本发明专利技术公开一种高填充低密度的聚丙烯复合材料及其制备方法，其中高填充低密度的聚丙烯复合材料由以下原料按照重量份组成：聚丙烯50‑75份、无机填料5‑10份、改性微介孔矿物10‑20份、增韧剂10‑20份、抗氧剂0.2‑0.4份、润滑剂0.5‑1份、其他助剂0‑3份。本发明专利技术采用碳酸氢钠和柠檬酸复配处理开孔微介孔型矿物替代部分矿物填充，改性微介孔矿物在注塑成型过程中受热分解产生大量几个到几十微米的泡孔，泡孔附着在矿物内部高比表面能的孔道表面，由于气体占位微介孔道使得基体熔体难以进入充填。此方法有效降低了高填充聚丙烯的密度和重量，且不损失其性能综合性能，赋予材料良好的机械性能，同时具有隔音，降噪等功能，可以广泛用于汽车内饰材料。
【技术实现步骤摘要】
一种高填充低密度的聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体是一种高填充低密度的聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
轻量化与节能环保成为汽车用材料的发展趋势，非金属材料主要为改性塑料在汽车中的占比在不断地提高，以低密度、高填充为改性方向的改性塑料注塑件成为实现汽车轻量化的主要途径之一；聚丙烯因其具有优异的机械性能，良好的加工性，被广泛用于汽车外饰。填充型聚丙烯材料，主要采用添加滑石粉，来提高材料的高刚性，耐热性，尺寸稳定性，添加橡胶来增加韧性，赋予材料很好的刚韧平衡性，但导致聚丙烯复合材料的最终密度比较高，例如填充20份的滑石粉的聚丙烯复合材料材料，密度在1.04-1.06g/cm3，比纯聚丙烯增重15-17％，注塑制件应用在汽车零部件中会大幅提高汽车单重，不符合汽车部件轻量化的趋势。微介孔矿物具有特殊的微孔结构，比表面积大，堆积密度小，添加到聚丙烯中部分替代或者全部替代无机填料，使聚丙烯塑料具有更小的密度，使得汽车制品更为轻巧。常见的介孔材料有分子筛、硅藻土、硅酸钙，沸石粉，硅藻土的硬度较小，含有较多的微孔，最小的孔径为十几个纳米。干净纯度高的硅藻土密度一般0.41-0.93g/cm3。分子筛是一种硅铝酸盐多微孔晶体，具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。硅酸钙具有特殊的蜂窝状微孔结构，比表面积大，密度一般为1.3-1.4g/cm3。沸石粉是一类由硅、铝、氧构成的具有不同孔道结构和尺寸的晶体材料，内部有很多形状规则、大小一定的空腔和连接这些空腔的孔道。微介孔矿物材料相对大的孔径以及规整的孔道结构，对小分子的气体有着很强的吸附能力。吸附气体的微介孔矿物尽可能降低制品密度，降低制品重量，达到减少制品重量的要求，同时介孔材料作为增强剂，能提高聚丙烯材料的强度，除此还能赋予材料隔音降噪的功能，成为聚合物加工改性领域感兴趣的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统高含量滑石粉填充聚丙烯材料密度大，介孔材料中的微孔在熔融过程中，聚丙烯分子链容易进入到微孔内部，无法有效降低高填充聚丙烯材料的密度的缺陷，提供一种高填充低密度的聚丙烯复合材料及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高填充低密度的聚丙烯复合材料，由以下原料按照重量份制备而成：进一步方案，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。进一步方案，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种，所述无机填料的粒径目数为5000-12000目。进一步方案，所述改性微介孔矿物为柠檬酸表面包覆碳酸氢钠改性分子筛、硅藻土、硅酸钙、沸石粉中的至少一种。进一步方案，所述增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯橡胶中的至少一种。进一步方案，所述增韧剂为POE弹性体，所述POE弹性体在190℃，2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为0.5-50g/10min。进一步方案，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述硫代硫酸酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。进一步方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙，硬脂酸锌、褐煤蜡、戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。进一步方案，所述其他助剂为紫外光吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、抗静电剂或着色剂。本专利技术的另一个目的在于提供一种高填充低密度的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备改性微介孔矿物：在1m3容积反应器中加入0.7m3纯净水，加入过量碳酸氢钠制成饱和溶液，在饱和碳酸氢钠溶液中加入碳酸氢钠量1％柠檬酸，搅拌10min，后加入微介孔矿物，加热80℃恒温搅拌2h，离心分离，将离心产物放置80℃真空干燥箱真空干燥4h，干燥后的产物进行粉碎研磨，得到改性微介孔矿物；其中，微介孔矿物为分子筛、硅藻土、硅酸钙、沸石粉中的至少一种；(2)按配比，将步骤(1)制备的改性微介孔矿物与聚丙烯、无机填料、增韧剂、抗氧剂、润滑剂以及其他助剂一起投入混料锅混合均匀，经双螺杆挤出机熔融混合挤出造粒，制得高填充低密度的聚丙烯复合材料；其中，挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.08～-0.06MPa。