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CN114031847B - 一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种良外观、高平整度高填充聚丙烯复合材料。该良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料包括预分散滑石粉母粒、滑石粉、分散剂和其它加工助剂。本发明提供的改性聚丙烯复合材料通过成核剂母粒的选用，及预分散滑石粉母粒的分散处理，可有效改善滑石粉的分散程度及挤出时的流痕缺陷和翘曲程度，制成品的外观麻点及流痕缺陷有效改善，平整度高。

Description

一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于改性塑料领域，具体涉及一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
滑石粉填充改性聚丙烯产品常用于家电和汽车领域，在聚丙烯中加入滑石粉，可提高材料的刚性和表面硬度，但随着滑石粉添加量的提高，滑石粉的分散难度逐步提高，特别在挤出级的产品中，会出现表面麻点、流痕、平整度下降等缺陷，市面常用方法为增加分散剂，这种方案对于30％以下填充含量的配方一般效果良好，但对于40％以上填充含量的配方效果微弱。
专利CN104403199A公开了一种改善滑石粉分散方法，采用了超细压缩滑石粉，并加入硅酮母粒作为分散剂。该方案虽然可改善高填充(滑石粉含量27～45％)下挤出产品的麻点缺陷，但其并未关注如何改善挤出产品的流痕及平整度性能。
因此，开发一种既可改善挤出产品麻点，又可改善流痕和平整度，且适用于滑石粉高填充的改性聚丙烯产品具有重要的研究意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中滑石粉填充改性聚丙烯产品的平整度不佳的缺陷或不足，提供一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料。本发明提供的改性聚丙烯复合材料通过成核剂母粒的选用，及预分散滑石粉母粒的分散处理，可有效改善滑石粉的分散程度及挤出时的流痕缺陷和翘曲程度，制成品的外观麻点、流痕缺陷有效改善，平整度高。
本发明的另一目的在于提供上述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料在制备家电、汽车工业产品中的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003352703720000021
所述预分散滑石粉母粒包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003352703720000022
所述成核剂母粒包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003352703720000023
本发明的发明人经研究发现，将聚丙烯和成核剂制备成成核剂母粒，可提高基体树脂的结晶度和等规度，有利于加快改性聚丙烯复合材料挤出过程中出模头冷却定型速度，可有效改善流痕缺陷及降低翘曲程度，提升平整度。
另外，利用成核剂母粒、滑石粉和分散剂制成预分散滑石粉母粒，通过多次预分散，可有效改善滑石粉的分散程度，制成品的外观麻点缺陷可有效改善。
即本发明通过成核剂母粒的选用，及预分散滑石粉母粒的分散处理，可有效改善滑石粉的分散程度及挤出时的流痕缺陷及翘曲程度，制成品的外观麻点、流痕缺陷得到有效改善，平整度高。
聚丙烯的结晶度通过如下方法测定：差示扫描量热(DSC)法，参考文献：侯斌，聚丙烯结晶度测试方法的对比分析，理化检验-物理分册，2007年第43卷9。
聚丙烯的等规度通过如下方法测定：红外光谱(IR)法，参考文献：李聪，红外光谱在分析聚丙烯等规度中的应用，广州化工，2013年2月第41卷第4期。
本领域常规的聚丙烯均可用于本发明中。
优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯中的一种或几种。
优选地，所述聚丙烯按照GB/T 3682-2018，在230℃，2.16kg下的熔体流动速率为0.3～5g/10min；进一步优选为0.5～1.0/10min。
优选地，所述滑石粉的平均粒径为2～8μm。
本领域常规的分散剂、成核剂均可用于本发明中。
优选地，所述分散剂为硬脂酸类分散剂、酰胺类分散剂、酯类分散剂或PPA氟类分散剂中的一种或几种。
更为优选地，所述硬脂酸类分散剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌的一种或两种。
更为优选地，所述酰胺类分散剂为芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑二硬脂酸酰胺中的一种或几种。
更为优选地，所述酯类分散剂为聚酯高分子型分散剂，优选路博润生产的酯类分散剂，如DP310。
更为优选地，所述PPA氟类分散剂为PPA类特种含氟弹性体共聚物，优选美国3M生产PPA类产品，如FX-5920A、FX-5911、FX-5924、FX-5914X、FX-5922。
