CN114316434A - 一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料及其制备方法，其中所述的改性聚丙烯复合材料由如下重量百分比的原料构成。聚丙烯树脂30‑60份，短切玻璃纤维20‑30份，POE弹性体15‑30份，纳米碳酸钙5‑15份，相容剂1‑5份，抗氧剂0.1‑5份，耐刮擦助剂0.5‑2份。本发明操作简单，将聚丙烯、短切玻璃纤维、纳米碳酸钙、相容剂、抗氧剂、耐刮擦助剂通过合适的比例进行配比，然后采用双螺杆挤出机挤出切粒得到成品。通过本发明制备得到的软触感改性聚丙烯，提升了传统聚丙烯软触感材料的抗刮擦性能，降低了传统软触感材料因为要保证刮擦性能而添加较多耐刮擦助剂导致的后期析出和发粘风险，同时还改善了软触感材料的表观性能和抗翘曲性能。

Description

一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料及其制备 方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及到一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着消费者对于汽车内饰的要求越来越高，内饰材料的质感作为一个购车的重要指标，越来越受到重视。传统中低档车，多数的内饰零件通常采用的是聚丙烯直接注塑成型，得到硬质皮纹结构的零件，这类零件通常光泽度高、手感硬，塑料质感强，不能给人以柔软的感觉，缺乏高级感。而传统的高档车的软触感零件，通常是采用搪塑工艺或者PU/PVC包覆工艺制备得到，但是通常工艺复杂且成本较高。目前，随着材料配方设计和加工工艺水平的提升，可以采用软触感材料直接注塑成型，得到软触感聚丙烯材料，以更低的成本和更方便的加工方式满足消费者对于软触内饰的需求。

目前，软触感材料的配方设计中，以聚丙烯为基体，添加一定量的短切玻纤和较多组分的POE弹性体和其他助剂组分。其中，玻纤和POE的组合复配，使得软触感材料具有良好的力学性能和手感。但是，传统软触感材料由于较多的POE弹性体的加入，其耐刮擦性能相比普通聚丙烯材料有明显下降。为了弥补其耐刮擦性能，需要添加较多的刮擦助剂，但是容易导致析出和发粘，具有较大的风险。另外，由于玻纤填充改善聚丙烯，材料也容易出现由于玻纤取向分布导致的翘曲变形或者表观出现浮纤发白，这些缺陷，在一定程度上，限制了软触感材料的进一步应用。

发明内容

针对上述提到的传统软触感材料不耐刮擦以及容易出现浮纤发白或者翘曲的特点，本发明的目的是提供一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料及其制备方法，该发明制备得到的软触感材料，其耐刮擦性能、表观性能以及抗翘曲性能得到改善提升。

本发明的另一个目的是提供低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料的制备方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明的技术方案通过以下技术方案实行：

一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，由以下重量份计的原料制备而成：

所述聚丙烯树脂的组成成分包括以下组分：

聚丙烯树脂 98～99.5％；

黑色母 0.5-2％。

所述聚丙烯树脂的熔融指数20-100g/10min。

所述短切玻璃纤维的玻纤直径为10-15μm。

所述纳米碳酸钙的平均尺寸为50-80纳米。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，有效接枝活性在5％以上，其熔融指数为5-20g/10min。

所述抗氧化助剂为主抗氧剂受阻酚和受阻胺类，辅抗氧剂亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类和硫醇类的一种或者多种组合复配而成。

所述耐刮擦助剂为硅酮耐刮擦助剂、酰胺类耐刮擦助剂的一种或多种复配而成

上述低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料的加工制备方法，其步骤如下：

(1)按照所述的重量百分比称取改性聚丙烯树脂、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂、POE弹性体、纳米碳酸钙加入高混机中充分混合均匀，得到混合原料A。

(2)将上述混合原料A和短切玻纤分别置于双螺杆挤出机的主喂料口和侧喂料口，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到所述的低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料。

本发明一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料的优点在于：

1：本发明制备得到低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，引入纳米碳酸钙组分，利用其自身特性，提升了材料的耐刮擦性能。同时，细密的碳酸钙组分，对于注塑零件表面出现的浮纤有一定的遮盖和改善作用，改善了零件表观性能。纳米级别的碳酸钙的加入，改变了玻纤在材料中的取向性，也一定程度降低了材料容易产生翘曲变形的倾向。

2：该软触感材料的加工方式简单，常规挤出造粒设备能满足要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例和对比例对本发明进行进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例所用原料如下：

改性聚丙烯树脂：埃克森美孚，熔融指数20-100g/min；

无碱短切玻璃纤维：欧文斯科宁；

纳米碳酸钙母粒：工业级，市售；

POE弹性体：陶氏化学

相容剂：工业级，市售；

抗氧化助剂：佳易容相容剂江苏有限公司；

耐刮擦助剂：工业级，市售；

实施例1：

将聚丙烯树脂、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂、纳米碳酸钙加入高混机中充分混合均匀，和短切玻璃纤维分别置于双螺杆挤出机的主喂料口和侧喂料口，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料。其中，POE添加份数为20质量份，纳米碳酸钙和短切玻璃纤维的总的填充份数为25质量份，纳米碳酸钙和短切玻纤的填充份数比为2份：23份；

