一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料及其制备方法，其中聚丙烯复合材料由以下原料按重量百分比组成：聚丙烯44‑84％，高性能无机填料10‑20％，弹性体增韧剂5‑25％，相容剂0‑3％，稳定剂0.1‑2％，其它添加剂0‑5％。本发明专利技术通过高流动性聚丙烯、高性能无机填料、弹性体增韧剂和相容剂的最优配比及协同作用，得到了高流动性、高刚性、兼具刚韧平衡，同时密度更低的高性能聚丙烯复合材料。通过将高性能无机填料从侧喂料口加入的工艺方法，获得了综合机械性能更好的聚丙烯复合材料。与现有高流动性高刚性的聚丙烯复合材料相比，本发明专利技术的材料除了机械性能相当外，还具有更低的密度，非常适用于满足在现有薄壁零件基础上继续减重的需求。

Low density and high performance polypropylene composite material capable of being used for thin-wall injection molding parts and preparation method thereof

The invention discloses a method for thin-walled injection molding parts with low density and high performance polypropylene composite material and preparation method thereof, wherein the polypropylene composite material comprises the following raw materials by weight percentage: 44 to 84% polypropylene, high performance inorganic filler 10 20% elastomer toughening agent 5 25%, 0 3% compatibilizer 0.1, stabilizer 2%, other additives 0 5%. The present invention by high fluidity polypropylene, high performance inorganic filler and elastomer toughening agent and the optimal ratio of compatibility and synergistic effect, has high fluidity, high rigidity, with rigid tough balance, while the high performance polypropylene composite material with lower density. Polypropylene composite material with better mechanical properties was obtained by adding high performance inorganic filler to the side feed. Compared with the existing high fluidity polypropylene composite material with high rigidity, the material of the invention in addition to certain mechanical properties, but also has lower density, very suitable for continued weight loss based on the existing thin-walled parts on demand.

