本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料及制备方法。
背景技术：
在汽车领域，大型注塑零件的应用越来越多，并且出于降低成本的考虑，免喷涂注塑制件的应用范围越来越广，但是这也对注塑件的外观质量要求越来越高。在汽车保险杠、仪表板、门板和流程较长的内饰件等大型零件上，经常会出现外观缺陷，其特征是垂直于流动方向出现一条一条的纹路，俗称虎皮纹，目前降低虎皮纹的方法为改善模具浇口和产品的结构，采用高模温调整注塑工艺，高压低速延长保压压力及保压时间的措施来消除虎皮纹，但是在模具及产品结构良好的情况下，无法完全消除虎皮纹。
现有技术中，大多通过改进零件的制备材料去改善虎皮纹的缺陷，常用的方法为增加制备材料的流动性。但是对于保险杠及仪表板之类的大件产品，对其抗冲击强度的要求很高，提高材料流动性的同时也降低了抗冲击性能。因此，研制一种具有高流动性、高抗冲击性能的材料十分必要。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料，原料组成种类少，具有高的流动性和高的抗冲击性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料，按重量份计，由以下原料组成：50～80份的PP，3～10份的增韧剂，15～20份的滑石粉，0.5～2.5份的接枝剂。
PP具有密度小、拉伸强度高、硬度高、屈服强度较高、热变形温度高等优点，且易加工，价格低廉，广泛应用于各个领域。但PP材料缺口冲击强度低，低温脆性尤为突出，使其应用受到限制，常在PP中添加增韧剂来改善PP材料的抗冲击性能。PP材料主要分为三类：均聚聚丙烯材料，Homo-polymer polypropylene，简称PP-H，是单一丙烯单体的聚合物；聚丙烯流涎薄膜，Casting Polypropylene，简称CPP，是通过熔体流涎、骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。它不经过双向拉伸聚丙烯薄膜(简称BOPP)中的纵向拉伸和横向拉伸两个过程，直接流涎成产品宽度；聚丙烯共聚物，Polypropylene Copolymer，简称PP-C，是丙烯单体与乙烯单体的共聚物，按照乙烯单体在分子链上的分布方式，PP-C可以分为无规共聚物(PP-R)和嵌段共聚物(PP-B)两种。PP-B的强度较差，但是冲击强度较佳，相对于PP-B，PP-R的强度和抗冲击性能均较佳。
其中，所述PP为PP-R材料，优选地，PP-R材料包括A组分和/或B组分，其中A组分为常温状态下熔融指数为30g/10min，ISO179-1标准冲击强度为25KJ/m2的PP-R材料，B组分为常温状态下熔融指数为20g/10min，ISO179-1标准冲击强度为不断裂的PP-R材料，其中，ISO179-1标准冲击强度为不断裂的PP-R材料是PP-R材料在受到冲击时不会断裂，可以解释为ISO179-1标准冲击强度不小于40KJ/m2的PP-R材料，例如B组分的ISO179-1标准冲击强度为40KJ/m2、50KJ/m2、60KJ/m2、70KJ/m2、80KJ/m2、100KJ/m2、200KJ/m2、300KJ/m2等或者更大；A组分与B组分的组成配比也决定了PP-R材料的抗冲击性能，为了达到较佳的抗冲击性能，更优选地，A组分与B组分的重量比为(2～5)：1，例如2:1、3:1、4:1、5:1。
其中，增韧剂为EPDM、POE、TPO、LDPE中的一种。增韧剂与PP共混，可以改善PP材料的低温脆性，但是由于增韧剂的加入，虽提高了PP的冲击强度，但同时也破坏了PP的高结晶性导致拉伸强度降低，因此应当对增韧剂的添加量进行严格控制。本发明中增韧剂的添加量为，按重量份计，增韧剂占3～10份，例如3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。
其中，所述增韧剂为POE增韧剂，优选地，所述POE的熔融指数为13g/10min。聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer，简称POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体，其具有良好的力学性能和加工性能，既有塑料的热塑性，又有橡胶的弹性，且与PP有良好的亲和性，是PP有效的抗冲击改性剂。POE用作PP的增韧剂，与传统使用的增韧剂相比，有明显的优势：粒状POE易与粒状的PP混合，有更好的混合分散效果，并且共混物的相态更为细微化，因而使抗冲击性得以提高；采用一般增韧剂作为PP的增韧，在提高冲击强度的同时，降低了产品屈服强度，而使用POE在增韧的同时，仍可保持较高的屈服强度及流动性；POE增韧剂的流动性与原材料PP材料的流动性相近，减少了不同材料组分间的剪切力差距和离模膨胀比。
