一种耐磨自润滑聚丙烯合金组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于聚丙烯材料领域，特别涉及一种耐磨自润滑聚丙烯合金组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯材料是目前应用最多、最广泛的通用塑料，近年来随着国内改性聚丙烯材料的普及率越来越高，聚丙烯材料工程化比例越来越高。目前改性聚丙烯材料在汽车、家电、电动工具、电子电气等领域应用特别广泛，给整个行业带来巨大的成本优势。但是聚丙烯相比工程塑料还是有一些很难克服的问题，比如聚丙烯本身分子链刚性较弱，表面硬度低，在产品应该过程中经常出现耐磨性能差，与金属件组装过程中“掉粉”现象明显，部分高光泽外观面出现容易刮花的问题。

专利CN107286469B公开了一种免喷涂耐刮擦PP合金材料及其制备方法，通过加入透明性离子聚合物、相容剂、金属粉、分散剂、浸润剂、抗氧剂等组分，重点是通过加入透明性离子聚合物Surlyn树脂改善聚丙烯表面的耐刮擦性能，该方法使用的Surlyn树脂与聚丙烯基体相容性极差，合金材料的物理性能很难得到保障，同时材料的在注塑过程中易出现外观缺陷。

专利CN105623100B公开了一种高表面硬度阻燃聚丙烯复合材料，通过加入PMMA改善基体树脂的表面硬度，通过提升表面硬度的办法改善耐刮擦性能，该方面存在混合不均匀，耐刮擦效果不稳定，同时材料缺口冲击强度很低。

专利CN101805515B公开了一种耐磨增强聚酰胺/聚甲醛合金，通过在尼龙6/66中加入耐磨性能较好的聚甲醛改善合金材料的耐磨性能，但是该方法使用的聚甲醛加工难度高，生产过程中易降解在加工、使用过程对环境有很大的污染。

专利CN103756132B公开了一种耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法，通过加入小颗粒的高分子量硅氧烷和成核剂，改善复合材料的耐磨性能，该方法的改善效果并不明显。

专利CN111320819A公开了一种低成本食品级自润滑聚丙烯材料及其制备方法，通过加入芥酸酰胺小分子润滑剂改善聚丙烯材料的自润滑性能，但是该方法通过小分子润滑剂析出的办法达到自润滑效果，存在效果不稳定，长时间使用自润滑性能变差，高温下易出现发粘等外观问题。

专利CN107603031B公开了一种TiO

目前在一些玩具积木行业，对于塑料积木之间的插拔力的要求极高，同时对插拔时的手感要求较高，在这个行业耐磨、自润滑的聚丙烯材料需求很大，目前没有相关技术方案可以完美解决聚丙烯材料耐磨、自润滑、安全卫生、环境友好等一系列问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨自润滑聚丙烯合金组合物及其制备方法，该组合物通过高密度聚乙烯与长碳链尼龙的协同作用，大幅度的提升了聚丙烯的耐磨和自润滑性能，耐磨效果不会随着使用过程衰减。

本发明提供了一种耐磨自润滑聚丙烯合金组合物，按重量份数，包括如下组分：

所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种，230℃、2.16kg下熔体质量流动速率为0.1-300g/10min。

所述高密度聚乙烯的密度在0.93-0.96g/cm

所述长碳链尼龙中尼龙分子链重复单元中二元酸的碳原子数量和二元胺的碳原子数量均不小于5个不大于15个。

所述相容剂为马来酸酐接枝物，包含但不限于聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-丁烯共聚物接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐中的一种或几种的混合物。

所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种。

所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂、酰胺类润滑剂(芥酸酰胺类润滑剂)中的至少一种。

本发明还提供了一种耐磨自润滑聚丙烯合金组合物的制备方法，包括：

按配比，将原料置于高混机中混合，得到混合物；将混合物加入双螺杆挤出机，挤出温度控制在190℃-220℃之间，转速500-600r/min，最后经过过水、风冷、切粒得到耐磨自润滑聚丙烯合金组合物。

