一种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料改性和加工领域，具体涉及一种可实现轻量化的低线性膨 胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯因其原料来源丰富、价格便宜、易于加工成型及综合性能优良等特点，已成 为近几年发展最快的通用塑料品种，被广泛应用于汽车内外饰件、电子电器产品等领域。然 而普通聚丙烯材料线性膨胀系数较大，其制件尺寸稳定性差，特别是在冷热交变的环境下， 制件容易发生变形导致匹配异常等问题，大大影响其应用，因此需要降低聚丙烯的线性膨 胀系数。目前通常采用的方法是添加玻璃纤维，如专利CN103044775A和CN102924815A分别 采用短切玻璃纤维和连续长玻璃纤维填充来降低复合材料的线性膨胀系数。然而此类方法 加工过程繁琐，且制件容易产生玻纤外露等问题。
[0003] 此外也有专利通过添加高长径比滑石粉、硅灰石或晶须等制备低线性膨胀系数聚 丙烯组合物，如专利CN102276922A、CN102504411A和CN103665544A等。然而以上方法均需要 添加大量矿物填料，这样势必会造成聚丙烯材料密度的急剧上升，不利于汽车等行业对产 品轻量化的发展要求。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可实现轻量化的低线性膨 胀系数聚丙烯复合材料，适合应用于汽车内外饰件等。
[0005] 本发明的另一目的是为了提供这种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合 材料的制备方法。
[0006] 本发明的目的通过下述技术方案来实现：
[0007] -种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，由以下重量百分比的原料 组成： 聚丙烯 68~8:6%， 晶须 5~15%, 增韧剂 6~1.0%,
[0008] 高效成核剂 0.5~2%， 相容剂 1~3%， 抗氧剂 0,1~1%， 其它添加剂 0.1~2%。
[0009] 本发明的一种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料中，
[0010] 所述的聚丙烯为230°CX2.16kg测试条件下熔体流动速率为5~70g/10min的共聚 聚丙烯，其中共聚单体为乙烯。
[0011] 所述的晶须为硫酸钙晶须、硫酸镁晶须和硼酸镁晶须中的至少一种，其长径比在 40 ~80。
[0012] 所述的增韧剂选自聚丁二烯、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的一种或两 种以上的组合物。
[0013] 所述的高效成核剂为有机盐类成核剂，具体是二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐。
[0014] 所述的相容剂马来酸接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的 至少一种。
[0015] 所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧 剂;辅抗氧剂选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
[0016] 所述的其它添加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂和各种酯类或脂肪酸类润滑剂中 的一种或几种的混合物。
[0017] 上述可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的制备方法如下：
[0018] (1)按重量配比称取原料；
[0019] (2)将聚丙烯、增韧剂、高效成核剂、相容剂、抗氧剂和其它添加剂在高速混合器中 干混5~15分钟；
[0020] (3)将混合后的物料从主喂料口加入双螺杆挤出机，晶须从螺杆中部的侧喂料口 加入，经熔融挤出后冷却造粒;其中螺杆转速为180~600转/分，温度为：一区190~200°C， 二区200~220°C，三区220~235°C，四区215~220°C;整个挤出过程的停留时间为1~2分 钟，压力为12~18MPa。
[0021] 本发明的优点是：
[0022] 1、本发明通过添加高效成核剂和少量晶须，可保证复合材料在较低密度的情况 下，有效降低聚丙烯材料的线性膨胀系数，同时赋予材料各向同性的特点。
[0023] 2、本发明提供的聚丙烯复合材料具有优异的刚韧平衡性，可广泛应用于汽车内外 饰件等领域，实现轻量化。
[0024] 3、本发明提出的制备可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的方法简 单可行、易于生产。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
[0026]在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为上海石油化工股份有限公司生产的 共聚聚丙烯，商品名为M2600R，其熔体流动速率为26g/10min(测试条件:230°CX2.16kg)。 所用的晶须为峰竺晶须公司生产，商品名为NP-S02。增韧剂为DOW公司生产的乙烯-丁烯共 聚物7487。高效成核剂选用美利肯公司生产的HPN-68L。相容剂选用马来酸酐接枝聚丙烯， 其接枝率为1 %。主抗氧剂为BASF公司的1010，化学名为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基） 丙酸]季戊四醇酯，以及英国ICE公司的DSTP，化学名为硫代二丙酸硬脂醇酯。辅抗氧剂为 Ciba公司的168，化学名为三(2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯。此外还包括各种颜色添加剂、 各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。