本专利技术的有益效果：1、本专利技术使用介孔材料通过碳酸氢钠和柠檬酸处理，注塑成型过程中，处理剂受热分解，产生大量的二氧化碳气体，介孔材料利用其丰富的微孔结构，能有效吸附二氧化碳，也阻止了熔融的聚丙烯分子链进入孔道内，防止孔道内部空间被占据，能有效降低材料重量；2、降低密度：利用处理过的介孔材料替代部分滑石粉，吸附气体的微孔结构能赋予高填充聚丙烯复合材料降低的密度，相对对比例填充的复合材料密度降低达8％，可达1.03g/cm3；3、根据国标检测标准高填充低密度的聚丙烯复合材料悬臂梁缺口强度达48KJ/cm2、弯曲模量达1583MPa，表明本专利技术复合材料具有很好的韧性及强度，刚性和韧性实现了很好的平衡；4、本专利技术制备的高填充低密度的聚丙烯复合材料的具有较低的密度，优异的力学性能，很好的刚韧平衡性，可以广泛应用于汽车内外饰部件。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1本实施例中的高填充低密度的聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：具体制备方法包括以下步骤：(1)制备改性硅藻土：在1m3容积反应器中加入0.7m3纯净水，加入过量碳酸氢钠制成饱和溶液，在饱和碳酸氢钠溶液中加入碳酸氢钠量1％柠檬酸，搅拌10min，后加入硅藻土，加热80℃恒温搅拌2h，离心分离，将离心产物放置80℃真空干燥箱真空干燥4h，干燥后的产物进行粉碎研磨，得到改性硅藻土；(2)将步骤(1)制备的20份改性硅藻土、50份嵌段共聚聚丙烯、10份滑石粉、20份POE弹性体、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168，1.0份润滑剂硬脂酸钙投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得高填充低密度的聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为200℃，螺杆转速为400r/min，真空度为-0.06MPa。实施例2本实施例中的高填充低密度的聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：具体制备方法包括以下步骤：(1)制备改性硅酸钙：在1m3容积反应器中加入0.7m3纯净水，加入过量碳酸氢钠制成饱和溶液，在饱和碳酸氢钠溶液中加入碳酸氢钠量1％柠檬酸，搅拌10min，后加入硅酸钙，加热80℃恒温搅拌2h，离心分离，将离心产物放置80℃真空干燥箱真空干燥4h，干燥后的产物进行粉碎研磨，得到改性硅酸钙；(2)将步骤(1)制备的10份改性硅酸钙、无规共聚聚丙烯35份、均聚聚丙烯40份、5份碳酸钙、10份POE弹性体、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.5份润滑剂褐煤蜡、0.5份表面光亮剂TAF投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得高填充低密度的聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为210℃，螺杆转速为350r/min，真空度为-0.08MPa。实施例3本实施例中的高填充低密度的聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：具体制备方法包括以下步骤：(1)制备改性沸石粉：在1m3容积反应器中加入0.7m3纯净水，加入过量碳酸氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下原料按照重量份制备而成：聚丙烯 50‑75份无机填料 5‑10份改性微介孔矿物 10‑20份增韧剂 10‑20份抗氧剂 0.2‑0.4份润滑剂 0.5‑1份其他助剂 0‑3份。
【技术特征摘要】
1.一种高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下原料按照重量份制备而成：聚丙烯50-75份无机填料5-10份改性微介孔矿物10-20份增韧剂10-20份抗氧剂0.2-0.4份润滑剂0.5-1份其他助剂0-3份。2.根据权利要求1所述的高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种；所述无机填料的粒径目数为5000-12000目。4.根据权利要求1所述的高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述改性微介孔矿物为柠檬酸表面包覆碳酸氢钠改性分子筛、硅藻土、硅酸钙、沸石粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯橡胶中的至少一种。6.根据权利要求5所述的高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为POE弹性体，所述POE弹性体在190℃，2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为0.5-50g/10min。7.根据权利要求1所述的高填充低密度的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：石阳阳，周海，闫溥，李荣群，
申请(专利权)人：合肥会通新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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