一种含聚丁烯合金的复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含聚丁烯合金的高抗冲性复合材料及其制备方法和用途，属于高 分子材料领域，特别是高分子材料加工和应用领域。
【背景技术】
[0002] 近年来我国的汽车、电器等工业迅速发展，特别是轿车和家电的产销量一直保持 较高增长速度，中国已成为全球举足轻重的汽车和家电的消费市场。在安全保证前提下，轻 量化和塑料一体化是发展趋势。目前汽车用塑料占到塑料总量的15%以上，而聚丙烯材料 占到车用塑料的40%以上，总消耗量已达50万吨。其中80%以上的聚丙烯材料适用于生 产汽车保险杠，可以起到降低成本、易于轻量化、可循环再利用等。在家电行业，塑料用量占 40%以上，产品塑料化已成为家电行业重要发展方向之一，塑料已成为家电领域应用量增 长速度最快的材料。聚丙烯具有原料来源丰富、合成工艺简单且现代化大规模生产、密度较 金属低、价格低、具有良好的强度、加工性能好等特点，但也存在耐低温冲击性能不佳、成型 收缩率大、易老化、耐热性以及耐老化性差等缺点。
[0003] 由于聚丙烯存在的上述缺陷，在汽车及家电领域使用时常采用改性的方法来提高 聚丙烯材料的使用性能，目前多采用共聚聚丙烯或者抗冲聚丙烯作为改性的基材。SP179是 中流动性超高冲击强度共聚聚丙烯的牌号，具有较高的冲击性能和良好的加工性能，是汽 车保险杠的优选材料（现代塑料加工应用，2006,18(4) : 11-14) QCN 102649854公布了一种 聚丙烯组合物及其制备方法，采用高流动高抗冲共聚聚丙烯添加到聚丙烯树脂中，从而获 得了具有良好刚韧平衡和涂装性能的聚丙烯组合物。CN 102558736公布了一种可以在汽车 仪表盘中使用的聚丙烯共混材料，采用了 POE作为增韧剂，提高聚丙烯基体的抗冲击性能， 并且为了解决POE弹性体和聚丙烯之间的相容性，加入2~10份聚丁烯作为相容剂改善挤 出物的外观形貌。CN 102924807和CN 101759923公布的汽车保险杠用料用聚丙烯共混材 料，其中均需加入不同种类的增韧剂及极性聚合物和较大填充量的无机填料作为增韧改性 剂和填充补强剂。家电行业使用最多的是HIPS和ABS作为塑料外壳，为提高材料的刚性、韧 性、表面质量以及降低成本，通常采用无机填料和弹性体等进行改性。而目前无论是汽车用 塑料材料还是家电行业，一体化、单一化的发展趋势所要求的是尽量减少塑料的使用品种， 并且减少塑料中各种性质不同的助剂和无机填料的种类和用量。极大填充量的无机填料会 影响到塑料回收和再利用。
[0004] 聚丁烯是丁烯单体经过配位聚合得到的，根据其等规度不同，可以作为高强度的 塑料、热塑性弹性体以及弹性体材料使用。聚丁烯材料具有突出的耐蠕变性、抗冲击性和 耐环境应力开裂性，尤其是其抗冲击性能优异，可以在汽车保险杠材料中使用。有研宄报 道聚丙烯和聚丁烯热塑性弹性体共混体系进行研宄发现，随着聚丁烯热塑性弹性体用量的 增加，共混体系的断裂伸长率和冲击强度均明显提高（中国塑料，2004,18(7) :28 ;塑料， 2006,35(3) : 13)。
[0005] 中国发明专利201310608858公开了一种抗冲聚丙烯/聚丁烯复合材料，采用物 理共混的方法将聚丙烯和聚丁烯按照一定比例制备成共混材料。由于涉及到两种熔体强 度和熔体粘度等相差较大的两种聚合物的共混，其共混条件以及共混材料的相容性均无法 实现较高的控制，从而使其性能并不能达到最优。中国发明专利200910084482. 2公开了 一种聚丙烯组合物及其制备方法，其采用的是丙烯为基体及丙烯与5~8个碳原子的高级 a -烯烃共聚得到组合物，未采用丁烯作为基体聚合物，同时也未涉及抗冲击复合材料的制 备。中国发明专利CN103467840A公开了一种聚丙烯和聚乙烯进行物理共混制备改性聚丙 稀材料。
