一种注塑级耐磨聚丙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种注塑级耐磨聚丙烯材料及其制备方法，各组分的重量份数：高结晶聚丙烯100份；玻璃纤维3～5份；玻璃纤维架桥剂1～5份；UHMW

【技术实现步骤摘要】
一种注塑级耐磨聚丙烯材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料制备及改性
，涉及一种注塑级耐磨聚丙烯材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯无毒、无味，密度小，强度、刚度相对平衡，是一种力学性能优良的塑料，近年来随着聚丙烯材料工程化改性技术的快速发展，广泛应用于建筑材料、电子电器、汽车船舶等领域。但是聚丙烯耐磨性差，容易产生擦痕，制约了聚丙烯的使用空间。
[0003]现有技术改善聚丙烯的耐磨性一般通过加入二硫化钼、聚四氟乙烯等，但会使冲击性能大幅下降，价格高昂，性价比一般。汽车内饰产品往往通过加入硅灰石或者滑石粉及硅酮母粒来改善刮痕，但效果一般，并且冲击性能大幅度下降。
[0004]为解决冲击性能降低的问题，现有技术有加入0.2～0.5nm玻璃纤维的方案，且添加量7～12％，该方法虽然提高材料的力学性能，但是由于采用的玻璃纤维为纳米级的，对刚性热变形温度提升效果有限，相对来说热变形温度较低，而且并未对聚丙烯材料的耐磨性有提升。
[0005]因此，改善聚丙烯耐磨性的同时保持较高的冲击性能和热变形温度，是有待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是改善聚丙烯耐磨性的同时保持较高的冲击性能和热变形温度，提供一种注塑级耐磨聚丙烯材料及其制备方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种注塑级耐磨聚丙烯材料，包括如下重量份数的各组分：
[0009][0010]玻璃纤维添加量太少，对材料刚性、硬度、热变形温度提升有限，太多又会造成表面浮纤外观不良；UHMW
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PE添加量太少会对材料冲击性能提升有限，太高又会造成加工困难的问题；
[0011]所述高结晶聚丙烯是指结晶度大于60％的共聚丙烯，所述高结晶聚丙烯的熔融指数为0.2～10g/10min，测试条件为230℃，2.16kg负荷；
[0012]所述玻璃纤维的单丝直径为10～13μm；
[0013]所述加工助剂为聚乙烯蜡(型号A
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C 6A)、硬脂酸钙和相容剂中的一种以上；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
[0014]所述注塑级耐磨聚丙烯材料的缺口冲击强度为9～12KJ/m2，热变形温度为130～140℃，摩擦系数为0.17～0.19，磨损率为4～6％。
[0015]作为优选的技术方案：
[0016]如上所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，所述玻璃纤维的长度为10～15mm。
[0017]如上所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，所述玻璃纤维架桥剂为封闭型水性固化剂。
[0018]如上所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，所述UHMW
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PE为分子量大于150万的无支链线性聚乙烯，优选为分子量300万～500万，若分子量小于300万，需提高添加量来保持材料的冲击强度，导致材料难以加工，若分子量大于500万，本身流动性太差，降低添加量难以加工和分散。
[0019]如上所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168混合组成的复合抗氧剂；
[0020]所述复合抗氧剂中抗氧剂1010的质量百分比为50％以上，1010起主抗氧作用，材料在受到摩擦生热过程中会加速老化速率，故复合抗氧剂主要为1010，占比达50％以上。
[0021]如上所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.8～1.5％，若接枝率低于0.8％想要达到效果需提高添加量，会改变其他基料配比，影响材料配方体系，高于1.5％则添加量低，存在分散不均的风险。
[0022]本专利技术还提供制备如上任一项所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料的方法，包括如下步骤：
[0023](1)将高结晶聚丙烯与玻璃纤维架桥剂置于高速混合机中混合得到混合物Ⅰ；
[0024](2)将步骤(1)得到的混合物Ⅰ与玻璃纤维、UHMW
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PE、抗氧剂及加工助剂在高速混合机中混合得到混合物Ⅱ；
[0025](3)将步骤(2)得到的混合物Ⅱ置于长径比为40～52:1的双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，制得所述注塑级耐磨聚丙烯材料；长径比低于40:1会出现分散不好的问题，影响材料性能，大于52:1，材料在螺杆中停留时间太久，导致降解，影响性能。
