CN108727684B - 聚丙烯复合材料及其制备方法、由其制备的片材或异型材及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法、由其制备的片材或异型材及应用。该复合材料包括：聚丙烯50份‑80份；皮纹复制剂5份‑20份；尺寸稳定剂10份‑30份；所述的聚丙烯的结晶峰半峰宽为3℃‑7℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为113℃‑120℃；所述的皮纹复制剂的结晶峰峰值温度为90℃‑100℃。本发明降低了复合材料的离模膨胀率和光泽度，同时使材料具有较低的收缩率。该材料的离模膨胀率低，可以有效避免皮纹复制不良产生的亮影、波浪纹、白斑等注塑不良，为美观的皮纹设计提供了材料支撑，使结构设计可以更多兼顾美学效果。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，由其制备的片材或异型材及应用。
技术背景
对于汽车内饰件材料，随着人们对舒适和审美要求的提高，要求注塑成型的塑料制件具有各种深浅、粗细各不相同的皮纹，这对材料的收缩率，光泽度和耐刮擦性提出更高的要求。目前汽车内饰件材料以PP增韧和填充增强为主，这些材料的收缩率受到基体树脂、增韧剂和填充物种类和数量的影响，但是这类材料整体收缩率都在0.9%以上，离模膨胀率均在1.5以上。对于深皮纹和细皮纹制件，这种收缩率材料就很难满足，容易出现虎皮纹、拉白、气痕、皮纹复制不良等注塑不良。
中国发明专利CN 102250413A公开了一种高光泽、低收缩的改性聚丙烯复合材料及其制备方法。该专利采用高光泽聚苯乙烯与均聚聚丙烯共混制备得到收缩率0.7%左右的复合材料，该复合材料以其较低收缩率和较高光泽度和韧性，可以部分替代聚苯乙烯应用家电外壳制件中。但是该材料表面光泽高，光泽度均在80以上的高光泽材料，不能用做汽车内饰材料。
中国发明专利CN 103333415A公开了一种改性聚丙烯材料及其制备方法。该专利采用玻璃纤维和无机矿物填充复配增强聚丙烯，获得强度较高的低收缩聚丙烯复合材料。该材料以其较高的强度和低的收缩率可以用于生产结构制件，但是玻纤增强材料利用玻纤保留长度来起到增强作用，因为玻纤的各向异性，不能用于生产含有皮纹的制件，同时玻纤表面的处理剂和玻纤本身容易引发敏感皮肤过敏，所以在汽车内饰件中慎用，尤其是内饰中暴露的大制件。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的首要目的在于提供一种聚丙烯复合材料，该复合材料具有较低的离模膨胀率、光泽度和收缩率。
本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯复合材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯 50份-80份;
皮纹复制剂 5份-20份;
尺寸调节剂 10份-30份;
所述的聚丙烯的结晶峰半峰宽位3℃-7℃，优选为4℃-6℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为113℃-120℃，优选为115℃-117℃；
所述的皮纹复制剂的结晶峰峰值温度为90℃-100℃，优选为92℃-98℃；
其中，结晶峰半峰宽及结晶峰峰值温度按ISO 11357标准在降温速率20℃/min条件下测试所得。
所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或两种的混合；所述均聚聚丙烯的等规指数95%-99%，熔体流动速率MFR在230℃、载荷2.16kg条件下为8g/10min-12g/10min；
所述共聚聚丙烯熔体流动速率MFR在230℃、载荷2.16kg条件下为2g/10min-30g/10min。
所述的皮纹复制剂为线性低密度聚乙烯，其密度为0.910 g/cm3-0.935g/cm3，熔体流动速率MFR在190℃、载荷2.16kg条件下为8g/10min-24g/10min。
所述尺寸调节剂为滑石粉、碳酸钙中一种或一种以上；所述滑石粉中硅含量为56%-62%，白度为90-98，目数为1250目-4000目；所述碳酸钙的目数为800目-2000目，白度为95-99。
根据实际性能需要，本发明所述的聚丙烯复合材料，基于整个组合物，按重量份数计，还包括抗氧剂0.1份-0.5份；润滑剂0.1份-0.5份。
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂1:2-1:1的复配物；
所述的润滑剂为乙酰硬脂酰胺、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或两种的混合物。
本发明所述的聚丙烯复合材料的收缩率为0.6%-0.9%，其中收缩率根据GB/T17037.4标准测得。
本发明所述的聚丙烯复合材料的离模膨胀率≤1.5，其中，离模膨胀率=完全松弛后线径/模口直径。
本发明所述聚丙烯复合材料的光泽度≤60，其中，光泽度根据ASTM D523测试得到。
本发明还提供了上述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、皮纹复制剂、尺寸调节剂在高混机中混合1-3分钟，然后加入抗氧剂和润滑剂后再混合1-3分钟，转速为1000-2000转/分钟，得到预混料；
