一种可用于薄壁化零件注塑的高性能聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种可用于薄壁化零件注塑的高性能聚 丙烯复合材料，以及其制备方法;属于聚合物改性和加工领域。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业的快速发展和能源问题的日益严峻，几乎所有的汽车厂都在致力于 整车轻量化的相关研究。对于塑料零件来说，除了以塑代钢、物理及化学发泡、材料低密度 化等方向外，零件薄壁化也成为重要的研究领域之一。
[0003] 目前的主流车用塑料零件，内饰件的壁厚大多以2.5-3. Omm为主，外饰零件则大多 以3.0-3.5mm为主，如果能在不影响使用的前提下，将壁厚减至1.8-2.2_左右，便可以大大 降低零件的总重量，从而达到整车减重的目的。要实现零件薄壁化，除了在模具和结构设计 上需要有较大的变更外，仅从材料自身角度考虑，也无法直接使用常规的增韧增强改性聚 丙烯材料。这是因为零件壁厚的大大减薄，一方面对材料的加工性能提出了明显更高的要 求，所需材料的流动性远高于常规材料;另一方面，由于壁厚的大大降低，零件自身刚性和 承重能力受到更高的挑战，原有常规聚丙烯材料的抗弯性能已经无法满足要求，而需要具 有明显更高的强度及模量，同时不能增加材料密度或大幅度降低抗冲击韧性。
[0004] 为了实现上述目标，本发明通过高性能超细矿物填料与弹性体增韧剂协同作用， 并摸索出最优的组分配比，并使用侧向喂料工艺，获得了高流动性、高刚性、兼具刚韧平衡 的高性能聚丙烯复合材料，可以满足薄壁化零件的注塑使用要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于开发一种可用于薄壁化零件注塑的高性能聚丙烯复合材料，用 于汽车或家电行业薄壁化零部件的注塑。
[0006] 本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。
[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008] -种可用于薄壁化零件注塑的高性能聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料 组成： 聚丙烯 40-79%; 高性能无机填料 15-25%；
[0009] 弹性体增钿剂 5-25%; 稳定剂 0. 1-2%:;: 其它添加剂 〇-5%t
[0010] 其中，
[0011] 所述的聚丙烯是熔体流动速率为30-100g/10min的均聚或共聚丙烯，测试条件为 230°〇乂2.161^，其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-1〇111〇1%。
[0012] 所述的高性能无机填料为滑石粉、云母、晶须、硅灰石、玻璃纤维中的一种或两种 以上的组合物。优选平均直径Ium的滑石粉。
[0013] 所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共 聚物、乙烯-丁烯共聚物等中的一种或两种以上的组合物。优选乙烯-辛烯共聚物弹性体，熔 体流动速率(230°CX2.16kg)为 0.5-10g/10min。
[0014] 所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂 为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
[0015] 所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、成核剂、发泡剂、表面活 性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、光稳定剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂和润滑剂中 的一种或以上的组合物。
[0016] 上述可用于薄壁化零件注塑的高性能聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：
[0017] 1)按重量配比称取原料；
[0018] 2)将聚丙烯、高性能无机填料、弹性体增韧剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中 干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒;其中螺筒内 温度为:一区 190_200°C，二区 190-210°C，三区 190-210°C，四区 190-210°C，机头 190-220°C， 双螺杆挤出机转速为100-1 〇〇〇转/分。
[0019] 另一种优选的方法为:将聚丙烯、弹性体增韧剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器 中干混3-15分钟制得混合物A，将混合物A从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机，高性能无机 填料从螺杆中部侧向喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒;其中螺筒内温度 为:一区 190-200°C，二区 190-210°C，三区190-210°C，四区190-210°C，机头 190-220°C，双螺 杆挤出机转速为100-1 〇〇〇转/分。
[0020] 本发明的优点是：
[0021] 1、通过高流动性聚丙烯、高性能无机填料和弹性体增韧剂的最优配比及协同作 用，得到了高流动性、高刚性、兼具刚韧平衡的高性能聚丙烯复合材料。
[0022] 2、通过将高性能无机填料从侧喂料口加入的工艺方法，获得了综合机械性能更好 的聚丙烯复合材料。
[0023] 3、与传统增韧增强聚丙烯材料相比，本发明的材料具有明显更高的流动性和刚 性，以及足够高的抗冲击性能，非常适用于薄壁化零件的注塑使用。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本发明的范围不受这些实施例的 限制，本发明的范围在权利要求书中提出。
[0025] 在实施例及对比例的复合材料配方中，所用高流动性聚丙烯为熔体流动速率(230 °〇乂2.161^)30-80/101^11的嵌段共聚丙烯，所用普通聚丙烯为熔体流动速率（230°〇乂 2.16kg)5-30/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在4-IOmol %范围内。
[0026]所用高性能无机填料为平均直径Ium的滑石粉。
[0027]所用弹性体为DOW公司的乙烯-辛烯共聚物8200。
[0028] 所用稳定剂为英国ICE公司的Negonox DSTP(化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯）、 Ciba公司的Irganox 1010(化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇 酯）、以及Ciba公司的Igrafos 168(化学名称为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯）。
[0029] 实施例1
[0030]按重量百分比称取高流动性聚丙烯69.5 %、滑石粉15 %、弹性体增韧剂15 %、 1坪&11(?1010为0.1%、]^瓜;1^〇8 168为0.1%、如8〇11(?031?为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0031] 实施例2
[0032] 按重量百分比称取高流动性聚丙烯64.5%、滑石粉20%、弹性体15%、 IrganoxlOlO为0· 1%、Igrafos 168为0· 1%、Negonox DSTP为0.3%，在高速混合器中干混5 分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C，三 区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型 机上注射成型制样。
[0033] 实施例3
[0034]按重量百分比称取高流动性聚丙烯5 9.5 %、滑石粉25 %、弹性体增韧剂15 %、 1坪&11(?1010为0.1%、]^瓜;1^〇8 168为0.1%、如8〇11(?031?为0.3%，在高速混合器中干混 5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，其中螺筒内温度为:一区200°C，二区210°C， 三区210°C，四区210°C，机头220°C，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成 型机上注射成型制样。
[0035] 实施例4
[0036