CN109942950B - 一种抗应力发白、耐划痕车用pp/petg合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料及其制备方法。其由重量百分比的40‑70％聚丙烯，5‑20％PETG，10‑20％矿物填充，5‑15％增韧剂，1‑4％相容剂，0.4％抗氧剂，0.4％润滑剂，0.2％光稳定剂制备得到。具有大大减少应力发白、耐划痕的效果。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业的日益发展，轻量、美观、节能、环保越来成为各大主机产和消费者追求的目标，而具有低密度、耐热性高、性能低成本聚丙烯(PP)作为使用量最大车用高分子材料，广泛应用于汽车内外饰，但是由于其在注塑成型顶出阶段容易受到顶针的外力或材料使用过程冲撞、弯折作用，而发生应力集中，进而发生应力发白。有研究表明发白处的银纹或裂纹的折射率不同，是产生发白的主要原因。另外，聚丙烯材料本身耐划伤性能差往往限制其进一步的应用。传统的解决PP抗应力发白、耐划伤问题最简单的办法就是通过添加耐划伤助剂，如抗应力发白助剂、硅酮类母粒、芥酸类母粒等分子量较低的材料。其原理就是通过成型前后分子量较低的硅酮母粒等迁移的制品表面，形成保护层降低摩擦系数，以提高耐划伤系数，但这个方法也会造成汽车空气VOC污染，材料表面发粘等一系列问题，因此开发一款抗应力发白、耐划痕车用聚丙烯材料已经成为专家学者亟待解决的问题。
PETG全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物，简单来说是一种透明、非结晶型共聚酯，具有极高抗应力发白性能、高韧性、高强和较好的耐抗冲击性能。目前PETG主要应用在化妆品包装、信用卡等领域。
CN104558836A公开一种耐划痕及抗应力发白聚丙烯复合材料及其制备方法，采用反应型硅氧烷与聚丙烯发生交联作用来提高聚丙烯复合材料的抗应力发白和耐划痕能力，但该方法可控性较低，不利于大规模生产。CN105037955A公开一种低VOC、耐刮擦、抗应力发白的聚丙烯组合物及其制备方法，采用低聚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来提高聚丙烯材料抗应力发白，但不可避免的会发生低聚物迁出发粘现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料。
为实现上述目的，本发明提供一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，其由如下重量百分比的组分：聚丙烯40-70％，PETG 5-20％，矿物填充10-20％，增韧剂5-15％，相容剂1-4％，抗氧剂0.4％，润滑剂0.4％，光稳定剂0.2％制备得到。
进一步，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯；优选的，所述聚丙烯在2.16/230℃条件下的熔指为30～60g/10min。
进一步，所述PETG在2.16/230℃条件下的熔指为20-85g/10min。
进一步，所述矿物填充为超细滑石粉，其中SiO2含量≥56％，目数≥5000目。
进一步，所述增韧剂在2.16kg/190℃条件下的熔指为5-15g/10min；优选的，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，三元乙丙橡胶，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或一种以上的组合。
进一步，相容剂为乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐和聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或者两种以上。
进一步，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂按照1:1的质量比例复配所得；优选的，所述主抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010或受阻酚类主抗氧剂1076、所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类辅抗氧剂168或亚磷酸酯类辅抗氧剂686。
进一步，所述润滑剂为硬脂酸盐类或脂肪族酰胺类或硬酯酸类；优选的，所述硬脂酸盐类为硬脂酸锌或硬脂酸钙；所述肪族酰胺类为硬脂酸酸胺，芥酸酸胺或N-N\亚乙基双硬酯酸胺；所述硬酯酸类为硬脂酸和/或羟基硬脂酸。
进一步，所述光稳定剂为受阻胺类，N-烷基化类，紫外线吸收剂苯并三唑类，三嗪苄叉丙二酸酯类中的一种或任意两种以上混合物。
进一步，制备方法为：
预混料制备：将称量好的所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
共混挤出：将所得的预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出得到料条，其中双螺杆挤出机各段加工温度为90℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、215℃、220℃、230℃、220℃、210℃，口模200℃；
将所述料条冷却、干燥、切粒即可得到抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料。
发明人通过创造性的发现，当重量百分比为聚丙烯40-70％，PETG 5-20％，矿物填充10-20％，增韧剂5-15％，相容剂1-4％，抗氧剂0.4％，润滑剂0.4％，光稳定剂0.2％时，制备得到的车用PP/PETG合金材料的抗应力发白、耐划痕PP，与耐刮擦硅酮母粒(广州硅碳新材料有限公司的硅酮母粒SIC-6011P)相比不仅具有良好的抗应力发白、耐划痕效果，而且复合材料机械性能大大提高、同时避免低聚分子迁移带来的VOC污染和制品表面发粘的可能。这是因为PETG熔体强度相对较低，混合物在受到螺杆剪切混合时，PETG与增韧剂形成类似软包硬的壳-核结构，导致聚丙烯/PETG/增韧剂之间的分子链很容易发生缠结，进而在受到应力作用，聚丙烯/PETG/增韧剂分子链能够通过链段迁移形变，抑制银纹、空穴产生，同时消耗能量，从而大大减少应力发白。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，其由如下重量百分比的组分：聚丙烯40-70％，PETG 5-20％，矿物填充10-20％，增韧剂5-15％，相容剂1-4％，抗氧剂0.4％，润滑剂0.4％，光稳定剂0.2％制备得到。
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预混料制备：将称量好的所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
共混挤出：将所得的预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出得到料条，其中双螺杆挤出机各段加工温度为90℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、215℃、220℃、230℃、220℃、210℃，口模200℃；
