一种良外观发泡聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子工程塑料，尤其涉及一种良外观发泡聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚丙烯作为一种高性价比的通用塑料，通过改性后具有高强度和高韧性的优秀力学性能及耐化学、高耐热等特点，广泛应用于家电及汽车产品。随着全球对环保、节能降耗的呼声越来越强烈，汽车轻量化成为汽车行业的重大趋势。将聚丙烯与微发泡技术结合，得到的微发泡聚丙烯材料具有密度小、热稳定性好、耐化学腐蚀等优点，被广泛应用于汽车门板、仪表板等汽车部件材料中，已成为车辆轻量化和新能源热衷的轻质材料之一。

2、然而通过将二次开模的注塑成型技术以及化学发泡技术应用于聚丙烯材料时，所成型的发泡部件容易产生外观的质量问题，其外观问题主要表现为易产生表面凹坑缺陷，凹坑缺陷表现为样件表面所产生较为密集的尺寸超过1mm的类圆形坑洞，从而影响了发泡聚丙烯部件作为外观件的应用前景。同时由于发泡后材料的力学性能，尤其是弯曲模量有近40％的衰减，而汽车内饰部件，对材料的模量有较高的要求，因此高模量的发泡聚丙烯材料也是目前材料开发的重点。

3、因此本领域尚需开发一种具有良外观、高模量，同时具有优异的发泡性能的聚丙烯复合材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有优异的外观、较高的模量以及优异的发泡性能的良外观发泡聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种良外观发泡聚丙烯复合材料，所述良外观发泡聚丙烯复合材料包括以下质量份的组分：pp树脂53-80份、聚烯烃弹性体8-22份、滑石粉8-22份、纳米填料0.4-2.6份、发泡剂0.2-0.8份；

3、所述pp树脂中，乙丙橡胶质量含量＜12％；

4、所述聚烯烃弹性体为乙烯和α烯烃的共聚物，所述聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg下的熔体质量流动速率为12-32g/10min；

5、所述滑石粉的d50粒径为≤5μm；

6、所述纳米填料存在一个维度的尺寸≤50nm；

7、所述发泡剂为碳酸氢钠。

8、本发明提供的一种良外观发泡聚丙烯复合材料通过选择合适质量份且经过优选的组分，组分之间达到了良好的相互配合作用，从而使得制备得到的良外观发泡聚丙烯复合材料具有优异的外观、较高的弯曲模量以及良好的发泡性能。具体地，合适d50粒径范围内的滑石粉的加入能够提升材料的模量，且能够对纳米填料的分散性起到改善作用，并且还能够和纳米填料共同作为气泡的成核剂而起到改善材料可发性的作用；另外，本发明选择碳酸氢钠作为发泡剂，碳酸氢钠以及合适熔体质量流动速率的聚烯烃弹性体的加入，也可以协同改善产品的外观缺陷；避免滑石粉的加入或选择的发泡剂不当引起的发泡的高速成型过程中产生熔体不稳定现象，从而产生较为明显的外观凹坑缺陷；同时，发明人研究发现pp树脂中乙丙橡胶的质量含量在本发明范围内时才能同时取得良好的模量和外观。

9、所述pp树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，其中当选择的为共聚聚丙烯时，其所含的乙丙橡胶质量含量＜12％。

10、当良外观发泡聚丙烯复合材料的组分在本发明范围内时，可以取得优异的综合效果，如所述良外观发泡聚丙烯复合材料可包括以下质量份的组分：pp树脂55-77份、聚烯烃弹性体10-20份、滑石粉10-20份、纳米填料0.5-2.5份、发泡剂0.25-0.48份。

11、pp树脂中，乙丙橡胶质量含量的测试方法为：参考astm d6474-99，进行样品的预处理，并采用高温gpc对样品进行分离和定量测试。

12、聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg下的熔体质量流动速率的测试方法为参照astm d-1238-2004进行测试。

13、滑石粉的d50粒径的测试方法为：通过激光粒度仪测试，参考iso 13320-1-1999。

14、纳米填料维度尺寸的测试方法为：通过扫描电镜测量。

15、所述pp树脂在良外观发泡聚丙烯复合材料中的质量百分数不低于60％。

16、示例性地，所述pp树脂中，乙丙橡胶质量含量可为＜12％的任意值，如可为0-10％、0-8.7％、8.7-10％等，或者可为＜12％的任意点值以及任意两点组成的范围值，如可为11.8％、11.7％、11.2％、11.0％、10.8％、10.5％、10.2％、10.0％、9.8％、9.5％、9.2％、9.0％、8.8％、8.5％、8.2％、8.0％、7.8％、7.5％、7.2％、7.0％、6.5％、6.0％、5.5％、5.0％、4.5％、4.0％、3.5％、3.0％、2.5％、2.0％、1.5％、1.0％、0.5％、0％等，限于篇幅，此处不一一列举，在本发明给出的乙丙橡胶含量可为＜12％的范围内都能取得优异的综合效果。

17、示例性地，所述滑石粉的d50粒径可为≤5μm的任意值，如可为0.65-5μm等，或可为≤5μm的任意点值或任意两点组成的范围值，如5μm、4.8μm、4.5μm、4.0μm、3.5μm、3.0μm、2.5μm、2.0μm、1.5μm、1.0μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm、0.1μm、0.08μm、0.05μm、0.01μm等。

18、示例性地，所述纳米填料存在一个维度的尺寸可为≤50nm的任意值，如可为30-50nm，或可为≤50nm的任意点值或任意两点组成的范围值，如50nm、48nm、45nm、40nm、35nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm、0.8nm、0.5nm、0.1nm等，限于篇幅，此处不一一列举；在本发明给出的≤50nm的范围内，都能取得优异的效果。