滑石是天然的薄片或纤维的硅酸镁水合物，超细粉碎后制成的滑石粉因其平滑的结构，作为增强剂填充到PP材料中，可以有效提高PP材料的的刚性、模量、尺寸稳定性和耐蠕变性，并可使成本大幅降低。其中，所述滑石粉的目数为1250～5000目。本发明中滑石粉的添加量为，按重量份计，滑石粉占15～20份，例如15份、16份、17份、18份、19份、20份。
但是，滑石粉的加入会使PP材料的韧性下降、体系黏度上升，加工性能变差，所以解决办法是在滑石粉和PP的混合物中加入接枝剂来改善滑石粉和PP间的界面性质，使滑石粉和PP间的相容性得到提高，提高混合物的弯曲强度和拉伸强度。其中，所述接枝剂为马来酸酐接枝剂。本发明中接枝剂的添加量为，按重量份计，接枝剂占0.5～2.5份，例如0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.8份、2份、2.1份、2.3份、2.5份。
本发明的目的之二在于提供一种高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料的制备方法，所使用的原料种类少，制备工艺简单，制备得到的滑石粉增强PP材料具有高的流动性和高的抗冲击性能，该制备方法包括以下步骤：
1)按重量份计，称取如下原料：50～80份的PP、3～10份的增韧剂、15～20份的滑石粉、0.5～2.5份的接枝剂；
2)将步骤1)称取的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，经切粒、过筛、干燥后制备得到高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料。
其中，步骤2)中，所述双螺杆挤出机中挤出造粒的过程为：在双螺杆挤出机的主喂料的料斗中加入50～80份的PP，将3～10份的增韧剂、15～20份的滑石粉、0.5～2.5份的接枝剂在侧喂料的料斗中分两次依次加入，控制螺杆速度为400～500r/min，挤出温度为180～230℃；两段添加即在侧为料的料斗中分两次将增韧剂、滑石粉、接枝剂加入，提高了原料的分散度，是原料混合更均匀。
其中，所述双螺杆挤出机的螺杆组合为四段式螺杆组合，所述四段式螺杆组合具体包括：输送段、熔融段、排气段和均化段。输送段的作用就是将反应原料顺利地向前输送，这部分采用全螺纹元件；熔融段的作用是使反应原料充分地熔融、混炼并进行反应，此区段既有混炼捏合元件又有螺纹元件；排气段是为了将物料中的气体尽快排出，因此要采用大螺距的螺纹元件；而在均化段其目的是使反应原料在压力、温度上达到均衡，以稳定的压力挤出，所以这部分采取的都是螺距较小的螺纹元件。为了提高各原料组分之间的分散度，螺杆组合中的熔融段增加反向捏合块4～8块，配合反向输送块，使各组分在混合料中的熔融更充分，各组分的分散结合性能达到较优，进而使制备的增强PP材料的流动性和抗冲击性能达到最佳效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料，按重量份计，由以下原料组成：50～80份的PP，3～10份的增韧剂，15～20份的滑石粉，0.5～2.5份的接枝剂；本发明的原料组成种类少，并且通过组成原料的配比的调整使滑石粉增强PP材料具有高的流动性和高的抗冲击性能；选择了适当流动性的PP材料作为原材料，增韧剂的加入在保证高流动性的同时有效提高了PP材料的抗冲击性能，滑石粉作为填充剂填充到PP材料中，可以有效提高PP材料的的刚性、模量、尺寸稳定性和耐蠕变性，并可使成本大幅降低，接枝剂的添加改善了滑石粉和PP间的界面性质，使滑石粉和PP间的相容性得到提高，提高混合物的弯曲强度和拉伸强度。
进一步地，选择POE作为增韧剂，与原材料PP材料的流动性更相近，减少了不同组分材料的剪切力差距及离模膨胀比；选择马来酸酐接枝剂作为优良的接枝剂，改善了PP与滑石粉之间的偶联与粘结，使滑石粉和PP间的相容性得到提高，从而提高混合物的机械性能及表观性能。
另外，本发明的高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料的制备方法，所使用的原料种类少，制备工艺简单，制备得到的滑石粉增强PP材料具有高的流动性和高的抗冲击性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
1)按重量份计，称取如下原料：80份的PP-R、3.5份的EPDM增韧剂、15份的1250目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂；