将所述料条冷却、干燥、切粒即可得到抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料。
实施例1：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：
(1)按重量百分比称取PP、PETG、增韧剂、相容剂、矿物填充、抗氧剂、润滑剂；
(2)将步骤(1)中所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出，其中双螺杆挤出机加工温度为90、170、180、190、200、210、215、220、230、220、210、口模200℃；
(4)将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料。
效果验证：见表2。
实施例2：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
实施例3：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
实施例4：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
实施例5：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
实施例6：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
对比例1：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
对比例2：抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的制备
原料：见表1。
制备方法：见实施例1。
效果验证：见表2。
表1实施例1-6和的对比例1-2的原材料用量表
表2各实验组检测结果一览表
由表2可看出，本发明技术方案制备得到的抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的力学性能包括拉伸强度(大于22MPa)、断裂应变伸长(小于90％)、弯曲强度(大于28MPa)、弯曲模量(大于1880MPa)和悬臂梁缺口冲击强度(大于27kJ/m2)，得到了很好的改善；而对比例的效果均较差。另一部分标征抗应力发白性能和耐划痕性能，通过落球测试和耐划痕测试得到改性材料在受应力作用下耐划痕和抗应力发白性能，其中通过十字刮擦仪和落球实验得到，ΔL表示实验前后色差，ΔL越小说明抗应力发白性能、耐划痕性能越好。可以看出，采用本发明技术方案制备得到的抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料的耐刮划痕性ΔL均小于2，而对比例则远大于3。落球发白性ΔL均小于3.5，而对比例则远大于4。说明采用本发明技术方案制备得到的抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料抗应力发白性能、耐划痕性能好。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，其由如下重量百分比的组分：聚丙烯 40-70 %，PETG 5-20 %，矿物填充10-20 %，增韧剂 5-15 %，相容剂1-4 %，抗氧剂0.4 %，润滑剂0.4 %，光稳定剂0.2 %制备得到；
所述PETG在2.16kg/230℃条件下的熔指为20-85 g/10min；所述矿物填充为超细滑石粉，其中SiO2含量≥56 %，目数≥5000目；所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，在2.16 kg/190℃条件下的熔指为5-15 g/10min。
2.根据权利要求1所述一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
3.根据权利要求2所述一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述聚丙烯在2.16kg/230℃条件下的熔指为30～60 g/10min。
4.根据权利要求1所述一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，相容剂为乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐和聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或者两种以上。
5.根据权利要求1所述一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂按照1:1的质量比例复配所得。
6.根据权利要求5所述一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述主抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010或受阻酚类主抗氧剂1076，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类辅抗氧剂168或亚磷酸酯类辅抗氧剂686。
7.根据权利要求1所述抗一种应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸盐类或脂肪族酰胺类或硬酯酸类。
8.根据权利要求7所述抗一种应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述硬脂酸盐类为硬脂酸锌或硬脂酸钙；所述脂肪族酰胺类为硬脂酸酰胺、芥酸酰胺或N,N'-亚乙基双硬脂酰胺，所述硬酯酸类为硬脂酸和/或羟基硬脂酸。
9.根据权利要求1所述抗一种应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类、N-烷基化类、紫外线吸收剂苯并三唑类、三嗪类、苄叉丙二酸酯类中的一种或任意两种以上混合物。
10.权利要求1-9任一所述一种抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料，其特征在于，制备方法为：
预混料制备：将称量好的所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
共混挤出：将所得的预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出得到料条，其中双螺杆挤出机各段加工温度为90℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、215℃、220℃、230℃、220℃、210℃，口模200℃；
将所述料条冷却、干燥、切粒即可得到抗应力发白、耐划痕车用PP/PETG合金材料。
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