一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及车用内外饰材料领域，尤其是一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.聚丙烯材料具有良好的加工性能和机械性能，且重量轻，价格低，因此，被广泛应用于汽车的外饰和内饰件，高密度聚乙烯树脂也是基于内饰配方不可缺少的组分。但是，现有的聚丙烯材料在制备过程中会产生挥发性有机物，加之分子链段中特殊的叔碳结构，在后续改性及加工过程中，往往会发生断链、氧化等一系列反应，使制备的零件具有较高的气味，影响消费者健康。
3.针对上述技术问题，现有技术中一般是通过添加除味剂或者工艺上加强抽真空等方式来达到减少材料散发的气味。如将除味母粒(表面活性剂吸附到微孔发泡聚丙烯中)添加至聚丙烯材料中、在造粒过程中进行抽真空、或者是使用醇类voc洗提剂(n2作气提剂)在挤出加工时尽可能驱除气味。这些方式虽然一定程度上降低了聚丙烯材料散发的气味，但是均存在力学性能较差，不能实现轻量化，或者生产成本较高的缺陷。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。本发明稻壳炭作为填料在聚丙烯复合材料中的应用，可以降低材料气味，同时达到汽车行业轻量化的要求。
5.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂60-94份、高密度聚乙烯树脂5-15份、填料0.5-30份；所述填料包括稻壳炭；其中，所述填料为稻壳炭和滑石粉的混合物，稻壳炭和滑石粉的重量比为：稻壳炭：滑石粉＝1:1-10；所述稻壳炭的平均比表面积为100-500m2/g。
6.本发明稻壳炭作为填料在聚丙烯复合材料中的应用，既可以降低材料气味，同时又可以满足汽车行业轻量化的要求。本发明通过添加适量的稻壳炭，与本发明特定的聚丙烯复合材料的配方相互协同，制备得到低气味的聚丙烯复合材料。
7.优选地，所述的聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：填料10-20份。
8.本技术发明人经过大量创造性试验探究后发现，聚丙烯复合材料采用上述组分及重量份选择时，最终制备得到的聚丙烯复合材料综合性能达到最佳。
9.进一步优选地，所述填料为稻壳炭和滑石粉的混合物，稻壳炭和滑石粉的重量比为：稻壳炭：滑石粉＝1:2-4。本技术发明人经过大量创造性试验探究后发现，填料采用上述组分及重量比选择时，最终制备得到的聚丙烯复合材料低气味、轻量化达到最佳。
10.进一步优选地，所述稻壳炭的平均比表面积为200-300m2/g。本技术发明人经过大量创造性试验探究后发现，在本发明优选的平均比表面积的范围内，最终制备得到的聚丙烯复合材料可以更好的达到除味及减重的效果。
11.优选地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种；所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为1-50g/10min，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率是根据astmd1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量。
12.优选地，所述高密度聚乙烯树脂的熔体质量流动速率为1-30g/10min，所述高密度聚乙烯树脂的熔体质量流动速率是根据gb/t3682使用2.16kg重量并在190℃的温度测量。
13.优选地，所述聚丙烯复合材料还包括0.05-0.5份抗氧剂a和0.05-0.5份抗氧剂b。优选地，所述抗氧剂a为受阻酚类抗氧剂，抗氧剂b为亚磷酸酯类抗氧剂。
14.此外，本发明提供了上述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
15.(1)按配比称量各种原料；
16.(2)将上述原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；其中，混合机的温度为60-70℃、混合机的转速为120-140r/min；
17.(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为：80℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃，螺杆转速为450r/min，螺杆长径比48：1。
18.进一步地，本发明提供了所述的聚丙烯复合材料在车用内外饰材料中的应用。
19.相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明稻壳炭作为填料在聚丙烯复合材料中的应用，可以降低材料气味，同时达到汽车行业轻量化的要求。
具体实施方式
20.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
21.实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，本发明实施例和对比例均采用相同的抗氧剂。
22.现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
23.聚丙烯树脂：
24.共聚聚丙烯树脂a：中石化ppep548r，根据astmd1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量的熔体质量流动速率为30g/10min；
25.共聚聚丙烯树脂b：中石化pp ep300m，根据astmd1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量的熔体质量流动速率为10g/10min；
26.均聚聚丙烯树脂c：中石化pp b1101，根据astmd1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量的熔体质量流动速率为1g/10min；
