一种聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种高温高模量的聚丙烯复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯由于其良好的综合性能，在汽车领域内外饰件制品中具有广泛的应用。但目前这些聚丙烯制件由于良好的力学性能、加工性能等特性被广泛应用于各个领域，随着汽车功能化的多样性，很多主机厂在原有性能要求基础上增加了高温机械性能的要求，多见于80℃、100℃的高温拉伸和弯曲性能，传统改性聚丙烯通常很难满足高温机械性能的要求，或者需用高结晶共聚料和增韧效果较好的poe来设计配方，成本较高，并且各个性能达到了极限。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明有必要提供一种聚丙烯复合材料，发明人惊喜的发现在传统聚丙烯体系中加入少量负热膨胀材料y2w3o12能够增加聚丙烯复合材料的高温机械性能，特别是80℃、100℃时的弯曲强度和弯曲模量性能。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明提供了一种聚丙烯复合材料，其由聚丙烯57.5-81.5份、增韧剂0-10份、滑石粉15-25份、y2w3o12 0.2-0.6份、抗氧剂0.2-0.6份、光稳剂0.2-0.6份和分散剂0.1-0.3份按照重量份制备而成。
6.y2w3o12是一种负热线性膨胀系数材料，其具有50-700℃区间内负线性膨胀系数的特点，发明人惊喜的发现在传统聚丙烯体系中加入少量y2w3o12能够显著改善聚丙烯复合材料的高温刚性，特别是80℃、100℃的弯曲强度和弯曲模量。具体的说，将少量y2w3o12分布在聚丙烯体系内部，当环境温度升高到80℃时，y2w3o12的晶胞体积变小，在y2w3o12与聚丙烯基体结合的部位会出现银纹区，在材料受力时，银纹区会吸收分散所受应力，从而可提高聚丙烯复合材料的高温机械性能。
7.进一步方案，本发明中所采用的聚丙烯作为基体树脂，其种类没有特别的限定，在本发明的一个或多个实施例中，所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，且所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下熔融指数为3-120g/10min。
8.进一步方案，本发明中所述的增韧剂选自poe，且所述poe在190℃、2.16kg条件下熔融指数在0.1-10g/10min，可以理解的是，其他类似能够产生增韧效果的增韧剂也可用于本技术中。
9.进一步方案，所述滑石粉的粒径为1200-8000目。
10.进一步方案，所述y2w3o12为粒径在10-50μm的粉末状材料。
11.进一步方案，本发明中采用的抗氧剂可以是本领域中的常规选择，具体可提及的实例包括但不限于受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。
12.进一步方案，本发明中采用的光稳剂可以是本领域中的常规选择，具体可提及的实施例包括但不限于受阻胺类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或二苯甲酮类光稳剂。
13.进一步方案，所述分散剂选自硅酮类分散剂。
14.本发明进一步提供了一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
15.将聚丙烯57.5-81.5份、增韧剂0-10份、滑石粉15-25份、y2w3o12 0.2-0.6份、抗氧剂0.2-0.6份、光稳剂0.2-0.6份和分散剂0.1-0.3份按照重量份充分混合均匀，获得混合物，可以理解的是，混合加工可以采用本领域中的常规手段，只要能够实现混合均匀的目的即可，故不再具体的阐述；
16.将所述混合物熔融、挤出后造粒，制得聚丙烯复合材料。
17.进一步方案，所述混合物采用本领域中常规采用的双螺杆挤出机加工，其具体的温度和转速可根据基体树脂以及助剂选择的不同进行调整，在本发明的一个或多个实施例中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为190-230℃，螺杆转速为250-400r/min。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.本发明中的聚丙烯复合材料具有优异的机械性能，特别是高温(80℃、100℃)具有优异的弯曲强度和弯曲模量，本文中聚丙烯复合材料相较于未添加y2w3o12的聚丙烯复合材料，在80℃时弯曲强度提高42.5％-145％、弯曲模量提高37.1％-53.9％；在100℃时弯曲强度提高43.1％-58.8％、弯曲模量提高30.3％-96.9％。本文中的聚丙烯复合材料具有优异的高温刚性。
具体实施方式
20.为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
22.以下实施例和对比例中，采用的原料具体具体信息如下：
23.熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯选购自pp ea5074巴塞尔；
24.熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯选购自pp k9026燕山石化；
25.熔融指数为40g/10min的均聚聚丙烯选购自pp s2040上海赛科。
26.可以理解的是，以下实施例中采用的具体基体树脂和助剂种类仅为了使得本发明的技术方案更加清楚做出的示例，并不代表仅能采用这些种类的基体树脂和助剂，其他能够实现本发明技术方案的基体树脂和助剂均可用于本发明中。此外，本文中所述的“份”、“份数”等如无特别的说明，均指的是重量份。
27.实施例1
28.称取熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯pp ea5074 70份、目数为1250目的滑石粉20份、熔指为1g/10min的poe 5份、y2w3o12 4份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944 0.2份、受阻酚类抗氧剂1010 0.2份、光稳剂uv 3808pp5 0.4份和硅酮类分散剂e525 0.2份在高混机中预混，得到混合均匀的混合物料；
29.将混合物料置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、195℃，螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出、造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
30.对比例1
31.本对比例采用同实施例1相同的实施方式，不同之处仅在于：未添加y2w3o12 4份；其他组分和制备方法均与实施例1相同。
32.实施例2
33.称取熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯pp k9026 63.8份、目数为2500目的滑石粉23份、熔融指数为3g/10min的poe 8份、y2w3o12 4份、受阻胺类抗氧剂uv-3346 0.2份、受阻酚类抗氧剂1330 0.3份、光稳剂uv531 0.5份和硅酮类分散剂e525 0.2份在高混机中预混，得到混合均匀的混合物料；
34.将混合物料置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、180℃、180℃、180℃、190℃、200℃、200℃、195℃、195℃、190℃，螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
