一種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種極性改性的聚丙烯材料及其制備方法，該復(fù)合材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的組份組成：聚丙烯60～90％；增韌劑5～15％；礦物填料0～30％；極性添加劑1～3％；輔助極性添加劑0.1～0.3％；抗老化劑0.4～3％；著色劑0～0.5％；所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。本發(fā)明中，通過添加少量極性添加劑和輔助極性添加劑，不但增強(qiáng)該材料與涂層的附著力，而且保持優(yōu)良的力學(xué)性能。本發(fā)明方法，采用現(xiàn)有的雙螺桿擠出機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，制備簡單，易于實(shí)施和操作，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具備廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚丙烯復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料及其 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯因其具有密度小、強(qiáng)度高、硬度大、耐磨、耐彎曲疲勞、耐熱溫度高、耐濕和 耐化學(xué)性優(yōu)良、容易加工成型、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)一直是汽車工業(yè)和塑料工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。保 險(xiǎn)杠用改性聚丙烯材料，不僅需要良好的沖擊性能，加工性能，而且還需要良好的油漆附著 性能。然而聚丙烯是一種非極性材料，其表面張力低，用未改性的聚丙烯材料直接注塑成的 保險(xiǎn)杠其漆牢固度不足，噴漆后的制件很難通過國內(nèi)外組機(jī)廠的耐刮擦、耐濕、耐水與密著 性等實(shí)驗(yàn)。因此，為了增加保險(xiǎn)杠的漆牢固度，就需要對聚丙烯進(jìn)行極性改性，提高制件表 面極性，增強(qiáng)涂層附著力。
[0003] 常用的提高PP極性的方法有表面接枝法、表面交聯(lián)法、表面涂覆改性法、添加極 性物質(zhì)共混法等。以上的改性方法均可以有效地提高聚丙烯料的極性，但除直接添加極性 物質(zhì)共混法外，其他改性方法均存在著加工工藝復(fù)雜或者改性成本過高的問題。
[0004] 對于直接添加極性物質(zhì)共混改性法，申請公布號為CN101717548A(申請?zhí)枮?200910193704. 4)的中國發(fā)明專利申請公布了一種高極性聚丙烯材料，并將其作為汽車內(nèi) 外飾件，采用如下重量百分?jǐn)?shù)的組分：聚丙烯50%?70%、增韌劑14%?20%、極性添加劑 5%?15%、礦物填料0%?30%、抗老化劑0. 2%?3%、著色劑0?0. 5%。該技術(shù)方案 是將高分子極性物質(zhì)如熱塑性聚氨酯樹脂（TTO)、馬來酸酐接枝聚丙烯、環(huán)氧樹脂、乙烯丙 烯酸酯（EEA)、乙烯醋酸乙烯酯（EVA)、聚醚胺、聚丁烯多元醇中一種或者幾種以5%?15% 的比例大量加入聚丙烯原料中，從而制得高極性聚丙烯材料，并將其應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾中； 申請公布號CN101768394A(申請?zhí)枮?00810189838. 4)中國發(fā)明專利申請公布了一種極性 改性高分子材料及其制備方法，原料的重量份組成為：聚丙烯（PP) 50?100份、LLDPE線性 低密度聚乙烯10?100份、馬來酸酐接枝聚丙烯5?20份、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的無機(jī)材料 10?40份、增韌劑2?10份、1010抗氧劑0. 5份。該技術(shù)方案類似地將高分子極性助劑 大量加入聚丙烯材料中，從而制得了高極性聚丙烯材料。然后以上做法有兩個(gè)弊端：①大量 加入高分子極性物質(zhì)會對聚丙烯體系的力學(xué)性能造成較大的破壞，尤其是對使用聚丙烯回 料的聚丙烯體系；②高分子極性助劑一般價(jià)格昂貴，如此大量加入成本過高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種極性改性的聚丙烯材料及其制 備方法，該方法生產(chǎn)工藝簡單且成本較低，得到的保險(xiǎn)杠專用料可以滿足國內(nèi)外組機(jī)廠的 要求。
[0006] -種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組份組成：
[0007] 聚丙烯 60%?90%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 0%?30%; 極性添加劑 1%?3%; 輔助極性添加劑 0.1 %?0.3%; 抗老化劑 0.4%?3%; 著色劑 0%?0.5%;
[0008] 所述的極性添加劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯醋酸乙烯共 聚物中的一種或者兩種以上；
[0009] 所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。
