一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明属于复合材料，涉及聚丙烯复合材料，具体涉及一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯以其低密度、易加工、耐化学性好、性价比高的特点，被广泛应用于汽车内外饰非金属部件。与工程塑料相比，聚丙烯存在强度低、硬度低、尺寸不稳定、耐刮擦差等问题，通常是通过添加增韧剂、滑石粉以及硅酮等润滑剂来解决的，但都会造成如强度低、表面光泽度高的缺陷。

2、中国发明专利cn 103756144 a公布了一种低线性膨胀、耐刮擦、高光聚丙烯复合材料，是利用热塑性酚醛树脂与均聚聚丙烯进行原位动态交联复合，来改善聚丙烯的耐刮擦性和线膨胀系数。但是所得的材料的工艺流程复杂，且光泽度太高、冲击强度低。中国发明专利cn 104592641 a公布了一种低光泽耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法，通过高分子量硅酮母粒来实现材料的低光泽度和高耐刮擦性。但是该专利仅通过降低材料的摩擦系数，没有考虑提高材料硬度来改善表面耐刮擦性。以上现有技术均存在一些问题，因此对高强度、抗刮擦聚丙烯复合材料和相应的制备方法的研究具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法。通过添加功能填料和树脂交联剂，能够获得高强度的三元共聚物网络结构，提高复合材料的整体机械性能，同时也提高了复合材料的抗划伤和抗紫外线的性能。

2、本发明一方面提供了一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料，所述聚丙烯复合材料包括以下质量百分数的组分：聚丙烯50～65％、功能填料3～10％、交联剂2～5％、增韧剂5～10％、增强剂10～15％、相容剂5～10％、润滑剂2～5％、抗氧剂0.2～1％、光稳定剂0.2～1％。

3、本发明另一方面提供了一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、s1、将质量百分数50～65％聚丙烯、3～10％功能填料、5～10％增韧剂、10～15％增强剂、5～10％相容剂、2～5％润滑剂、0.2～1％抗氧剂、0.2～1％光稳定剂放入高速混料机中混合均匀，得到混合料；

5、s2、将步骤s1中所述混合料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得到复合材料粒子；

6、s3、将步骤s2中所述复合材料粒子和2～5％交联剂在紫外线照射下进行交联，即得到高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料。

7、本发明又一方面提供了一种如上述高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料，或上述的制备方法制得的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料在汽车内外饰部件中的应用。

8、本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

9、1、本发明提供的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料中添加功能填料，能够增强聚丙烯复合材料整体的硬度和耐磨性，其中，氧化铝纳米粉末具有高的硬度和耐磨性，蒙脱石纳米片具有高的拉伸强度，其单层或多层在聚丙烯表面形成强固的界面，能够提高复合材料的整体机械性能，同时也提高了复合材料的抗划伤和抗紫外线的性能。

10、2、本发明提供的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料，将聚丙烯与树脂交联剂交联固化,能够获得高强度的三元共聚物网络结构,具有较高的拉伸强度、弯曲强度。

11、3、本发明提供的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料利用增强剂能大幅度提高聚丙烯材料的强度和表面硬度，同时复配增韧剂能够提高材料的韧性及优异的力学性能。

12、4、本发明提供的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料利用高分子硅氧烷和脂肪族酰胺类润滑剂能够有效降低材料表面摩擦系数，从而改善聚丙烯复合材料的刮擦性。同时利用两者的润滑作用，降低因剪切过强造成的聚丙烯的分解。

13、5、本发明的制备方法采用批量化原材料、工业化设备，通用化强，易于规模化生产，获得的性能优异的高强度抗刮擦聚丙烯复合材料满足了汽车高性能材料的要求，具有很好的工业化应用前景。

技术特征：

1.一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料包括以下质量百分数的组分：聚丙烯50～65％、功能填料3～10％、交联剂2～5％、增韧剂5～10％、增强剂10～15％、相容剂5～10％、润滑剂2～5％、抗氧剂0.2～1％、光稳定剂0.2～1％。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯熔融指数为8～15g/10min，包括高结晶聚丙烯、共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的任意一种或几种。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述功能填料包括氧化铝纳米粉末和蒙脱石纳米片按2:1的重量比混合而成；所述氧化铝纳米粉末平均粒径为50～200nm，纯度≥99％；所述蒙脱石纳米片平均粒径为30nm，层数为5～10层。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述交联剂为酚醛树脂。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂包括乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、丙烯-乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯中的任意一种或几种；所述增强剂包括超细滑石粉、云母粉、碳酸钙晶须、短切玻璃纤维中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐中的任意一种或几种；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、高分子硅氧烷、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的任意一种或几种。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括1010、3114、168中的任意一种或几种；所述光稳定剂包括5588、v703、2020中的任意一种或几种。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中高速混合机的的温度为80～100℃，转速为1700～1900r/min，混合时间为1～3min；所述步骤s2中双螺杆挤出机的挤出温度为220-240℃，螺杆转速为350-480r/min；所述步骤s3中复合材料粒子和2～5％交联剂在100～280nm的短波长紫外线照射强度为30-300w/cm2的条件下交联1～10分钟。

10.一种如权利要求1～7中任意一项所述的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料，或如权利要求8～9中任意一项所述的制备方法制得的高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料在汽车内外饰部件中的应用。

技术总结
本发明公开了一种高强度、抗刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。所述聚丙烯复合材料包括以下质量百分数的组分：聚丙烯50～65％、功能填料3～10％、交联剂2～5％、增韧剂5～10％、增强剂10～15％、相容剂5～10％、润滑剂2～5％、抗氧剂0.2～1％、光稳定剂0.2～1％。本申请通过添加功能填料和树脂交联剂，能够获得高强度的三元共聚物网络结构，提高复合材料的整体机械性能，同时也提高了复合材料的抗划伤和抗紫外线的性能。

技术研发人员：王乐阳,马学彬,李天津,张帅,郭金利
受保护的技术使用者：山东祥龙新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14