專利名稱：：一種新型的耐劃痕聚丙烯材料及其制備方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及一種新型的耐劃痕聚丙烯復合材料的制備方法，可用于汽車和家電領域，屬于聚合物改性和加工
技術(shù)領域：
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背景技術(shù)：
：聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、力學、化學性能，同時質(zhì)輕、價廉因而廣泛應用于汽車內(nèi)外飾件。內(nèi)飾件一些重要部件如儀表板、門板的形狀和表面狀態(tài)直接影響著轎車的美觀，因此汽車公司對相關材料的耐劃痕性能提出了相應的要求。聚丙烯因耐劃痕性能較差而影響了其在汽車材料中的應用，因此如何提高聚丙烯材料的耐劃痕性能成為開發(fā)這類材料的急需解決的問題。有關提高聚丙烯耐劃痕性能已有一些報道，提出了一些解決方案，如聚丙烯填充增強，提高聚丙烯的結(jié)晶度，加入一些含有有機硅氧烷的方法。國外專利W002051933涉及到用云母代替部分滑石粉提高材料硬度的方法來改善材料的耐劃痕性能。日本專利特開平6-220270報道在聚丙烯改性中通過加入成核劑提高表面硬度，來達到改善耐劃痕性能的目的，同時發(fā)現(xiàn)增大橡膠用量也可提高耐劃痕性能。美國專利US5585420及US5731376涉及到加入高分子硅氧烷的方法提高材料的耐劃痕性能，未提及橡膠增韌。中國專利CN1580115A提到采用橡膠增韌技術(shù)，并加入高分子量有機硅彈性體及成核劑NA-21使材料的剛性和韌性達到了良好的平衡。中國專利CN1631959A中采用高結(jié)晶聚丙烯與滑石粉共混，制備了具有高剛性高耐熱的耐劃痕滑石粉填充聚丙烯。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種耐劃痕、抗光老化和耐熱性能的改性聚丙烯材料及其制備方法。為了提高聚丙烯復合材料的耐劃痕性能，本發(fā)明的技術(shù)方案是在聚丙烯材料的基礎配方中加入一種氟系耐劃痕助劑，該助劑能夠有效地改善聚丙烯復合材料中的耐劃痕性能。這種氟系耐劃痕助劑為一種低分子量的聚四氟乙烯(PTFE)白色粉末，具有潤滑和防磨損的特性。這種新型的耐劃痕聚丙烯復合材料，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯55--98無機填料035增韌劑POE0'20耐劃痕助劑0.510抗氧劑0.12光穩(wěn)定劑0.11其他助劑05本發(fā)明所適用的聚丙烯復合材料體系中，所述的聚丙烯為熔體流動速率(測試條3件23(TCX2.16kg)在550g/10min之間的高結(jié)晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在410mol^的范圍內(nèi)，高結(jié)晶聚丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%;所述的無機填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇或它們的組合物，其粒徑范圍均為110微米；所述的增韌劑POE為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0.880.90g/cm熔融指數(shù)為0.515g/10min(測試條件190。CX2.16kg);所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑可以選用受阻酚或硫酯類抗氧劑如3114、1010、DSTP的其中一種或幾種；輔抗氧劑可以選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑如618U68等；所述的光穩(wěn)定劑可以選用受阻胺類光穩(wěn)定劑如944、770中的一種或幾種的組合物。本發(fā)明所述的氟系耐劃痕助劑是一種低分子量的PTFE白色粉末，粉體粒徑在3-7iim之間。所述的耐劃痕助劑，其添加量為重量百分比為0.510%，效果更好的添加量是15%。本發(fā)明所述的其他助劑包括各種顏色添加劑、各種酯類潤滑劑或脂肪酸類潤滑劑等。這種提高聚丙烯復合材料的耐光照老化性能的制備方法如下所述(1)按重量配比稱取原料；(2)將聚丙烯、滑石粉、熱塑性彈性體、耐劃痕助劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑或其他添加劑在高速混合器中干混35分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)190200。C，二區(qū)200210。C，三區(qū)210220°C，四區(qū)205215°C;整個擠出過程的停留時間為12分鐘，壓力為1218MPa。本發(fā)明在聚丙烯復合材料的基礎配方中添加一種能夠有效地提高耐劃痕性能的助劑，從而制備出耐劃痕性能更好的聚丙烯復合材料。本發(fā)明的優(yōu)點是1、本發(fā)明使用適量耐劃痕助劑在復合材料體系中，使得所制得的聚丙烯復合材料具有更好的耐劃痕特性。2、本發(fā)明所制得的聚丙烯復合材料在保證材料耐劃痕性能的同時，材料的各項物理力學性能基本不受影響。3、本發(fā)明提出的改善聚丙烯復合材料耐劃痕性能的方法制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低。具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明在實施例及對比例復合材料配方中，所述的聚丙烯為不同流動性的均聚丙烯和嵌段共聚丙烯，用量為5098%(重量％)。其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在410mol^的范圍內(nèi)，均聚丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%，聚丙烯的熔體流動速率(測試條件230。CX2.16kg)為260g/10min，更為常用為530g/10min。所述的滑石粉、碳酸鈣、云母或硫酸鋇的粒徑范圍均為1IO微米。所述的增韌劑POE為杜邦公司產(chǎn)的線形乙烯_辛烯共聚物，密度為0.880.90g/cm3，熔融指數(shù)為0.515g/10min(測試條件19(TCX2.16kg)。所述的氟系耐劃痕助劑是一種低分子量的PTFE白色粉末，粉體粒徑在3-7ym之間。所述的主抗氧劑為英國ICE公司產(chǎn)的DSTP，商品牌號為NegonoxDSTP，化學名稱為硫代二丙酸十八酯，以及Ciba公司產(chǎn)的3114，商品牌號為Irganox3114，化學名稱為3，5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯。輔抗氧劑為Ciba公司產(chǎn)的168，商品牌號為Irgafos168，化學名稱為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。