一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法和用途。主要原料组成为：聚丙烯、硅橡胶‑硅烷偶联剂‑空心玻璃微珠反应物、填料和助剂包。本发明专利技术制备的高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料中，聚丙烯的分子量分布窄，空心玻璃微珠和硅橡胶主要分布在材料的表层，制件表面光泽度高，加工性好，收缩率低，注塑制件不易产生流痕，可替代ABS等用于家电外壳、汽车装饰条、车门把手等对光泽、耐磨耐刮擦性能要求较高的制件。

【技术实现步骤摘要】
一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法和用途
本专利技术属于高分子材料及加工领域，具体涉及一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法和用途。
技术介绍
聚丙烯(PP)作为通用塑料之一，具有无毒、价格低廉、相对密度小、耐化学腐蚀、强度高、易于回收利用等优点，广泛应用于家用电器、汽车零部件、日常用品等领域。高光泽聚丙烯作为光泽度较高的材料可替代ABS等广泛应用于家电外壳、日常用品外壳、汽车饰条等，但是与ABS相比，聚丙烯存在耐磨耐刮擦性较差，尤其是耐磨性较差会使聚丙烯材料在使用过程中光泽度不断降低，这极大地限制了聚丙烯的应用领域。目前高光泽聚丙烯主要是通过使用高光泽聚丙烯，并加入对光泽度影响较小的填料如玻璃微珠、硫酸钡、碳酸钙等，其不足在于，一方面高光泽聚丙烯价格较高，另一方面耐磨耐刮擦性能不能得到有效的改善。专利CN102206377A公开了一种高光泽易成型聚丙烯复合材料及其制备方法，组成为双峰聚丙烯、聚丙烯、弹性体、填充改性剂、热稳定剂、成核剂和加工助剂，可以应用于家电外壳等。专利CN103694562A公开了一种汽车内饰件用免喷涂耐刮擦聚丙烯复合材料，由聚丙烯、弹性体、滑石粉、相容剂、金属颜料、金属颜料表面处理剂、耐刮擦剂、抗氧剂和光稳定剂组成，制备的复合材料具有金属颜色，且有一定的耐刮擦性能。专利CN107141609A公开了一种耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备方法，以聚丙烯和热塑性聚酯弹性体为主要组成物质，热塑性聚酯弹性体会浮在聚丙烯的表面形成一种致密的保护膜，从而使聚丙烯复合材料具有良好的耐刮擦性能。专利CN106589584A公开了一种轻量化、耐刮擦、高光泽材料及其制备方法和在制备汽车内饰仪表盘中的应用，其采用高刚性的均聚聚丙烯，高强度、高耐热的高融体强度聚丙烯和成核剂及少量纳米无机粉体复合，在仪表盘表面形成一层光亮的高分子薄膜，增强仪表盘的耐刮擦性能及光泽度。上述专利未能很好的解决聚丙烯的耐磨耐刮擦问题，尤其是高光聚丙烯的耐磨耐刮擦问题，需要开发新的产品和配套的加工工艺，以弥补现有技术的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料。该材料利用异氰酸酯与羟基反应在硅橡胶两端引入硅烷偶联剂，再通过硅烷偶联剂与空心玻璃微珠表面水的反应，使空心玻璃微珠联结在硅橡胶的两端；同时，硅橡胶与聚丙烯的相容性较差，在注塑加工过程中硅橡胶会带着空心玻璃微珠一起向材料的表面迁移，从而使空心玻璃微珠主要分布在制件的表层，实现耐磨耐刮擦的效果。表层的空心玻璃微珠对降低光泽度的影响小，而对光泽度影响较大的填料在材料中均匀分布故在表层相对较少，从而使制件又很好地保持了光泽度。本专利技术的另一目的在于提供该高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法。该方法首先制备出硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠的反应物，并引入过氧化物和成核剂促进硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠反应物在加工制品的过程中往表层迁移，从而有利于获得高光泽度、耐磨耐刮擦的聚丙烯复合材料制品。本专利技术的又一目的在于提供该高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料在加工高光泽耐磨耐刮擦的高分子材料制件中的用途。为实现以上专利技术目的和达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料，通过如下组分制备得到：S1、聚丙烯，60％～90％，优选65％～85％；S2、硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠反应物，2％～20％，优选5％～10％；S3、填料，5～30％，优选10～20％；S4、助剂包，含润滑剂0.01％～2％，优选0.2％～1％，过氧化物0.001％～0.2％，优选0.01％～0.1％，抗氧剂0.1％～2％，优选0.2％～1％，成核剂0.01％～2％，优选0.2％～1％；以上组分的比例按聚丙烯复合材料总质量计。本专利技术中，S1选用的聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，熔指范围为1-60g/10min，优选熔指范围为3-30g/10min。本专利技术中，S2通过如下组分制备：S2-1、空心玻璃微珠；S2-2、端羟基硅橡胶，其与硅烷偶联剂反应得到硅橡胶-硅烷偶联剂反应物，反应物用量为空心玻璃微珠质量的5％～30％，优选10％～20％；S2-3、硅烷偶联剂，硅烷偶联剂用量为端羟基硅橡胶质量的0.5％～5％，优选1％～3％；制备S2时需加入有机溶剂，有机溶剂优选为四氢呋喃，有机溶剂与硅橡胶-硅烷偶联剂反应物的质量比为(2～10):1，优选(4～6):1。本专利技术中，S2-1选用的空心玻璃微珠直径为1～100μm，优选2～50μm；S2-2选用的端羟基硅橡胶分子量为10,000～150,000，优选15,000～50,000；S2-3选用的硅烷偶联剂为-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(例如KH560)、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(例如ALINK-25)和3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷(例如ALINK-35)中的一种或多种，优选3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(例如ALINK-25)和/或3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷(例如ALINK-35)。本专利技术中，S3选用的填料为硫酸钡、碳酸钙和滑石粉中的一种或多种。本专利技术中，S4助剂包中的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、白油和石蜡油中的一种或多种；过氧化物为过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)、二-(叔丁基过氧化异丙基)苯(无味DCP)和二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种或多种；抗氧剂为1010、1076、168和626中的一种或多种；成核剂为NA11和/或NA21。本专利技术中，所述聚丙烯复合材料的制备方法包含以下步骤：(1)将端羟基硅橡胶和硅烷偶联剂在密炼机中混合，制备硅橡胶-硅烷偶联剂反应物；将该反应物与空心玻璃微珠、四氢呋喃混合搅拌，抽真空除去四氢呋喃，置入烘箱加热，制得硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠反应物；(2)将步骤(1)的硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠反应物和填料在混合机中混合，制得混合物B；(3)将聚丙烯、润滑剂、过氧化物、抗氧剂和成核剂在混合机中混合，制得混合物A；(4)将混合物A在双螺杆挤出机的主喂料口加入，混合物B在双螺杆挤出机的侧喂料口加入，两个混合物在双螺杆挤出机中进行熔融混合后，得到高光泽耐磨耐刮擦的聚丙烯复合材料。本专利技术中，所述制备方法的步骤(1)中制备硅橡胶-硅烷偶联剂反应物的混合温度为80～200℃，优选100～120℃，转速为50～150rpm，优选60～100rpm，混合时间为5～30min，优选8～20min；制备硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠反应物的混合时间为1～3h，搅拌桨转速50～200rpm，温度为25～50℃，真空度为-0.07～-0.1MPa，烘箱温度为80～100℃，放置时间为1～3h。本专利技术中，所述制备方法的步骤(2)的混合时间为5～10min，转速为20～100rpm，温度为10～40℃。本专利技术中，所述制备方法的步骤(3)的混合时间为3～10min，转速为20～100rpm，温度为10～40℃。本专利技术中，所述制备方法的步骤(4)的螺杆温度180-230℃，优选190-220℃，转速为200-600rpm，优选220-400rpm。本专利技术中，所述的高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料，用于加工对光泽和/或耐磨耐刮擦性能要求高的高分子材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料，通过如下组分制备得到：S1、聚丙烯，60％～90％，优选65％～85％；S2、硅橡胶‑硅烷偶联剂‑空心玻璃微珠反应物，2％～20％，优选5％～10％；S3、填料，5～30％，优选10～20％；S4、助剂包，含润滑剂0.01％～2％，优选0.2％～1％，过氧化物0.001％～0.2％，优选0.01％～0.1％，抗氧剂0.1％～2％，优选0.2％～1％，成核剂0.01％～2％，优选0.2％～1％；以上组分的比例按聚丙烯复合材料总质量计。

