本發(fā)明涉及一種超高流動(dòng)性聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料及其制備方法，是一種工藝簡(jiǎn)單、綜合性能良好的改性聚丙烯復(fù)合材料，屬于聚合物改性和加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯作為一種通用塑料，具有加工性能優(yōu)良、性價(jià)比高、耐熱和化學(xué)藥品性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾件中，如儀表板、門板、立柱、保險(xiǎn)杠等。聚丙烯已經(jīng)是五大通用塑料中發(fā)展最快的品種之一。
近年來(lái)，隨著人們精神生活的日益豐富，人們對(duì)身邊色彩的追求也越來(lái)越高，希望產(chǎn)品的外觀有珠光、閃光效果、閃爍珠光、金屬光澤等特殊效果色彩。目前這類顏色的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)表面噴涂技術(shù)，然而噴涂技術(shù)存在工藝流程復(fù)雜、不可循環(huán)利用、綜合成本高、工作環(huán)境惡劣等問(wèn)題。
免噴涂技術(shù)是近年來(lái)新興的一種新技術(shù)，是指采用帶有特殊效果顏料的美學(xué)樹脂通過(guò)直接注塑成型使制品具有金屬光澤、珠光、閃爍珠光等特殊效果的一項(xiàng)技術(shù)。免噴涂材料是一種提高制品生產(chǎn)效率，環(huán)境友好的新型材料，已經(jīng)是新材料發(fā)展趨勢(shì)之一。采用免噴涂技術(shù)獲得的制件可100％回收再利用，不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有毒有害的氣體、粉塵等污染物質(zhì)，而且容易成型、生產(chǎn)效率高、綜合成本低。是傳統(tǒng)噴涂技術(shù)的一種替代技術(shù)。
用于汽車免噴涂零部件的聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料為了滿足汽車應(yīng)用的要求與標(biāo)準(zhǔn)，特別是要具有良好的低溫沖擊性能和剛性，需要通過(guò)添加增韌劑來(lái)提高材料的低溫沖擊性能，通過(guò)添加滑石粉來(lái)提高材料的剛性。但是，隨著大量增韌劑的加入，會(huì)造成汽車免噴涂零部件的外觀缺陷，如熔接痕、虎皮紋等，影響其外觀質(zhì)量。為了彌補(bǔ)這種外觀缺陷，往往需要注塑過(guò)程中提高注塑溫度，增加注塑壓力，降低注塑速度，這樣會(huì)增加零部件的成型周期，而且增加生產(chǎn)能耗。因此，高流動(dòng)性的聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料對(duì)改善零部件的外觀質(zhì)量，提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本等方面具有極大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供具有超高流動(dòng)性聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料，以解決零部件的外觀缺陷，提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明主要通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的：
一種超高流動(dòng)性聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料，包括以下重量份計(jì)的原料：
所述的聚丙烯為均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，熔體流動(dòng)速率在5～80g/10min之間，測(cè)試條件為230℃，2.16kg；其中嵌段共聚聚丙烯中的共聚單體為乙烯，其含量在5～15mol％的范圍內(nèi)，均聚聚丙烯的結(jié)晶度在70％以上，等規(guī)度大于99％。
所述的增韌劑為乙烯-辛烯線性共聚物，其密度為0.88～0.90g/cm3，熔體流動(dòng)速率為0.5～10g/10min，測(cè)試條件為230℃，2.16kg。
所述的無(wú)機(jī)填料為滑石粉、碳酸鈣、硅灰石和硫酸鋇中的一種或幾種的組合物，其粒徑范圍均為1～15μm。
所述的過(guò)氧化物母粒是由99％均聚聚丙烯和1％過(guò)氧化物經(jīng)過(guò)共混擠出造粒制成。
所述的過(guò)氧化物是過(guò)氧化二異丙苯或1,1-雙(過(guò)氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷。
所述金屬效果顏料為表面無(wú)包覆層或有包覆層的金屬顏料，其中金屬顏料為鋁粉、銅粉、金粉、銀粉、鋅粉、錫粉和鐵粉中的一種或幾種；所述金屬顏料的形態(tài)為球狀，玉米片狀或者銀元狀；所述的表面包覆層選自聚乙烯蠟、丙烯酸酯、己二酸二辛酯，環(huán)氧大豆油和礦物油中的一種或幾種的組合。金屬顏料粒徑為5～300μm，優(yōu)選16～120μm。
所述的色彩增亮劑為粒徑10～300μm的珠光效果顏料，為天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鋯結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料、二氧化硅涂覆珠光顏料、硼酸鋁鹽涂覆珠光顏料、人造云母涂覆珠光顏料中的一種或幾種的混合物。珠光效果顏料粒徑優(yōu)選20～200μm。
所述的珠光效果顏料表面包覆一層或多層的金屬氧化物。金屬氧化物為氧化鐵、氧化鋅、二氧化錫、二氧化鈦、氧化銻和氧化鋁中的一種。
所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯樹脂PP-g-MAH，馬來(lái)酸酐的接枝率為0.5～1.3％。
所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚和硫酯類抗氧劑中的一種或幾種；輔抗氧劑選用亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或兩種。
所述的主抗氧劑為3114、1010和DSTP中的一種或者幾種；輔抗氧劑為618和168中的一種或兩種。
所述的光穩(wěn)定劑選用三嗪類光穩(wěn)定劑、苯并三唑、水楊酸酯類和受阻胺類光穩(wěn)定劑一種或者兩種的組合。
所述的超高流動(dòng)性聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
(1)按所述重量百分比稱取原料；
(2)將原料置于高速混合器中混合3～5分鐘；
(3)將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為：一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)210～230℃，四區(qū)205～220℃；整個(gè)擠出過(guò)程的停留時(shí)間為1～2分鐘。壓力為12～18MPa。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
1、本發(fā)明在聚丙烯美學(xué)樹脂體系中添加過(guò)氧化物母粒，使得材料具有超高的流動(dòng)性能，熔體流動(dòng)速率可以達(dá)到50g/10min以上。
2、本發(fā)明所制備的聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料，使用在汽車零部件中，會(huì)更加容易加工，極大的改善產(chǎn)品表面的熔接痕、虎皮紋等外觀缺陷，可以提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
