一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法，以重量百分比计，其原料配方包括：聚丙烯(PP)树脂43％～82％；热塑性成纤树脂10％～25％；相容剂2％～6％；增韧剂5％～20％；超细无机填料0％～25％；PP成核剂0.1％～0.3％；加工助剂0.9％～1.7％。本发明专利技术所述的PP复合材料具有原位成微

【技术实现步骤摘要】
一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)与其他通用热塑性塑料相比，具有密度低、加工性能优良、环保无毒以及易回收等优势。同时，通过改性后的PP复合材料可具有耐低温冲击性能、耐老化等优点，因此在汽车、家电等领域应用广泛。然而，由于PP是高结晶的聚合物材料，在产品的注塑和使用过程中往往会出现一些收缩行为，存在线性膨胀系数(CLTE)较大、尺寸稳定性较差的问题，尤其在用于汽车领域大型制件时如保险杠、门板、仪表台等，往往难以满足对制件的装配要求。
[0003]目前，降低PP材料的线性膨胀系数的主要方法是：通过添加无机填料、乙烯/辛烯共聚物(POE)以及成核剂等进行生产。但是，要达到较低的线性膨胀系数需要添加大量的无机填料和POE，这不仅导致PP复合材料的密度急剧上升，综合性能下降，还会导致材料的成本增加。还有一种方法是添加玻璃纤维制备低线性膨胀系数的PP复合材料，而该方法制备的复合材料表面效果不佳，不适用于诸如汽车内外饰这类对表面质量要求高的产品。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法，本专利技术提供的聚丙烯复合材料线性膨胀系数较低，具有密度低、综合性能优良等优势，同时相对于添加玻璃纤维的方法具有更优的表面效果，可满足汽车内外饰轻量化等领域发展的需要。
[0005]本专利技术提供一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，以重量百分比计，其原料配方包括：
[0006][0007]所述低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的密度低于1.20g/cm3。
[0008]优选地，所述PP树脂为均聚和共聚聚丙烯中的一种或多种，所述PP树脂结晶度≥38％。
[0009]优选地，所述热塑性成纤树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酰胺和聚己二酰己二胺中的一种或多种。
[0010]优选地，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐和聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。
[0011]优选地，所述增韧剂为乙烯/丁烯共聚物和乙烯/辛烯共聚物中的一种或多种，所述增韧剂门尼粘度不高于20MU。
[0012]优选地，所述超细无机填料为滑石粉、硅灰石和硫酸钙晶须中的一种或多种，其中滑石粉和硅灰石目数2500目以上，硫酸钙晶须直径不超过5μm，且长径比5～40。
[0013]优选地，所述PP成核剂为芳基磷酸盐类成核剂和山梨醇类成核剂中的一种或多种。
[0014]优选地，所述低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的TD线性膨胀系数≤40μm/m
·
℃，和/或，MD线性膨胀系数≤50μm/m
·
℃。
[0015]本专利技术提供一种具有低线性膨胀系数的PP复合材料，其由43
‑
82％聚丙烯(PP)树脂、10
‑
25％热塑性成纤树脂、2
‑
6％相容剂、5
‑
20％增韧剂、0.1
‑
0.3％PP成核剂和0.9
‑
1.7％加工助剂等原料制成。本专利技术所述的PP复合材料具有原位成微
‑
纳纤的结构，密度低于1.20g/cm3。其中，所述相容剂的添加量较高，可使PP和微
‑
纳纤的界面相容性更好，复合材料强度和尺寸稳定性进一步提高，如TD线性膨胀系数≤40μm/(m
·
℃)，MD线性膨胀系数≤50μm/(m
·
℃)，可应用于汽车领域大型制件。同时，本专利技术所添加的超细无机填料用量减少，该PP复合材料的密度大幅降低，具有良好的表面效果及强度等优良综合性能，符合目前汽车制件轻量化等发展趋势。
[0016]本专利技术提供如前文所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0017]S1、按重量比例称取PP树脂、热塑性成纤树脂、增韧剂、超细无机填料、PP成核剂和加工助剂，混合搅拌，得到混合物料；
[0018]S2、将S1所得的混合物料经长径比≥36的双螺杆挤出机或长径比≥15的三螺杆挤出机，将相容剂通过侧喂料装置进行添加，在高于PP的熔融温度且低于热塑性成纤树脂的熔融温度下进行挤出，然后拉条可经冷却、切粒，得到低线性膨胀系数聚丙烯复合材料。
[0019]优选地，所述相容剂通过特制低速侧喂料装置添加，控制10％以下的添加量。
[0020]传统的原位成纤的研究中，添加相容剂的方法是将相容剂同原材料等混合后，直接通过主喂料口加料挤出，这种方法添加的相容剂用量有限。用量过少，PP和微
‑
纳纤的界面相容性不佳；用量过多，则会因为它们的界面相容性过高反而会阻碍微
‑
纳纤的生成。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供的该低线性膨胀系数PP复合材料及其制备方法独特，可直接利用挤出过程中所成的具有一定长径比的微
‑
纳纤来控制PP材料的线性膨胀系数，提高尺寸稳定性。进一步地，本专利技术还通过特制低速侧喂料装置改变相容剂的添加方式，使分散相在挤出机熔融段经过一定的剪切作用形成初步微纤后再与相容剂混合，可大大减小相容剂对生成微
‑
纳纤的阻碍作用，同时提高了相容剂的添加量，使PP和微
‑
纳纤的界面相容性更好，所得的复合材料强度和尺寸稳定性进一步提高。实验显示，本专利技术制备的PP复合材料的TD线性膨胀系数≤40μm/(m
·
℃)，MD线性膨胀系数≤50μm/(m
·
℃)，可应用于汽车领域大型制件。同时，本专利技术所述低线性膨胀系数PP复合材料的密度较低，具有良好
的表面效果及强度等优良综合性能，制备方法简便，利于应用。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提供了一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，以重量百分比计，其原料配方包括：
[0024][0025]所述低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的密度低于1.20g/cm3。
[0026]本专利技术主要在材料挤出过程中利用原位成微
‑
纳纤法，制备得到一种低线性膨胀系数PP复合材料，其具有密度低、更优的表面效果，综合性能优良等优势。本专利技术还通过改变相容剂的添加方式，使能够添加的相容剂用量增加，同时可大大减小相容剂对生成微
‑
纳纤的阻碍作用，利于应用于汽车轻量化内外饰等领域。
[0027]本专利技术实施例制备所述聚丙烯复合材料的原料中包括43～82％的PP树脂，具体可为44～66％质量比。所述PP树脂优选为高结晶度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，以重量百分比计，其原料配方包括：所述低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的密度低于1.20g/cm3。2.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，所述PP树脂为均聚和共聚聚丙烯中的一种或多种，所述PP树脂结晶度≥38％。3.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，所述热塑性成纤树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酰胺和聚己二酰己二胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐和聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯/丁烯共聚物和乙烯/辛烯共聚物中的一种或多种，所述增韧剂门尼粘度不高于20MU。6.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，所述PP成核剂为芳基磷酸盐类成核剂和山梨醇类成核剂中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超细无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浪，宋克东，甘典松，刘鹏辉，欧阳环，胡天辉，
申请(专利权)人：株洲时代工程塑料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：