[发明专利]一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

 

背景技术

汽车在现代社会中已成为主要交通工具之一，是能源消耗大户，一般认为汽车部件减重1%，节油也近1%，因而降低汽车制件的重量对节能和环境保护均有重要意义，其中最重要的方法是以塑代钢，使得聚丙烯（PP）材料广泛用于保险杠、门板、仪表台、立柱护板等。

聚丙烯（PP）的耐热性能优异、抗弯曲疲劳性好、价格低，用途广泛；但PP冲击韧性低及抗蠕变性差、成型收缩率大、尺寸稳定性不好；所以聚丙烯原料不能直接使用在汽车领域，必须经过改性，大多加入无机填料或增韧剂来调整材料的成型收缩率，取得尺寸稳定，韧性好等制件要求。但这样则会导致成型材料的密度上升，不利于汽车整体的轻量化。

聚苯乙烯（简称PS树脂）是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂，故在低温情况下易开裂。聚苯乙烯在熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产；而且成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。 PS树脂包括通用聚苯乙烯（GPPS）、发泡聚苯乙烯（EPS)、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。

也有专利文献报道，如专利号：200810241711，名称为“用于制造电话机壳体的高光泽、高抗冲的PS/PP复合材料及其制备方法”，其选用的相容剂为纳米蒙脱土，选用的成核剂为β成核剂，制得的复合材料具有高光泽、高冲击强度的特点。但该专利制得的复合材料增加了密度，其收缩性也差，不满足汽车制件发展的需要。

专利号：200810030391，名称为“低收缩可喷涂PP/PS共混物合金及其制备方法”选用的相容剂为聚丙烯接枝聚苯乙烯的接枝化合物，同时通过添加填充物控制其收缩率，但该材料的密度仍然较高。

 

发明内容

    为克服现有技术的不足，本发明公开了一种高冲击、低密度、低收缩的改性聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明的改性聚丙烯复合材料具有高冲击，低收缩、低密度的特点，同时具有良好的流动性能，实现了刚性和韧性的良好平衡。 

本发明的技术方案为：一种改性聚丙烯复合材料，由下列原料按重量份组成：

PP树脂        42.5-69份 

PS树脂        20-40份 

增韧剂         10-15份 

抗氧剂         0.2-1份 

润滑剂         0.5-1份

催化剂         0.3-0.5份。

上述方案的优选方案是，所述的PP树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。

所述的PS树脂为高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、通用聚苯乙烯（GPPS）中至少一种。

所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；其中受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，硫代酯类抗氧剂为DLTDP，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。

所述润滑剂选自聚乙烯蜡（PE蜡）、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺（EBS）、接枝乙撑双硬脂酰胺(TAF)中的至少一种。

本发明中硬脂酸盐类润滑剂包括硬酯酸钙（CaSt）或硬脂酸锌（ZnSt）等。

所述催化剂为由凹凸棒土、三氯化铝、二硫化碳按质量比为1：1：10组成的固载化三氯化铝。

制备上述的改性聚丙烯复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)制备固载化三氯化铝：

按配比将三氯化铝溶于二硫化碳中，再将经100℃真空烘箱干燥24h以上的凹凸棒土置入前述溶液中进行搅拌，然后加热蒸发溶剂，最后于70℃的真空烘箱中干燥24h，得到固载化三氯化铝。

 (2)按配比称取PP树脂、PS树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和经（1）制备的固载化三氯化铝催化剂，一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合2-10分钟；

(3)在氮气保护下，将（2）混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；其中挤出机的机筒温度为180-230℃，螺杆转速为400-600r/min，熔体压力为1.5-2.5MPa，真空度为-0.04－0.1MPa。