[0010] 本發(fā)明中，通過引入輔助極性添加劑，大大降低了常規(guī)極性添加劑的加入量，從而 降低了極性添加劑對聚丙烯體系力學(xué)性能的影響。本發(fā)明中，極性添加劑和輔助極性添加 劑之間能夠產(chǎn)生協(xié)同作用，通過添加少量極性添加劑和輔助極性添加劑，不但能夠改善本 發(fā)明極性改性的聚丙烯材料的極性，使其具有高極性，從而增強(qiáng)該材料與涂層的附著力，而 且，由于添加量較少，因而不會對本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面 影響，并能起到一定的積極作用，使其保持優(yōu)良的力學(xué)性能。
[0011] 所述的聚丙烯為共聚聚丙烯與均聚聚丙烯的混合物或者共聚聚丙烯，其熔融指數(shù) 為5?30g/min (230°C，2. 16kg)。選用上述的聚丙烯作為基料，能夠使其具有優(yōu)良的力學(xué)性 能。
[0012] 所述的增韌劑為聚乙烯辛烯共彈性體（Ρ0Ε)。選用Ρ0Ε作為增韌劑，能夠很好地提 高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0013] 所述的礦物填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或者兩種以上，上述的礦物填 料，一方面可以降低成本增大容量，另一方面，可以提高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料 的性能。
[0014] 所述的極性添加劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物（EAA)、乙烯醋酸乙 烯共聚物（EVA)中的一種或者兩種以上，一般采用高分子量，極性添加劑可以提高本發(fā)明 極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的極性，增強(qiáng)該材料與涂層的附著力。
[0015] 所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。輔助極性添加劑能夠與極性 添加劑產(chǎn)生協(xié)同作用，共同提高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的極性，從而增強(qiáng)該材 料與涂層的附著力。作為優(yōu)選，所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂酸酯。
[0016] 當(dāng)單獨(dú)添加極性添加劑時(shí)，需要添加較多量的極性添加劑才能使得材料具有高極 性，但是添加較多量的極性添加劑一方面導(dǎo)致生產(chǎn)成本升高，另一方面，會導(dǎo)致材料力學(xué)性 能的下降。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑 為甘油單硬脂酸酯，即采用乙烯醋酸乙烯共聚物作為極性添加劑，采用甘油單硬脂酸酯作 為輔助極性添加劑，兩者能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的協(xié)同作用，不但可以增強(qiáng)該材料與涂層的附著力， 而且還可以提高本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0018] 所述的抗老化劑為受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑、亞磷酸鹽、金屬鈍化劑、二 苯甲酮類、苯并三唑類光穩(wěn)定劑中的一種或者兩種以上。
[0019] 所述的著色劑可采用市售產(chǎn)品，可根據(jù)需要選擇著色劑的種類，一般用于制備汽 車保險(xiǎn)杠時(shí)，一般為黑色，著色劑采用炭黑。
[0020] 作為優(yōu)選，所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組份組成：
[0021] 聚丙烯 70%?75%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 10%?20%; 極性添加劑 1%?3%;
[0022] 輔助極性添加劑 0.1 %?0.3%; 抗老化劑 0.4%?3%; 著色劑 0%?0.5%;
[0023] 所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂 酸酯。
[0024] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組份組 成：
[0025] 聚丙烯 72%; 增韌劑 10%; 礦物填料 14%?15.5%; 極性添加劑 1.5%?3%; 輔助極性添加劑 0.2%; 抗老化劑 0.6%； 著色劑 0.2%;
[0026] 所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂 酸酯。
[0027] 本發(fā)明還公開了一種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，采用現(xiàn)有的雙螺桿 擠出機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，制備簡單，易于實(shí)施和操作，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0028] -種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0029] 將聚丙烯、增韌劑、礦物填料、極性添加劑、輔助極性添加劑、抗老化劑和著色劑加 入到混合器中混合，然后將混合物放入雙螺桿擠出機(jī)，擠出造粒得到極性改性的聚丙烯復(fù) 合材料。
[0030] 作為優(yōu)選，聚丙烯、增韌劑、礦物填料、極性添加劑、輔助極性添加劑、抗老化劑和 著色劑在混合器中高速混合，在500?3000rpm的混合器中混合1?20分鐘。
