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CN103509239A - 一种耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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CN103509239A
CN103509239A CN201210214387.1A CN201210214387A CN103509239A CN 103509239 A CN103509239 A CN 103509239A CN 201210214387 A CN201210214387 A CN 201210214387A CN 103509239 A CN103509239 A CN 103509239A
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Abstract

本发明公开了一种耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯40-99份；聚乙烯0-10份；增韧剂0-15份；填料0-25份；分散剂0.1-3份；抗氧剂0.1-1份；光稳剂0.1-1份；耐磨炭黑1-10份。本发明同时还公开上述耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，包括将耐磨炭黑和一部分分散剂在高速混合机中混合，得到分散剂处理的耐磨炭黑；之后将聚丙烯、聚乙烯、增韧剂、抗氧剂、光稳剂、填料、另一部分分散剂和上述得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合得混合物，将所得混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料。本发明具有工艺简单、操作方便、成本低和材料综合性能优异的优点。

Description

一种耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物加工技术领域，涉及一种耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）是一种结构规整的结晶性聚合物，为无味、无毒、质轻的热塑性树脂，通常为白色粒料或粉料，具备易加工，冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。但是PP也存在一些不足之处，它的耐寒性差、低温易脆断、收缩率大、抗蠕变性差、制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形等缺点，因此需要对PP进行改性，PP的改性方法一般分为化学改性和物理改性，化学改性主要包括共聚、接枝、交联、氯化等，是通过改变分子链的结构达到目的；物理改性主要包括共混改性、填充改性、复合增强、表面改性等。
PP可以用作多种汽车零部件，现在典型的乘用车中，PP塑料部件占60多个，包括有多种外饰件和内饰件，如保险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘，其中前五种占全车PP用量的一半以上。此外，改性PP还可用作其他汽车内饰件，如杂物箱及盖板材料、立柱饰板等。可以看出，由于PP材料具有易于成型、成本低、可回收利用等优点，大部分的汽车内饰件都是用改性PP注塑成型而成的。近年来大家对汽车内饰件的要求越来越高，其中有一个特别重要的指标就是材料的耐刮擦性。
中国专利CN 102382362公开了 “一种耐刮擦材料组合物和耐刮擦材料及其制备方法”，其中耐刮擦组合物的配方组成为PP、过氧化物、有机硅化合物、无机填料、聚烯烃弹性体，其中起到耐刮擦作用的为有机硅化合物，该材料加入基体中尽管会起到一定的耐刮擦效果，但会使材料整体的力学性能下降很多；中国专利CN 102190846公开了一种“耐刮擦树脂及其制备方法”，该耐刮擦树脂的配方组成为PMMA树脂 50-90重量份、增韧剂 10-50重量份、光稳定剂0.2-0.6重量份、抗氧剂0.2-1重量份、润滑剂0.2-2重量份、珠光颜料0-3重量份、金属颜料0-3重量份、色粉0-3重量份，该专利的耐刮擦配方中起到主要作用的材料价格较高。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种耐刮擦聚丙烯材料，以解决现有技术中耐刮擦填料加入聚丙烯中造成聚丙烯材料的性能下降较多及耐刮擦填料价格较高的问题。
本发明的第二目的是提供一种耐刮擦聚丙烯材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯                    40-99份；
聚乙烯                    0-10份；
增韧剂                    0-15份；
填料                      0-25份；
分散剂                    0.1-3份；
抗氧剂                    0.1-1份；
光稳剂                    0.1-1份；
耐磨炭黑                  1-10份。
较佳的，所述的聚乙烯为5-10份；所述的增韧剂为5-10份；所述的填料为5-20份。
较佳地，所述的聚丙烯选自共聚聚丙烯或均聚聚丙烯；所述的耐磨炭黑由油炉法生产，粒径26-30 nm，优选为耐磨炭黑N330、N220。
较佳地，所述的聚乙烯选自高压低密聚乙烯（LDPE）、低压高密聚乙烯（HDPE）或线性低密度聚乙烯（LLDPE）的一种或几种，优选HDPE B160F；
所述的增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物（POE）或乙烯-丙烯共聚物，优选POE 8150；
所述的填料为无机填料。
较佳地，所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡或云母的一种或几种，复配可为任意比例，优选2000目滑石粉。
较佳地，所述的分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物、锆类偶联剂、镁类偶联剂或锡类偶联剂的一种或几种，优选硅烷偶联剂KH550；
所述的抗氧剂选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫化合物的一种或几种。
较佳地，所述的受阻胺类抗氧剂选自二芳基仲胺类、对苯二胺类、醛胺类、酮胺类、二苯胺类或脂肪胺类的一种或几种；
