[发明专利]具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料及其这种复合材料的制备方法，更具体的是通过侧向喂料的方式添加一种无机填料硅灰石来弥补材料通过弹性体增韧时所牺牲的刚性，从而使材料得到优异的刚韧平衡性，属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

聚丙烯是目前用量最大的通用塑料之一，因为具有密度小((0.89-0.91g/cm3)、价格低、无毒性、耐腐蚀、电绝缘性能优良、透明性和加工性好等优点，被广泛应用于化工、机械、电力、运输等行业。其中聚丙烯材料在汽车上的应用，已成为我国汽车工业零部件国产化的主要研究方向之一。但聚丙烯材料的缺点是韧性差、耐磨性差，低温时脆性更大，作为结构件材料，存在许多不足，限制了其应用领域的进一步拓展。目前，成功的塑料增韧大多以弹性体作为增韧剂，并以适当的方式分散于塑料基体中以达到增韧改性之目的，但常使材料的一些性能如弹性模量、刚性、软化温度、熔体流动性等显著下降，同时价格也有所增高。而以滑石粉、碳酸钙、蒙脱土等无机物质填充聚丙烯，可以提高其尺寸稳定性、耐热性、刚性，而且可以降低材料成本，但却无法解决塑料同时增强与增韧的矛盾。

现代社会和科学技术对聚合物材料提出了日益广泛而苛刻的要求，既要求性能良好又要价格低廉，既耐高温又易加工成型，既有卓越的韧性又有较高的弹性模量等。因此对于多种多样的使用要求，聚丙烯通过与纳米材料共混来改善其强度和韧性是近年来发展起来的一种新方法。但是纳米材料的晶粒小，表而曲率大等特点，所以存在于晶粒表而无序排列的原子数远大于晶态材料中表面原子所占的百分数，并且在同一纳米态晶粒内还存在各种缺陷，使其在常温下极易团聚。就填充聚丙烯而言，由于聚丙烯是非极性高聚物，而纳米粒子同之相比极性差异很大，相容性差，未经过特殊处理的纳米粒子填充聚丙烯也难得到高性能的结构材料。

针对这一问题，刘喜军，王慧敏，李青山等在专利公开号为CN1361198A专利中提到以一种小本体聚丙烯为基料，通过与共聚丙烯、聚烯烃弹性体、硅灰石以及其他助剂共混改性，制得的特别适合汽车保险杠和门板的专用料。但是在加工过程中采取共混加料的方式来填充硅灰石，螺杆的剪切容易导致硅灰石针状形态的破坏，在一定程度上造成了性能的损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料，以及在实际生产中能够简单有效地改善聚丙烯复合材料刚韧平衡性的制备方法。

本发明通过在聚丙烯复合材料中通过侧向喂料的方式添加一种无机填料硅灰石来弥补材料通过弹性体增韧时所牺牲的刚性，从而使材料得到优异的刚韧平衡性。

为了提高聚丙烯复合材料的刚韧平衡性，本发明的技术方案是在聚丙烯材料的基础配方中加入一种无机填料硅灰石，这种硅灰石可以极好的弥补材料通过弹性体增韧时所牺牲的刚性。一种具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料，按以下重量百分比的原料配制成：

聚丙烯      55～95％

硅灰石      3～30％

其他无机填料0～10％

增韧剂POE   0～20％

抗氧剂      0.1～2％

其他助剂    0～5.0％

本发明所适用的聚丙烯复合材料体系中，所述的聚丙烯为熔体流动速率为2～60g/10min(测试条件：230℃×2.16kg)的均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在4～10mol％的范围内，均聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％；所述的其他无机填料为滑石粉、碳酸钙、云母、硫酸钡或它们的组合物，其粒径范围均为1～10微米；所述的增韧剂POE(聚烯烃弹性体)为线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.86～0.90g/cm³，熔融指数为0.5～20g/10min(测试条件：190℃×2.16kg)；所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂可以选用受阻酚或硫酯类抗氧剂如3114、1010、DSTP(Negonox)的其中一种或几种；辅抗氧剂可以选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂如618、168等。所述的其他添加剂包括各种颜色添加剂、光稳定剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等的一种或几种。

本发明所述的硅灰石是一种白色的针状或者针状晶形的矿物，其长径比范围为20∶1到3∶1。这种特性使它极好的弥补了材料通过弹性体增韧时所牺牲的刚性。

本发明所述的其他添加剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。

上述具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料，其制备方法如下所述：