所述混合速度为600-1200r/min，混合时间为5-8分钟，控制温度在40-60℃之间。

本发明还提供了一种耐磨自润滑聚丙烯合金组合物的应用，应用于：如座椅轮子、乐高玩具、拉链等对耐磨性能要求较高的部件。

本发明通过高密度聚乙烯与长碳链尼龙的协同作用，大幅度的提升了聚丙烯的耐磨和自润滑性能，耐磨效果不会随着使用过程衰减；得到的合金材料大分子之间分子链相互缠结，对比现有技术不存在使用发粘问题，同时生产加工过程环境友好无污染，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例和对比例的原料选择：

聚丙烯1：PP K8003，扬子石化，230℃、2.16kg下熔体质量流动速率为3g/10min。

聚丙烯2：PPH-T03，镇海炼化，230℃、2.16kg下熔体质量流动速率为3g/10min。

HDPE：HDPE 5000S，扬子石化，密度在0.93-0.96g/cm

长碳链尼龙：PA1212，山东东辰。

相容剂：POE接枝马来酸酐，市售产品。

滑石粉：辽宁艾海。

抗氧剂1：抗氧剂1010，市售。

抗氧剂2：抗氧剂168，市售。

硅烷偶联剂：KH550，市售。

硬脂酸钙：市售。

芥酸酰胺：市售。

实施例和对比例的制备方法：

按配比，将原料置于高混机中混合，混合速度为800r/min，混合时间为6分钟，控制温度在40-60℃之间，得到混合物；将混合物加入双螺杆挤出机，挤出温度控制在190℃-220℃之间，转速550r/min，最后经过过水、风冷、切粒得到组合物。

实施例和对比例产品的测试方法：

拉伸强度测试按照GB/T1410，拉伸速度为50mm/min，弯曲强度、弯曲模量测试按GB/T9341测试，测试条件为2mm/min，缺口冲击按GB/T1843测试。

耐磨性能按照GB/T 1768-2006标准(该标准为色漆和清漆的耐磨性测试标准，根据之前经验可以用于塑料的耐磨性测试)进行检测，磨轮型号：CS-10；负载：500g；循环数：1500次；转速：60/72r·min；样品预先置于标准实验室环境(23±2)℃&(50±5)％相对湿度平衡24小时后测试。；样品预先置于标准实验室环境(23±2)℃&(50±5)％相对湿度平衡24小时后测试，样品尺寸为长宽厚分别为100mm*100mm*3mm的方板。

摩擦系数的测试按照GB/T 10006-1988测试，滑块尺寸63mm*63mm，滑块质量200±2g，动摩擦系数测试时速度100±10mm/min，静摩擦系数测试时，弹簧的弹性系数2±1N/cm，试样尺寸为200mm*80mm，样品通过双面胶与滑块下端进行固定。

纱布打磨的条件：使用医用纱布对样品表面进行打磨，纱布铺在平整桌面上，样板上放置1kg载荷，在外力的拉扯下对样品打磨100次。

表1实施例和对比例原料(按质量百分比计)

表2实施例和对比例产品测试结果

对比例1为专利“CN111320819A”公开的食品级、自润滑聚丙烯材料，其初始的摩擦系数较小，但是经过纱布打磨以后摩擦系数迅速提升，说明该方法产品耐久性较差，而实施例1-5在纱布打磨以后摩擦系数方面变化较小，说明本发明的产品具有永久的自润滑性。对比例1在磨耗方面的表现很差，而实施例1-5在磨耗方面表现优秀。对比例2-3和实施例1对比发现长碳链尼龙和高密度聚乙烯在改善材料耐磨以及自润滑性方面具有一定的协同效果，继续提升长碳链尼龙和高密度聚乙烯的含量，产品的耐磨性能仍具有良好的效果。