所述的受阻酚类抗氧剂选自单酚抗氧剂、双酚抗氧剂或多元酚抗氧剂的一种或几种；
所述的亚磷酸酯类抗氧剂选自亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯或亚磷酸烷基芳基酯的一种或几种；
所述的含硫化合物进一步选自硫代酯、硫醚、二硫化物或硫醇的一种或几种，所述抗氧剂优选受阻酚类抗氧剂1010。
较佳地，所述的光稳剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂的一种或几种。
较佳地，所述的二苯甲酮类光稳剂选自2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的一种或几种；
所述的苯并三唑类光稳剂为2-（2’-羟基苯基）苯并三唑；
所述的受阻胺类光稳剂为三丙酮胺，在本发明的较佳实施例中，所述的光稳剂优选优选二苯甲酮类光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531）。
本发明还提供一种上述的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将耐磨炭黑1-10重量份、分散剂0.01-0.1重量份在50-100℃高速混合机中混合，转速500rpm-1000rpm，混合时间优选5min-10min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将聚丙烯40-99重量份、聚乙烯 0-10重量份、增韧剂0-15重量份、抗氧剂0.1-1重量份、光稳剂0.1-1重量份、填料0-25重量份、分散剂0-2.99重量份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1000-1500rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一．本发明采用目前常用的加工技术进行加工成型，可操作性高；
第二．本发明耐刮擦聚丙烯材料体系中起到耐刮擦效果的为耐磨炭黑，它比现在较通用的耐刮擦剂价格低很多，材料的成本很低；
第三．本发明的耐刮擦聚丙烯材料的力学性能下降较少。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
以下实施例所用双螺杆挤出机的长径比40：1，生产厂家：昆山科信橡塑机械有限公司；
所用的注塑机生产厂家：浙江海天机械有限公司，型号：MA600/100；
所用的增韧剂POE 8150生产厂家为美国陶氏公司；
所用的耐磨炭黑N330、N220生产厂家为青岛凯博特橡胶助剂有限公司；
所用的抗氧剂1010、光稳剂UV531、分散剂KH550、填料2000目滑石粉均为市售。以下实施例所用试剂仅为举例说明，并不用于限制本发明的保护范围，本发明其他实施例仍可选择权利要求范围内的所有可选试剂。
实施例1
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
均聚聚丙烯                    40份；
高压低密聚乙烯LDPE           10份；
增韧剂POE 8150                15份；
填料2000目滑石粉              25份；
分散剂KH550                   3份；
抗氧剂1010                     0.1份；
光稳剂UV531                   0.1份；
耐磨炭黑 N330                  1份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N330 1份、分散剂KH550 0.01份在50℃高速混合机中使用500rpm混合10min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将均聚聚丙烯40份、LDPE 10份、增韧剂POE 8150 15份、抗氧剂1010 0.1份、光稳剂UV531 0.1份、填料2000目滑石粉25份、分散剂KH550 2.99份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1000rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例2
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
共聚聚丙烯                     99份；
分散剂KH550                   0.1份；
抗氧剂1010                     0.5份；
光稳剂UV531                   0.5份；
耐磨炭黑 N330                  1份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N330 1份、分散剂KH550 0.1份在50℃高速混合机中使用1000rpm混合5min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将共聚聚丙烯99份、抗氧剂1010 0.5份、光稳剂UV531 0.5份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1500rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例3
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
均聚聚丙烯                    65份；
低压高密聚乙烯HDPE           5份；
增韧剂POE 8150                10份；
填料2000目滑石粉              15份；
分散剂KH550                   1.55份；
抗氧剂1010                     1份；
光稳剂UV531                   1份；
耐磨炭黑 N330                  5份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N330 5份、分散剂KH550 0.05份在100℃高速混合机中使用750rpm混合7.5min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将均聚聚丙烯65份、低压高密聚乙烯HDPE 5份、增韧剂POE 8150 10份、抗氧剂1010 1份、光稳剂UV531 1份、填料2000目滑石粉15份、分散剂KH550 1.5份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1200rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例4