【技术特征摘要】
1.一种高光泽耐磨耐刮擦聚丙烯复合材料，通过如下组分制备得到：S1、聚丙烯，60％～90％，优选65％～85％；S2、硅橡胶-硅烷偶联剂-空心玻璃微珠反应物，2％～20％，优选5％～10％；S3、填料，5～30％，优选10～20％；S4、助剂包，含润滑剂0.01％～2％，优选0.2％～1％，过氧化物0.001％～0.2％，优选0.01％～0.1％，抗氧剂0.1％～2％，优选0.2％～1％，成核剂0.01％～2％，优选0.2％～1％；以上组分的比例按聚丙烯复合材料总质量计。2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，S1选用的聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，熔指范围为1-60g/10min，优选熔指范围为3-30g/10min。3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，S2通过如下组分制备：S2-1、空心玻璃微珠；S2-2、端羟基硅橡胶，其与硅烷偶联剂反应得到硅橡胶-硅烷偶联剂反应物，反应物用量为空心玻璃微珠质量的5％～30％，优选10％～20％；S2-3、硅烷偶联剂，硅烷偶联剂用量为端羟基硅橡胶质量的0.5％～5％，优选1％～3％；制备S2时需加入有机溶剂，有机溶剂优选为四氢呋喃，有机溶剂与硅橡胶-硅烷偶联剂反应物的质量比为(2～10):1，优选(4～6):1。4.根据权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，S2-1选用的空心玻璃微珠直径为1～100μm，优选2～50μm；S2-2选用的端羟基硅橡胶分子量为10,000～150,000，优选15,000～50,000；S2-3选用的硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，优选3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷和/或3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷。5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，S3选用的填料为硫酸钡、碳酸钙和滑石粉中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，S4助剂包中的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、白油和石蜡油中的一种或多种；过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二-(叔丁基过氧化异丙基)苯和二叔丁基过...

【专利技术属性】
技术研发人员：花月庆，陈连清，王绍杰，李旭，苗春萌，颜晓捷，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，万华化学宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37