[0027] 将聚丙烯、增韧剂、高效成核剂、相容剂、抗氧剂和其它添加剂在高速混合器中干 混5~15分钟;将混合后的物料从主喂料口加入双螺杆挤出机，晶须从螺杆中部的侧喂料口 加入，经熔融挤出后冷却造粒;其中螺杆转速为180~600转/分，温度为：一区190~200°C， 二区200~220°C，三区220~235°C，四区215~220°C;整个挤出过程的停留时间为1~2分 钟，压力为12~18MP a。
[0028] 性能评价方式及实行标准:
[0029]将按上述方法制备的粒子材料，在90~100°C的鼓风烘箱中干燥2~3小时，然后将 干燥好的粒子在注射成型机上制成标准样条用于测试。
[0030] 密度测试:按照ISO 1183-1进行;拉伸性能测试:按ISO 527-2标准进行，拉伸速度 为50mm/min;弯曲性能测试:按ISO 178标准进行，弯曲速度为2mm/min;缺口冲击强度测试： 按I SO 180标准进行;线性膨胀系数(CLTE)测试:参照ASTM D696，温度范围为-30°C~80°C， 其中平行于流动方向记为CLTE-F，垂直于流动方向记为CLTE-A。
[0031 ]实施例及对比例的配方及各项性能测试结果见下各表：
[0032] 表1实施例1~6及对比例1~3材料配方表(重量％ )
[0034] 表2实施例1~6及对比例1~3性能测试结果
[0035]
[0036]从实施例2、3、4的比较中可以看出，随着晶须含量的增加，复合材料的刚性逐渐增 加，韧性略有下降，线性膨胀系数呈线性下降趋势。从实施例4、5和对比例2的对比中可以看 出，随着高效成核剂含量的增加，复合材料的刚性和韧性均有所提高，同时线性膨胀系数明 显下降。另外从实施例3与对比例2以及实施例6与对比例3的对比中可以看出，高效成核剂 的加入可以保证复合材料在较少晶须填充量的情况下，有效降低其线性膨胀系数，同时赋 予材料各向同性的特点。本发明提供的聚丙烯复合材料具有优异的刚韧平衡性，可广泛应 用于汽车内外饰件等领域，实现轻量化。
【主权项】
1. 一种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于：由W下重量百 分比的原料组成： 聚两赌 68~86?/〇， 晶须 5~].5%， 增闡剂 6~10%， 爵效成核剂 0.5~2%，： 相容剂 1~说， 抗氧剂 0.1--1%， 其它添加剂 0.1'-2%。2. 根据权利要求1所述的一种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特 征在于:所述的聚丙締为230°CX2.16kg测试条件下烙体流动速率为5~70g/10min的共聚 聚丙締，其中共聚单体为乙締。3. -种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于:所述的晶须为 硫酸巧晶须、硫酸儀晶须和棚酸儀晶须中的至少一种，其长径比在40~80。4. 一种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于:所述的增初剂 选自聚下二締、乙締-辛締共聚物和乙締-下締共聚物中的一种或两种W上的组合物。5. -种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于:所述的高效成 核剂为有机盐类成核剂，具体是二环[2.2.1 ]庚烧二簇酸盐。6. -种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于:所述的相容剂 马来酸接枝聚丙締、丙締酸接枝聚丙締和马来酸酢接枝聚丙締中的至少一种。7. -种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于:所述的抗氧剂 包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酪或硫醋类抗氧剂;辅抗氧剂选用亚憐 酸盐或醋类抗氧剂。8. -种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料，其特征在于:所述的其它添 加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂和各种醋类或脂肪酸类润滑剂中的一种或几种的混合 物。9. 权利要求1-8任意之一所述可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙締复合材料的制备 方法，其特征在于:其步骤为： (1) 按重量配比称取原料； (2) 将聚丙締、增初剂、高效成核剂、相容剂、抗氧剂和其它添加剂在高速混合器中干混 5~15分钟； (3) 将混合后的物料从主喂料口加入双螺杆挤出机，晶须从螺杆中部的侧喂料口加入， 经烙融挤出后冷却造粒;其中螺杆转速为180~600转/分，溫度为：一区190~200°C，二区 200~220°C，S区220~235°C，四区215~220°C;整个挤出过程的停留时间为1~2分钟，压 力为12~18MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种可实现轻量化的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法。这种聚丙烯复合材料由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯68～86％，晶须5～15％，增韧剂6～10％，高效成核剂0.5～2％，相容剂1～3％，抗氧剂0.1～1％，其它添加剂0.1～2％。本发明通过添加高效成核剂和少量晶须，可保证复合材料在较低密度的情况下，有效降低聚丙烯材料的线性膨胀系数，同时赋予材料各向同性的特点。本发明提供的聚丙烯复合材料具有优异的刚韧平衡性，可广泛应用于汽车内外饰件等领域，实现轻量化。
【IPC分类】C08K13/04, C08L51/06, C08K7/04, C08K5/134, C08L23/08, C08L23/14, C08K5/526
【公开号】CN105504528
【申请号】CN201511019839
【发明人】陈通华, 蔡青, 张鹰, 张祥福, 周文
【申请人】上海普利特复合材料股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月30日