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
均聚聚丙烯                    69份；
低压高密聚乙烯HDPE           10份；
增韧剂POE 8150                5份；
填料2000目滑石粉              5份；
分散剂KH550                   1.08份；
抗氧剂1010                     0.3份；
光稳剂UV531                   0.3份；
耐磨炭黑 N330                  8份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N330 8份、分散剂KH550 0.08份在80℃高速混合机中使用600rpm混合8min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将均聚聚丙烯69份、低压高密聚乙烯HDPE 10份、增韧剂POE 8150 5份、抗氧剂1010 0.3份、光稳剂UV531 0.3份、填料2000目滑石粉5份、分散剂KH550 1份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1300rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例5
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
共聚聚丙烯                    62份；
低压高密聚乙烯HDPE           10份；
填料2000目滑石粉              20份；
分散剂KH550                   2.53份；
抗氧剂1010                     0.2份；
光稳剂UV531                   0.8份；
耐磨炭黑 N330                  4份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N330 4份、分散剂KH550 0.03份在80℃高速混合机中使用800rpm混合5min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将共聚聚丙烯62份、低压高密聚乙烯HDPE 10份、抗氧剂1010 0.2份、光稳剂UV531 0.8份、填料2000目滑石粉20份、分散剂KH550 2.5份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1200rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例6
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
共聚聚丙烯                    80份；
增韧剂POE 8150                5份；
填料2000目滑石粉              10份；
分散剂KH550                   1.05份；
抗氧剂1010                     1份；
光稳剂UV531                   1份；
耐磨炭黑 N220                  5份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N220 5份、分散剂KH550 0.05份在80℃高速混合机中使用750rpm混合7.5min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将共聚聚丙烯80份、增韧剂POE 8150 5份、抗氧剂1010 1份、光稳剂UV531 1份、填料2000目滑石粉10份、分散剂KH550 1份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1200rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例7
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
共聚聚丙烯                    60份；
线性低密度聚乙烯LLDPE        5份；
增韧剂POE 8150                10份；
填料2000目滑石粉              15份；
分散剂KH550                   2.6份；
抗氧剂1010                     1份；
光稳剂UV531                   1份；
耐磨炭黑 N220                  10份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将耐磨炭黑N220 10份、分散剂KH550 0.1份在80℃高速混合机中使用750rpm混合7.5min，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将共聚聚丙烯60份、线性低密度聚乙烯LLDPE 5份、增韧剂POE 8150 10份、抗氧剂1010 1份、光稳剂UV531 1份、填料2000目滑石粉15份、分散剂KH550 2.5份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1200rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
实施例8
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：
均聚聚丙烯                    40份；
高压低密聚乙烯LDPE           10份；
增韧剂POE 8150                15份；
填料2000目滑石粉              25份；
