专利名称：纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法
技术领域：
本发明属于聚合物材料改性中的聚合物纳米复合材料制备技术，特别是涉及一种
纳米碳酸钙填充改性聚丙烯材料的制备方法。
背景技术：
聚丙烯具有密度小、力学均衡性好、耐化学腐蚀、易加工、热变形温度高、价廉等优 点。近年来，采用聚合改性、共混改性和两者兼而有之的技术以制取工程化聚丙烯新材料的 方法被广泛认同。其中共混改性投资少、见效快，成为当前高分子材料科学与工程中最活跃 的领域之一。 物理改性是在聚丙烯基体中加入其它无机填料、有机填料，其它塑料、橡胶、热塑
性弹性体或一些有特殊功能的添加助剂，经过混合，混炼而制得具有优异性能的聚丙烯复
合材料。物理改性大致分为填充改性，增强改性，共混改性，功能性改性等。 聚丙烯的填充及增强改性发展得比较晚，大约在二十世纪六十年代中期，石棉纤
维增强聚丙烯开始在欧洲市场上出现。经过多年的发展，目前用于填充聚丙烯的无机填
料主要有碳酸钙、云母粉、硅酸钙、二氧化硅、硅灰石、滑石粉、炭黑等；有机填料主要有木
粉、稻壳粉、花生壳粉等。 以往的普通碳酸钙填充聚丙烯过程中由于普通碳酸钙颗粒尺寸大，在聚丙烯中分 散不均，导致改性后材料的稳定性差、光洁度差、加工性能不好。
发明内容
发明目的本发明提供一种纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车材料的制备方法。其 目的是通过加入表面活化处理的纳米碳酸钙作为新型无机填充材料，通过加入第三组分聚 烯烃接枝料及其它塑料加工助剂，改善普通碳酸钙填充改性聚丙烯汽车材料的使用性能， 提高制品的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度，改善加工性能，改善制品的流变性能、尺寸稳定 性能、耐热稳定性，使纳米碳酸钙在填充改性聚合物材料实现工业化应用，而达到提高改性 聚丙烯汽车材料产品附加值的目的。
技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的
(1)以聚丙烯粒料为基料，聚丙烯经均聚或共聚所得；
(2)以纳米碳酸f丐为无机填料，其表面需进行活化处理；
(3)选择聚烯烃接枝料和其它塑料加工助剂为辅助材料， (4)纳米碳酸钙用量为聚丙烯基料与聚烯烃接枝料及纳米碳酸钙质量总和的5
25% ;聚烯烃接枝料用量为聚丙烯基料与聚烯烃接枝料及纳米碳酸钙质量总和的10
25% ;塑料加工助剂用量为聚丙烯基料质量的0. 5 1%，其余为聚丙烯基料； (5)采用双螺杆熔融共混工艺路线，控制合适共混工艺条件，得到纳米碳酸钙填充
改性聚丙烯汽车内饰材料。 选用占纳米碳酸钙质量1 6 %的硬脂酸盐或钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸
3酯偶联剂对纳米碳酸钙表面进行活化处理。 选用钛酸酯偶联剂对纳米碳酸钙表面进行活化处理。 选用占纳米碳酸钙质量1 6%的钛酸酯偶联剂作为纳米碳酸钙的表面处理剂。
选用纳米碳酸钙质量2%的钛酸酯偶联剂作为纳米碳酸钙的表面处理剂。
可选用聚乙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝马来酸酐或乙烯-辛烯共聚物接枝马 来酸酐为聚烯烃接枝料，用量均为聚丙烯基料与聚烯烃接枝料及纳米碳酸钙质量总和的 15 20%。 选用乙烯_辛烯共聚物接枝马来酸酐为聚烯烃接枝。 发明效果 由于纳米材料所具有的小尺寸效应和强大的比表面积，可以在聚合物基体中产生 较好的分散作用，同高分子树脂之间产生良好的相互作用，从而达到了对聚合物同时进行 增强和增韧改性的目的。可以有效地克服以往的普通碳酸钙填充聚丙烯过程中由于普通碳 酸钙颗粒尺寸大，在聚丙烯中分散不均，导致改性后材料的稳定性差、光洁度差、加工性能 不好的缺点。由本发明所得到的聚丙烯复合材料，完全可以满足国内汽车行业对聚丙烯汽 车内饰材料的要求。
具体实施例方式
下面通过具体的实施例来加以说明，但不因具体的实施例限制本发明。
