一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用与流程

本发明涉及高分子材料，尤其是一种聚丙烯组合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚丙烯(polypropylene，简称pp)材料具有质轻、价廉、低碳等优势，在塑料工业有着广泛的应用背景。汽车中使用了大量的聚丙烯材料，应用在汽车内饰、汽车外饰以及功能性零件上，推动了聚丙烯行业的技术迭代。汽车的使用工况温度较高，在炎热的夏天长时间日照下，车厢内温度最高可达105℃，车外零件温度最高可达60℃，高温会使聚丙烯中的小分子组分析出并迁移到表面，并进一步蒸发到空气中，小分子物质触碰到温度较低的表面会冷凝并结晶，若结晶在玻璃上如前挡玻璃，侧挡玻璃和后档玻璃处，结晶物质会改变玻璃的透明度，影响驾驶员和乘客的视野。另外，应用在汽车大灯底座的材料一般也为聚丙烯材料，大灯的发热量也促使聚丙烯的小分子更快的迁出并在大灯玻璃上形成结晶雾滴，影响大灯照明效果。

2、中国发明专利cn 114181453 b，采用酰胺类润滑剂和熔喷聚丙烯作为主要配方，实现了在降低聚丙烯材料的摩擦系数的同时，使聚丙烯材料同时具有低雾化效果，解决了现有改性塑料存在的低摩擦系数与低雾化效果无法兼具的技术难题。该专利在高温下力学性能下降明显，在车灯等高温工况部品下存在一定的风险。中国发明专利cn 112662065a，从配方设计与制造工艺相结合来实现蒙脱土的复合改性，通过改善纳米级蒙脱土在pp中的分散来实现聚丙烯的低雾化，具有气味改善明显、无后处理工序等优点。该专利存在成本偏高，原材料特殊，加工难度大等劣势，不利于大范围推广应用。综上所述，低雾化聚丙烯组合物的主流技术为配方法和工艺法。无论采用哪种方法或两者的结合，能够实现尽可能少的特殊原材料使用，工艺简单即可制得高性能，低雾化聚丙烯产品才是专利的关键。目前已知的专利中，部分专利实现了低雾化但高温性能等有所降低，部分专利则使用了成本较高，推广难度大的方案。

3、因此，开发一款低雾化、高温性能保持良好的聚丙烯组合物材料具有广阔的市场应用前景。

技术实现思路

1、基于此，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聚丙烯组合物，该产品通过特定接枝率的pp-g-ps接枝共聚物使用，不仅可以实现低雾度，而且实现了高温拉伸模量保持率的提升。

2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种聚丙烯组合物，包括以下重量份的组分：均聚聚丙烯a 55-95份、pp-g-ps接枝共聚物1-5份、滑石粉0-40份、助剂0.2-1份；所述pp-g-ps接枝共聚物的接枝率为1.5％-4.5％。

3、优选地，所述均聚聚丙烯a占本发明聚丙烯组合物的质量百分比不低于40％。

4、优选地，所述pp-g-ps接枝共聚物的接枝率为3％-4％。

5、优选地，所述均聚聚丙烯a、pp-g-ps接枝共聚物的重量比为(70-80)：(2-3)。

6、优选地，所述均聚聚丙烯a根据astmd1238-2010在230℃，2.16kg符合下的熔体流动速率为3g/10min-60g/10min。

7、优选地，所述均聚聚丙烯a的重量份为55份、58份、65份、70份、75份、78份、80份、85份、90份、94份、95份中的一者或任意两者的范围值；所述pp-g-ps接枝共聚物为1份、2份、3份、4份、5份中的一者或任意两者的范围值；所述滑石粉为0份、5份、10份、16份、20份、27份、30份、35份、40份中的一者或任意两者的范围值；所述助剂为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.8份、1份中的一者或任意两者的范围值。

8、优选地，所述均聚聚丙烯a根据astmd1238-2010在230℃，2.16kg符合下的熔体流动速率为3g/10min、8g/10min、10g/10min、20g/10min、28g/10min、30g/10min、40g/10min、50g/10min、55g/10min、60g/10min中的任意一者或两者的范围值。

9、优选地，所述pp-g-ps接枝共聚物的接枝率为1.5％、2％、2.5％、3％、3.2％、3.9％、4％、4.3％、4.5％中的一者或任意两者的范围值。

10、发明人在实际实验过程中发现，pp-g-ps接枝共聚物的用量会影响聚丙烯组合物中聚苯乙烯基团的多少，聚苯乙烯基团均匀分布在聚丙烯组合物中。单位质量/单位体积中的聚苯乙烯基团增多，有助于对极性小分子物质的牵引作用，使聚丙烯组合物中原容易因与聚丙烯结合力不足而迁出的小分子，结合更加牢固。从而不容易迁出。防雾化的效果更佳，因此雾化实验结果更好，雾化实验结果的数值更低。同时由于聚苯乙烯基团的存在，刚性苯环结构使其在80℃下的性能保持率更佳。

11、但由于聚苯乙烯的增多，聚丙烯与聚苯乙烯的界面增多，界面结合力较弱也是影响聚丙烯组合物性能的关键因素。因此在本专利发明的体系下，过量的pp-g-ps接枝共聚物的使用，会存在降低聚丙烯组合物80℃高温拉伸模量保持率的风险。同理，pp-g-ps接枝共聚物的接枝率对80℃高温拉伸模量保持率影响极大，高接枝率也会带来的聚丙烯与聚苯乙烯的界面增多，导致80℃高温拉伸模量保持率降低。同时，如果pp-g-ps接枝共聚物的用量过低，则聚丙烯组合物体系中单位质量/单位体积中的聚苯乙烯基团减少，不足以实现小分子的结合，小分子迁出导致雾化实验结果较差。同理，pp-g-ps接枝共聚物的接枝率较低，也会导致防雾化性能降低。