實(shí)施例1
本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括72.3％聚丙烯、10％增韌劑、10％滑石粉、3％過(guò)氧化物母粒、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
實(shí)施例2
本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括69.3％聚丙烯、10％增韌劑、10％滑石粉、6％過(guò)氧化物母粒、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
實(shí)施例3
本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括58.3％聚丙烯、15％增韌劑、20％滑石粉、2％過(guò)氧化物母粒、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
實(shí)施例4
本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括55.3％聚丙烯、15％增韌劑、20％滑石粉、5％過(guò)氧化物母粒、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
實(shí)施例5
本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括46.3％聚丙烯、15％增韌劑、30％滑石粉、4％過(guò)氧化物母粒、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
實(shí)施例6
本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括42.3％聚丙烯、15％增韌劑、30％滑石粉、8％過(guò)氧化物母粒、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
對(duì)比例1
本對(duì)比例聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括75.3％聚丙烯、10％增韌劑、10％滑石粉、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
對(duì)比例2
本對(duì)比例聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括60.3％聚丙烯、15％增韌劑、20％滑石粉、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
對(duì)比例3
本對(duì)比例聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括50.3％聚丙烯、15％增韌劑、30％滑石粉、1.5％金屬效果顏料、0.5％色彩增亮劑、2％相容劑、0.1％抗氧劑3114和0.2％抗氧劑168、0.2％光穩(wěn)定劑944和0.2％光穩(wěn)定劑770。
所述實(shí)施例和對(duì)比例主要成分質(zhì)量百分含量見表1。
表1實(shí)施例1～6和對(duì)比例1～3主要組分含量(質(zhì)量百分含量)
在所述實(shí)施例及對(duì)比例復(fù)合材料配方中，所述的聚丙烯為共聚丙烯，熔體流動(dòng)速率為50g/10min。所述的增韌劑POE為美國(guó)Dupont公司產(chǎn)的線形乙烯-辛烯共聚物，商品牌號(hào)為Engage 8180，密度為0.863g/cm3，熔體流動(dòng)速率為0.5g/10min。所述的無(wú)機(jī)填料為1250目滑石粉，平均粒徑為10微米。所述的金屬效果顏料為銀元型鋁粉顏料，平均粒徑為50μm，載體為聚乙烯蠟。所述的色彩增亮劑為人造云母珠光顏料，粒徑為20-150μm，表面包覆一層二氧化鈦氧化物。所述的主抗氧劑3114為BASF公司生產(chǎn)，商品牌號(hào)為Irganox 3114，化學(xué)名稱為3,5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯；輔抗氧劑168為BASF公司生產(chǎn)，商品牌號(hào)為Irgafos 168，化學(xué)名稱為三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。所述的光穩(wěn)定劑944為BASF公司生產(chǎn)，化學(xué)名稱為聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-雙[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1,6-己二撐[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，光穩(wěn)定劑770為BASF公司生產(chǎn)，化學(xué)名稱為雙(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。
所述實(shí)施例和對(duì)比例中各樹脂和各種添加劑在高速混合器中干混3～5分鐘，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為：一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)210～220℃，四區(qū)205～215℃；停留時(shí)間為1～2分鐘，壓力為12～18Mpa。
將按所述方法完成造粒的粒子材料在90～100℃的鼓風(fēng)烘箱中干燥2～3小時(shí)，然后再將干燥好的粒子材料在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣，進(jìn)行性能測(cè)試。
熔體流動(dòng)速率測(cè)試按ISO1133進(jìn)行，測(cè)試條件為230℃×2.16Kg；拉伸性能測(cè)試按ISO527-2進(jìn)行，試樣尺寸為170×10×4mm，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能測(cè)試按ISO178進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm；簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度按ISO179/1eA進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一，測(cè)試溫度為23℃；
本發(fā)明實(shí)施例1～6與對(duì)比例1～3性能檢測(cè)結(jié)果見表2。
表2實(shí)施例1～6和對(duì)比例1～3性能測(cè)試結(jié)果
從實(shí)施例1～6與對(duì)比例1～3的對(duì)比可以看出，在不同的聚丙烯美學(xué)樹脂材料中添加適量的過(guò)氧化物母粒，均可以顯著地提高聚丙烯美學(xué)樹脂材料的熔體流動(dòng)速率，從實(shí)施例2、4、6可以看出，材料的熔體流動(dòng)速率可以達(dá)到50g/10min以上。該材料對(duì)改善零部件的外觀質(zhì)量，提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本等方面具有極大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍。