一种抗虎皮纹的聚丙烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗虎皮纹的聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料包括聚丙烯混合物、聚烯烃弹性体、无机填料、抗虎皮纹剂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂。本发明专利技术聚丙烯复合材料在注塑薄壁化制件的过程中不会产生虎皮纹，也不会在制件后期使用的过程中因为外部原因产生虎皮纹，同时保证制件具有优良的强度和韧性，满足现代汽车行业轻量化和安全性的新要求和新标准。要求和新标准。

【技术实现步骤摘要】
一种抗虎皮纹的聚丙烯复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料改性
，具体涉及一种抗虎皮纹的聚丙烯复合材料，且还涉及所述复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的提高和汽车行业的发展，人们对汽车的需求和要求也不断地提高，不但在动力性、经济性和安全性方面有着越来越高的追求，还在舒适性、环保性及美观性方面有额外的要求。在众多材料中，聚丙烯材料因其价格低、密度小、耐热性优异、耐化学品腐蚀强、易成型加工和回收利用等优势，而在汽车行业如仪表板、中控台、保险杠等零部件中得到广泛应用。然而，这两年来来对汽车轻量化即薄壁化的进程逐渐加快，但聚丙烯材料在注塑大型薄壁制件时表面极易出现虎皮纹，该纹路的存在严重影响了制件的外观和品质，造成大量材料的浪费。
[0003]CN 113583349 A公开了一种环境友好型聚丙烯复合材料及其制备方法，所述聚丙烯复合材料由聚丙烯20
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40％、改性聚乳酸20
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30％、聚烯烃弹性体5
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10％、相容剂5
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10％、滑石粉10
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30％、抗氧剂0.2
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0.6％、光稳定剂0.4
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1％、耐刮擦剂1
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4％、润滑剂0.2
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0.6％和色粉1
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3％按照重量百分比制备而成，其中，所述改性聚乳酸由聚乳酸和封端剂共混挤出制得。虽然该材料没有虎皮纹和气痕等缺陷，但对聚乳酸有特殊要求，需要特异性封端，这样会导致成本高的聚乳酸价格更高，进而导致该聚丙烯复合材料成本高，最终导致产品成本高，无法大规模使用。
[0004]CN 113512252 A公开了一种聚丙烯组合物及其制备方法，该材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂33.8～89.6份、增韧弹性体5～25份、滑石粉0～30份、耐曝晒虎皮纹消除剂5～10份、抗氧剂0.2～0.6份和耐候剂0.2～0.6份；所述耐曝晒虎皮纹消除剂包括乙烯
‑
辛烯多嵌段共聚物、高二元乙丙相含量共聚聚丙烯和环氧树脂，所述高二元乙丙相含量共聚聚丙烯中二元乙丙相的质量含量≥25％。该组合物通过添加耐曝晒虎皮纹消除剂来消除虎皮纹，是远远不够的。如果单单依靠耐曝晒虎皮纹消除剂的作用，则其添加量需要增多，生产成本势必较高，不利于扩大生产。另外，虎皮纹消除剂用量增大，材料的整体塑性也会改变，造成浪费资源。
[0005]目前，材料改性生产者和研究者基本上是通过添加虎皮纹消除剂或者其他物质来消除注塑过程中产生的虎皮纹的缺陷，但是或多或少的都增加了成本，因此如何能够低成本地提供一种能够阻止虎皮纹产生的复合材料，成为了汽车生产商和材料改性研究者的新的研究趋势。

技术实现思路

[0006]鉴于现有汽车用聚丙烯材料不可避免形成虎皮纹的缺陷，本专利技术根据熔融态相似相容的原理，分析了虎皮纹的成因，针对现有汽车用聚丙烯材料的成分和性能，从各个材料的性能、结构和复配三方面深入研究，最终获得了一种抑制虎皮纹形成的聚丙烯复合材料。
在薄壁化注塑制件的过程中不会产生虎皮纹，也不会在制件后期使用的过程中因为外部原因产生虎皮纹，同时保证制件具有优良的强度和韧性，满足现代汽车行业轻量化和安全性的新要求和新标准。
[0007]为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，提供了一种抗虎皮纹的聚丙烯复合材料，按重量份数计，其包含如下组分：
[0008][0009]其中，所述聚丙烯混合物由第一聚丙烯(PP
‑
I)、第二聚丙烯(PP
‑
II)和第三聚丙烯(PP
‑
III)组成，且第一聚丙烯的熔融指数大于80g/10min，第二聚丙烯的熔融指数为20
‑
40g/10min，第三聚丙烯的熔融指数为5
‑
15g/10min。
[0010]虎皮纹，又称“流痕”，是注塑过程中比较常见的一种注塑材料缺陷，该缺陷使得制件表面的色泽、纹理与反光程度不一致而严重影响了制品的外观，且会降低制件表面的机械性能如强度和耐摩擦性等等。虎皮纹出现的主要原因是塑料熔体在模腔中流动时由于各组分的分子结构与属性的差异，熔体流速不同，当遇到制件厚度不一，流态突变时，则熔体的流动阻力波动很大，熔体流动出现明显的差速现象；随着注塑的进程，后来居上的熔体会不断的往前蠕动，导致熔体出口的压力和流速产生较大的波动，出口前沿的熔体会发生湍流现象及出模膨胀，从而导致制件表面出现横向剪切的虎皮纹现象。注塑件虎皮纹形成的机理是复杂的流体相态，很难避免。这需要各组分之间协同熔融作用，才能减轻或避免产生虎皮纹。实践发现，提高材料的流动性(材料熔指只要达到25g/10min以上就可以有效改善虎皮纹现象)以及采用分子量分布较宽的材料，可以减少虎皮纹现象出现的几率。
[0011]本专利技术为了减少注塑过程中产生虎皮纹，巧妙地运用了聚丙烯不同分子链长短的熔融特性，选择不同熔融指数的聚丙烯进行与POE复配，并在抗虎皮纹剂以及润滑剂的协同作用下，减少了注塑时熔体产生湍流及出模膨胀的现象，从而降低虎皮纹的产生，确保了产品的质量提升。
[0012]优选地，在上述聚丙烯复合材料中，所述第一聚丙烯的熔融指数为100
‑
200g/10min。熔融指数越高，流动性越好，则加工性能越好，但强度、硬度及耐老化性越差，为了使本专利技术的聚丙烯复合材料的加工性优异，需要对第一聚丙烯的熔融指数作进一步限定。
[0013]优选地，在上述聚丙烯复合材料中，所述第一聚丙烯、第二聚丙烯与第三聚丙烯的重量比为(10
‑
30)：(14
‑
34)：(15
‑
25)。
[0014]本专利技术聚丙烯复合材料的主体材料指标必须进行严格限定，不单在熔融指数方面，还需要限定第一聚丙烯、第二聚丙烯与第三聚丙烯三者之间的重量比，从而使本专利技术聚丙烯复合材料在注塑时熔体流动形成速度梯度，降低湍流及出模膨胀现象，从而减少虎皮
纹的产生，同时调整整个复合材料的加工性和韧性之间的平衡，使其既具有较好的加工性，又具有较好的韧性。
[0015]优选地，在上述聚丙烯复合材料中，所述聚烯烃弹性体(POE)为乙烯
‑
辛烯无规共聚聚合物，其中辛稀的质量占整个所述乙烯
‑
辛烯无规共聚聚合物的质量的百分比为10
‑
20％，且所述辛烯为α
‑
辛烯。POE具有连续相的互穿网格结构，辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯硬链结构作为物理交联点，有优异的韧性又有良好的加工性；POE分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能；POE分子量分布窄，具有较好的流动性，与聚丙烯相容性好；良好的流动性可改善填料的分散效果，同时也可提高制品的熔融接痕强度，减少横向剪切虎皮纹产生。
[0016]进一步优选地，在上述聚丙烯复合材料中，所述聚烯烃弹性体的熔融指数为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗虎皮纹的聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包含如下组分：其中，所述聚丙烯混合物由第一聚丙烯(PP
‑
I)、第二聚丙烯(PP
‑
II)和第三聚丙烯(PP
‑
III)组成，且第一聚丙烯(PP
‑
I)的熔融指数大于80g/10min，第二聚丙烯(PP
‑
II)的熔融指数为20
‑
40g/10min，第三聚丙烯(PP
‑
III)的熔融指数为5
‑
15g/10min。2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述第一聚丙烯的熔融指数为100
‑
200g/10min。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述第一聚丙烯、第二聚丙烯与第三聚丙烯的重量比为(10
‑
30)：(14
‑
34)：(15
‑
25)。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述聚烯烃弹性体为乙烯
‑
辛烯无规共聚聚合物，其中辛稀的质量占整个所述乙烯
‑
辛烯无规共聚聚合物的质量的百分比为10
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：文江河，倪世茂，陶鹏，易亦华，李敬玉，
申请(专利权)人：广州仕天材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：