[发明专利]一种高强度、轻量化、耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度、轻量化、耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法。该种聚丙烯复合材料由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯45‑90％；聚合物型成核剂0.1‑5％；纳米级无机填料0‑15％；微米级无机填料5‑20％；增韧剂5‑20％；抗刮擦助剂0.5‑3％；稳定剂0.1‑2％；其他添加剂0‑5％。聚合物型成核剂比无机填料诱导结晶能力更强，使聚丙烯结晶温度、力学强度更高，因此可以在保证材料高强度前提下减少无机填料用量，降低材料密度。纳米级无机填料替代部分常规微米级无机填料可以进一步降低无机填料总量，并同时保持材料尺寸稳定。无机填料的减少可以减弱材料受到刮擦后因无机填料外露导致的白色刮痕，而抗刮擦助剂的引入可以进一步提升材料耐刮擦能力，使材料成型后保持较好的表面外观。

技术领域

本发明涉及一种高强度、轻量化、耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法，所得材料具有高强度、轻量化、耐刮擦等特性，属于高分子材料加工和改性技术领域。

背景技术

聚丙烯是一种常见的热塑性聚合物，具有易加工、价格低廉、密度小、可回收再利用等优点。作为重要的车用材料，高强度是改性聚丙烯必须满足的一个基础性能指标。目前聚丙烯复合材料的高强度主要是通过引入无机矿物填料来实现，但无机矿物填料会使材料密度显著增加。如今轻量化已成为众多车企大力研究的重要课题，零件薄壁化和发泡注塑成型成为两个重要的减重手段，不过这两个手段主要是以减少零部件的材料用量为基本思路。如要进一步减重，材料自身的轻量化(降低密度)是重中之重，而在保证高强度的前提下减少无机矿物填料的用量是最直接和最有效的途径。此外，耐刮擦也是材料的一个重要外观实用指标——材料受到刮擦后会导致无机调料外露产生白色刮痕，因此降低无机填料的使用量也有利于改善耐刮擦性能。

尽管无机填料对材料轻量化和耐刮擦不利，但其可以使材料的尺寸更稳定，因此材料中不能完全去除，只能在合理的范围内减少用量。聚合物型成核剂与无机矿物填料相比是一种更为高效的聚丙烯α晶成核剂，在相同含量时前者更有利于提高聚丙烯的结晶温度和力学强度，此外密度更低，所以使用聚合物型成核剂可以减少无机矿物填料的使用总量。到目前为止，几乎所有关于聚丙烯成核剂的研究和报道都是针对纯聚丙烯体系，将成核剂用于聚丙烯复合材料体系(聚丙烯/增韧剂/无机填料复合体系)的性能调控较为罕见。随着粉体技术的发展，粒径低至0.1μm级别的纳米无机填料已经出现，这为进一步减少无机矿物填料的使用总量提供了思路。鉴于材料受到刮擦后会使无机填料外露，因此减少无机矿物填料使用总量也有利于改善材料的耐刮擦性能，另外再辅以优选的抗刮擦助剂，材料在成型后将可以长时间保持较好的外观。

发明内容

本发明的目的是开发一种高强度、轻量化、耐刮擦聚丙烯复合材料，所得材料可用于汽车及其他产品零部件的注塑。

本发明的另一目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度、轻量化、耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法，由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯45-90％；聚合物型成核剂0.1-5％；纳米级无机填料0-15％；微米级无机填料5-20％；增韧剂5-20％；抗刮擦助剂0.5-3％；稳定剂0.1-2％；其他添加剂0-5％。

其中，

所述的聚丙烯为熔体流动速率30-90g/10min的均聚或共聚聚丙烯，共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯重复单元摩尔含量为4-10％。

所述的聚合物型成核剂为聚乙烯基环己烷(poly(vinylcyclohexane)，PVCH)或偏二氟乙烯(poly(vinylidene-fluoride)，PVDF)或为两者的组合。

所述的纳米级无机填料为平均尺寸不大于0.1μm的纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米硅灰石、纳米重晶石等任意一种或几种组合。

所述的微米级无机填料为滑石粉，平均尺寸1-10μm。