归结为仪器测试的波动，但是熔指越高，材料的自修复能力越强。这是由于材料流动性越好，在微波加热过程中，材料更易发生流动填补划痕位置。在一定范围内，调整抗氧剂与润滑剂的添加量，对材料的综合性能影响较小。在一定范围内，增加自修复聚丙烯母粒的添加量，可以显著降低材料在刮擦前与自修复后的色差值，材料的自修复性能显著提升。通过对比，实施例6的综合性能最佳。
[0233]
实施例6与对比例1和对比例2比较，对比例1使用了更低熔指的聚丙烯树脂，导致所得聚丙烯-金属基复合材料在刮擦前与自修复后的色差值显著增大，这是由于材料的整体流动性发生了下降，在微波自修复的过程中，聚丙烯基材不容易发生流动，从而影响材料最终的自修复效果。对比例2使用了更高熔指的聚丙烯树脂，材料的整体流动性获得了提升，其自修复效果更优，但是其力学性能显著下降。
[0234]
实施例6与对比例3和对比例4比较，对比例3大幅减少了自修复聚丙烯母粒的加入量，虽然材料的力学性能和流动性未受影响，但是材料的自修复性能显著下降。对比例4提高了自修复聚丙烯母粒的加入量，材料的自修复能力无明显变化，但是力学性能显著下降。这是因为，虽然对金属基材料进行了表面处理和母粒的制备，但是其在加入量较大的情况下，依然与聚丙烯基体存在着相容性不好的问题，可能会导致材料缺陷的存在，使材料的力学性能发生下降。
[0235]
实施例6与对比例5和对比例6比较，对比例5和对比例6中的金属基材料粉未经过表面处理与母粒制备过程，直接加入到聚丙烯基体中，所得材料的力学性能和自修复性能均较差。一方面，金属基材料粉在聚丙烯基体中的分散性和相容性不好，因此，直接添加会导致材料的力学性能下降，而经过马来酸酐接枝聚丙烯修饰剂进行表面处理以及制备成母粒后，可以有效的提升金属基材料与聚丙烯基体的相容性和分散性，因此，将金属基材料粉用马来酸酐接枝聚丙烯进行修饰再制备成母粒后再添加到聚丙烯基体中，对复合材料的力学性能影响较小；另一方面，金属基材料粉分散性不好，会导致在微波自修复过程中，材料的发热微区不均匀，可自修复的有效区域受限。
[0236]
实施例6与对比例7比较，对比例7中的自修复聚丙烯母粒中的马来酸酐接枝聚丙烯比例下降，会导致金属基材料粉未与聚丙烯界面不良，进而导致金属基材料粉未在聚丙烯基体里面分散不良，因此对比例7所得可微波自修复的聚丙烯-金属基复合材料无论是力学性能还是自修复性能都会变差。
[0237]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0238]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。