CN109988363B - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，属于车用材料技术领域。本发明的聚丙烯复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯60‑90份，增韧剂1‑15份，填充剂1‑15份，成核剂0.05‑1.0份，黑种1～2份，钛白粉母粒0.1～0.6份。本发明采用黑种和钛白粉母粒作为新的复配着色剂，不仅简化色粉配方，还提高了聚丙烯复合材料的耐刮伤性能，并提高了生产过程中颜色的稳定性；并且，酞青蓝与酞青红母粒的制造成本较高，等量的钛白粉母粒成本只有酞青蓝和酞青红的46％，因此本发明聚丙烯复合材料的成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，属于车用材料技术领域。
背景技术
聚丙烯(PP)改性材料具有综合性能优良、性价比高、成型加工方便,广泛应用于汽车、家电、日用品等领域。随着行业的发展，聚丙烯产品的颜色越来越被重视。黑色产品中经常采用黑色母+酞青红+酞青蓝进行蓝相着色。但是酞青红是一种偏蓝相的红色色粉，酞青蓝是一种偏绿相的蓝色色粉，配方改动时两者要对应的成比例进行增减，给产品的稳定性产带来了困扰。同时，酞青蓝和酞青红虽然有较好的着色能力，但是遮盖力不足，对于填充含量较低的聚丙烯产品，无法解决产品的顶出发白问题，不能改善产品的耐刮伤性能。为了改善色粉段混料环境，增强企业对于生产现场5S的管理，色粉母粒化成为不可阻挡的趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种耐刮伤性能好、颜色稳定性高的聚丙烯复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种聚丙烯复合材料，其包括下述重量份的组分：聚丙烯60-90份，增韧剂1-15份，填充剂1-15份，成核剂0.05-1.0份，黑种1～2份，钛白粉母粒0.1～0.6份。
现有技术的低填充PP材料使用黑种、酞青蓝和酞青红为复配着色剂时，容易出现耐刮伤性能不足，注塑时顶出发白的问题，为了克服此问题，本发明以黑种和钛白粉母粒作为复配着色剂。本发明采用新的复配着色剂，不仅简化色粉配方，还提高了聚丙烯复合材料的耐刮伤性能，并提高了生产过程中颜色的稳定性。并且，酞青蓝与酞青红母粒的制造成本较高，等量的钛白粉母粒成本只有酞青蓝和酞青红的46％，因此本发明对于产品的成本控制也具有较大的优势。
作为本发明所述聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述黑种为2重量份，所述钛白粉母粒为0.2～0.6重量份。更优选地，所述钛白粉母粒为0.6重量份。黑种和钛白粉母粒的用量影响本发明聚丙烯复合材料的耐刮伤性能和颜色稳定性，研究表明，当黑种为2重量份，钛白粉母粒为0.2～0.6重量份时，本发明聚丙烯复合材料的耐刮伤性能和颜色稳定性均更好，尤其当钛白粉母粒为0.6重量份时，本发明聚丙烯复合材料的耐刮伤性能最佳。
作为本发明所述聚丙烯复合材料的优选实施方式，如下(a)～(d)中的至少一种：
(a)所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯的熔体质量流动速率为0.3-100g/10min，所述聚丙烯的熔体质量流动速率是根据ASTM D1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量；
(b)所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物中的至少一种，所述增韧剂的密度为0.8-0.9g/cm3，熔体质量流动速率为0.5-10g/10min，所述增韧剂的熔体质量流动速率是根据ASTM D1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量；
(c)所述填充剂是粒径为800-3000目的无机粉体；
(d)所述成核剂为无机金属氧化物、无机金属氢氧化物、苯甲酸碱金属、铝盐、磷酸酯金属盐、磷酸酯碱金属、二苄叉山梨醇(DBS)、二(对氯取代苄叉)山梨醇中的至少一种。
作为本发明所述聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯和丙烯，所述共聚聚丙烯的熔体质量流动速率为3-70g/10min；所述无机粉体为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、云母粉中的至少一种；所述铝盐为特丁基甲苯酸铝盐。更优选地，所述共聚聚丙烯中乙烯的摩尔百分比为4-10％。
作为本发明所述聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述聚丙烯复合材料还包括0.05-5重量份助剂。
助剂的选择会影响聚丙烯复合材料的性能，例如抗氧化性、光稳定性等。本领域的技术人员可根据所述聚丙烯复合材料的综合性能选择适宜的助剂。作为本发明所述聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述助剂为分散剂、抗氧剂、光稳定剂中的至少一种。
作为本发明所述聚丙烯复合材料的优选实施方式，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种；所述抗氧剂为单酚类、双酚类、亚磷酸酯类、含硫类、胺类、半受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
另外，本发明还提供了上述聚丙烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取聚丙烯复合材料中的各组分，加至预混机内进行预混合，得到预混物料；
(2)将步骤(1)所得预混物料置于挤出机中，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
作为本发明所述聚丙烯复合材料的制备方法的优选实施方式，所述挤出机中挤出螺杆的长径比为46:1-50:1；所述挤出机中第一区的温度为80-120℃，第二区至第五区的温度均为180-200℃，第六区至第十二区的温度均为200-230℃；所述挤出机的转速为300-450r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用黑种和钛白粉母粒作为新的复配着色剂，不仅简化色粉配方，还提高了聚丙烯复合材料的耐刮伤性能，并提高了生产过程中颜色的稳定性；并且，酞青蓝与酞青红母粒的制造成本较高，等量的钛白粉母粒成本只有酞青蓝和酞青红的46％，因此本发明聚丙烯复合材料的成本更低。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
下述实施例中，聚丙烯的熔体质量流动速率是根据ASTM D1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量；增韧剂的熔体质量流动速率是根据ASTM D1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量。
下述实施例和效果例的黑种中炭黑含量为20％-40％，酞青蓝母粒中酞青蓝含量为25％，酞青红母粒中酞青蓝含量为25％，钛白粉母粒中钛白粉含量为50％。实施例1～6
实施例1～6聚丙烯复合材料的组成组分如表1所示。
实施例1～6聚丙烯复合材料的制备方法为：
(1)按比例称取聚丙烯复合材料中的各组分，加至预混机内进行预混合，得到预混物料；
(2)将步骤(1)所得预混物料置于挤出机中，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，然后冷却，得到所述聚丙烯复合材料；其中，所述挤出机中挤出螺杆的长径比为46:1-50:1；所述挤出机中第一区的温度为80-120℃，第二区至第五区的温度均为180-200℃，第六区至第十二区的温度均为200-230℃；所述挤出机的转速为300-450r/min，所述冷却中拉条过水长度为1-1.5m。
将实施例1～6聚丙烯复合材料采用注塑机注塑成ISO力学样条和金发常规色板(45mm*25mm*2mm)，并测试其耐刮伤性能和颜色L、a、b值，测试结果如表1所示。其中，耐刮伤测试标准依据D42 1775，用色差值来评价，色差值测试标准依据PV 3952，测试条件10N；同时，利用X-rite Color-Eye Ci7800台式测色仪测对金发色板光面的L、a、b值进行表征，每个样品取5块色板进行测试,结果取平均值；对比更改色粉配方前后颜色的色差。
表1
由表1可见，本发明聚丙烯复合材料具有良好的耐刮伤性能，且颜色稳定性高。
效果例
本发明聚丙烯复合材料采用了新的着色剂，以改善其耐刮伤性能和颜色稳定性，且黑种和钛白粉母粒的用量影响本发明聚丙烯复合材料的耐刮伤性能和颜色稳定性。为了考察着色剂的影响，本效果例按照实施例1～6聚丙烯复合材料的制备方法制备了下述试验组1～7和对照组1～3聚丙烯复合材料，同时按照实施例1～6聚丙烯复合材料性能的测试方法，测试了本效果例聚丙烯复合材料的耐刮伤性能和颜色稳定性。
试验组1～7聚和对照组1～3聚丙烯复合材料的组成组分和性能测试结果如表2所示。
表2
将上述试验组3与对照组1、试验组6与2对照组、试验组7与对照组3分别进行比较，可见，在聚丙烯复合材料中通过加入钛白粉母粒替换酞青蓝母粒和酞青红母粒，产品的的耐刮伤性能显著提高。同时，比较试验组1～5可见，当黑种为2重量份，钛白粉母粒为0.2～0.6重量份时，本发明聚丙烯复合材料的耐刮伤性能和颜色稳定性均更好，尤其当钛白粉母粒为0.6重量份时，本发明聚丙烯复合材料的耐刮伤性能最佳。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包括下述重量份的组分：聚丙烯60-90份，增韧剂1-15份，填充剂1-15份，成核剂0.05-1.0份，黑种2份，钛白粉母粒0.4~0.6份，助剂0.05~5份；所述黑种中炭黑含量为20%-40%；所述钛白粉母粒中钛白粉含量为50%；所述助剂为分散剂、抗氧剂、光稳定剂中的至少一种。
2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述钛白粉母粒为0.6重量份。
3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，如下（a）~（d）中的至少一种：
（a）所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯的熔体质量流动速率为0.3-100g/10min，所述聚丙烯的熔体质量流动速率是根据ASTM D1238使用2.16kg重量并在230℃的温度测量；
（b）所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物中的至少一种，所述增韧剂的密度为0.8-0.9g/cm3，熔体质量流动速率为0.5-10g/10min，所述增韧剂的熔体质量流动速率是根据ASTM D1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量；
（c）所述填充剂是粒径为800-3000目的无机粉体；
（d）所述成核剂为无机金属氧化物、无机金属氢氧化物、苯甲酸碱金属、铝盐、磷酸酯金属盐、磷酸酯碱金属、二苄叉山梨醇、二（对氯取代苄叉）山梨醇中的至少一种。
4.如权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯和丙烯，所述共聚聚丙烯的熔体质量流动速率为3-70g/10min；所述无机粉体为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、云母粉中的至少一种；所述铝盐为特丁基甲苯酸铝盐。
5.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种；所述抗氧剂为单酚类、双酚类、亚磷酸酯类、含硫类、胺类、半受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
6.如权利要求1~5任一项所述聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按比例称取聚丙烯复合材料中的各组分，加至预混机内进行预混合，得到预混物料；
（2）将步骤（1）所得预混物料置于挤出机中，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
7.如权利要求6所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机中挤出螺杆的长径比为46:1-50:1；所述挤出机中第一区的温度为80-120℃，第二区至第五区的温度均为180-200℃，第六区至第十二区的温度均为200-230℃；所述挤出机的转速为300-450r/min。
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