[发明专利]一种超高抗冲强度聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于聚合物改性和加工领域，特别涉及一种超高抗冲强度聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，汽车工业的高速发展为聚丙烯材料提供了前所未有的机遇。一些重要的汽车内饰件，如保险杠、仪表板、门板、中控台等，除了要求它们具有足够的强度外，还要求它们具有足够的抗冲击性能。这样才能在汽车发生碰撞事故时保证它们不会产生明显的破裂或尖锐碎片，尽可能保护司乘人员的安全。例如，保险杠在汽车发生低速碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；在与行人发生事故时可以起到一定的保护行人的作用。门板在车辆发生侧碰时承载最直接的冲击，而无缝气囊仪表板则需要在车辆发生碰撞时保证气囊顺利而迅速地打开。一旦发生事故，保险杠、门板、仪表板等均不能产生任何可能伤人的硬质碎片。尤其在极限低温条件下，汽车工业对聚丙烯材料提出了极高的要求。

聚丙烯的结晶度高，结构规整，具有优良的力学性能，刚性高，但耐寒性差，低温冲击强度低。通常可以通过共聚的方法在聚丙烯中引入少量乙烯或丁烯等共单体，或者通过添加弹性体的方法对聚丙烯进行增韧，从而提高聚丙烯的抗冲强度，尤其是低温抗冲性能。例如，中国石化齐鲁石化公司生产的SP179是共聚聚丙烯牌号，因其具有极高的抗冲击性能被称为超高抗冲聚丙烯。相近的抗冲共聚聚丙烯牌号还有新加坡PTC公司的AW564、AW191，EXXON公司的AP3AW、AP3N，韩国晓星的J640，大韩油化的SB9108，燕山石化的K7708，茂名石化的EPC30R、EPC30R-H等(现代塑料加工应用，2006，18(4)：11-14)。张锴等在中国发明专利(申请号：201310740894.3)中使用乙烯–丁烯共聚物作为弹性体增韧剂，使用超细滑石粉作为无机填料，制备了一种高模量、超高抗冲聚丙烯复合材料。

但是，到目前为止，超高抗冲聚丙烯材料的低温抗冲强度还不够高。比如，SP179、AW564、AW191等共聚聚丙烯牌号在–20℃下的缺口冲击强度不超过12.5kJ/m²。用乙烯–丁烯共聚物作为弹性体增韧剂制备的超高抗冲聚丙烯复合材料在–30℃下的缺口冲击强度也不超过10.9kJ/m²。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超高抗冲聚丙烯复合材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种超高抗冲强度聚丙烯复合材料，由下述重量百分比的原料组成：

聚丙烯： 69.5～89.5％；

弹性体增韧剂： 10～30％；

稳定剂： 0.1～2％；

所述弹性体增韧剂为超支化聚乙烯。

在本发明中，所述聚丙烯采用熔融指数为0.3～60g/10min之间的均聚丙烯或丙烯共聚物；其中，丙烯共聚物的共聚单体常见为乙烯，其含量在0～10mol％范围内。

在本发明中，所述弹性体增韧剂采用支化度为84～125个支链/1000个碳、玻璃化转变温度为–67℃～–61℃、重均分子量为9.2万～42万、门尼粘度ML(1+4)125℃为2.12～86.63的超支化聚乙烯。

在本发明中，所述超支化聚乙烯的支化度84～125个支链/1000个碳中，甲基含量为48.7～64.5mol％，乙基含量为7.4～20.3mol％，丙基含量为1.8～6.7mol％，丁基含量为2.8～5.6mol％，戊基含量为2.1～3.7mol％，碳数≥6支链含量为12.1～24.3mol％。

在本发明中，所述稳定剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂的混合物，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。

在本发明中，所述稳定剂采用抗氧剂B215，即主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168按摩尔比1:1混合的混合物。

提供制备所述超高抗冲强度聚丙烯复合材料的方法，具体包括下述步骤：

(1)按下述重量百分比称取聚丙烯、超支化聚乙烯和稳定剂：

聚丙烯： 69.5～89.5％；

弹性体增韧剂： 10～30％；

稳定剂： 0.1～2％；

(2)将步骤(1)称取的原料在高速混合器中干混3～15分钟后，将混合后的原料加入Haake转矩流变仪中，流变仪的温度设定为170～190℃，转速为30～100转/分钟，共混时间为5～10分钟；共混结束后，(趁热)将物料剪成(0.5厘米见方的)颗粒，即制得所需超高抗冲强度聚丙烯复合材料。