防粘聚丙烯复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明是防粘聚丙烯复合材料及其制备方法。涉及的技术领域是一种防粘的聚丙烯复合材料，让这些有机小分子、低聚物等物质不迁移到材料表面从而制备出一种防粘的聚丙烯复合材料。本发明还涉及该聚丙烯复合材料的制备方法。 解决技术问题是汽车在较高的温度下使用时，聚丙烯内饰材料表面可能会有一种粘涩的感觉，影响舒适性，同时会在内饰表面粘附很多的飞尘，使其清洁变得更加困难，本发明用于改善以上问题。 解决技术方案的要点在于提供一种防粘的聚丙烯材料，利用它具有较强碱性和具有较大比表面积，更具体是涉及通过添加一种防粘剂，制备出一种防粘的聚丙烯复合材料。同时，本发明还介绍了这种聚丙烯材料的制备方法。 本发明的主要应用于汽车的内饰件。
【专利说明】
防粘聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种防粘的聚丙烯复合材料，更具体是涉及通过添加一种很好的吸附 有机小分子、低聚物等油类物质的无机刚性粒子，让这些油类物质不迀移到材料表面从而 制备出一种防粘的聚丙烯复合材料。
[0002] 本发明还涉及该聚丙烯复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0003] 聚丙烯树脂具有优良的性能，如密度低、强度高、良好的耐高温性，且其价格低廉、 经济等使其在汽车行业具有广泛的用途，在汽车上的用量每辆车可达30kg-50kg，零件品种 可达几十种，主要是车身内饰制件、通风取暖系统配件、发动机有关配件以及外装件。特别 是汽车内饰系统，虽然聚丙烯材料能在使用性能上符合相应的要求，但汽车在较高的温度 下使用时（如在夏天或在沙漠地区），聚丙烯内饰材料表面可能会有一种粘涩的感觉，影响 汽车驾乘人员的舒适性，同时会在内饰表面粘附很多的飞尘，使其清洁变得更加困难，影响 汽车内部的美观。
[0004] 通常，人们认为聚丙烯发粘的主要原因有以下几方面：一是为了提高聚丙烯材料 的耐热性、抗老化等性能需在合成或加工改性时加入一些抗氧剂、耐光照等一些助剂，由于 这些助剂与聚丙烯的相容性不好，会逐渐在表面析出，从而使得其表面发粘；二是在聚丙烯 合成或改性中有时会加入一些熔点比较低的材料（如PP蜡，PE蜡等），这些材料在较高的 温度下使用时由于其熔点较低，会融化，也会使得聚丙烯表面发粘。三，聚丙烯合成中有所 产生一些低聚物同样会使得聚丙烯表面发粘。
[0005] 改善聚丙烯材料发粘性能的方法主要是控制助剂在材料表面的析出或减少低熔 点物质的加入。
[0006] 目前很少有明确的专利表述改性聚丙烯复合材料防粘的措施，美国专利 US4366292采用在非结晶聚丙烯加入聚乙烯或在等规聚丙烯、非结晶聚丙烯中加入聚乙烯 的方法而生成防粘聚丙烯复合材料。
[0007] 美国专利US4146586报道采用5-10%的聚酯与非结晶聚丙烯混合的方法而制成 防粘的聚丙烯复合材料。
[0008] 但是这些方法在材料的选择和使用的温度有很大的局限，所以不是很好的防粘方 法。
[0009] 不过有一些专利报道如何处理在聚丙烯材料中产生的多余的有机小分子、低聚物 等油类物质。美国专利US4851499中指出了，在等规聚丙烯树脂聚合过程当中会有催化剂 体系中的酯类化合物，如苯甲酸乙酯的残留物。对于去除聚丙烯树脂基体所含有的这些物 质，该专利提出的方法是：采用一种酯化甘油酯类化合物、一种环氧类化合物、一种一元醇 或是多元醇类化合物、一种脂肪酸酯类化合物或是上述几种化合物的混合物，通过将上述 化合物和聚丙烯树脂熔融挤出，在挤出的过程当中使这些化合物和带有异味的酯类残留物 进行酯交换反应形成另一些大分子的化合物固定在树脂当中，从而不让它迀移到材料表 面。
[0010] 美国专利US5041483中提到了使用一种松香酯的方法来解决聚丙烯材料在改性 受热过程当中裂解出的小分子。
[0011] 美国专利US4080359中采用一种烷基3, 5-二-特-丁基-4-羟基-羧化肉桂酸 和二烷基硫代二丙酸盐醋酸盐混合物的方法来解决改性聚丙烯材料当中所添加的一些稳 定剂与聚丙烯不相容而迀移而带来材料表面析出的问题。
[0012] 综上所述，通过在聚丙烯材料中加入聚乙烯、聚酯的方式来达到材料的防粘效果， 在材料的选择、物理性能的调控、使用的温度有很大的局限性；而上述这些处理在聚丙烯材 料中产生的多余的有机小分子、低聚物等油类物质方法，从某些角度上来说，对聚丙烯材料 的防粘问题具有不同程度的解决。然而，作为汽车内饰制件使用的聚丙烯材料而言，其在改 性过程所要考虑的有关防粘因素不仅仅是其中个别的因素。要将聚丙烯发粘因素都考虑在 内，如助剂、低熔点的辅料、残留的低聚物等。
[0013] 因此选择一种能同时解决聚丙烯发粘因素的助剂是解决聚丙烯复合材料发粘问 题的最佳方法。
