一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于聚合物改性塑料技术领域，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来随着汽车工业的快速发展，聚丙烯材料作为一种价廉、质轻、来源广泛、具备良好的加工性能逐渐广泛应用于汽车材料中，尤其汽车内饰料方面，包括仪表板、门板、立柱、座椅等零部件基本上都是由聚丙烯复合材料制备而来。作为承载着驾驶侧安全性能的汽车仪表板，集成了安全气囊、向控制系统、仪器仪表，空调音响系统等零部件，结构复杂，要求其具备较高的强度和刚性，以及较高的抗冲击性能。尤其是在受到外界冲击作用时，不会产生明显的破裂或尖锐碎片，尽可能的保护驾乘人员的安全。所以它需要具备的一定的强度、刚度及韧性要求、良好的尺寸稳定性、适当的可装饰性要求等。目前仪表板主要分为注塑成型的硬塑仪表板、真空吸塑成型的软/硬质仪表板、搪塑发泡成型仪表板。由于原材料价格上涨，汽车材料成本压力的增加，各大汽车主机厂对真空吸塑成型的软/硬质仪表板的需求也逐渐增多。由于仪表板正对驾驶员，其光面光泽度如果较高，就会有较强的光线反射，影响驾驶人员视线安全。
3.目前仪表板材料主要分为两类，一类是采用pc/abs或玻纤增强聚丙烯材料作为本体骨架，热塑性弹性体、热塑性聚氨酯或者pvc在骨架表面搪塑发泡形成“三明治”结构的仪表板本体；但此类仪表板由于工艺复杂，成本高，仅在一些稍高端的汽车中使用：另外一类是采用聚丙烯复合材料直接通过真空吸塑成型的软/硬质仪表板本体；此类仪表板工艺简单，操作简便，成本低，在汽车仪表板中的需求越来越大。
4.常规硬塑仪表板主要采用无机填料和增韧剂来填充改性聚丙烯，所得聚丙烯材料可以获得较为理想的常温性。但在低温条件下，尤其在-30℃甚至-40℃等极限条件下，聚丙烯材料较高的玻璃化转变温度决定了其抗低温冲击性能较差，只能通过添加较高含量的增剂弹性体来改善，但同时会导致材料的强度和刚性下降，收缩率变大，无法满足使用中的其它要求，如材料刚性，安装时由于收缩率变大无法与其它零件匹配等问题。
5.相关专利对此进行了研究，如cn102807703b通过在聚丙烯复合材料中加入全硫化粉末橡胶、接枝聚丙烯和二氧化硅来降低复合材料的光泽度，但光泽降低有限，且影响复合材料的力学性能。
6.cn102558734a通过在复合材料中加入粉末丁腈橡胶、接枝聚丙烯和二氧化硅来改善材料的光泽，但材料的性受到影响。
7.所以开发低光泽、高抗冲、高刚性、低收缩的内饰材料就成为了汽车产业的重点发展方向之一。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种新的聚丙烯复合材料，该复合材
料具有低光泽、高刚性、高抗冲和低收缩性的优点，在汽车内饰中具有广泛的应用前景。
9.本发明第一方面提供了一种聚丙烯复合材料，其包含以下组分或包含以下组分的反应产物，以质量百分比计：
[0010][0011]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，各物质的质量百分比为：
[0012][0013]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔指为0.1～2.0g/10min。测试方法根据国标gb/t3682.1-2018进行测定。
[0014]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种。
[0015]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述均聚聚丙烯结晶度大于70％，等规度大于97.5％。
[0016]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述嵌段共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元质量含量为5～16％。
[0017]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述无规共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯和/或丁烯，乙烯和/或丁烯单体重复单元质量含量为0.5～5％。
[0018]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述超低密度线性低密度聚乙烯的密度为0.905～0.912g/cm3。
[0019]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，在190℃、2.16kg条件下的熔指为0.1～2.0g/10min。测试方法根据国标gb/t3682.1-2018进行测定。
[0020]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂168(三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)、抗氧剂dstp(硫代二丙酸十八酯)和抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)中的至少一种。
[0021]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂dstp。
[0022]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂dstp的质量比为1:1～10:1～10。