27.共聚聚丙烯树脂d：中石化pp ep5075x，根据astmd1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量的熔体质量流动速率为50g/10min；
28.共聚聚丙烯树脂e：中石化pp s980t，根据astmd1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量的熔体质量流动速率为70g/10min；
29.高密度聚乙烯树脂：
30.高密度聚乙烯树脂a：中石化hdpe dmda 8008，根据astmd123使用2.16kg重量并在190℃的温度测量的熔体质量流动速率为8g/10min；
31.高密度聚乙烯树脂b：辽阳石化hdpe z2857，根据astmd123使用2.16kg重量并在
190℃的温度测量的熔体质量流动速率为30g/10min；
32.高密度聚乙烯树脂c：辽阳石化hdpe r5055，根据astmd123使用2.16kg重量并在190℃的温度测量的熔体质量流动速率为50g/10min；
33.填料：
34.稻壳炭a，型号为硅炭黑颗粒120，厂家为吉林省凯胜新材料有限公司，稻壳炭的平均比表面积为240m2/g；
35.稻壳炭b，型号为硅炭黑颗粒150，厂家为吉林省凯胜新材料有限公司，稻壳炭的平均比表面积为300m2/g；
36.稻壳炭c，型号为硅炭黑颗粒101，厂家为吉林省凯胜新材料有限公司，稻壳炭的平均比表面积为152m2/g；
37.稻壳炭d，型号为硅炭黑颗粒501，厂家为吉林省凯胜新材料有限公司，稻壳炭的平均比表面积为500m2/g；
38.稻壳炭e，型号为硅炭黑颗粒105，厂家为吉林省凯胜新材料有限公司，稻壳炭的平均比表面积为50m2/g；
39.稻壳炭f，型号为硅炭黑颗粒601，厂家为吉林省凯胜新材料有限公司，稻壳炭的平均比表面积为600m2/g；
40.滑石粉：广东天源，型号tyt-777a，其滑石粉粒径分布为d50为4.5μm；
41.抗氧剂：抗氧剂a-受阻酚类抗氧剂330(1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯)；抗氧剂b-亚磷酸酯类抗氧剂168(三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)，市售；
[0042]
实施例1-18及对比例1-7
[0043]
实施例1-18及对比例1-7的聚丙烯复合材料的组分及重量份选择如表1、表2所示，其中，实施例1-18及对比例1-7的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0044]
(1)按配比称量各种原料；
[0045]
(2)将上述原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；其中，混合机的温度为60-70℃、混合机的转速为120-140r/min；
[0046]
(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为：80℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃，螺杆转速为450r/min，螺杆长径比48：1。
[0047]
表1
[0048]
[0049]
[0050][0051]
表2
[0052][0053]
效果例1性能测试
[0054]
将实施例1-18及对比例1-7制备的聚丙烯复合材料进行相关性能测试，具体测试方法如下：
[0055]
(1)密度：根据iso 1183-1-2001标准进行测试，测试温度为23℃，测试介质为去离子水；
[0056]
(2)气味测试：根据pv3900-2000标准进行测试，测试条件为80
±
2℃、2h
±
10min；将20g粒子放入1l专用气味瓶中，将容器放入80
±
2℃烘箱中，存放2小时
±
10min后取出，待气味瓶冷却至60
±
5℃后，评价气味；无气味-1；有气味，但无干扰性气味-2；有明显气味，但无干扰性气气味-3；有干扰性气味-4；有强烈干扰性气味-5；有不能忍受的气味-6。
[0057]
气味方向测试：无国家统一标准，本发明采用的是本领域技术人员习惯性通用测试方法；气味方向由好到差为：热空气＞油＞糊＞焦糊＞浓糊；
[0058]
测试数据如下表3、表4所示：
[0059]
表3
[0060][0061][0062]
表4
[0063][0064]
由实施例1-4、对比例1-2、对比例6-7对比可知，填料的重量份选择对本发明聚丙烯复合材料的气味及密度影响较大，当填料为0.5-30份,稻壳炭和滑石粉的重量比为：稻壳炭：滑石粉＝1:1-10时，能够兼顾聚丙烯复合材料的低气味、轻量化。当填料不在本发明提
供的范围内时，最终气味等级在3.7以上，气味方向大多为浓糊和焦糊。
[0065]
由实施例3、实施例5-7对比可知，稻壳炭和滑石粉的重量比：稻壳炭：滑石粉＝1:2-4时，聚丙烯复合材料的气味更低、密度更小。
[0066]
由实施例3、实施例8-10、对比例3-4对比可知，稻壳炭的平均比表面积对聚丙烯复合材料的性能影响很大；对比例3-4选用的稻壳炭的平均比表面积分别为50m2/g、600m2/g，制备得到的聚丙烯复合材料的最终气味等级在4以上，气味方向为浓糊和焦糊。稻壳炭的平均比表面积为200-300m2/g时，聚丙烯复合材料的气味更低、密度更小。
[0067]
由实施例3、实施例11-14对比可知，聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为1-50g/10min时，聚丙烯复合材料的气味更低、密度更小。
[0068]
由实施例3、实施例15-16、对比例5对比可知，高密度聚乙烯树脂的熔体质量流动速率为1-30g/10min时，聚丙烯复合材料的气味更低、密度更小。由对比例5得到的聚丙烯复合材料的性能可知，高密度聚乙烯树脂在本发明中是不可缺少的。
[0069]
由实施例3、实施例17-18对比可知，在本发明提供的保护范围内，得到的聚丙烯复合材料的气味、密度均可以达到要求。
[0070]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。