[发明专利]一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及制备方法

说明书

本发明属于一种对通用高分子材料进行功能化改性的新材料领域，具体公开了一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及制备方法，以重量份数计，由以下原料组成：聚丙烯30％～60％、高密度聚乙烯0～10％、增韧剂5％～20％、钨酸锆(ZrW₂O₈)5％～20％、硅酮母粒1％～4％、滑石粉5％～30％、相容剂1％～6％、抗氧剂0.1％～0.3％、光稳定剂0.1％～0.3％，原料的重量百分比之和为100％。本发明制备的聚丙烯复合材料，具有极低的线性膨胀系数，可以使得该线性系数处于1.5％～4.9％之间可调，特别适合于汽车外饰件等大尺寸零部件在气温变化时对尺寸稳定性的应用要求。

技术领域

本发明属于一种对通用高分子材料进行功能化改性的新材料领域，具体涉及一种以通用共聚聚丙烯为主要基础材料，通过添加多种辅料和助剂在特定的加工工艺条件下，使所制得的复合材料具有低线性膨胀系数(以下简称CLTE)。

背景技术

聚丙烯因来源广泛、价格低廉、密度小、力学均衡性好、易回收利用等特点广泛的应用于汽车行业，应用前景很好，但由于聚丙烯是半结晶聚合物，其具有收缩率大、线性膨胀系数大等缺点，对于汽车内外饰等大尺寸零部件，当气温变化较大时，这些零部件会因为聚丙烯材料较大的线性膨胀系数，使其装配尺寸会出现较大的变化，导致零部件装配过紧或装配间隙过大，甚至无法装配；也会造成已经在使用中的汽车内外饰件，由于聚丙烯线性膨胀系数过大，在经过长期的气温变化后，造成内外饰件变形或脱落。因此，需要对聚丙烯材料进行复合改性以降低其线性膨胀系数。

为了获得较低的线性膨胀系数，传统技术在制备聚丙烯复合材料过程中，主要是采用无机填料进行填充的技术路线进行改善，例如：中国专利CN 106147034A采用金云母作为改性剂，其外观效果不好，另外收缩率在6-8‰和CLTE在5～7×10^-51/K，还不是很好；中国专利CN103044775A、CN201511019839、CN201711167913、CN201711447917、CN 110628131A采用短切玻璃纤维、晶须、针状硅灰石、高长径比超细滑石粉和纳米氢氧化镁或/和碱式硫酸镁晶须来降低聚丙烯CLTE，但由于该类填充物长径比较大，最终产品容易出现浮纤和翘曲问题，并且需要较大含量的填充才能有效降低CLTE，这又会导致复合材料的密度增加而且韧性下降；中国专利CN201610530393采用靶向纳米增效功能母粒来改变聚丙烯的结晶性，由于滑石粉也有成核作用，此方法对CLTE的降低效果有限；中国专利CN201710726681采用玻璃微珠来降低CLTE，但由于玻璃微珠在加工过程中易碎，加工难度较大。中国专利CN110511477A采用负热膨胀材料Sc₂W₃O₁₂和聚硼硅氧烷做成低线性膨胀系数母粒，再与聚丙烯复合改性，可以将复合材料的CLTE降低到1.7×10^-51/K，但由于Sc₂W₃O₁₂难以大量获得，且为了提高Sc₂W₃O₁₂在聚丙烯基体中的分散效果而需要提前造成母粒，导致复合材料成本上升。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，可满足各大汽车主机厂对内外饰件尺寸稳定性的要求。

本发明另一个目的在于提供上述低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的制备方法，配合特定的混料、下料步骤和挤出工艺，使得物料分布分散均匀，达到高效降低复合材料CLTE的目的，且生产工艺简单，适合大批量生产。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，以重量份数计，由以下原料组成：

原料的重量百分比之和为100％。