2)在双螺杆挤出机的主喂料的料斗中加入80份的PP-R，将3.5份的EPDM增韧剂、15份的1250目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂在侧喂料的料斗中分两次依次加入，控制螺杆速度为450r/min，挤出温度为220℃，经挤出造粒、切粒、过筛、干燥后制备得到高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料。
实施例2
1)按重量份计，称取如下原料：55份的PP-R的A组分，25份的PP-R的B组分、3.5份的POE增韧剂、15份的1250目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂；
2)在双螺杆挤出机的主喂料的料斗中加入55份的PP-R的A组分，25份的PP-R的B组分，将3.5份的POE增韧剂、15份的1250目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂在侧喂料的料斗中分两次依次加入，控制螺杆速度为450r/min，挤出温度为220℃，经挤出造粒、切粒、过筛、干燥后制备得到高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料。
实施例3
1)按重量份计，称取如下原料：55份的PP-R的A组分，25份的PP-R的B组分、3.5份的POE增韧剂、15份的4000目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂；
2)在双螺杆挤出机的主喂料的料斗中加入55份的PP-R的A组分，25份的PP-R的B组分，将3.5份的POE增韧剂、15份的4000目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂在侧喂料的料斗中分两次依次加入，控制螺杆速度为500r/min，挤出温度为230℃，经挤出造粒、切粒、过筛、干燥后制备得到高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料。
实施例4
1)按重量份计，称取如下原料：55份的PP-R的A组分，20份的PP-R的B组分、8.5份的POE增韧剂、15份的1250目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂；
2)在双螺杆挤出机的主喂料的料斗中加入55份的PP-R的A组分，20份的PP-R的B组分，将8.5份的POE增韧剂、15份的1250目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂在侧喂料的料斗中分两次依次加入，控制螺杆速度为500r/min，挤出温度为230℃，经挤出造粒、切粒、过筛、干燥后制备得到高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料。
实施例5
1)按重量份计，称取如下原料：55份的PP-R的A组分，20份的PP-R的B组分、8.5份的POE增韧剂、20份的5000目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂；
2)在双螺杆挤出机的主喂料的料斗中加入55份的PP-R的A组分，20份的PP-R的B组分，将8.5份的POE增韧剂、20份的5000目的滑石粉、1.5份的马来酸酐接枝剂在侧喂料的料斗中分两次依次加入，控制螺杆速度为500r/min，挤出温度为230℃，经挤出造粒、切粒、过筛、干燥后制备得到高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料。
以法国进口的材料TF1500作为本发明的对比例，对实施例1～5制备的高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料及对比例的材料进行性能测试，其中，缺口冲击强度的测试方法参照ISO179-1，拉伸强度的测试方法参照ISO527，断裂伸长率的测试方法参照ISO527，弯曲模量的测试方法参照ISO178，实验结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，与对比例中的TF1500材料相比，本发明制备的高流动高抗冲能的滑石粉增强PP材料，熔融指数MFI、缺口冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率均有所提高，弯曲模量维持相当，在相同模具、相同工艺的条件下，本发明制备的材料制备的汽车注塑零件，虎皮纹缺陷得到明显的改善，耐刮擦性能也得到改善。
本发明的高流动高抗冲的滑石粉增强PP材料，原料组成种类少，具有高的流动性和高的抗冲击性能，并且制备方法简单，可以广泛用于汽车注塑零件的制备。
以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。