[0031] 作為優(yōu)選，所述的雙螺桿擠出機(jī)的熔融區(qū)間的溫度為190°c?220°C。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，通過引入輔助極性添加劑，大大降低了常規(guī) 極性添加劑的加入量，從而降低了極性添加劑對聚丙烯體系力學(xué)性能的影響。本發(fā)明中，極 性添加劑和輔助極性添加劑之間能夠產(chǎn)生協(xié)同作用，通過添加少量極性添加劑和輔助極性 添加劑，不但能夠改善本發(fā)明極性改性的聚丙烯材料的極性，使其具有高極性，從而增強(qiáng)該 材料與涂層的附著力，而且，由于添加量較少，因而不會對本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材 料的力學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，并能起到一定的積極作用，使其保持優(yōu)良的力學(xué)性能。本發(fā)明 極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能保持率高、與涂料粘結(jié)強(qiáng)度高，其成型的汽車保險(xiǎn) 杠，漆牢固度和各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均可滿足國內(nèi)外汽車廠家的要求。
[0034] 本發(fā)明極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，采用現(xiàn)有的雙螺桿擠出機(jī)即可實(shí) 現(xiàn)，制備簡單，易于實(shí)施和操作，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具備廣闊的應(yīng)用前景。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 聚丙烯采用上海田強(qiáng)環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的型號為PP-T30的產(chǎn)品，熔融指數(shù) 為7. 5g/min(230°C，2. 16kg)，Ρ0Ε采用美國杜邦公司型號為8150的產(chǎn)品，滑石粉采用蘇州 澤爾化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)的滑石粉，EVA采用臺灣塑膠公司生產(chǎn)的型號為7A60H的產(chǎn)品， 抗氧劑1010采用德國巴斯夫生產(chǎn)的產(chǎn)品，抗氧劑168也采用德國巴斯夫生產(chǎn)的產(chǎn)品，炭黑 采用日本三菱公司生產(chǎn)的型號為ΜΑ-1 〇〇的產(chǎn)品，EAA采用美國陶氏公司生產(chǎn)型號為5980的 產(chǎn)品。
[0036] 對比例1 :
[0037] 將72重量份聚丙烯、10重量份Ρ0Ε (8150)、14重量份滑石粉、3. 2重量份EVA、0. 4 重量份抗氧劑l〇l〇、〇. 2重量份抗氧劑168、0. 2重量份炭黑加入轉(zhuǎn)速約為lOOOrpm的高速 混合器中混合5分鐘，然后再將混合物放入雙螺桿擠出機(jī)，在190°C?220°C的溫度下擠出 造粒獲得，得到改性的聚丙烯復(fù)合材料。
[0038] 對比例2 :
[0039] 將100重量份聚丙烯加入轉(zhuǎn)速約為lOOOrpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再 將混合物放入雙螺桿擠出機(jī)，在190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到聚丙烯材料。
[0040] 實(shí)施例1 :
[0041] 將72重量份聚丙烯、10重量份P0E (8150)、14重量份滑石粉、3重量份EVA、0. 2 重量份甘油單硬脂酸酯、〇. 4重量份抗氧劑1010、0. 2重量份抗氧劑168、0. 2重量份炭黑加 入轉(zhuǎn)速約為lOOOrpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再將混合物放入雙螺桿擠出機(jī)，在 190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到極性改性的聚丙烯復(fù)合材料。
[0042] 將制備的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料注塑成保險(xiǎn)杠，噴涂后用十字刮擦法驗(yàn)證油 漆牢固度。對比發(fā)現(xiàn)由實(shí)施例1提供的材料注塑成的保險(xiǎn)杠，其漆附著力好，十字刮擦后用 3M膠帶紙粘拉三次，油漆沒有脫落。而由普通PP注塑成的保險(xiǎn)杠（如由對比例1制備的改 性的聚丙烯復(fù)合材料注塑成的保險(xiǎn)杠、由對比例2制備的聚丙烯材料注塑成的保險(xiǎn)杠）其 漆附著力明顯不足，十字刮擦后用3M膠帶紙粘拉，油漆有明顯脫落。通過力學(xué)性能檢測證 明，通過極性改性后的聚丙烯材料與未經(jīng)極性改性的聚丙烯材料相比，其力學(xué)性能基本沒 有損失。
[0043] 實(shí)施例2:
[0044] 將72重量份聚丙烯72份、10份重量份Ρ0Ε (8150)、14份滑石粉、3重量份ΕΑΑ、0. 2 重量份甘油單硬脂酸酯、〇. 4重量份抗氧劑1010、0. 2重量份抗氧劑168、0. 2重量份炭黑加 入轉(zhuǎn)速約為l〇〇〇rpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再將混合物放入雙螺桿擠出機(jī)，在 190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到極性改性的聚丙烯復(fù)合材料。