（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190℃-230℃，挤出造粒制得聚丙烯复合材料。
本发明还提供了一种由上述的聚丙烯复合材料制备的异型材或片材，该片材或异型材采用压延法、压光法、注塑等方式生产，所述异型材或片材的厚度为0.01mm-10mm。
本发明还公开了上述的片材或异型材在汽车内饰产品和电子电器产品中的应用，所述汽车内饰产品为裙板、上护板、仪表板、立柱或门板。可复合在汽车仪表板背部，参与仪表板注塑成型、摩擦振动焊工艺、激光弱化工艺、软触漆喷涂工艺与其它仪表板等其它零部件的生产工艺。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明选用特定结晶峰半峰宽和结晶峰峰值温度的聚丙烯和线性低密度聚乙烯在熔融挤出过程中原位反应，形成微相交连结构，从而在提高两相相容性的同时，降低了材料的离模膨胀率和光泽度，同时使材料具有较低的收缩率。
（2）本发明聚丙烯复合材料，注塑成型为皮纹深且细的汽车门板、裙板和仪表板、立柱等内饰制件时，材料的离模膨胀率低，可以有效避免皮纹复制不良产生的亮影、波浪纹、白斑等注塑不良，为美观的皮纹设计提供了材料支撑，使结构设计可以更多兼顾美学效果。
（3）本发明公开的聚丙烯复合材料制备方法简单，生产过程可以在常规
挤出工艺中进行，加工窗口宽，容易实现连续化生产。
具体实施方式：
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员根据该实施例对本发明所做出的一些非本质的改进或调整仍属于本发明的保护范围。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
均聚聚丙烯1：等规指数为95%，MFR（230℃、2.16kg）为8.0 g/10min， 聚丙烯的结晶峰半峰宽为3℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为120℃；
均聚聚丙烯2：等规指数为96%，MFR（230℃、2.16kg）为10.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为7℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为113℃；
均聚聚丙烯3：等规指数为97%，MFR（230℃、2.16kg）为12.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为5℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为116℃；
均聚聚丙烯4：等规指数为98%，MFR（230℃、2.16kg）为10.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为6℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为115℃；
均聚聚丙烯5：等规指数为97%，MFR（230℃、2.16kg）为15.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为10℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为125℃；
均聚聚丙烯6：等规指数为97%，MFR（230℃、2.16kg）为1.0 g/10min，聚丙烯的结晶峰半峰宽为2℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为110℃；
共聚聚丙烯7：MFR（230℃、2.16kg）为2.0g/10min, 聚丙烯的结晶峰半峰宽为4℃，聚丙烯的结晶峰峰值温度为117℃；
皮纹复制剂1：密度为0.91 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为8 g/10min，结晶峰峰值温度为90℃的线性低密度聚乙烯；
皮纹复制剂2：密度为0.92 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为15 g/10min，结晶峰峰值温度为93℃的线性低密度聚乙烯；
皮纹复制剂3：密度为0.93 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为20 g/10min，结晶峰峰值温度为98℃的线性低密度聚乙烯；
皮纹复制剂4：密度为0.935 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为24g/10min，结晶峰峰值温度为100℃的线性低密度聚乙烯；
皮纹复制剂5：密度为0.92 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为25 g/10min，结晶峰峰值温度为100℃的线性低密度聚乙烯；
皮纹复制剂6：密度为0.92 g/cm3，MFR（190℃、2.16kg）为5 g/10min，结晶峰峰值温度为85℃的线性低密度聚乙烯；
尺寸调节剂1：白度97，目数1250的碳酸钙；
尺寸调节剂2：白度98，目数2000的碳酸钙；
尺寸调节剂3：白度99，目数2000的碳酸钙；
抗氧剂：抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168按1:1的复配物。