分散剂KH550                   2.5份；
抗氧剂1010                     0.1份；
光稳剂UV531                   0.1份。
本实施例的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将均聚聚丙烯40份、LDPE 10份、增韧剂POE 8150 15份、抗氧剂1010 0.1份、光稳剂UV531 0.1份、填料2000目滑石粉25份、分散剂KH550 2.5份放入高速混合机中混合，转速1000rpm，得混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物在130-220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料，该材料的性能测试结果见表1。
上述实施例1-8中所有挤出料粒分别按GB进行注塑，注塑样条在23℃、相对湿度50%条件下稳定24h后进行性能测试，测试标准如下：
拉伸强度按照GB/T 1040-1992，采用哑铃型样条；
弯曲强度和弯曲模量按照GB/T 9341-2000，采用矩形样条；
简支梁缺口冲击强度按照GB/T 1043-1993，缺口宽度为样条宽度的1/3；
耐刮擦性能所用测试条件为压力15KN，针头0.5mm，进行一次划痕，性能按等级评判，评判等级1级为最优，即在该测试条件下仅能看到微小划痕；3级为中间等级，即在该测试条件下能看到较深划痕，但无粉末；5级为最差，在该测试条件下划痕很深，且有粉末。
上述实施例1-8中材料的性能测试结果见表1。
表1
Figure 860501DEST_PATH_IMAGE001
从表1中可以看出，与空白试验实施例8相比，当耐磨炭黑用量1-4份时，对应实施例1、实施例2、实施例5，材料已经有一定的耐刮擦效果，当耐磨炭黑用量5-10份时，对应实施例3、实施例4、实施例6、实施例7，材料的耐刮擦性能非常优异，且在耐磨炭黑的用量变化时，材料的力学性能都在可应用范围之内。
此外，本发明各实施例采用目前常用的加工技术进行加工成型，因此可操作性高；而且耐刮擦聚丙烯材料体系中起到耐刮擦效果的为耐磨炭黑，它比现在较通用的耐刮擦剂价格低很多，材料的成本很低，加上得到的耐刮擦聚丙烯材料的力学性能下降较少，使本发明的耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法在应用方面具有很大的优势。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯                    40-99份；
聚乙烯                    0-10份；
增韧剂                    0-15份；
填料                      0-25份；
分散剂                    0.1-3份；
抗氧剂                    0.1-1份；
光稳剂                    0.1-1份；
耐磨炭黑                  1-10份。
2.根据权利要求1所述耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚乙烯为5-10份；所述的增韧剂为5-10份；所述的填料为5-20份。
3.根据权利要求1所述耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯选自共聚聚丙烯或均聚聚丙烯；
所述的耐磨炭黑由油炉法生产，粒径26-30 nm。
4.根据权利要求1或2所述耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚乙烯选自高压低密聚乙烯、低压高密聚乙烯或线性低密度聚乙烯的一种或几种；
所述的增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物或乙烯-丙烯共聚物；
所述的填料为无机填料。
5.根据权利要求4所述耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡或云母的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物、锆类偶联剂、镁类偶联剂或锡类偶联剂的一种或几种；
所述的抗氧剂选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫化合物的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的受阻胺类抗氧剂选自二芳基仲胺类、对苯二胺类、醛胺类、酮胺类、二苯胺类或脂肪胺类的一种或几种；
所述的受阻酚类抗氧剂选自单酚抗氧剂、双酚抗氧剂或多元酚抗氧剂的一种或几种；
所述的亚磷酸酯类抗氧剂选自亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯或亚磷酸烷基芳基酯的一种或几种；
所述的含硫化合物进一步选自硫代酯、硫醚、二硫化物或硫醇的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的光稳剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述的二苯甲酮类光稳剂选自2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的一种或几种；
所述的苯并三唑类光稳剂为2-（2’-羟基苯基）苯并三唑；
所述的受阻胺类光稳剂为三丙酮胺。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将耐磨炭黑1-10重量份、分散剂0.01-0.1重量份在50-100℃高速混合机中混合，转速500rpm-1000rpm，得到分散剂处理的耐磨炭黑；
（2）将聚丙烯40-99重量份、聚乙烯 0-10重量份、增韧剂0-15重量份、抗氧剂0.1-1重量份、光稳剂0.1-1重量份、填料0-25重量份、分散剂0-2.99重量份和步骤（1）中得到的分散剂处理的耐磨炭黑放入高速混合机中混合，转速1000-1500rpm，得混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物在130~220℃的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到耐刮擦聚丙烯材料粒料。
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