CN102863697B - 一种耐应力发白改性聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐应力发白改性聚丙烯材料，包括以下重量份的组分：60～83份的聚丙烯树脂、10～25份的填充剂、5～15份的聚乙烯、0.2～1.0份的抗氧剂、0.2～1.0份的润滑剂、0.3～2份的钛白粉和0.01～0.3份的颜料，钛白粉的粒径为0.1～0.5μm，通过增加钛白粉以及与其他组分组合，不但能够减少聚丙烯的应力发白现象，降低生产成本，而且还能够保持材料较好的力学性能。本发明还公开了一种耐应力发白改性聚丙烯材料的制备方法，易于实施，可借助于现有成熟技术双螺杆挤出机进行工业化生产，制备简单，易于工业化大规模生产，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

Description

一种耐应力发白改性聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性聚丙烯及其制备领域，特别涉及一种耐应力发白改性聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是五大通用塑料之一，其使用范围广阔，特别是近几年被广泛用于汽车领域。车用聚丙烯材料使用量虽逐年递增，但对聚丙烯材料的性能要求也越来越严格，同时对聚丙烯材料的加工性能也有一定的要求，如汽车用聚丙烯材料需要在满足车用内饰材料的性能的同时，兼考虑聚丙烯材料的应力发白及尺寸稳定性要求。

为了使得聚丙烯材料满足使用要求，需要对聚丙烯材料进行改性，以提高材料的性能。将改性聚丙烯材料用于注塑产品时，注塑工艺的顶出环节受到的外力比较集中作用于顶针位置，导致改性聚丙烯材料在此位置上容易出现银纹，而银纹区域的产生及扩散会导致改性聚丙烯材料的应力发白，影响改性聚丙烯材料的外观。

申请号为200610025811.2的中国发明专利申请公开了一种耐应力发白及应力开裂填充改性聚丙烯及制法和应用，以重量份计，该改性聚丙烯包括75～57份的聚丙烯树脂、5～10份的增韧剂、15～25份的填充改性剂、5～8份的聚乙烯、0.2～1.0份的热稳定剂、0.1～1.0份的光稳定剂以及0.1～1.0份的加工助剂，为了使改性聚丙烯耐应力发白及应力开裂，采用滑石粉和碳酸钙混合共同作为填充改性剂，聚丙烯采用均聚PP(聚丙烯)和共聚PP(聚丙烯)的混合物，但是在保证耐应力发白效果的同时，其力学性能不够理想。

申请号为201010550005.3的中国发明专利申请公开了一种抗应力发白的填充改性聚丙烯及其制备方法，以重量份计，该改性聚丙烯包括50～80份的聚丙烯树脂、5～20份的增韧剂、10～25份的矿物、1～5份的相容剂、0.1～1份的分散剂、0.1～1份的抗氧剂、0.1～1.0份的光稳定剂以及0.1～1.0份的加工助剂，通过添加一种由丙烯与乙烯聚合而成的独特的半结晶共聚物作为增韧剂，其中，该增韧剂中乙烯含量为5％～30％。在该技术方案中，采用上述由丙烯与乙烯聚合而成的独特的半结晶共聚物作为增韧剂，成本较高，导致材料的生产成本过高。

申请号为200910191935.1的中国发明专利申请公开了一种耐折叠抗应力发白聚丙烯材料及其制备方法，以重量份计，该聚丙烯材料包括55～75份的共聚聚丙烯、5～20份的POE、10～30份的抗应力发白母粒、0.05～0.15份的白矿油、0.1～0.3份的受阻酚类抗氧剂1010、0.1～0.3份的亚磷酸酯抗氧剂168以及硬脂酸钙，该抗应力发白母粒包括40～65份的POE或EPDM或EPR、30～50份的纳米活性轻质CaCO₃以及0.5～2份的低分子量的聚乙烯钠。该技术方案中，采用POE或EPDM或EPR和共聚聚丙烯共混来改善应力折白，同样存在增加材料成本的问题。

发明内容

本发明提供了一种耐应力发白改性聚丙烯材料，通过增加钛白粉以及与其他组分组合，不但能够减少聚丙烯的应力发白现象，降低生产成本，而且还能够保持材料较好的力学性能。

一种耐应力发白改性聚丙烯材料，包括以下重量份的组分：

所述的钛白粉的粒径为0.1～0.5μm。

作为优选，所述的耐应力发白改性聚丙烯材料，包括以下重量份的组分：

所述的钛白粉的粒径为0.1～0.5μm。

聚合物材料在应力作用下产生大量银纹，银纹区内折光指数降低而呈现一片银白色，这种现象叫应力发白。本发明发现：特定粒径的钛白粉能够使银纹区内聚合物的折光指数变化不大从而减少应力发白现象的产生。

