一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
技术领域
本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，尤其涉及一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，轻量、舒适、绿色、环保成为汽车工业发展的主要方向。汽车轻量化技术能够减轻车身重量、降低油耗，是实现节能减排的重要措施之一。聚丙烯作为一种通用塑料，被广泛应用于汽车内外饰产品。目前人们对于汽车外观设计的要求越来越高，汽车内外饰的塑胶产品通常会采用油漆喷涂工艺进行后处理，以保证良好的外观效果。
然而现有的聚丙烯的机械性能比较差，用于汽车装饰件上的聚丙烯往往需要进行增强改性，通常改性的方法是采用矿物填充增强，这不可避免的会造成密度增加。聚丙烯为非极性材料，对油漆的附着力比较差，不容易喷涂。喷涂工序繁杂，其处理过程对环境造成了很大的污染，且明显增加产品的制造成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的第一个目的是提供一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料，以质量份计，包括：聚丙烯基材13-67.7份、增韧剂10-20份、有机黏土母粒20-60份、抗氧剂0.2-0.4份、光稳定剂0.3-0.6份、耐刮擦剂0.8-2份和金属粉1-4份。
在本发明的一个实施例中，所述聚丙烯基材为高流动高结晶共聚聚丙烯。
在本发明的一个实施例中，所述聚丙烯基材的熔融指数为50-90g/10min，弯曲模量为1600-1900MPa。
在本发明的一个实施例中，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物和三元乙丙橡胶中的一种或多种。增韧剂能够提高材料的韧性，满足汽车装饰件对韧性的要求。
在本发明的一个实施例中，所述有机黏土母粒中有机黏土的含量为22-28％，所述有机黏土母粒的载体为共聚聚丙烯；所述有机黏土的长径比大于100，堆积密度为0.12g/cm
在本发明的一个实施例中，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、胺类抗氧剂和亚磷酸酯复合抗氧剂中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述光稳定剂为受阻酚类稳定剂和/或受阻胺类稳定剂，光稳定剂为材料提供了优异的耐候性能。
在本发明的一个实施例中，所述耐刮擦剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺和硅酮母粒中的一种或多种。耐刮擦剂能够满足汽车部件对刮擦的要求。
在本发明的一个实施例中，所述金属粉为铝粉。金属粉实现了良好的金属外观效果。
本发明的第二个目的是提供一种所述的低密度、免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤，
S1、将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂和金属粉混匀，再加入有机黏土母粒混匀，得到预混料；
S2、将S1步骤所述的预混料进行熔炼、造粒，得到所述低密度、免喷涂聚丙烯复合材料。
在本发明的一个实施例中，在S2步骤中，所述熔炼过程中，螺杆各区的温度为190℃-230℃，螺杆转速为250rpm-600rpm。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的低密度、免喷涂聚丙烯复合材料的制备步骤较少，工艺难度较低，对操作人员的专业性要求较低，不存在较大的技术瓶颈，便于开展生产。
(2)本发明所述的低密度、免喷涂聚丙烯复合材料具有低密度、环保免喷涂的特点，能够满足汽车装饰件的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料，各组分及其质量百分比如下：
聚丙烯基材：购自中石化公司，熔融指数为70g/10min，弯曲模量为1700MPa，63.3质量份；
增韧剂：购自韩国SK，型号为875L，12质量份；
有机黏土母粒：有机黏土的含量为25％，有机黏土母粒的载体为共聚聚丙烯；有机黏土的长径比约120，堆积密度为0.12g/cm
抗氧剂168：购自利安隆，0.3质量份；
光稳定剂：购自艾迪科，型号为LA-402AF，0.4质量份；
耐刮擦剂：硬脂酸钙，2质量份；
金属粉：铝粉，2质量份。
上述低密度、免喷涂聚丙烯复合材料的制备具体包括以下步骤：
S1、备料：按照上述配方的重量份称取各原料；
S2、预混：将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂、金属粉投入到高速混合机中，以1000rpm高速混合10min，而后将有机黏土母粒投入高速混合机中，继续以1000rpm高速混合5min，得到预混料；
S3、混炼：将S2中得到的预混料投入双螺杆挤出机中进行熔炼，螺杆各区的温度为220℃，螺杆转速为400rpm；
S4、挤出造粒，得到低密度、免喷涂聚丙烯复合材料。
实施例2
一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料，各组分及其质量百分比如下：
聚丙烯基材：购自中石化公司，熔融指数为70g/10min，弯曲模量为1700MPa，43.3质量份；
增韧剂：购自韩国SK，型号为875L，12质量份；
有机黏土母粒：有机黏土的含量为25％，有机黏土母粒的载体为共聚聚丙烯；有机黏土的长径比约120，堆积密度为0.12g/cm
抗氧剂168：购自利安隆，0.3质量份；
光稳定剂：购自艾迪科，型号为LA-402AF，0.4质量份；