【技术实现步骤摘要】
一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。
技术介绍
随着汽车工业的迅猛发展和能源问题的日益严峻，整车轻量化成为每个汽车厂都在大力研究的重要课题。在车用塑料中，用量最大的聚丙烯类材料现有的轻量化方案主要有：低密度化、可薄壁化、物理及化学发泡、直接替代金属等。随着轻量化研究的深入，既有减重方案已经越来越难以满足需求，于是需要在现有轻量化技术上做进一步优化。目前主流车用塑料零件，传统壁厚一般以2.5-3.0mm为主，薄壁化零件已经逐渐将壁厚减到1.8-2.2mm，低密度材料的应用也可以使零件减重5-10％不等。如果将上述两种方法结合起来，薄壁化的同时尽可能的降低材料密度，那么减重的效果将更加明显。但薄壁化零件所用材料本身刚性较高，单纯的密度降低势必造成弯曲模量等性能下降，虽然重量减下来了，零件的承重等要求将难以满足，违背了“整车减重不能以牺牲性能为代价”的准则。为了解决上述问题，本专利技术通过高性能无机填料、弹性体增韧剂及相容剂协同作用，摸索出最优的组分配比，并使用侧向喂料工艺，获得了兼具高流动性、高刚性、刚韧平衡，同时密度更低的高性能聚丙烯复合材料，可以直接替代现有薄壁化零件所用材料，实现进一步减重的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，用于汽车或家电行业薄壁化零部件的注塑。本专利技术的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：其中，所述的聚丙烯为熔体流动速率为30-100g/10min的均聚或共聚丙烯，测试条件为230℃，2.16kg；其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol％。所述的高性能无机填料为滑石粉、云母、晶须、硅灰石和玻璃纤维中的一种或两种以上的组合物，优选平均直径1um的滑石粉。所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等中的一种或两种以上的组合物,优选乙烯-辛烯共聚物弹性体，熔体流动速率为0.5-10g/10min；测试条件为230℃，2.16kg。所述的相容剂为接枝聚丙烯、接枝聚乙烯、接枝聚苯乙烯、接枝ABS和接枝POE中的一种或两种以上组合，所述的接枝基团为马来酸酐、硅烷、丙烯酸和聚丙烯酰胺中的一种或两种以上组合，优选为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89-0.91g/cm3，熔点为170-190℃，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为10-50g/10min，接枝率为0.5-1.0％，为任意均聚或嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得。所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中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。所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、光稳定剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的一种或以上的组合物。上述可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：1)按重量配比称取原料；2)将聚丙烯、高性能无机填料、弹性体增韧剂、相容剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区190-200℃，二区190-210℃，三区190-210℃，四区190-210℃，机头190-220℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。3)另一种优选的方法为：将聚丙烯、弹性体增韧剂、相容剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟制得混合物A，将混合物A从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机，高性能无机填料从螺杆中部侧向喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区190-200℃，二区190-210℃，三区190-210℃，四区190-210℃，机头190-220℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。本专利技术的优点是：1、通过高流动性聚丙烯、高性能无机填料、弹性体增韧剂和相容剂的最优配比及协同作用，得到了高流动性、高刚性、兼具刚韧平衡，同时密度更低的高性能聚丙烯复合材料。2、通过将高性能无机填料从侧喂料口加入的工艺方法，获得了综合机械性能更好的聚丙烯复合材料。3、与现有高流动性高刚性的聚丙烯复合材料相比，本专利技术的材料除了机械性能相当外，还具有更低的密度，非常适用于满足在现有薄壁零件基础上继续减重的需求。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的范围不受这些实施例的限制，本专利技术的范围在权利要求书中提出。在实施例及对比例的复合材料配方中，所用高流动性聚丙烯为熔体流动速率(230℃×2.16kg)30-80/10min的嵌段共聚丙烯，所用普通聚丙烯为熔体流动速率(230℃×2.16kg)5-30/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在4-10mol％范围内。所用高性能无机填料为平均直径1um的滑石粉。所用弹性体为DOW公司的乙烯-辛烯共聚物8150。所用相容剂为自制马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为0.5％，为任意均聚或嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得。所用稳定剂为英国ICE公司的NegonoxDSTP(化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯)、Ciba公司的Irganox1010(化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、以及Ciba公司的Igrafos168(化学名称为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯)。实施例1按重量百分比称取高流动性聚丙烯74.5％、滑石粉10％、弹性体增韧剂15％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例2按重量百分比称取高流动性聚丙烯69.5％、滑石粉15％、弹性体15％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例3按重量百分比称取高流动性聚丙烯63.5％、滑石粉15％、弹性体增韧剂20％、相容剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：由下列重量百分比的原料组成：

【技术特征摘要】
1.一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：由下列重量百分比的原料组成：2.根据权利要求1所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为熔体流动速率为30-100g/10min的均聚或共聚丙烯，测试条件为230℃，2.16kg；其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol％。3.根据权利要求1所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的高性能无机填料为滑石粉、云母、晶须、硅灰石和玻璃纤维中的一种或两种以上的组合物。4.根据权利要求3所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的高性能无机填料为平均直径1um的滑石粉。5.根据权利要求1所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等中的一种或两种以上的组合物。6.根据权利要求5所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的弹性体增韧剂为乙烯-辛烯共聚物弹性体，熔体流动速率为0.5-10g/10min；测试条件为230℃，2.16kg。7.根据权利要求1所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为接枝聚丙烯、接枝聚乙烯、接枝聚苯乙烯、接枝ABS和接枝POE中的一种或两种以上组合，所述的接枝基团为马来酸酐、硅烷、丙烯酸和聚丙烯酰胺中的一种或两种以上组合。8.根据权利要求7所述的一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89-0.91g/cm3，熔点为170-190℃，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锴，张鹰，张祥福，周文，
申请(专利权)人：重庆普利特新材料有限公司，上海普利特化工新材料有限公司，上海普利特复合材料股份有限公司，浙江普利特新材料有限公司，上海普利特材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50