[0045] 將制備的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料注塑成保險(xiǎn)杠，噴涂后用十字刮擦法驗(yàn)證油 漆牢固度。同樣通過十字刮擦法對改性后的聚丙烯保險(xiǎn)杠制件進(jìn)行漆牢固度驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)由 實(shí)施例2提供的材料注塑成的保險(xiǎn)杠，其漆附著力好，油漆沒有脫落。通過力學(xué)性能檢測證 明，通過極性改性后的聚丙烯料與未經(jīng)極性改性的聚丙烯材料相比，其力學(xué)性能基本沒有 損失，但力學(xué)性能保持率沒有實(shí)施例1高。
[0046] 實(shí)施例3
[0047] 將72重量份聚丙烯72份、10份重量份P0E(8150)、15. 5份滑石粉、1. 5重量份 EAA、1. 5重量份EVA、0. 2重量份甘油單硬脂酸酯、0. 4重量份抗氧劑10KK0. 2重量份抗氧 劑168、0. 2重量份炭黑加入轉(zhuǎn)速約為lOOOrpm的高速混合器中混合5分鐘，然后再將混合 物放入雙螺桿擠出機(jī)，在190°C?220°C的溫度下擠出造粒獲得，得到極性改性的聚丙烯復(fù) 合材料。
[0048] 將制備的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料注塑成保險(xiǎn)杠，噴涂后用十字刮擦法驗(yàn)證油 漆牢固度。同樣通過十字刮擦法對改性后的聚丙烯保險(xiǎn)杠制件進(jìn)行漆牢固度驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)由 本發(fā)明實(shí)施例3提供的材料注塑成的保險(xiǎn)杠，其漆附著力好，油漆沒有脫落。通過力學(xué)性能 檢測證明，通過極性改性后的聚丙烯料與未經(jīng)極性改性的聚丙烯材料相比，其力學(xué)性能基 本沒有損失。
[0049] 將實(shí)施例1?3制備的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，測試力學(xué)性 能，其結(jié)果如表1所示。
[0050] 表 1
[0051]
【權(quán)利要求】
1. 一種極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組份組成： 聚丙烯 60%?90%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 0%?30%; 極性添加劑 1%?3%; 輔助極性添加劑 0.1 %?0.3%; 抗老化劑 0.4%?3%; 著色劑 0%?0.5%; 所述的極性添加劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物 中的一種或者兩種以上； 所述的輔助極性添加劑為非離子型酯類表面活性劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的增韌劑為 聚乙烯辛烯共彈性體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的礦物填料 為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或者兩種以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的輔助極性 添加劑為甘油單硬脂酸酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的極性添加 劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂酸酯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗老化劑 為受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑、亞磷酸鹽、金屬鈍化劑、二苯甲酮類、苯并三唑類光穩(wěn) 定劑中的一種或者兩種以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，由以下重量百分 數(shù)的組份組成： 聚丙烯 70%?75%; 增韌劑 5%?15%; 礦物填料 10%?20%; 極性添加劑 1%?3%; 輔助極性添加劑 0.丨％?0.3%; 抗老化劑 0,4%?3%; 著色齊丨」 0%?0.5%; 所述的極性添加劑為乙烯醋酸乙烯共聚物；所述的輔助極性添加劑為甘油單硬脂酸 酯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于，包括以下步驟： 將聚丙烯、增韌劑、礦物填料、極性添加劑、輔助極性添加劑、抗老化劑和著色劑加入到 混合器中混合，然后將混合物放入雙螺桿擠出機(jī)，擠出造粒得到極性改性的聚丙烯復(fù)合材 料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在 500?3000rpm的混合器中混合1?20分鐘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的極性改性的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 的雙螺桿擠出機(jī)的熔融區(qū)間的溫度為190°C?220°C。
【文檔編號】C08L23/08GK104086894SQ201410250970
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】孫心克, 陳玉瑩, 汪家寶, 安孝善, 黃志杰 申請人:浙江俊爾新材料股份有限公司, 上海俊爾新材料有限公司