润滑剂：聚乙烯蜡。
实施例1-9及对比例1-4：
按表1所示重量份数称取组分，将聚丙烯、皮纹复制剂、尺寸调节剂先在高混机中混合3分钟，然后加入抗氧剂和润滑剂，再混合2分钟，转速为2000转/分钟，得到预混料；预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度维持在190-230℃，挤出造粒制得聚丙烯复合材料，按标准制成相应的测试样条，并测定其力学性能，具体数值列于表3。
表1 实施例和对比例中聚丙烯复合材料组成及性能
续表1：
将上述实施例1-9及对比例1-4中的样品按照统一工艺注塑成国标样条，按照表2中所列的测试标准和条件对其分别进行机械性能测试，测试数据如下表3所示。
表2：复合材料的性能测试标准和条件
备注：离模膨胀率=完全松弛后线径/模口直径
表3： 实施例1-9及对比例1-4中各复合材料的性能测试结果
从表3中的数据可以看出，随着聚丙烯牌号的不同，材料的熔融指数和缺口冲击强度可有大幅度的变化，表明该材料可以满足不同部件尺寸的要求。实施例1-9可以看出所有材料的收缩率均在0.6%～0.9%之间，离模膨胀率均在≤1.5，表明材料的尺寸稳定性较高，可以满足不同部品对材料尺寸稳定性的要求，可以满足注塑制品表面不同皮纹需求，成型制品表面可以腐蚀上不同深度和粗细的皮纹。
综上实施例数据分析可以得出，本发明的聚丙烯复合材料可以满足生产复杂皮纹结构制件的材料，该材料可以有效防止皮纹拉伤和复制不良。
Claims (12)
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯 50份-80份；
皮纹复制剂 5份-20份；
尺寸调节剂 10份-30份；
所述的聚丙烯的结晶峰半峰宽为3℃-7℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为113℃-120℃；
所述的皮纹复制剂的结晶峰峰值温度为90℃-100℃；
其中，结晶峰半峰宽及结晶峰峰值温度按ISO 11357标准在降温速率20℃/min条件下测试所得；
所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或两种的混合；所述均聚聚丙烯的等规指数95%-99%，熔体流动速率MFR在230℃、载荷2.16kg条件下为8g/10min-12g/10min；所述共聚聚丙烯熔体流动速率MFR在230℃、载荷2.16kg条件下为2g/10min- 30g/10min；
所述的皮纹复制剂为线性低密度聚乙烯，其密度为0.910g/cm3-0.935g/cm3，熔体流动速率MFR在190℃、载荷2.16kg条件下为 8g/10min-24g/10min；
所述尺寸调节剂为滑石粉、碳酸钙中一种或一种以上；所述滑石粉中硅含量为56%-62%，白度为90-98，目数为1250目-4000目；所述碳酸钙的目数为800目-2000目，白度为95-99。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯的结晶峰半峰宽为4℃-6℃，所述聚丙烯的结晶峰峰值温度为115℃-117℃；所述的皮纹复制剂的结晶峰峰值温度为92℃-98℃。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，基于整个组合物，按重量份数计，还包括抗氧剂0.1份-0.5份；润滑剂0.1份-0.5份。
4.根据权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂1:2-1:1的复配物；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料的收缩率为0.6%-0.9%，其中收缩率根据GB/T 17037.4标准测得。
6.根据权利要求1-4任一项所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料的离模膨胀率≤1.5，其中，离模膨胀率=完全松弛后线径/模口直径。
7.根据权利要求1-4任一项所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料的光泽度≤60，其中，光泽度根据ASTM D523测试得到。
8.权利要求1-7任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按比例称取各组分，并将聚丙烯、皮纹复制剂、尺寸调节剂在高混机中混合1-3分钟，然后加入抗氧剂和润滑剂后再混合1-3分钟，转速为1000-2000转/分钟，得到预混料；
（2）预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190℃-230℃，挤出造粒制得聚丙烯复合材料。
9.一种由权利要求1-7任一项所述的聚丙烯复合材料制备的异型材或片材。
10.根据权利要求9所述的异型材或片材，其特征在于，所述异型材或片材的厚度为0.01mm-10mm。
11.权利要求9或10所述的异型材或片材在汽车内饰产品或电子电器中的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述汽车内饰产品为裙板、上护板、仪表板、立柱或门板。
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