[0014] 本发明是通过引入一种防粘剂，利用它一方面具有较强碱性，可以有效的中和聚 丙烯符符合材料中容易析出的酸性小分子，另一方面它具有较大比表面积，孔容较大对容 易析出的小分子有较强的吸附作用，同时该防黏剂还具有优异的充油性，可以有效的吸收 聚丙烯复合材料制备中产生的多余的有机小分子、低聚物等油类物质，从而制备出一种防 粘的聚丙稀复合材料。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的在于提供一种防粘的聚丙烯材料，更具体是涉及通过添加一种防粘 剂，制备出一种防粘的聚丙烯复合材料。同时，本发明还介绍了这种耐刮擦聚丙烯材料的制 备方法。
[0016] 为实现以上目的，本发明的技术方案是在聚丙烯材料的基础配方中加入一种防粘 剂（它是一种很好的吸附有机小分子、低聚物等油类物质的一种层状水滑石氧化物公司编 号为HH-600)，让这些油类物质不迀移到材料表面，从而提高了材料的防粘性能。并且，这种 防粘剂对材料的其他特性，如力学性能，热氧稳定性等不会产生影响。
[0017] 这种防粘的聚丙烯复合材料按以下重量配比的原料配制成：（％ )
[0018] 聚丙稀 38-98; 无机矿粉 0-30; 增軔剂 0-25; 防粘剂 HH-600 1-5; 抗氧剂 1010 0.1-1.0； 抗氧剂 168 0.1-0.5; 热稳定剂DSTP 0.1-1.0。
[0019] 上述配方中所述的聚丙烯为不同流动性的均聚和共聚的聚丙烯，用量为38-98%。 其中共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在4-10m01 %的范围内，聚丙烯的熔体流动速 率（230°C X2. 16kg)为5-50g/10min，更为常用为5-30g/10min所述的无机矿粉包括滑石 粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石等，它们的粒径范围为1-10微米；所述的防粘剂HH-600为层状 结构，具有较强碱性的最高耐热温度在600°C左右的粉末状物质，在加热过程中，该氧化物 的有序层状结构被破坏，表面积增加，孔容增加。抗氧剂1010为Ciba公司产，商品牌号为 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；热氧 稳定剂168为Ciba公司产，商品牌号为Irgafos 168,化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基） 亚磷酸酯；热氧稳定剂DSTP为英国ICE公司产，商品牌号为NegonoxDSTP，化学名称为硫代 二丙酸十八酯。
[0020] -种耐刮擦的聚丙烯复合材料的制备方法，其方法如下：
[0021] (1)按重量配比秤取原料；
[0022] (2)将聚丙烯、滑石粉、增韧剂、防粘剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010、抗氧剂168在 高速混合器中干混3-5分钟；
[0023] (4)将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区180~ 190°C，二区 200 ~210°C，三区 200 ~210°C，四区 210 ~215°C，五区 210 ~215,六区 210 ~ 215,七区215~225,八区215~225,九区215~225,十区215~225 ;停留时间为1-2分 钟，压力为12_18MPa。
[0024] 本发明采用添加一种防粘剂（层状水滑石HH-600)，利用它一方面具有较强碱性， 可以有效的中和聚丙烯符符合材料中容易析出的酸性小分子，另一方面它具有较大比表面 积，孔容较大有较强的吸附作用，同时该防黏剂还具有优异的充油性，可以有效的吸收聚丙 烯复合材料制备中产生的多余的有机小分子、低聚物等油类物质，从而制备出一种防粘的 聚丙烯复合材料。
[0025] 本发明的优点是：
[0026] 1、本发明使用了一种简单高效的防粘剂，所制得复合材料具有防粘的特性。
[0027] 2、本发明所制得的防粘的聚丙烯复合材料在保证材料防粘特性的同时，材料的各 项物理力学性能优异。
[0028] 3、本发明提出的防粘的聚丙烯复合材料的制备工艺简单、成本低。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实验，对本发明技术方案作进一步详细说明：
[0030] 本实验使用的材料要求：聚丙烯为不同流动性的均聚和共聚的聚丙烯，其中共 聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在4-10m 〇l %的范围内，聚丙烯的熔体流动速率 (230°C X2. 16kg)为5-50g/10min，更为常用为5-30g/10min，本实验使用的无机矿粉为滑 石粉，其粒径范围为1-10微米；所述的防粘剂为层状水滑石HH-600是具有较强碱性，最高 耐热温度在600°C左右的粉末状物质，在加热过程中，该氧化物的有序层状结构被破坏，表 面积增加，孔容增加。增韧剂Ρ0Ε为埃克森美孚公司生产，商品牌号为5371，化学名称为 乙辛橡胶；抗氧剂1010为Ciba公司产，商品牌号为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；热氧稳定剂168为Ciba公司产，商品牌号 为Irgafos 168,化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；热氧稳定剂DSTP为英国 ICE公司产，商品牌号为Negonox DSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯。