35.对比例2
36.本对比例采用同实施例2相同的实施方式，不同之处仅在于：将实施例2中的“熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯pp k9026 63.8份、y2w3o12 4份”替换为“熔融指数为26g/10min的共聚聚丙烯pp k9026 67.8份”；其他组分和制备方法均同实施例2。
37.实施例3
38.称取熔融指数为15g/10min的共聚聚丙烯pp ypj1215c 73.2份、目数为1250目的滑石粉18份、熔融指数为6g/10min的poe 3份、y2w3o12 5份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944 0.3份、光稳剂uv214 0.3份和硅酮类分散剂e525 0.2份在高混机中预混，得到混合均匀的混合物料；
39.将混合物料置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为180℃、180℃、180℃、185℃、190℃、195℃、195℃、200℃、210℃、210℃，螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
40.实施例4
41.称取熔融指数为40g/10min的均聚聚丙烯pp s2040 81.5份、目数为600目的滑石粉15份、y2w3o12 3份、受阻胺类抗氧剂uvinul4050h 0.05份、受阻酚类抗氧剂1010 0.15份、光稳剂uv3808pp5 0.2份和硅酮类分散剂e525 0.1份在高混机中预混，得到混合均匀的混合物料；
42.将混合物料置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、180℃、180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、195℃、195℃、190℃，螺杆转速280转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
43.实施例5
44.称取熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯pp ea5074 57.5份、目数为8000目的滑石粉25份、熔指为1g/10min的poe 10份、y2w3o12 6份、受阻胺类抗氧剂chimassorb944 0.3份、受阻酚类抗氧剂1010 0.3份、光稳剂uv 3808pp5 0.6份和硅酮类分散剂e525 0.3份在高混机中预混，得到混合均匀的混合物料；
45.将混合物料置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为180℃、180℃、185℃、190℃、200℃、200℃、210℃、220℃、230℃、230℃，螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制得聚丙烯复合材料。
46.对比例3
47.本对比例采用同实施例5相同的实施方式，不同之处仅在于：将实施例5中的“熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯pp ea5074 57.5份、y2w3o12 6份”替换为“熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯pp ea5074 63.5份”；其他组分及制备方法均同实施例5。
48.测试例
49.将上述实施例1-5和对比例1-3制得的聚丙烯复合材料按照以下方法进行性能检测，检测结果见表1：
50.其中，弯曲强度和弯曲模量按照iso 178标准进行测试，测试样条尺寸为80
×
10
×
4mm，弯曲速度为2mm/min；
51.简支梁缺口冲击强度按照iso 180标准进行测试，测试温度为23℃，测试样条尺寸为80
×
10
×
4mm。
52.表1聚丙烯复合材料性能检测结果
[0053][0054]
通过表1中的测试结果可以看出，与对比例相比，本发明实施例中制得的聚丙烯复合材料具有更好的高温机械性能，特别是80℃、100℃时的弯曲强度和弯曲模量。
[0055]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0056]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，其由聚丙烯57.5-81.5份、增韧剂0-10份、滑石粉15-25份、y2w3o12 0.2-0.6份、抗氧剂0.2-0.6份、光稳剂0.2-0.6份和分散剂0.1-0.3份按照重量份制备而成。2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，且所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下熔融指数为3-120g/10min。3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自poe，且所述poe在190℃、2.16kg条件下熔融指数在0.1-10g/10min。4.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为1200-8000目。5.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述y2w3o12为粒径在10-50μm的粉末状材料。6.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。7.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳剂选自受阻胺类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或二苯甲酮类光稳剂。8.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述分散剂选自硅酮类分散剂。9.一种聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯57.5-81.5份、增韧剂0-10份、滑石粉15-25份、y2w3o12 0.2-0.6份、抗氧剂0.2-0.6份、光稳剂0.2-0.6份和分散剂0.1-0.3份按照重量份充分混合均匀，获得混合物；将所述混合物熔融、挤出后造粒，制得聚丙烯复合材料。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述混合物采用双螺杆挤出机加工，所述双螺杆挤出机的挤出温度为190-230℃，螺杆转速为250-400r/min。

技术总结
本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法，其由聚丙烯57.5-81.5份、增韧剂0-10份、滑石粉15-25份、Y2W3O12 0.2-0.6份、抗氧剂0.2-0.6份、光稳剂0.2-0.6份和分散剂0.1-0.3份按照重量份制备而成。在聚丙烯体系中加入负线性膨胀系数材料Y2W3O12，使得聚丙烯复合材料的高温刚性，特别是80℃、100℃的弯曲强度和弯曲模量得到显著提高，拓展了聚丙烯复合材料在高温环境中的应用。在高温环境中的应用。


技术研发人员：杨桂生 计娉婷 李枭 姚晨光 朱敏 廖雄兵 赵鑫
受保护的技术使用者：合肥杰事杰新材料股份有限公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2023/7/26