12、因此，本发明限定了均聚聚丙烯a、pp-g-ps接枝共聚物、滑石粉、助剂各组分的特定用量，不仅可以实现低雾度，而且实现了高温拉伸模量保持率的提升。

13、优选地，本发明所述pp-g-ps接枝共聚物可以为市售产品，也可以自制，具体地，所述pp-g-ps接枝共聚物的制备方法，包括如下步骤：

14、(1)将均聚聚丙烯b、苯乙烯、接枝引发剂混合搅拌后，装入密炼机中并在150-200℃下反应5-20分钟，从混合室中取出样品。

15、(2)将步骤(1)得到的样品在乙酸乙酯抽提24h，除去未反应的单体及其均聚物，烘干称重，得到所述pp-g-ps接枝共聚物。

16、接枝率及接枝效率分别按式(1)计算。

17、式(1)：gp＝(w1-w0)/w1×100％。式中：gp为接枝率；w0为pp的质量，g；w1为pp-g-ps抽提后的质量，g。

18、优选地，所述pp-g-ps接枝共聚物中基体树脂均聚聚丙烯b的等规指数为93.5％-95.5％。进一步优选地，所述均聚聚丙烯b的等规指数为94％-95％。

19、优选地，所述均聚聚丙烯b的等规指数的测试方法为升温淋洗分级法。

20、发明人在实际实验过程中发现，合成pp-g-ps接枝共聚物的过程中，均聚聚丙烯b的等规指数过高，不利于接枝反应，导致接枝率较低，虽然有利于高温模量保持率，但其雾化实验结果不满足要求，且对高温模量保持率的提升并不明显，不能很好地平衡低雾化和高温模量保持率。均聚聚丙烯b的等规指数过低，虽然会导致pp-g-ps接枝共聚物的接枝率较高，但高接枝率带来的聚丙烯与聚苯乙烯的界面增多导致高温模量保持率问题，叠加聚丙烯本身的低等规指数的双重影响，不利于实现低雾化和较高的高温模量保持率。发明人在实际实验过程中发现，所述均聚聚丙烯b的等规指数为94％-95％时，可以更好的平衡低雾化和高温模量保持率。

21、优选地，所述均聚聚丙烯b根据astmd1238-2010在230℃，2.16kg符合下的熔体流动速率为3g/10min-60g/10min。

22、优选地，所述均聚聚丙烯b根据astmd1238-2010在230℃，2.16kg符合下的熔体流动速率为3g/10min、8g/10min、10g/10min、20g/10min、28g/10min、30g/10min、40g/10min、50g/10min、55g/10min、60g/10min中的任意一者或两者的范围值。

23、优选地，所述均聚聚丙烯b的等规指数为93.5％、93.8％、94％、94.1％、94.6％、95％、95.5％中的一者或任意两者的范围值。

24、优选地，所述升温淋洗分级法测试采用西班牙polymer char公司tref 300型升温淋洗分级仪：称取约80mg试样放入容器中，注入1,2,4-三氯苯溶剂40ml(抗氧剂含量0.03％(w))，在n2保护下升温至160℃，恒温60min，搅拌转速200r/min；然后将2ml溶液移入分析柱中，快速降温至95-100℃，恒温45min，再以0.1℃/min的速率缓慢降至35℃，并保持30min，随后以1.0℃/min的速率进行升温，以0.5ml/min的流量泵入1，2，4-三氯苯溶剂淋洗分析柱，红外检测分析级分，得到不同温度下淋出液中级分的含量，微分处理后得到归一化的不溶物含量。

25、优选地，所述pp-g-ps接枝共聚物的制备方法中，均聚聚丙烯b、苯乙烯、接枝引发剂的重量比为均聚聚丙烯b：苯乙烯：接枝引发剂＝50：(10-15)：(3-8)。

26、优选地，所述接枝引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰中的一种。

27、优选地，所述滑石粉的粒径d90为3.5μm-20.0μm。所述滑石粉的粒径d90采用镭射激光检测法检测得到。

28、优选地，所述滑石粉的粒径d90为3.5μm、4.0μm、4.5μm、5μm、6μm、10.0μm、12μm、16.0μm、18μm、20.0μm中的一者或任意两者的范围值。

29、优选地，所述助剂为抗氧剂、润滑剂中的至少一种，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述润滑剂为酰胺类润滑剂。

30、优选地，所述受阻酚类抗氧剂包括抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂ao-30(6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚；2-叔丁基-4,6-二甲基苯酚)和抗氧剂3114(1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸)中的至少一种，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括抗氧剂168(三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯)、抗氧剂pep-36(环状季戊烷四基二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)中的至少一种，所述酰胺类润滑剂为芥酸酰胺。

31、此外，本发明提供了所述的聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：

32、(1)按配比称量各种原料；

33、(2)将上述原料置于双螺杆挤出机中，经挤出、冷却、造粒、纯化后，得到所述聚丙烯组合物；所述双螺杆挤出机在加热熔融挤出过程中的加热温度设置为190-210℃，螺杆转速设置为300-500rpm。

34、进一步地，本发明提供了所述的聚丙烯组合物在汽车内外饰、功能性零件中的应用，具体地，所述的聚丙烯组合物可以应用于汽车大灯底座、汽车雾灯底座，汽车内饰支架。

35、相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明限定了均聚聚丙烯a、pp-g-ps接枝共聚物、滑石粉、助剂各组分的特定用量，不仅可以实现低雾度，而且实现了高温拉伸模量保持率的提升。