[0031] 本实验分为三组，下面为第一组实验的具体配方和过程
[0032] 试样 1
[0033] 将聚丙烯67%、滑石粉20%、？(^10%、冊-6002%、热稳定剂031?0.5%、抗氧剂 1010 0.2%、抗氧剂168 0.3%在高速混合器中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中 经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区180~190°C，二区200~210°C，三区200~210°C，四 区210~215°C，五区210~215,六区210~215,七区215~225,八区215~225,九区 215~225,十区215~225 ;停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。
[0034] 试样 2
[0035] 将聚丙烯66%、滑石粉20%、Ρ0Ε 10%、HH-600 3%、热稳定剂DSTP 0. 5%、抗氧 剂1010 0. 2%、抗氧剂1680. 3%在高速混合器中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中 经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区180~190°C，二区200~210°C，三区200~210°C，四 区210~215°C，五区210~215,六区210~215,七区215~225,八区215~225,九区 215~225,十区215~225 ;停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。
[0036] 试样 3
[0037] 将聚丙烯65%、滑石粉20%、Ρ0Ε 10%、HH-6004%、热稳定剂DSTP 0. 5%、抗氧 剂10100. 2%、抗氧剂1680. 3%在高速混合器中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中 经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区180~190°C，二区200~210°C，三区200~210°C，四 区210~215°C，五区210~215,六区210~215,七区215~225,八区215~225,九区 215~225,十区215~225 ;停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。
[0038] 试样 4
[0039] 将聚丙烯 64%、滑石粉 20%、P0E884210%、HH-6005%、热稳定剂 DSTP 0.5%、抗 氧剂10100. 2%、抗氧剂1680. 3%在高速混合器中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机 中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区180~190°C，二区200~210°C，三区200~210°C， 四区210~215°C，五区210~215,六区210~215,七区215~225,八区215~225,九区 215~225,十区215~225 ;停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。
[0040] 试样 5
[0041] 将聚丙烯69%、滑石粉20%、Ρ0Ε 10%、热稳定剂DSTP 0. 5%、抗氧剂10100. 2%、 抗氧剂1680. 3%在高速混合器中干混3-5分钟，之后，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造 粒，其工艺为：一区180~190°C，二区200~210°C，三区200~210°C，四区210~215°C， 五区210~215,六区210~215,七区215~225,八区215~225,九区215~225,十区 215~225 ;停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。
[0042] 第二组实验中聚丙烯为77%、滑石粉20%，POE取消，其余加入的含量与第一组一 样；
[0043] 第三组实验中聚丙烯为87 %、Ρ0Ε 10 %，滑石粉取消，其余加入的含量与第一组一 样；
[0044] 性能评价方式及实行标准：
