[发明专利]一种聚丙烯复合材料及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术与科学领域，具体涉及一种改性聚丙烯复合材料，特别涉及一种低线性膨胀系数、高耐寒性、高耐磨性的聚丙烯复合材料及其制备方法与用途。

背景技术

聚丙烯(PP)具有综合性能优良、原料来源丰富、可设计性强等优点，特别值得提出的是聚丙烯的毒性较小，化学稳定性好，在使用中无有毒物质释放，对人体危害较小，使其在食品卫生行业应用逐渐增多，但在使用条件要求较高情况下，如用于注塑保温杯内层杯盖时，则要求其具备如下性能：1、低线性膨胀系数，因保温杯杯盖由内层塑料杯盖和外层金属杯盖配套组成，而保温杯经常在冷热交替的环境中使用，则要求内层材料具有较低的线性膨胀系数，以确保注塑件的尺寸稳定，防止保温杯内层杯盖从金属杯盖中脱落，从而避免杯中的液体泄漏造成安全隐患；2、耐磨性能优异，保温杯内层杯盖在使用过程中经常与金属螺纹杯口相互摩擦，则要求杯盖材料具备较高的耐磨性能，以防止因杯盖内层材料耐磨性能不够而造成食品安全问题；3、高耐寒性，当保温杯在寒冷地区使用时，要确保杯盖内层材料具备足够的耐寒性能，保证材料在正常使用下不产生应力开裂。目前工业领域未改性聚丙烯材料线性膨胀系数较大，尺寸稳定性较差，注塑制件在成型后容易因内部应力集中而产生变形，同时耐磨性能也较差，限制了聚丙烯的广泛应用。

为了满足上诉要求，专家提出了降低材料线性膨胀系数的方法，专利CN201310585465.3公开了一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法，此发明采用了一种具有三维空间结构的晶须使聚丙烯的线性膨胀系数降低至4.0×10^-5，并且在注塑成型时材料的流动方向(FD)与垂直流动方向(TD)拥有相近的线性膨胀系数。但该专利没有涉及材料的耐磨性能以及耐低温性能的介绍。专利CN104231515A公开了一种耐磨聚丙烯复合材料，以及该聚丙烯复合材料的制备方法，该发明采用碳酸钙晶须与芳纶浆粕的复配，制备的聚丙烯复合材料在耐磨性能、刚性以及耐热性能较常规聚丙烯改性材料均有所提高，但该专利在材料的尺寸稳定性方面及耐低温方面并未介绍。

随着科技的进步以及高分子材料科学的发展，一款多用途型聚丙烯复合材料必将得到发展。其中特别是要求聚丙烯复合材料同时具有低线性膨胀系数、高耐寒性和高耐磨性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种同时具有低线性膨胀系数、高耐寒性和高耐磨性能的聚丙烯复合材料。

本发明的另一目的是提供上述聚丙烯复合材料的制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发明的聚丙烯复合材料，其特点在于：各原料按质量百分数的配比为：

聚丙烯树脂40％-80％；

弹性体5％-15％；

二氧化硅5-30％；

矿物填料5-30％；

耐磨剂1％-10％；

润滑剂0.1％-2％；

其他添加剂0.1％-5％；

所述聚丙烯树脂优选为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的一种或者几种组成的混合物，所述聚丙烯树脂的熔体质量流动速率(MFR)在温度230℃、载荷重量2.16Kg的测试条件下为2-80g/10min，均聚聚丙烯树脂的悬臂梁缺口冲击强度≥1KJ/m²(23℃)，共聚聚丙烯树脂的悬臂梁缺口冲击强度≥5KJ/m²(23℃)。

所述的弹性体优选为α烯烃共聚物，所述α烯烃共聚物为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物；所述弹性体密度为0.850-0.940g/cm³，熔体质量流动速率在温度190℃、载荷重量2.16Kg的测试条件下为0.1-40g/10min。

所述的二氧化硅为微米级药用白炭黑，优选卡博特白炭黑M-5或德固赛AEROSIL380的一种或几种混合物。

所述矿物填料为超细高硅药用级滑石粉，所述超细高硅药用级滑石粉优选为：粒径为0.1-3μm，二氧化硅含量≥65％，白度≥95，烧失量在800℃下≤3％。

所述耐磨剂为硅酮母粒、硅酮粉和聚四氟乙烯的一种或几种的混合物，优选道康宁MB50-002硅酮母粒。

所述润滑剂为酰胺类润滑剂、金属皂类润滑剂和氧化聚乙烯蜡类润滑剂中的一种或几种的混合物，优选CRODA Crodamide ER(UNISLIP 1753)或韩国安龙化学EBS等。