基本粒径在0.8μm左右的钛白粉产品，对可见光的散射和反射效应已微乎其微。对于粒径在0.1μm以下的钛白粉产品，不再具有普通钛白颜料的着色和遮盖性能，这类钛白粉对可见光基本不起反射或散射作用，可见光线在其粒子表面只产生绕射现象，因而无遮盖性能，在其应用体系中呈现的是透明状态。因此，钛白粉的粒径为0.1～0.5μm，散射和反射效应较为明显。

从原理上看，当颜料的基本粒径相当于可见光波长的1/2左右(即150nm～350nm)时，散射能力达到最大值。一方面可以通过控制颜料粒径在150nm～350nm，提高颜料的散射能力；另一方面可以通过控制钛白粉的颗粒直径，尽可能减少或消除对颜料性能有损害作用的过粗和过细粒子的存在。作为优选，所述的颜料的粒径为0.15μm～0.35μm，所述的钛白粉的粒径为0.15μm～0.35μm。进一步优选，所述的颜料的粒径为0.2μm～0.3μm，所述的钛白粉的粒径为0.2μm～0.31μm，能够更好显现本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的颜色以及具有更好的耐应力发白性能。更进一步优选，所述的钛白粉的粒径为0.21μm～0.25μm。

所述的颜料为各种颜色的色粉或色母，可采用市售产品，具体的颜色可根据需要进行选择。

作为优选，所述的钛白粉为金红石型钛白粉，能够提高本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的耐应力发白能力。

聚丙烯树脂可选用市售的通用牌号的共聚聚丙烯混合产品，作为优选，所述的聚丙烯树脂选用熔融指数为50～120g/10min(高熔融指数)的共聚聚丙烯和冲击强度为45～80KJ/m²(高冲击强度)的共聚聚丙烯的混合物。熔融指数通过GB/T3682-2000或ASTM D1238测得，冲击强度通过GB/T1043.1-2008测得，在此条件下复配的聚丙烯树脂能够在保证本发明耐应力发白的同时，使得聚丙烯材料具有较好的流动性和冲击性。进一步优选，所述的聚丙烯树脂选用熔融指数为55～75g/10min的共聚聚丙烯和冲击强度为50～70KJ/m²的共聚聚丙烯的混合物，前后两者重量比为1∶0.5～2，使得本发明耐应力发白改性聚丙烯材料具有优异的力学性能。

作为优选，所述的填充剂为滑石粉、硅灰石中的一种。通过填充滑石粉或者硅灰石来平衡本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的各项力学性能指标，使本发明耐应力发白改性聚丙烯材料具有优良的力学性能。滑石粉可选用1250目。

聚乙烯能够提高材料的抗冲击韧性，另外考虑到聚丙烯(PP)分子链较少支化，而添加不同支化程度的聚乙烯，可提高材料的回弹性，减弱顶白。所述的聚乙烯可选用市售的通用牌号的产品，作为优选，所述的聚乙烯为低密度高压聚乙烯(LLDPE)、线性低密度聚乙烯(HDPE)、高密度聚乙烯(LDPE)中的一种或两种。上述的聚乙烯能够大大提高本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的抗冲击韧性及回弹性。

作为优选，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种，可以提高本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的抗氧化性。

作为优选，所述的润滑剂为硬脂酸盐、硅酮粉、芥酸酰胺中的一种或两种，有利于本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的加工，并且一定程度上提高本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的力学性能。

本发明还提供了一种耐应力发白改性聚丙烯材料的制备方法，其制备简单，易于加工，易于实施。

一种耐应力发白改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

先将聚丙烯树脂、填充剂、聚乙烯、抗氧剂、润滑剂、钛白粉和颜料混合均匀，得到混合物，再将混合物加入到双螺杆挤出机中熔融混炼、挤出造粒，得到耐应力发白改性聚丙烯材料。

作为优选，所述的双螺杆挤出机中熔融混炼的温度为180℃～230℃，从而有利于加工材料的熔融混炼，使得制备的颗粒状耐应力发白改性聚丙烯材料具有较好的性能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明耐应力发白改性聚丙烯材料，通过增加钛白粉以及与其他组分组合，特定粒径的钛白粉能够使银纹区内聚合物的折光指数变化不大从而减少应力发白现象的产生，解决了聚丙烯的应力发白问题。同时，本发明主要原料聚丙烯树脂和填充剂，以及少量添加的其他组分，相对于现有的耐应力发白改性聚丙烯材料来说，成本相对较低，可以在材料生产成本较低的前提下，减少应力发白现象的产生，并且，通过各组分以及含量的限定，使得本发明耐应力发白改性聚丙烯材料具有良好的力学性能。