[0045] 将按上述方法完成造粒的粒子材料事先在90~100°C的鼓风烘箱中干燥2~3小 时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。
[0046] 拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150*10*4mm，拉伸速度为50mm/min ; 弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm ; 简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为80*6*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一； 热变形温度按IS075进行，试样尺寸为120*10*3. Omm，载荷为1. 8MPa ;材料的热氧老化性能 按IS04577进行，试样尺寸为50*10*10mm，测试温度为150°C ;材料的防粘特性按德国大众 汽车公司PV1306进行测试，试样尺寸135*45*3mm，测试样件在测试前保证干净无油污。
[0047] 材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度，断裂伸长率，弯曲模量，热变性温 度以及冲击强度的数值进行评判；材料的热氧老化性能根据按标准所测定的耐热氧老化时 间长短进行评判：时间越长，材料的耐热氧老化性能越好；材料的防粘性能按德国大众汽 车公司PV1306进行测试评判：防粘等级< 1. 5符合汽车内饰防粘标准，值越小，防粘效果越 好。
[0048] 三组试样的配方及各项性能测试结果见下各表：
[0049] 表1 :试样卜5配方及材料性能表
[0051] 表2 :试样1-5配方及材料性能表
[0053] 表3 :试样1-5配方及材料性能表
[0054]
[0055] 由三个表可以看出，随着防粘剂的加入，防粘效果明显增加，而且随着防粘剂含量 的增加，粘性等级越小，防粘效果更好，当含量为3%，粘性等级最小，当含量继续增大时，粘 性等级变化不大。由表1和表2,3对比可知，填料和辅料的加入与否对防粘效果影响不大。 因此，在聚丙烯材料中加入防粘剂，可以大大提高聚丙烯材料的防粘效果，但不影响材料的 物理性能。所以这种层状水滑石粉末是一种性能很好的的防粘助剂。
【主权项】
1. 一种防粘的聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下重量配比的原料配制成： 聚丙烯 38-98% 无机矿粉 0-30% 增初剂 0-25% 防粘剂 HH-600 1-5% 抗氧剂 1010 0.1-1.0% 抗氧剂 168 0.1-0.5% 热稳定剂 DSTP 0.1-1.0%。2. 根据权利要求1所述的防粘的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为不同流 动性的均聚或共聚的聚丙烯。3. 根据权利要求2所述防粘的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述共聚丙烯的共聚 单体为乙烯，其含量在4-10m〇l %的范围内，聚丙烯的熔体流动速率230°C X2. 16kg为 5_50g/10min〇4. 根据权利要求1所述的防粘的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无机矿粉包括滑 石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、玻璃纤维，其粒径范围为1-10微米。5. 根据权利要求1所述的防粘的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为Ρ0Ε、 EPDM等橡胶弹性体。6. 根据权利要求1所述的防粘的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述防粘剂为层状水 滑石粉末HH-600。7. -种制备权利要求1所述的防粘的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括 以下步骤， (1) 按重量配比秤取原料； (2) 将原料在高速混合器中干混3-5分钟； (3) 将混合后的原料置于双螺杆机，经熔融挤出造粒，制得聚丙烯复合材料的粒料，其 工艺为：一区180~190°C，二区200~210°C，三区200~210°C，四区210~215°C，五区 210~215,六区210~215,七区215~225,八区215~225,九区215~225,十区215~ 225 ;停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。
【文档编号】C08L23/16GK105885208SQ201410745295
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月9日
【发明人】侯书征
【申请人】吉林恒辉新材料有限公司