首先选用硬脂酸盐或钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂对纳米碳酸钙 表面进行活化处理，具体条件为偶联剂加入量为纳米碳酸钙质量的1 6%，采用高速混 合机在80 IO(TC条件下混合5 10分钟，冷却后备用。经过条件实验，确定选用钛酸酯 偶联剂，其加入量为纳米碳酸钙总量的2%。 采用南京科亚塑料机械有限公司的TE-65双螺杆挤出机，通过熔融共混工艺路
线，通过控制合适的共混工艺条件，得到纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料。 采用承德试验机厂XJU-22冲击实验机和深圳新三思材料检测有限公司生产的
CMT6104电子万能实验机测试聚丙烯复合材料的力学性能。 拉伸强度测试标准按GB/T1040-92进行； 弯曲强度测试标准按GB9341-88进行； 悬臂梁冲击强度测试标准按GB/T1843-1996进行； 热变形温度测试标准按GB1634-79进行。 实施例1 : 称取聚丙烯35公斤，经活化处理的纳米碳酸钙5公斤，乙烯-辛烯共聚物指聚 (乙烯-i-辛烯)，聚(乙烯-i-辛烯)接枝马来酸酐10公斤，所述的塑料加工助剂为抗 氧剂1010、抗氧剂168等和润滑剂白油，加入的量为350克，将上述原材料及加工助剂在 高速混合机中混合均匀。采用双螺杆熔融共混的工艺路线，挤出机机身各段温度19(TC， 200°C ， 220°C ， 220°C ， 220°C ，机头温度220°C ，熔体温度225°C 。经熔融共混工艺路线，熔体 挤出后经水冷，然后经过切粒机切粒，粒料干燥后在注塑机上制成标准试样，试样注射后， 在23士2t:的环境中平衡24小时进行力学性能测试。上述纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车
4内饰材料的力学性能测试结果如下拉伸断裂强度21. 5MPa ;断裂伸长率109. 5% ;弯曲强
度29. 3MPa ;弯曲模量2235MPa ;悬臂梁缺口冲击强度268J/m ;热变形温度122°C。
比较例1 : 称取聚丙烯35公斤，经活化处理的普通轻质碳酸钙5公斤，聚(乙烯-1-辛烯) 接枝马来酸酐10公斤，加入适量抗氧剂及其它助剂，将上述原材料及加工助剂在高速混 合机中混合均匀。采用双螺杆熔融共混的工艺路线，挤出机各段温度机身温度190°C， 200°C ， 220°C ， 220°C ， 220°C ，机头温度220°C ，熔体温度225°C 。经熔融共混工艺路线，熔体 挤出后经水冷，然后经过切粒机切粒，粒料干燥后在注塑机上制成标准试样，试样注射后， 在23±2°C的环境中平衡24小时进行力学性能测试。上述纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车 内饰材料的力学性能测试结果如下拉伸断裂强度22. 3MPa ;断裂伸长率79. 4% ;弯曲强 度30. 6MPa ;弯曲模量2365MPa ;悬臂梁缺口冲击强度242J/m ;热变形温度117°C。
实施例2 : 称取聚丙烯35公斤，经活化处理的纳米碳酸钙7. 5公斤，聚(乙烯_1_辛烯)接枝 马来酸酐7. 5公斤，加入适量抗氧剂及其它助剂，将上述原材料及加工助剂在高速混合机 中混合均匀。采用双螺杆熔融共混的工艺路线，挤出机各段温度机身温度19(TC，20(TC， 220°C ， 220°C ， 220°C ，机头温度220°C ，熔体温度225°C 。经熔融共混工艺路线，熔体挤出后 经水冷，然后经过切粒机切粒，粒料干燥后在注塑机上制成标准试样，试样注射后，平衡24 小时进行力学性能测试。上述纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的力学性能测试
结果如下拉伸断裂强度19. 6MPa ;断裂伸长率121. 3% ;弯曲强度27. 3MPa ;弯曲模量
2016MPa ;悬臂梁缺口冲击强度294J/m ;热变形温度119°C。
