一种高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性聚丙烯材料，具体为一种具有高刚性、低收缩、外观良好的聚 丙烯复合材料，以及其制备方法;属于聚合物改性和加工领域。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业的迅猛发展和日益严峻的能源问题，各大汽车厂都在以塑代钢和轻 量化领域进行了大量的研究和尝试，越来越多的金属零部件被增强塑料替代，有效的实现 了整车减重，但同时由于金属材料和塑料材料自身的巨大差异以及汽车安全性的严格要 求，对零部件设计和材料刚性提出了更高的要求。
[0003] 对于汽车用塑料需求量最大的聚丙烯材料而言，一个方向的研究集中于如何在性 能不变的基础上尽可能减轻材料自身的密度，另一个方向则主要考虑如何在同等密度的条 件下尽可能的提高材料和制品的刚性，以逐渐贴近原本为金属材质的功能件的技术要求。 另外为了克服对聚丙烯材料自身收缩率较大的缺点，尽可能的降低复合材料的收缩率，获 得尺寸稳定性更好的最终制品也是研究的主要内容之一。目前的行业领域内，使用玻璃纤 维增强的聚丙烯材料成为这类零部件的首选，该类材料较高的刚性和较低的收缩率可以很 好的满足一些功能件的要求。但缺点也是显而易见的，首先传统玻纤增强材料对材料韧性 的损失极大，另外玻纤外露等外观缺陷也使得这类材料几乎无法应用于任何可视零部件。
[0004] 为了解决上述问题，平衡性能与外观的技术要求，本发明通过传统滑石粉矿物填 充与高长径比的无机填料协同作用，并使用侧向分别喂料的挤出工艺，获得了刚性更高，韧 性较好，收缩率更低、同时外观良好的聚丙烯复合材料，兼具纤维类填料和矿物类填料的优 势，可以大量应用于对刚性和尺寸稳定性要求较高的外观用零部件。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于开发一种高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料，用于汽 车或家电行业常见的注塑零部件。
[0006] 本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。
[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008] -种高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组 成： 聚丙烯 55-78%:， 高性能无机填料 1-5%, 滑石粉 15-25%,
[0009] 弹性体增初剂 5-151， 稳定剂 0. 1-2%， 其它添加剂 0-祕。
[0010] 其中，
[0011 ]所述的聚丙烯为恪体流动速率(230°c X2.16kg)为3-70g/10min的共聚丙烯，其中 共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol %。
[0012]所述的高性能无机填料为云母、晶须、硅灰石和玻璃纤维粉中的一种或两种以上 的组合物，优选平均直径1 〇um，长径比40的玻璃纤维粉。
[0013]所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共 聚物、乙烯-丁烯共聚物等中的一种或两种以上的组合物，优选乙烯-辛烯共聚物弹性体，熔 体流动速率(230°CX2.16kg)为 0.5-10g/10min。
[0014] 所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂 为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
[0015] 所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、成核剂、发泡剂、表面活 性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、光稳定剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中 的一种或以上的组合物。
[0016] 上述高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：
[0017] 1)按重量配比称取原料；
[0018] 2)将聚丙烯、弹性体增韧剂、高性能无机填料、滑石粉、稳定剂和其它助剂在高速 混合器中干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒;其 中螺筒内温度为：一区190-200°C，二区190-210°C，三区190-210°C，四区190-210°C，机头 190-220 °C，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。
[0019] 另一种优选的方法为:将聚丙烯、滑石粉、弹性体增韧剂、稳定剂和其它助剂在高 速混合器中干混3-15分钟制得混合物A，将混合物A从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机，高 性能无机填料从螺杆中部侧向喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒;其中螺 筒内温度为：一区 190_200°C，二区190-210°C，三区 190-210°C，四区190-210°C，机头 190-220 °C，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。
[0020] 本发明的优点是：
[0021] 1、通过高性能无机填料、传统滑石粉填料的协同作用，获得了更高刚性、更低收缩 率的聚丙烯复合材料。
[0022] 2、通过将高性能无机填料从侧喂料口加入的工艺方法，获得了综合机械性能更 好、收缩率更低的聚丙烯复合材料。
[0023] 3、与传统短玻纤改性材料容易出现玻纤外露等缺点相比，本发明的高性能聚丙烯 复合材料仍然具有良好的外观，与传统滑石粉改性聚丙烯材料不相上下，同时刚性更高、收 缩率更低，非常适用于对于刚性和尺寸稳定性要求较高的外观用注塑零件。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本发明的范围不受这些实施例的 限制，本发明的范围在权利要求书中提出。
[0025] 在实施例及对比例的复合材料配方中，所用聚丙烯为熔体流动速率（230°C X 2.16kg)20-50/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在4-lOmol %范围内。
[0026]所用高性能无机填料为平均直径10um，长径比40的玻璃纤维粉。
[0027] 所用弹性体为DOW公司的乙烯-辛烯共聚物8150。
[0028]所用滑石粉平均粒径为3-5um〇
[0029] 所用短切玻璃纤维平均直径为10um，长度为3-5mm。
[0030] 所用稳定剂为英国ICE公司的Negonox DSTP(化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯）、 Ciba公司的Irganox 1010(化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇 酯）、以及(^让3公司的]^瓜;1；'〇8168(化学名称为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯）。
[0031] 实施例1
[0032]按重量百分比称取聚丙烯69.5%、高性能无机填料1 %、滑石粉19%、弹性体10%、 1坪&11(?1010为0.1%、]^瓜;1^〇8 168为0.1%、如8〇11(?031?为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200Γ，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0033] 实施例2
[0034]按重量百分比称取聚丙烯69.5%、高性能无机填料3%、滑石粉17%、弹性体10%、 1坪&11(?1010为0.1%、]^瓜;1^〇8 168为0.1%、如8〇11(?031?为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0035] 实施例3
[0036] 按重量百分比称取聚丙烯69.5%、高性能无机填料5%、滑石粉15%、弹性体10%、 1坪&11(?1010为0.1%、]^瓜;1^〇8 168为0.1%、如8〇11(?031?为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0037] 实施例4
[0038]按重量百分比称取聚丙烯74.5%、高性能无机填料3%、滑石粉17%、弹性体5%、 1坪&11(?1010为0.1%、]^瓜;1^〇8 168为0.1%、如8〇11(?031?为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0039] 实施例5
[0040] 按重量百分比称取聚丙烯64.5%、高性能无机填料3%、滑石粉17%、弹性体15%、 Irganox 1010为0.1%、Igrafos 168为0.1%、Negonox DSTP为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注