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CN105037955B - 一种低voc、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种低voc、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，以质量百分数计，由以下组分组成：聚丙烯40‑80，滑石粉1‑30，增韧剂5‑15，低分子量聚有机硅氧烷1‑3，聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷2‑10，抗氧剂0.1‑1，光稳定剂0.1‑1，其他助剂0‑2，上述组分的质量百分数之和为100。本发明还提供了该低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物的制备方法。本发明提供的聚丙烯组合物具有低VOC的特性，而且耐刮擦性能、抗应力发白性能均较好。

Description

一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物及其制备 方法
技术领域：
本发明涉及一种聚丙烯组合物，特别是涉及一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术：
无机矿粉填充的聚丙烯复合材料近年来被广泛应用于汽车内饰件，例如门内饰板、仪表板、立柱、座椅护板等，但由于无机矿粉填料会和树脂及助剂反应产生小分子挥发性有机物，导致VOC较高，此外，在该体系中常用的普通聚有机硅氧烷类耐刮擦剂与聚丙烯之间的相容性较差，加之聚丙烯材料本身的特性，因此容易引起应力发白。随着对汽车内饰材料要求的提高以及对乘用车内空气质量要求的规范，对低VOC、耐刮擦、抗应力发白的汽车内饰材料的关注和需求越来越多。
公开号为CN103214740B、公开日为2015.06.03、申请人为长城汽车股份有限公司的中国专利申请公开了“用于汽车内饰的聚丙烯复合材料及其制备方法和内饰件”，所述复合材料包含：聚丙烯树脂40-60重量份；填料0-30重量份；相容剂1-5重量份；增韧剂5-15重量份；耐刮擦剂1-5重量份；气味吸附剂1-5重量份；抗静电剂5-15重量份；抗氧剂0.1-0.5重量份；和润滑剂0.3-1重量份。该复合材料同时具有气味低、表面耐刮擦性能优良、表面电阻率低、且机械性能优异特点，该发明虽然通过添加气味吸附剂降低了VOC、通过添加耐刮擦剂提高了耐刮擦性能，但是气味吸附剂、耐刮擦剂与聚丙烯树脂基体之间的相容性不佳，分散不均匀，在外力作用下容易诱发银纹或裂纹，因此增加了复合材料的应力发白。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，以质量百分数计，由以下组分组成：
上述组分的质量百分数之和为100。
优选地，本发明所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，共聚聚丙烯中的乙烯含量为4-10mol％，熔体流动速率为2-100g/10min，熔体流动速率测试条件为230℃/2.16kg；均聚聚丙烯的结晶度为60％-70％，等规度为95％-98％。
优选地，本发明所述滑石粉的粒径为1-12微米。
优选地，本发明所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物中的一种或几种的混合物。
优选地，本发明所述的低分子量聚有机硅氧烷为长链烷基聚有机硅氧烷，碳数为8-30，分子量为15000-50000。
优选地，本发明所述聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷中的高分子量聚有机硅氧烷的分子量为600000-1200000，高分子量聚有机硅氧烷的质量百分数为40％-50％。
优选地，本发明所述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，其中，主抗氧剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP中的一种或几种的混合物，辅助抗氧剂为抗氧剂618、抗氧剂168中的一种或两种的混合物。
优选地，本发明所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂944、受阻胺类光稳定剂770中的一种或两种的混合物。
优选地，本发明所述其他助剂为色粉或色母。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物的制备方法，其步骤如下：
(1)按质量百分数称取各种原料；
(2)将聚丙烯、增韧剂、低分子量聚有机硅氧烷、聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷、抗氧剂、光稳定剂和其他助剂先在高速混合机中混合3-5分钟，加入滑石粉后再混合5-10分钟；
(3)将步骤(2)混合好的物料置于长径比为40:1-52:1双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出机螺杆各段温度如下：加料段190-200℃，输送段200-205℃，熔融段210-220℃，机头210-215℃，整个挤出过程的停留时间为1-2分钟，模头压力为10-20MPa，挤出机末端抽真空排气，排气真空度为-0.06MPa至-0.08MPa。
由上可见，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)低分子量长链烷基聚有机硅氧烷具有很好的柔顺性，滑石粉颗粒容易吸附在柔顺的有机硅分子链上，低分子量长链烷基聚有机硅氧烷包覆在滑石粉表面，将滑石粉和聚丙烯树脂基体隔开，同时聚有机硅氧烷的长链烷基与聚丙烯树脂基体之间具有较好的相容性，使其不容易析出，减少了滑石粉与聚丙烯树脂、抗氧剂之间的反应，从而降低低分子挥发性有机物的产生，达到低VOC的效果；。
2)聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷的分子链具有极好的弹性恢复性能，是一种很好的耐刮擦剂，在聚丙烯与高分子量聚有机硅氧烷加热混炼时，两者发生了自由基反应和化学结合，通过低分子量聚有机硅氧烷中的长链烷基以及高分子量聚有机硅氧烷和聚丙烯的接枝作用，大大改善了有机硅与聚丙烯树脂基体之间的相容性，在基体中的分散性极佳，因此在显著提升聚丙烯组合物耐刮擦性能的同时，解决了因添加聚有机硅氧烷而产生的高应力发白的问题。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
按表1所述产品组分含量百分比称取各组分。
表1低VOC、耐刮擦和抗应力发白汽车内饰聚丙烯组合物配方
在各实施例和对比例聚丙烯组合物材料配方中，所用聚丙烯为熔体流动速率20的共聚聚丙烯；所用滑石粉目数3000目，平均粒径4.5微米；所用增韧剂为POE；所用低分子量长链烷基聚有机硅氧烷为绍兴佳华高分子材料股份有限公司产品，商品牌号A-WD1620，为烷基链十四碳的长链烷基有机硅，分子量为30000；所用聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷为绍兴佳华高分子材料股份有限公司产品，商品牌号HG-600，高分子量聚有机硅氧烷分子量为800000，高分子聚有机硅氧烷的含量为50％；所用抗氧剂为抗氧剂1010，化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所用光稳定剂为光稳定剂770，化学名称为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