耐刮擦剂：硬脂酸钙，2质量份；
金属粉：铝粉，2质量份。
上述低密度、免喷涂聚丙烯复合材料的制备具体包括以下步骤：
S1、备料：按照上述配方的重量份称取各原料；
S2、预混：将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂、金属粉投入到高速混合机中，以1000rpm高速混合10min，而后将有机黏土母粒投入高速混合机中，继续以1000rpm高速混合5min，得到预混料；
S3、混炼：将S2中得到的预混料投入双螺杆挤出机中进行熔炼，螺杆各区的温度为220℃，螺杆转速为400rpm；
S4、挤出造粒，得到低密度、免喷涂聚丙烯复合材料。
实施例3
一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料，各组分及其质量百分比如下：
聚丙烯基材：购自中石化公司，熔融指数为70g/10min，弯曲模量为1700MPa，55.3质量份；
增韧剂：购自韩国SK，型号为875L，20质量份；
有机黏土母粒：有机黏土的含量为25％，有机黏土母粒的载体为共聚聚丙烯；有机黏土的长径比约120，堆积密度为0.12g/cm
抗氧剂168：购自利安隆，0.3质量份；
光稳定剂：购自氰特化工，型号为UV-3808，0.4质量份；
耐刮擦剂：硬脂酸钙，2质量份；
金属粉：铝粉，2质量份。
上述低密度、免喷涂聚丙烯复合材料的制备具体包括以下步骤：
S1、备料：按照上述配方的重量份称取各原料；
S2、预混：将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂、金属粉投入到高速混合机中，以1000rpm高速混合10min，而后将有机黏土母粒投入高速混合机中，继续以1000rpm高速混合5min，得到预混料；
S3、混炼：将S2中得到的预混料投入双螺杆挤出机中进行熔炼，螺杆各区的温度为220℃，螺杆转速为400rpm；
S4、挤出造粒，得到低密度、免喷涂聚丙烯复合材料。
实施例4
一种低密度、免喷涂聚丙烯复合材料，各组分及其质量百分比如下：
聚丙烯基材：购自中石化公司，熔融指数为70g/10min，弯曲模量为1700MPa，49.3质量份；
增韧剂：购自韩国SK，型号为875L，16质量份；
有机黏土母粒：有机黏土的含量为25％，有机黏土母粒的载体为共聚聚丙烯；有机黏土的长径比约120，堆积密度为0.12g/cm
抗氧剂168：购自利安隆，0.3质量份；
光稳定剂：购自艾迪科，型号为LA-402AF，0.4质量份；
耐刮擦剂：硬脂酸钙，2质量份；
金属粉：铝粉，2质量份。
上述低密度、免喷涂聚丙烯复合材料的制备具体包括以下步骤：
S1、备料：按照上述配方的重量份称取各原料；
S2、预混：将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂、金属粉投入到高速混合机中，以1000rpm高速混合10min，而后将有机黏土母粒投入高速混合机中，继续以1000rpm高速混合5min，得到预混料；
S3、混炼：将S2中得到的预混料投入双螺杆挤出机中进行熔炼，螺杆各区的温度为220℃，螺杆转速为400rpm；
S4、挤出造粒，得到低密度、免喷涂聚丙烯复合材料。
对比例1
一种复合材料，各组分及其质量百分比如下：
聚丙烯基材：普通共聚聚丙烯，63.3质量份；
增韧剂：购自韩国SK，型号为875L，12质量份；
滑石粉：购自意大利IMIFABI，20质量份；
抗氧剂168：购自利安隆，0.3质量份；
光稳定剂：购自艾迪科，型号为LA-402AF，0.4质量份；
耐刮擦剂：硬脂酸钙，2质量份；
金属粉：铝粉，2质量份。
上述复合材料的制备具体包括以下步骤：
S1、备料：按照上述配方的重量份称取各原料；
S2、预混：将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂、金属粉投入到高速混合机中，以1000rpm高速混合10min，而后将滑石粉投入高速混合机中，继续以1000rpm高速混合5min，得到预混料；
S3、混炼：将S2中得到的预混料投入双螺杆挤出机中进行熔炼，螺杆各区的温度为220℃，螺杆转速为400rpm；
S4、挤出造粒，得到聚丙烯复合材料。
对比例2
一种复合材料，各组分及其质量百分比如下：
聚丙烯基材：购自中石化公司，熔融指数为70g/10min，弯曲模量为1700MPa，63.3质量份；
增韧剂：购自韩国SK，型号为875L，12质量份；
滑石粉：购自意大利IMIFABI，20质量份；
抗氧剂168：购自利安隆，0.3质量份；
光稳定剂：购自艾迪科，型号为LA-402AF，0.4质量份；
耐刮擦剂：硬脂酸钙，2质量份；
金属粉：铝粉，2质量份。
上述复合材料的制备具体包括以下步骤：
S1、备料：按照上述配方的重量份称取各原料；
S2、预混：将聚丙烯基材、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、耐刮擦剂、金属粉投入到高速混合机中，以1000rpm高速混合10min，而后将滑石粉投入高速混合机中，继续以1000rpm高速混合5min，得到预混料；
S3、混炼：将S2中得到的预混料投入双螺杆挤出机中进行熔炼，螺杆各区的温度为220℃，螺杆转速为400rpm；
S4、挤出造粒，得到聚丙烯复合材料。
测试例
对实施例1-4和对比例1-2制备的复合材料进行密度、灰分、拉伸强度、弯曲模量、冲击强度性能测试，表1所示为最终测得材料的相关参数：
表1
从表1可以看出，本发明采用高结晶高流动聚丙烯配合有机黏土和比较多的增韧剂，制得的材料密度较低，与汽车常用的PP/EPDM-T20材料相比，密度降低10-15％，且具有良好的免喷涂金属效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。