实施例2：

将聚丙烯树脂、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂、纳米碳酸钙母粒加入高混机中充分混合均匀，和短切玻璃纤维分别置于双螺杆挤出机的主喂料口和侧喂料口，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到所述的低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料。其中，POE添加份数为20质量份，纳米碳酸钙和短切玻璃纤维的总的填充份数为25质量份，纳米碳酸钙和短切玻纤的填充份比数为5份：20份；

实施例3：

将聚丙烯树脂、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂、纳米碳酸钙母粒加入高混机中充分混合均匀，和短切玻璃纤维分别置于双螺杆挤出机的主喂料口和侧喂料口，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到所述的低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料。其中，POE添加份数为20质量份，纳米碳酸钙和短切玻璃纤维的总的填充份数为25质量份，纳米碳酸钙和短切玻纤的填充份数比为10份：15份；

对比例1：

将聚丙烯树脂、POE弹性体、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂加入高混机中充分混合均匀，和短切玻璃纤维分别置于双螺杆挤出机的主喂料口和侧喂料口，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到传统软触感材料。此对比例中，POE的添加量为20质量份。短切玻璃纤维总的填充份数为25质量份，不添加纳米碳酸钙。

对比例2：

将聚丙烯树脂、POE弹性体、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂以及纳米碳酸钙加入高混机中充分混合均匀，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到传统软触感材料。此对比例中，POE的添加量为20质量份。不添加短切玻璃纤维，添加25质量份的纳米碳酸钙。

将上述实施例和对比例制备得到的粒子进行性能和零件表观测试，测试项和测试方法如下：

拉伸性能：按DIN EN ISO 527-2方法，拉伸速度5mm/min。

弯曲性能：按DIN EN ISO 178方法，试验速度2mm/min。

缺口冲击强度：按DIN EN ISO 179-1方法，分别条件为常温23℃。

材料表观评定：将对应材料注塑得到355*100*3.2mm的板子，观察其表观。

材料翘曲评定：将对应材料进行注塑得到150*100*3.2mm的板子，放置一天后，观察其形变。

刮擦性能测定：将材料注塑得到大众的K31皮纹板，采用大众PV3952标准测试材料耐划痕性能，载荷10N。

以上各个实施例和对照例所得到的低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料性能具体如下表所示：

通过实施例1、实施例2、实施例3和对比例1及对比2的对照发现，随着纳米碳酸钙添加量的提高，制备得到的材料强度随之呈现降低趋势，尤其是强度和模量。但是对应的材料的耐刮擦性能随着纳米碳酸钙添加量的提高，有明显的提升。当材料的耐刮擦性能提升时，可以降低耐刮擦助剂的相对添加量，降低发粘和析出风险。此外，由于纳米碳酸钙的加入，材料的抗翘曲性能和表观也有明显的改善。对照对比例2，当单独添加25质量份纳米碳酸钙时，材料的表观会出现局部团聚，这是因为纳米碳酸钙的分散性能欠佳，当其添加量较大时，由于其本身粒径细，有团聚倾向，难以分散，容易产生在零件表面产生团聚。但是，当纳米碳酸钙的添加量控制在10份以内时，两者能起到协调作用，对于材料的整体性能有正向提升。结合上表中材料的力学性能、抗刮擦性能等综合指标，当碳酸钙添加量为5质量份时，对应得到材料的综合性能最佳。

通过本发明制备得到的低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，克服了软触感材料本身存在的缺陷，提升了软触感材料的可加工应用性，随着主机厂和消费者对于汽车内饰的高要求，此材料的市场应用和开发前景还可以进一步拓宽。

需要指出的是，本发明的实施例仅为了说明本发明的技术构思和特点，目的在于让熟悉此项技术的人士能够明白本发明的创新点和内容。依据本发明专利申请所述的构造、特征、原理所做的等效变化和修饰，均包括于本发明专利申请范围。

Claims (9)

1.一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下重量份计的原料制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性聚丙烯树脂的组成成分包括以下组分：

聚丙烯树脂 98～99.5％；

黑色母 0.5-2％。

3.根据权利要求2所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂的熔融指数20-100g/10min。

4.根据权利要求1所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述短切玻璃纤维的玻纤直径为10-15μm。

5.根据权利要求1所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述纳米碳酸钙的平均尺寸为50-80纳米。

6.根据权利要求1所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，有效接枝活性在5％以上，其熔融指数为5-20g/10min。

7.根据权利要求1所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧化助剂为主抗氧剂受阻酚和受阻胺类，辅抗氧剂亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类和硫醇类的一种或者多种组合复配而成。

8.根据权利要求1所述的一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述耐刮擦助剂为硅酮耐刮擦助剂、酰胺类耐刮擦助剂的一种或多种复配而成。

9.权利要求1-8任意之一所述低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料的加工制备方法，其步骤如下：

(1)按照所述的重量百分比称取改性聚丙烯树脂、相容剂、抗氧化助剂、耐刮擦助剂、POE弹性体、纳米碳酸钙加入高混机中充分混合均匀，得到混合原料A；

(2)将上述混合原料A和短切玻纤分别置于双螺杆挤出机的主喂料口和侧喂料口，经过熔融、挤出、切粒、烘干等加工工序处理后，得到所述的低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料。