19、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述pp树脂在230℃，2.16kg下的熔体质量流动速率为28-105g/10min；

20、和/或，所述聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg下的熔体质量流动速率为15-18g/10min。

21、pp树脂在230℃，2.16kg下的熔体质量流动速率的测试方法为参照iso1133-2005进行测试。

22、示例性地，所述pp树脂在230℃，2.16kg下的熔体质量流动速率可为28-105g/10min之间的任意值，如可为30-100g/10min，或者可为28-105g/10min之间的任意点值或任意两点组成的范围值，如可为28g/10min、30g/10min、35g/10min、40g/10min、45g/10min、50g/10min、55g/10min、60g/10min、65g/10min、70g/10min、75g/10min、80g/10min、85g/10min、90g/10min、95g/10min、100g/10min、105g/10min等，限于篇幅，此处不一一列举。

23、发明人研究发现，当进一步选择聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg下的熔体质量流动速率为15-18g/10min时，得到的产品的综合效果更优。

24、示例性地，所述聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg下的熔体质量流动速率可为15-18g/10min之间的任意值或任意两点组成的范围值，如可为15g/10min、15.2g/10min、15.5g/10min、15.8g/10min、16g/10min、16.2g/10min、16.5g/10min、16.8g/10min、17g/10min、17.2g/10min、17.5g/10min、17.8g/10min、18g/10min等，限于篇幅，此处不一一列举，在本发明给出的15-18g/10min的范围内都能取得优异的综合效果。

25、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述聚烯烃弹性体包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

26、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述发泡剂以发泡剂母粒的形式添加，所述发泡剂母粒的载体树脂为线性低密度聚乙烯树脂，以发泡剂母粒计，发泡剂的质量百分数为15-30％。

27、示例性地，以发泡剂母粒计，碳酸氢钠的质量百分数可为15-30％之间的任意值或任意两点组成的范围值，比如碳酸氢钠的质量百分数可为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％等；限于篇幅，此处不一一列举，在本发明给出的15-30％的范围内都能取得优异的综合效果。

28、优选地，所述发泡剂母粒的制备方法为：将碳酸氢钠、线性低密度聚乙烯树脂混合挤出，得发泡剂母粒。

29、优选地，所述线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数为15-25g/10min；所述线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数为参照astm d-1238-2004进行测试。

30、所述线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数可为15-25g/10min之间的任意点值或任意两点之间的值，示例性地，线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数可为15g/10min、16g/10min、17g/10min、18g/10min、19g/10min、20g/10min、21g/10min、22g/10min、23g/10min、24g/10min、25g/10min等，在本发明给出的线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数范围内，都能实现本发明的效果。

31、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述发泡剂母粒的分解峰值温度＜175℃，且分解热焓值＜150j/g。

32、发泡剂的分解峰值温度和分解热焓值的测试采用dsc测试方法，dsc测试条件为：30-200℃，10℃/min，氮气气氛。

33、发明人研究发现，当进一步限定发泡剂母粒的分解峰值温度＜175℃，且分解热焓值＜150j/g时，得到的产品的综合效果更优异。

34、示例性地，所述发泡剂母粒的分解峰值温度可为＜175℃，且分解热焓值可为＜150j/g的任意值，如发泡剂母粒的分解峰值温度可为169-170.9℃且分解热焓值可为114-118.9j/g；如分解峰值温度为174℃，分解热焓值为145j/g、分解峰值温度为170℃，分解热焓值为140j/g、分解峰值温度为165℃，分解热焓值为135j/g、分解峰值温度为160℃，分解热焓值为130j/g、分解峰值温度为155℃，分解热焓值为125j/g、分解峰值温度为150℃，分解热焓值为120j/g、分解峰值温度为145℃，分解热焓值为115j/g、分解峰值温度为140℃，分解热焓值为110j/g、分解峰值温度为135℃，分解热焓值为105j/g等，限于篇幅，此处不一一列举；在本发明给出的分解峰值温度可为＜175℃，且分解热焓值可为＜150j/g的范围内，都能取得优异的效果。

35、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述纳米填料选自纳米二氧化钛、纳米有机粘土、纳米二氧化硅中的至少一种。

36、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯的优选实施方式，所述发泡聚丙烯复合材料还包括助剂0-1份。

37、作为本发明所述良外观发泡聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂中的至少一种。

38、示例性地，所述抗氧剂可为受阻酚类抗氧剂或磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述光稳定剂可为受阻胺类光稳定剂。

39、在本发明的第二方面，本发明提供了一种良外观发泡聚丙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将除发泡剂以外干燥后的各原料称重后混合后熔融混炼，随后挤出、造粒，接着加入发泡剂进行注塑，得良外观发泡聚丙烯复合材料。

40、作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述熔融混炼的温度为200-210℃，螺杆转速为350-450r/min。

41、作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述注塑温度为195-205℃。

42、在本发明的第三方面，本发明提供了所述良外观发泡聚丙烯复合材料在汽车领域上的应用。

43、示例性地，所述良外观发泡聚丙烯复合材料可用于制备汽车内饰。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

45、本发明提供的一种良外观发泡聚丙烯复合材料通过选择合适质量份且经过优选的组分，组分之间达到了良好的相互配合作用，从而使得制备得到的良外观发泡聚丙烯复合材料具有优异的外观、较高的弯曲模量以及良好的发泡性能。并且，本发明所提供的制备方法简单便于实行，具有成本优势，设计自由度高，适于实际生产应用。