优选地，所述成核剂为苯甲酸类成核剂、山梨醇类成核剂或磷酸酯类成核剂中的一种或几种。
更为优选地，所述苯甲酸类成核剂为苯甲酸钠或苯甲酸锂中的一种或几种。
更为优选地，所述山梨醇类成核剂为二苄叉醇(DBS)、对甲基苄叉山梨醇(MDBS)、二(对氯苄叉)山梨醇(CDBS)或二(对乙基苄叉山梨醇)(EDBS)中的一种或几种。
更为优选地，所述磷酸酯类成核剂为2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酸钠。
优选地，所述其它加工助剂的重量份数为0.1～2.5份，所述其它加工助剂为抗氧剂、偶联剂或耐候剂中的一种或几种。
更为优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂、羟胺类抗氧剂中的一种或几种。
更为优选地，所述偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种。
更为优选地，所述耐候剂为受阻胺(HALS)光稳定剂或二苯甲酮紫外吸收剂中的一种或几种。
应该理解的是，成核剂母粒、预分散滑石粉母粒和良外观、高平整度高填充挤出级改性聚丙烯复合材料中其它功能助剂的种类及重量份数是相互独立的。
优选地，所述成核剂母粒通过如下过程制备得到：将聚丙烯、成核剂、分散剂和其它加工助剂混合均匀得混合料，然后将混合料熔融挤出，造粒，即得所述成核剂母粒。
优选地，所述预分散滑石粉母粒通过如下过程制备得到：将聚丙烯、成核剂母粒、滑石粉、分散剂和其它加工助剂混合均匀得混合料，然后将混合料熔融挤出，造粒，即得所述预分散滑石粉母粒。
上述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将预分散滑石粉母粒、滑石粉、分散剂和其它加工助剂混合均匀得混合料，然后将混合料熔融挤出，造粒，即得所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料。
优选地，所述熔融挤出的条件为：一区温度180～200℃，二区温度180～200℃，三区温度190～220℃，四区温度220～240℃，五区温度220～240℃，六区温度220～240℃，七区温度220～240℃，八区温度220～240℃，九区温度200～230℃，主机转速250～360转/分钟。
在该熔融挤出条件下，由于预先制备了预分散滑石粉母粒，制成品的熔融指数稳定性好，挤出过程的电流和扭矩稳定性更好。
上述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料在制备家电和汽车工业产品中的应用也在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的改性聚丙烯复合材料通过成核剂母粒的选用，及预分散滑石粉母粒的分散处理，可有效改善滑石粉的分散程度及挤出时的翘曲程度，制成品的外观麻点、流痕缺陷有效改善，平整度高。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
本发明各实施例及对比例选用的部分试剂说明如下：
聚丙烯1：均聚聚丙烯，燕山石化B1101，熔体流动速率为0.5g/10min；
聚丙烯2：共聚聚丙烯，燕山石化B8101，熔体流动速率为0.6g/10min；
聚丙烯3：均聚聚丙烯，天津石化T30S，熔体流动速率为3.0g/10min；
滑石粉1：TYT-777A，厂家海城添源，平均粒径为3.5μm；
滑石粉2：AH-1250N6，厂家广西艾海，平均粒径为8.7μm；
分散剂1：PPA氟类润滑剂，市售；
分散剂2：聚酯高分子型分散剂，市售。
成核剂1：山梨醇类成核剂，市售。
成核剂2：磷酸酯类成核剂，市售。
抗氧剂：主抗氧剂和辅抗氧剂按重量比1:1复合而成；主抗氧剂：1010，市售；辅助抗氧剂：168，市售。
应该理解的是，如无特殊说明，实施例和对比例中选用的某一试剂(例如分散剂1、分散剂2、成核剂1、成核剂2、抗氧剂)是相同的。
成核剂母粒的配方如表1，通过如下过程制备得到：将表1中各组分均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入。原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到成核剂母粒。
表1成核剂母粒1～5的配方(份)
Figure BDA0003352703720000051
Figure BDA0003352703720000061
预分散滑石粉母粒的配方如表2，通过如下过程制备得到：将表2中各组分均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入。原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到预分散滑石粉母粒。
表2预分散滑石粉母粒1～7的配方(份)
Figure BDA0003352703720000062
本发明实施例以及对比例中的改性聚丙烯复合材料通过如下过程制备得到：
将实施例、对比例的各原料放置于高混机中均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到改性聚丙烯复合材料。其中，一区温度190℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，九区温度215℃，主机转速300转/分钟。