[0026]作为优选的技术方案：
[0027]如上所述的方法，步骤(1)中高速混合机的转速为300～500rpm，混合时间为10min；
[0028]步骤(2)中高速混合机的转速为200～300rpm，混合时间为20min。
[0029]如上所述的方法，步骤(3)中双螺杆挤出机的工艺参数为：
[0030]一区温度120～150℃；
[0031]二区温度110～200℃；
[0032]三区温度230～250℃；
[0033]四区温度220～230℃；
[0034]八区温度230～220℃；
[0035]九区温度230～220℃；
[0036]机头温度230℃；
[0037]螺杆转速350～200rpm；
[0038]停留时间2～3min。
[0039]本专利技术的原理如下：
[0040]本专利技术通过加入玻璃纤维和玻璃纤维架桥剂，通过一定的螺杆组合和工艺条件，使玻璃纤维均匀地分散于体系中，玻璃纤维起到了异相成核的作用；同时添加的玻璃纤维架桥剂和相容剂，玻璃纤维架桥剂使玻璃纤维在材料中起到骨架作用，形成空间立体结构，相容剂增加了聚丙烯、UHMW
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PE和玻璃纤维的界面结合力，通过玻璃纤维和聚丙烯树脂的牢固粘结，使聚丙烯树脂不能承载的负荷和能量转移到支撑玻璃纤维上，提高了聚丙烯的力学性能以及硬度和热变形温度。该空间立体结构使聚丙烯树脂和UHMW
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PE粘结在玻璃纤维上，提高了高结晶聚丙烯和UHMW
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PE的相容性，解决了UHMW
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PE难以加工的问题。
[0041]材料耐磨主要和摩擦系数有关，实际材料受到摩擦过程中会产生热量，同时材料的热变形温度也会影响材料的耐磨性，UHMW
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PE具有自润滑性，摩擦系数较低，耐磨性较好，但热变形温度较低。在高结晶聚丙烯中加入UHMW
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PE虽然降低了摩擦系数，但同时降低了热变形温度，磨损率依旧很高；在高结晶聚丙烯中加入玻璃纤维可以提高热变形温度，但同时增大了摩擦系数，磨损率更高；在高结晶聚丙烯中同时加入UHMW
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PE和玻璃纤维，略有改善，提高了热变形温度，降低了摩擦系数，但由于未加入玻璃纤维架桥剂，不能形成上述空间立体结构，材料在磨损实验的时候磨损率改善有限。再加入玻璃纤维架桥剂，玻璃纤维架桥剂为封闭型水性固化剂，主要成分为封闭型多异氰酸酯，协同玻璃纤维和UHMW
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PE制得的耐磨聚丙烯材料，可降低材料的摩擦系数，同时提高热变形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种注塑级耐磨聚丙烯材料，其特征在于包括如下重量份数的各组分：所述高结晶聚丙烯是指结晶度大于60％的共聚丙烯，所述高结晶聚丙烯的熔融指数为0.2～10g/10min；所述玻璃纤维的单丝直径为10～13μm；所述加工助剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙和相容剂中的一种以上；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述注塑级耐磨聚丙烯材料的缺口冲击强度为9～12KJ/m2，热变形温度为130～140℃，摩擦系数为0.17～0.19，磨损率为4～6％。2.根据权利要求1所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为10～15mm。3.根据权利要求1所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，其特征在于，所述玻璃纤维架桥剂为封闭型水性固化剂。4.根据权利要求1所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，其特征在于，所述UHMW
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PE为分子量大于150万的无支链线性聚乙烯。5.根据权利要求1所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168混合组成的复合抗氧剂；所述复合抗氧剂中抗氧剂1010的质量百分比为50％以上。6.根据权利要求1所述的一种注塑级耐磨聚丙烯材料，其特征在于，马来酸酐接枝聚丙烯的接枝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，陈晓东，杨涛，张强，
申请(专利权)人：上海日之升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：