本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的制备方法，易于实施，可借助于现有成熟技术双螺杆挤出机进行工业化生产，制备简单，由于各组分和含量的限定，使各组分易于加工制备本发明耐应力发白改性聚丙烯材料，易于工业化大规模生产，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1～4

按表1所列的组分和含量称取原料，先将聚丙烯树脂、填充剂(滑石粉)、聚乙烯、抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168)、润滑剂(硬脂酸钙和滑石粉)、钛白粉和颜料在预混机(转速为800～1200转/min，由低速到高速缓慢提高)混合30分钟，混合均匀，得到混合物，再将混合物加入到双螺杆挤出机中熔融混炼、挤出造粒，双螺杆挤出机中熔融混炼的温度为180℃～230℃(即混合物依次经过双螺杆挤出机中温度为180℃，190℃，200℃，210℃，210℃，210℃，220℃，220℃，220℃，模头225℃的熔融混炼区)，得到耐应力发白改性聚丙烯材料。

将实施例1～4制备的耐应力发白改性聚丙烯材料在注塑机中注塑成标准样条，按测试标准PV3905来测试耐应力发白的效果，其结果如表2所示。

将实施例1～4制备的耐应力发白改性聚丙烯材料在注塑机中注塑成标准样条，按测试标准检测其力学性能，其结果如表3所示。

表1

表2

表3

如表2所示，实施例制备的耐应力发白改性聚丙烯材料的耐应力发白性能按PV3905来测试，采用落球应力发白前后色差ΔL大小来评估，ΔL值越小，说明耐应力发白效果越好。实施例1和实施例2对比、实施例3和实施例4对比可以看出，杜邦钛白粉和龙蟒钛白粉在添加量相同的情况下，虽两种钛白粉均为金红石类钛白粉，但由于杜邦钛白粉粒径比龙蟒钛白粉粒径小，因而，其实施例2和4制备的耐应力发白改性聚丙烯材料的耐应力发白性能要优于实施例1和3制备的耐应力发白改性聚丙烯材料的耐应力发白性能。实施例1与实施例3及实施例2和实施例4对比可看出，在钛白粉含量增加的一定范围内(0.3～2重量份)，随着钛白粉含量的增加，本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的耐应力发白性能增强。

如表3所示，实施例1～4制备的耐应力发白改性聚丙烯材料体现出优异的力学性能，其测试方法与申请号为200610025811.2的中国发明专利申请基本一致，从测试结果来看，本发明耐应力发白改性聚丙烯材料的力学性能要明显优于该专利申请，至于申请号为201010550005.3的中国发明专利申请和申请号为200910191935.1的中国发明专利申请由于测试方法的不一致，因而不能直接比较。可见，相对于现有技术，本发明耐应力发白改性聚丙烯材料，在减少聚丙烯的应力发白现象和降低生产成本的同时，能够保持材料较好的力学性能。

Claims (7)

1.一种耐应力发白改性聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的组分： 

所述的颜料的粒径为0.2μm～0.3μm，所述的钛白粉的粒径为0.2μm～0.31μm。 

2.根据权利要求1所述的耐应力发白改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的钛白粉为金红石型钛白粉。 

3.根据权利要求1所述的耐应力发白改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯树脂为熔融指数50～120g/10min的共聚聚丙烯和冲击强度45～80kJ/m²的共聚聚丙烯的混合物。 

4.根据权利要求3所述的耐应力发白改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯树脂为熔融指数55～75g/10min的共聚聚丙烯和冲击强度50～70kJ/m²的共聚聚丙烯的混合物，前后两者重量比为1:0.5～2。 

5.根据权利要求1所述的耐应力发白改性聚丙烯材料，其特征在于，所述的填充剂为滑石粉、硅灰石中的一种； 

所述的聚乙烯为低密度高压聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或两种； 

所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种； 

所述的润滑剂为硬脂酸盐、硅酮粉、芥酸酰胺中的一种或两种。 

6.根据权利要求1～5任一项所述的耐应力发白改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

先将聚丙烯树脂、填充剂、聚乙烯、抗氧剂、润滑剂、钛白粉和颜料混合均匀，得到混合物，再将混合物加入到双螺杆挤出机中熔融混炼、挤出造粒，得到耐应力发白改性聚丙烯材料。 

7.根据权利要求6所述的耐应力发白改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机中熔融混炼的温度为180℃～230℃。