[0006] 中国发明专利ZL 201010198121. 3公开了一种新型的聚丁烯合金材料，其包含均 聚丙烯、均聚丁烯和丁烯-丙烯共聚物组成。该聚丁烯合金在不影响聚丁烯树脂高温抗蠕 变性和柔性的前提下，尽量缩短成型周期，提高其强度及模量等。同时，通过釜内原位聚合 制备聚丁烯合金，不仅可以有效改善聚丁烯与聚丙烯物理共混时存在的两相分散及相界面 形貌，从而影响聚丁烯合金制品的性能的问题，同时少量共聚物的原位合成可明显改善合 金的相界面问题，还可通过聚合工艺参数的调节来调节合金的组分含量、分子量及其分布 等参数。该专利提及了聚丁烯合金可以在水管或聚丙烯增韧材料领域应用，但是并未涉及 具体管材专用料的配方及加工。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述提及的问题，本发明的目的就是提供一种含有聚丁烯合金的高抗冲 聚丁烯合金树脂复合材料，该高抗冲聚丁烯合金复合材料中聚丁烯合金是采用釜内分段聚 合方法得到的釜内合金，组成包含聚丙烯和聚丁烯，与物理共混制备的聚丙烯/聚丁烯共 混复合材料相比较，本发明提供的聚丁烯合金树脂复合材料具有改善的抗冲击性和良好的 刚性及加工性能，适用于汽车用塑料、货物托盘、电线电缆、电器外壳使用。
[0008] 本发明的另一个目的就是提供含有聚丁烯合金的高抗冲聚丁烯合金树脂复合材 料的制备方法。
[0009] 本发明的具有改善的抗冲击性和良好的刚性及加工性能的含有聚丁烯合金的高 抗冲聚丁烯合金树脂复合材料的配方，以重量份计：
[0010] 基体树脂100份
[0011] 无机填料3~30份 抗氧剂0.1~4份 光稳定剂〇.1~2份 色母料0,1~3份 成核剂0.1~5份。
[0012] 其中，基体树脂为釜内原位分段聚合得到的聚丁烯合金树脂。作为基体树脂的聚 丁稀合金树脂中聚丙稀含量为50~99wt%、聚丁稀含量为0. 9~45wt%、聚丁稀-聚丙稀 嵌段共聚物含量为〇. 1~5wt%。其中，优选的聚丁烯含量为5~30wt%，优选的聚丙烯含 量为65~93wt %，优选的嵌段共聚物含量为2~5wt %。
[0013] 所述聚丁烯合金中聚丁烯中高等规聚丁烯（iPB)含量>90wt%，聚丙烯中高等规 聚丙烯QPP)含量>90wt%。
[0014] 所述聚丁烯合金树脂在190°C，2. 16kg砝码条件下，其熔体质量流动速率为 0? 01 ~30g/10min，优选 0? 1 ~15g/10min。
[0015] 所述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，主抗氧剂和辅助抗氧剂的重量比例为 1:1~4。其中主抗氧剂为冊1\11〇8七 &11(?3、2246、1010、1076、3114中的一种或多种复配，辅 助抗氧剂为168、626、9228、300、DLTDP、DSTDP、DMTDP、DTDTP中的一种或多种复配组成。抗 氧剂的总份数以聚丁烯合金树脂为100重量份计算，为〇. 1~4重量份，其中优选0. 3~2 重量份。
[0016] 所述光稳定剂为苯甲酸类、二苯甲酮类、苯并三唑类或受阻胺类中的一种或几种。 光稳定剂的用量为基体树脂用量的0. 1~2重量份，其中优选0. 2~0. 8重量份。
[0017] 所述成核剂为滑石粉、氧化钙、、二苄叉山梨醇、二（对-甲基苄叉）山梨醇、二 (对氯取代苄叉）山梨醇、2, 2' -亚甲基双（4, 6-特丁基苯酚）膦酸铝、2, 2' -亚甲基双 (4, 6-特丁基苯酚）膦酸钠、2, 2' -亚甲基-二（4, 6-二正丁基苯酚）膦酸钠、2, 2' -亚 甲基双（4, 6-特丁基苯酚）膦酸钾、二酰胺类化合物及其衍生物、聚乙烯基环己烷、聚 丙烯、乙烯-丙烯共聚物中的一种或几种，成核剂的用量为聚丁烯合金基体树脂用量的 0? l-5wt. %，其中优选 0? 2-2wt. %。
[0018] 所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、云母、氢氧化镁、二氧化硅、蒙脱土中的一种或几 种混合，用量为聚丁稀合金基体树脂用量的3~30wt. %，其中优选5~15wt. %。
[0019] 所述色母料包括以下重量份组分：40~80份的聚丙烯或聚乙烯作为载体树脂； 0. 5~8份的聚乙烯蜡或聚乙二醇为分散剂；5~8份的石蜡；0. 01-5份钛白；4~54. 5份 的颜料。
[0020] 本发明所述的含聚丁烯合金的高抗冲复合材料，其制备方法包括以下步骤：
[0021] 第一步，按上文所述质量份数称取各原料，聚丁烯合金、无机填料、抗氧剂、光稳定