实施例3 : 称取聚丙烯30公斤，经活化处理的纳米碳酸钙10公斤，聚(乙烯-l-辛烯)接 枝马来酸酐10公斤，加入适量抗氧剂及其它助剂，将上述原材料及加工助剂在高速混合机 中混合均匀。采用双螺杆熔融共混的工艺路线，挤出机各段温度机身温度19(TC，20(TC， 220°C ， 220°C ， 220°C ，机头温度220°C ，熔体温度225°C 。经熔融共混工艺路线，熔体挤出后 经水冷，然后经过切粒机切粒，粒料干燥后在注塑机上制成标准试样，试样注射后，平衡24 小时进行力学性能测试。上述纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的力学性能测试 结果如下拉伸断裂强度18. 7MPa ;断裂伸长率78. 9 % ;弯曲强度25. 4MPa ;弯曲模量 1968MPa ;悬臂梁缺口冲击强度238J/m ;热变形温度116°C。
权利要求
一种纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于(1)以聚丙烯粒料为基料，聚丙烯经均聚或共聚所得；(2)以纳米碳酸钙为无机填料，其表面需进行活化处理；(3)选择聚烯烃接枝料和其它塑料加工助剂为辅助材料，(4)纳米碳酸钙用量为聚丙烯基料与聚烯烃接枝料及纳米碳酸钙质量总和的10～20％；聚烯烃接枝料用量为聚丙烯基料与聚烯烃接枝料及纳米碳酸钙质量总和的15～20％；塑料加工助剂用量为聚丙烯基料质量的0.5～1％，其余为聚丙烯基料；(5)采用双螺杆熔融共混工艺路线，控制合适共混工艺条件，得到纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料。
2. 根据权利要求1所述的纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于选用占纳米碳酸钙质量的1 6%的硬脂酸盐或钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝 酸酯偶联剂对纳米碳酸钙表面进行活化处理。
3. 根据权利要求2所述的纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于选用钛酸酯偶联剂对纳米碳酸钙表面进行活化处理。
4. 根据权利要求3所述的纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于选用纳米碳酸钙质量的1 6%的钛酸酯偶联剂作为纳米碳酸钙的表面处理剂，
5. 根据权利要求4所述的纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于选用纳米碳酸钙质量2%的钛酸酯偶联剂作为纳米碳酸钙的表面处理剂。
6. 根据权利要求1所述的纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于可选用聚乙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝马来酸酐或乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐为聚烯烃接枝料，用量均为聚丙烯基料与聚烯烃接枝料及纳米碳酸钙质量总和的15 20%。
7. 根据权利要求6所述的纳米碳酸钙填充改性聚丙烯汽车内饰材料的制备方法，其特征在于选用乙烯_辛烯共聚物接枝马来酸酐为聚烯烃接枝料。
全文摘要
本发明涉及一种纳米碳酸钙填充改性聚丙烯材料的制备方法。主要是为解决以往的普通碳酸钙填充聚丙烯导致改性后材料的稳定性差、光洁度差等问题而发明的。以聚丙烯粒料为基料，聚丙烯经均聚或共聚所得；以纳米碳酸钙为无机填料，其表面需进行活化处理；选择聚烯烃接枝料和其它塑料加工助剂为辅助材料；采用双螺杆熔融共混工艺路线，控制合适共混工艺条件。选用钛酸酯偶联剂对纳米碳酸钙表面进行活化处理。选用乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐为聚烯烃接枝。优点是达到了对聚合物同时进行增强和增韧改性的目的。由本发明所得到的聚丙烯复合材料，可以满足汽车行业对聚丙烯汽车内饰材料的要求。
文档编号C08L23/10GK101759924SQ20081023014
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者关冲, 徐祥明, 王忠军, 郭铭, 高辉 申请人:辽阳市宏伟区康达塑胶树脂厂