制备方法为：将上述除滑石粉外的各组分先放入高速混合机混合3分钟，然后加入滑石粉再混合5分钟；将混合好的原料置于长径比48:1的双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出机螺杆各段温度如下：加料段190-200℃，输送段200-205℃，熔融段210-220℃，机头210-215℃，整个挤出过程的停留时间为1-2分钟，模头压力为10-20MPa，挤出机末端抽真空排气，排气真空度为-0.08MPa。
性能评价方式及执行标准：
将按上述方法制备的聚丙烯组合物组合物材料置于105℃的鼓风烘箱中干燥2小时，然后将干燥好的材料在注塑机上注塑出标准测试样条。
拉伸强度和断裂伸长率按ASTM D-638标准进行测定。
弯曲强度按ASTM D-790标准进行测定。
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行测定。
有机化合物排放测定(TVOC)按照大众PV3341进行测定。
耐刮擦性能按照大众PV3952进行测试，用ERICHSEN430P-1，负荷为10N，笔尖直径为1mm在样板表面进行划痕试验，划痕间隔2mm，纵向和横向各划20条，采用日本美能达CM-3600A颜色测试系统测试划格材料的色泽变化，记录材料的ΔL值，ΔL值越小表示耐刮擦性能越好。
抗应力发白性能按照大众PV3966进行测试，以500g重不锈钢球自500mm高度落下冲击3mm厚样片，采用日本美能达CM-3600A颜色测试系统测试落球前后样片的色泽变化，记录材料的ΔL值，ΔL值越小表示抗应力发白性能越好
聚丙烯组合物材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、IZOD缺口冲击强度、TVOC、耐刮擦性能和抗应力发白性能进行评判。实施例和对比例的测试结果如表2所述。
表2实施例对比例材料性能表
从实施例1-7和对比例1-3的对比可以发现：随着低分子量长链烷基聚有机硅氧烷的添加，材料的TVOC明显下降，而随着聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷的添加材料的耐刮擦性能明显增加，同时应力发白情况并没有明显变化，且均明显低于采用普通有机硅耐刮擦剂时的应力发白(一般为1.15)，此外，实施例和对比例之间的力学性能没有明显差异，因此在聚丙烯/滑石粉复合材料中，低分子量长链烷基聚有机硅氧烷和聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷复配使用可以显著降低TVOC、增加耐刮擦性和抗应力发白性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：以质量百分数计，由以下组分组成：
上述组分的质量百分数之和为100％；
所述聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷中的高分子量聚有机硅氧烷的分子量为600000-1200000，高分子量聚有机硅氧烷的质量百分数为40％-50％；
所述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，其中，主抗氧剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP中的一种或几种的混合物，辅助抗氧剂为抗氧剂618、抗氧剂168中的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，共聚聚丙烯中的乙烯含量为4-10mol％，熔体流动速率为2-100g/10min，熔体流动速率测试条件为230℃/2.16kg；均聚聚丙烯的结晶度为60％-70％，等规度为95％-98％。
3.根据权利要求1所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：所述滑石粉的粒径为1-12微米。
4.根据权利要求1所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、丙烯-α烯烃共聚物中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的低分子量聚有机硅氧烷为长链烷基聚有机硅氧烷，碳数为8-30，分子量为15000-50000。
6.根据权利要求1所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂944、受阻胺类光稳定剂770中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物，其特征在于：所述其他助剂为色粉或色母。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)按质量百分数称取各种原料；
(2)将聚丙烯、增韧剂、低分子量聚有机硅氧烷、聚丙烯接枝高分子量聚有机硅氧烷、抗氧剂、光稳定剂和其他助剂先在高速混合机中混合3-5分钟，加入滑石粉后再混合5-10分钟；
(3)将步骤(2)混合好的物料置于长径比为40:1-52:1双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出机螺杆各段温度如下：加料段190-200℃，输送段200-205℃，熔融段210-220℃，机头210～215℃，整个挤出过程的停留时间为1-2分钟，模头压力为10-20MPa，挤出机末端抽真空排气，排气真空度为-0.06MPa至-0.08MPa。
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Applicant after: ZHEJIANG JAVA SPECIALTY CHEMICALS Co.,Ltd.

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Applicant before: SHAOXING JAVA MACROMOLECULAR MATERIAL Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A low VOC, scratch resistant, and stress whitening resistant polypropylene composition and its preparation method

Effective date of registration: 20230711

Granted publication date: 20170829

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Shangyu sub branch

Pledgor: ZHEJIANG JAVA SPECIALTY CHEMICALS Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980047855

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