所述的光穩(wěn)定劑為Ciba公司產(chǎn)的944，化學名稱為聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-l，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，_四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，以及Ciba公司產(chǎn)的770，化學名稱為雙(2，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。此外還包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤滑劑等。樹脂和各種添加劑在高速混合器中干混35分鐘，再在雙螺桿擠出機中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)190200°C，二區(qū)200210°C，三區(qū)210220°C，四區(qū)205215°C;整個擠出過程的停留時間為12分鐘，壓力為1218Mpa。'性肯P匕刺介材"敘亍碰:將按上述方法制備的粒子材料，在90IO(TC的鼓風烘箱中干燥23小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射成型機上進行注射成型制樣。耐劃痕性能測試注射成型樣板尺寸150X100X3.2mm，用手持式硬度測試筆負荷為10N，筆尖直徑為0.75mm在樣板表面進行劃痕試驗，劃痕間隔2mm，縱向和橫向各劃10-20條線，采用日本美能達公司生產(chǎn)的顏色測試系統(tǒng)測試劃格材料的色澤變化，記錄材料的AL值，從而鑒別材料的耐劃痕性能。熔體流動速率(MFR)測定按IS01183標準進行，測試溫度為230°C，負荷2.16kg;拉伸性能測試按ISO527-2標準進行，試樣尺寸為170*10*4mm，拉伸速度為50mm/min;彎曲性能測試按ISO178標準進行，試樣尺寸為80*10*4咖，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm，彎曲模量按切線方向進行；簡支梁沖擊強度測試按ISO179標準進行，試樣尺寸為80*6*4咖，缺口深度為試樣厚度的三分之一；材料的綜合力學性能通過測試所得的沖擊強度、缺口沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及彎曲模量的數(shù)值進行評判。材料的耐劃痕性能按照PV3952標準規(guī)定，根據(jù)材料表面的顏色變化標度AL的值來評判耐光性等級。AL的數(shù)值越小，表示材料的耐劃痕性能越好，耐劃痕等級也就越高。實施例配方及各項性能測試結(jié)果見下各表表1實施例1-6材料配方及各項性能測試實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6M2600Rwt%79.5577.5575.5582.5584.5539.55Talcl250目wt%1212121235P0Ewt%55510205<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從實施例1-3與對比例1的對比以及實施例4、5、6分別與對比例2、3、4的對比可以看出，PTFE助劑LF-100對增韌劑與滑石粉填充的聚丙烯復合材料體系的耐劃痕性能有很大的提高，其中添加3%的LF-100時對提高PP材料的耐劃痕性能已較為顯著。因此添加量控制在3%(重量％)左右最為適宜。此時，材料不僅具備更好的耐劃痕性能，同時材料的基本物理力學性能也能較好地保持。權(quán)利要求一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯55～98無機填料0～35增韌劑POE0～20耐劃痕助劑0.5～10抗氧劑0.1～2光穩(wěn)定劑0.1～1其他助劑0～5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的聚丙烯為熔體流動速率為550g/10min的高結(jié)晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量為4lOmol%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的高結(jié)晶聚丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的耐劃痕助劑為一種低分子量的PTFE白色粉末，粉體粒徑在3-7Pm之間，其添加量的重量百分比為15%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的無機填料為滑石粉、碳酸鈣和硫酸鋇中的一種或幾種混合物，其粒徑范圍均為1io微米。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的增韌劑P0E為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0.880.90g/cm熔融指數(shù)為0.515g/10min。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑為受阻酚或硫酯類抗氧劑；輔抗氧劑為亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于主抗氧劑為3114U010和DSTP中的一種或幾種混合；輔抗氧劑為如618和168。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑，如944、770中的一種或幾種的組合物。11.一種制備權(quán)利要求1所述的新型的耐劃痕聚丙烯材料的方法，其具體步驟如下(1)按重量配比稱取原料；(2)將聚丙烯、滑石粉、熱塑性彈性體、耐劃痕助劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑或其他添加劑在高速混合器中干混35分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)19020(TC，二區(qū)200210。C，三區(qū)210220°C，四區(qū)205215°C;整個擠出過程的停留時間為12分鐘，壓力為1218MPa。全文摘要本發(fā)明公開了一種新型的耐劃痕聚丙烯材料，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯55～98；無機填料0～35；增韌劑POE0～20耐劃痕助劑0.5～10；抗氧劑0.1～2；光穩(wěn)定劑0.1～1；其他助劑0～5；本發(fā)明在聚丙烯復合材料的基礎配方中添加一種能夠有效地提高耐劃痕性能的助劑，從而制備出耐劃痕性能更好的聚丙烯復合材料。本發(fā)明的優(yōu)點是1、使用適量耐劃痕助劑在復合材料體系中，使得所制得的聚丙烯復合材料具有更好的耐劃痕特性。2、所制得的聚丙烯復合材料在保證材料耐劃痕性能的同時，材料的各項物理力學性能基本不受影響。3、提出的改善聚丙烯復合材料耐劃痕性能的方法制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低。文檔編號C08K13/02GK101759913SQ200810203129公開日2010年6月30日申請日期2008年11月21日優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日發(fā)明者周文,康興賓,張祥福,張鷹申請人:上海普利特復合材料股份有限公司