[0023]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述成核剂为hpn-715(羟基双[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)-6-(羟基ko)-12h-二苯并[d,g][1,3,2]二氧磷杂环乙烷-6-氧化合]铝)。hpn-715可以通过商购获得。
[0024]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，优选地，所述光扩散剂为无机光扩散剂，更优选地，所述光扩散剂为纳米硫酸钡和/或纳米碳酸钙。
[0025]
根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，所述其它助剂可以为本领域技术人员认为所需的各种加工助剂、气味吸附剂、及各种脂类润滑剂中的一种或以上的组合物。例如但不限于cast(硬脂酸钙)和/或gms(单硬脂酸甘油酯)。
[0026]
本发明第二方面提供了上述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括：
[0027]
(1)将聚丙烯树脂、成核剂、光扩散剂、抗氧剂、其它助剂和任选的超低密度线性低密度聚乙烯进行高速混合，得到混合原料；
[0028]
(2)将所述混合原料依次进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒和烘料处理。
[0029]
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述高速混合的条件包括：速度为600～2000r/min，混合时间为5-10min。
[0030]
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，挤出时挤出机的螺杆的转速为60～600r/min。挤出机从加料到机头的温度设置为：190℃～200℃、195℃～205℃、200℃～210℃、205℃～215℃、205～215℃、200℃～210℃、195℃～205℃、190℃～200℃、185℃～195℃。
[0031]
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，熔融挤出、拉条、冷却、造粒和烘料处理的方法和设备可以为本领域的常规方法和设备。
[0032]
本发明第三方面提供了上述的聚丙烯复合材料或上述的的制备方法的应用。例如在汽车领域中的应用。
[0033]
本发明的有益效果：
[0034]
(1)本发明的聚丙烯复合材料兼具低光泽性能、力学性能、抗冲击性能、刚性、弯曲模量和较低的收缩率，在汽车内饰件领域具有广泛的应用前景。
[0035]
(2)本发明的聚丙烯复合材料制备方法简单，生产成本较低。
具体实施方式
[0036]
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
[0037]
实施例和对比例中所用原料：
[0038]
(1)聚丙烯为中石化天津分公司公司生产的均聚聚丙烯，商品名为pph-cm01，其熔体流动速率为0.7g/10min(测试条件：230℃，2.16kg，国标gb/t3682.1-2018)，结晶度为≥75％，等规度≥98％。
[0039]
(2)超低密度线性低密度聚乙烯为中石化天津分公司公司生产的tjvl-0505，其熔体流动速率为0.5g/10min(测试条件：190℃，2.16kg，国标gb/t3682.1-2018)，密度为0.905g/cm3。
[0040]
(3)成核剂为商购的hyperform hpn-715。
[0041]
测试方法如下：
[0042]
(1)弯曲模量按照国标gb/t 9341-2008进行测试。
[0043]
(2)简支梁缺口冲击强度按照国标gb/t 1043.1-2008进行测试。
[0044]
(3)光泽度按照iso2813进行测试，测试角度为20
°
。
[0045]
(4)横向和纵向收缩率按照国标gb/t 1643.2-2004进行测试。
[0046]
【实施例1】
[0047]
将聚丙烯树脂、成核剂、光扩散剂、抗氧剂、其它助剂和超低密度线性低密度聚乙烯进行高速混合在600r/min混合5min，在2000r/min混合5min，得到混合均匀原料；
[0048]
(2)将所述混合原料依次进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒和烘料处理，其中挤出机螺杆的转速为200r/min，挤出机从加料到机头的温度设置为：195℃、200℃、205℃、210℃、210℃、205℃、200℃、195℃、190℃。
[0049]
【实施例2-9】和【对比例1-4】
[0050]
按照实施例1的方法，不同的是，采用不同的组分或用量，具体如表1所示。
[0051]
表1中各实施例的各组分都为质量百分比。
[0052]
[0053][0054]
表2.实施例1～9和对比例1～4的聚丙烯复合材料的性能测试结果
[0055][0056]
从表2的实施例与对比例的测试数据结果可以发现，由实施例1-9与对比例1-4可以得知，本发明的聚丙烯复合材料具有光泽度低、高刚性、高抗冲击、低收缩率的优点，而且力学性能保持良好，尤其是低温韧性较好，能满足车用零配件高性能及低光泽的要求。
[0057]
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。