本发明各实施例及对比例的改性聚丙烯复合材料进行如下测试：
(1)拉伸强度：GB/T 1040.2-2006。
(2)断裂伸长率：GB/T 1040.2-2006。
(3)悬臂梁冲击强度(A型缺口)：GB/T 1843-2008。
(4)弯曲强度：GB/T 9341-2008。
(5)弯曲模量：GB/T 9341-2008。
(6)挤出制品外观：挤出50cm×50cm×5mm制品，观察表面流痕和麻点数量：流痕数量<2为A级，流痕数量2-5为B级，流痕数量>5为C级；麻点数量<2为A级，麻点数量2-10，(包括2且包括10)为B级，麻点数量10-50(不包括10，包括50)为C级，麻点数量>50为D级。
(7)50cm×50cm×5mm挤出制品翘曲高度：直接测量，记录各角的最大翘曲高度。
(8)挤出过程中电流/扭矩稳定性：每小时记录挤出过程中的电流/扭矩，计算方差值，方差<2为A级，方差2-3(包括2不包括3)为B级，方差3-5(包括3不包括5)为C级。
实施例1～10
本实施例提供一系列良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料，其配方如表3。
表3实施例1～10的配方(份)
Figure BDA0003352703720000071
对比例1～2
本对比例提供一系列聚丙烯合金组合物。
对比例1和对比例2所用的各组分的用量与实施例1相同，但对比例1中不预先制备得到成核剂母粒1和预分散滑石粉母粒1，而是各组分直接混合及熔融、挤出造粒。对比例2中预先制备得到成核剂母粒1，但不预先制备得到预分散滑石粉母粒1，而是各组分直接混合及熔融、挤出造粒。
按前述的性能测试方法对各实施例和对比例所提供的改性聚丙烯复合材料的性能进行测试，结果如表4。
表4实施例1～10和对比例1～2提供的聚丙烯合金组合物的性能测试结果
Figure BDA0003352703720000081
由上述测试结果可知，实施例1～10提供的良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料在滑石粉高填充下麻点、流痕缺陷明显改善，且平整度高，力学性能较佳，挤出过程中电流/扭矩稳定性好，以实施例1的综合性能最优。对比例1中采用各原料直接混合得到，存在麻点、流痕缺陷，平整性差，力学性能不佳，且挤出过程中电流/扭矩稳定性差。对比例2中虽然制得成核剂母粒，有利于改善基体树脂的结晶度和等规度，加快改性聚丙烯复合材料挤出过程中出模头冷却定型速度，进而提升力学性能，并在一定程度上改善流痕及降低翘曲，但滑石粉分散性仍不佳，存在麻点缺陷。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
预分散滑石粉母粒66.5~79.7份，
滑石粉18~30份，
分散剂0.2~1份，
其它加工助剂0~2.5份；
所述预分散滑石粉母粒包括如下重量份数的组分：
聚丙烯63.5~74.7份，
成核剂母粒3~5份，
滑石粉20~32份，
分散剂0.2~1份，
其它加工助剂0~2.5份；
所述成核剂母粒包括如下重量份数的组分：
聚丙烯87.5~89.9份，
成核剂10~18份，
分散剂0~0.5份，
其它加工助剂0~2.5份；
所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；所述聚丙烯按照 GB/T 3682-2018，在230℃，2.16kg下的熔体流动速率为0.3~5g/10min；
所述滑石粉的平均粒径为2~8 μm；
所述分散剂为聚酯高分子型分散剂或PPA氟类分散剂中的一种或几种；
所述成核剂为山梨醇类成核剂或磷酸酯类成核剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述其它加工助剂的重量份数为0.1~2.5份；所述其它加工助剂为抗氧剂、偶联剂或耐候剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂母粒通过如下过程制备得到：将聚丙烯、成核剂、分散剂和其它加工助剂混合均匀得混合料，然后将混合料熔融挤出，造粒，即得所述成核剂母粒。
4.根据权利要求1所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述预分散滑石粉母粒通过如下过程制备得到：将聚丙烯、成核剂母粒、滑石粉、分散剂和其它加工助剂混合均匀得混合料，然后将混合料熔融挤出，造粒，即得所述预分散滑石粉母粒。
5.权利要求1~4任一所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将预分散滑石粉母粒、滑石粉、分散剂和其它加工助剂混合均匀得混合料，然后将混合料熔融挤出，造粒，即得所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料。
6.权利要求1~4任一所述良外观、高平整度高填充改性聚丙烯复合材料在制备家电和汽车工业产品中的应用。
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