一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物及其製備方法與流程
2023-09-17 20:20:25 3
本發明涉及聚丙烯的製備技術領域，尤其涉及一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物及其製備方法。
背景技術：
聚丙烯(PP)具有密度小、耐撓曲、耐化學腐蝕、絕緣性好等優點，目前在汽車領域具有廣泛的應用。隨著汽車工業的發展，人們對駕駛室內舒適性的要求也越來越高。在內飾材料方面如儀錶板、門板等多採用聚丙烯材料，如果駕駛艙內飾件的光澤度較高，就會有較強的光線反射，從而影響駕駛人員的舒適性。因此，用於汽車內飾件需要有較低的光澤度。
隨著汽車工業迅猛發展，人們停留在車內的時間越來越長，車內低劣的空氣品質嚴重地威脅著人們的健康，汽車車廂內汙染空氣的主要來源是所使用的紡織品、皮革製品或塑料製品等揮發出來的游離甲醛、烷烴、苯、甲苯、二甲苯及醛類等多種揮發性有機物。這些揮發性有機物會引起皮膚、呼吸道以及神經系統等方面的疾病，因此降低PP材料的氣味也受到行業的廣泛關注。
在光澤度方面，聚丙烯材料本身的光澤度較高，需要對其改性降低材料的光澤度達到使用要求。目前降低聚丙烯材料的光澤度主要通過兩種方法：一是使用特殊結構的無機填料改變聚丙烯材料表面的粗糙度，如SiO2、玻纖、蒙脫土等，無機填料與PP相容性較差對材料韌性影響較大，無機填料降低光澤度通常需要較大添加量；二是通過在PP基體中形成一些微凝膠相來降低光澤度，如交聯的PE/PP，丁腈橡膠，EPDM等，這些方法可以有效降低PP材料的光澤度，但同時也會產生較大的氣味。
中國專利CN200710171710公開了一種低光澤聚丙烯組合物及其製備方法，此專利採用SiO2來降低PP材料的光澤度，此方法對光澤度降低的程度不夠，SiO2的添加也會降低PP材料的韌性，另外由於SiO2呈無定形絮狀用擠出機較難加工。
中國專利CN201210567452、CN201310713659採用短切無鹼玻璃纖維的方法來降低光澤度，此方法可以有效的降低材料的光澤度，但玻璃纖維的使用會降低材料的韌性，另外注塑成型過程中鹼玻璃纖維會在塑料件表面產生浮纖使外觀變得粗糙。
中國專利CN201010591416公開了一種低光澤聚丙烯複合材料及其製備方法，此專利採用BMAT來降低光澤，BMAT是交聯的苯乙烯-丙烯腈聚合物與聚丙烯的相容性不好，添加量大時光澤度才能有效降低但同時也會降低材料的衝擊性能，在對啞光要求高的材料中不太適用，另外其成本較高不利於推廣應用。
中國專利CN201010591438、CN201110144142，這些專利採用添加粉末丁腈橡膠的方法都在一定程度上降低了PP材料的光澤度，但丁腈橡膠會產生較大氣味，粉末丁腈橡膠與聚丙烯材料相容性不好，為提高相容性採用的馬來酸酐接枝物也會產生較大氣味。中國專利CN201110330606、CN201310054429也使用了馬來酸酐接枝物同樣會產生較大氣味。美國專利US8686088採用EPDM復配POE的方法可以有效降低PP材料的光澤度，EPDM本身氣味較大也會使PP材料的氣味變差。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，其具有光澤度低、氣味低、同時剛性韌性平衡的特點。
本發明的目的通過以下技術方案實現：
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：
進一步的，一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：
其中，所述的聚丙烯為均聚或者嵌段共聚，熔體流動速率在5～100g/10min(230℃，2.16KG)。其中嵌段共聚聚丙烯的光澤度≤75(測試角度為60°)，聚丙烯樹脂選用低光澤的有利於改性PP材料光澤度的降低。
其中，所述的無機填料為硫酸鋇、碳酸鈣、滑石粉中的一種或兩種以上的混合物，無機填料粒徑D50是0.6～8.0微米，無機填料優先選用滑石粉，其片層結構可以起到增加PP材料強度和降低PP材料光澤的作用。
其中，所述的增韌劑為乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物，聚烯烴嵌段共聚物(OBCs)中的一種或兩種以上的混合物，熔體流動速率在0.1～10g/10min(190℃，2.16KG)，進一步的優先流動速率在0.2～2g/10min(190℃，2.16KG)。
其中，所述的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)，分子量大於50萬，由於其高分子量結構可以聚丙烯表面形成微凝膠相從而可以對光線進行慢反射達到降低光澤的作用，同時UHMW-PE與PP的相容性好可以提高PP材料的韌性。
其中，所述的鋁矽酸鈉的平均粒徑在2～8微米，鋁矽酸鈉是多孔的矽酸鹽材料，由於其多孔的結構可以在PP材料表面形成細微的粗糙度從而減少光線在材料的鏡面反射達到降低光澤的效果，此外在降低光澤度上矽鋁酸鈉與超高分子量聚乙烯具有協同作用，可能是由於矽鋁酸鈉與超高分子量聚乙烯可以共同影響PP材料的結晶(UHMW-PE也是結晶材料，當UHMW-PE分散在PP中時會相互不同程度破壞各自的結晶度，矽鋁酸鈉具有多孔和表面積大的特點可以阻止PP大球晶的形成從而降低PP的結晶度，兩者的共同使用可以較大幅度降低PP材料的結晶度)，PP結晶度的降低會使PP分子鏈在樣品表面的規整排列受影響，從而降低光線反射起到降低光澤的作用，由於鋁矽酸鈉粒徑較細可以保持材料的韌性不降低；同時其多孔結構(比表面積巨大)，具有很強的物理吸附能力，可以有效吸附PP材料在加工過程中產生的小分子有機揮發物起到降低氣味的作用。
其中，所述的其它助劑為抗氧劑、潤滑劑、光穩定劑、耐刮擦劑、著色劑等。抗氧劑分為主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑為1010、1076用量為0.1～0.4份、輔抗氧劑168、DLTP、DSTP用量為0.1～0.4份，主抗氧劑與輔助抗氧劑復配使用，主抗氧劑：輔助抗氧劑比例為1∶1～1∶3；所述的潤滑劑為脂肪酸醯胺、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酸醯胺中的一種或數種的混合物，用量為0.1～0.8份；光穩定劑為受阻胺類；耐刮擦劑為有機矽酮類；所述著色劑為二氧化鈦、炭黑等塑膠著色劑。
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物的製備方法，包括以下製備步驟：包括以下製備步驟：
a、將聚丙烯樹脂、無機填料、增韌劑、超高分子量聚乙烯、矽鋁酸鈉、其它助劑按一定的重量份加入高速攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為2～5min；
b、將步驟a中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為100～350r/min，擠出溫度為140～240℃，擠出造粒加工時的真空度為-0.06MPa～-0.09MPa。
本發明的有益效果：
(1)採用光澤度低的共聚聚丙烯材料可以有效降低改性PP材料的光澤度。
(2)採用超高分子量聚乙烯可以有效降低PP材料的光澤度，與無機填料(SiO2、玻纖、蒙脫土等)相比，與PP具有良好的相容性可以提高材料的韌性同時保持較好的強度，並且超高分子量聚乙烯具有氣味低的特點，在降低PP材料光澤的同時不會增加氣味。
(3)採用添加多孔的矽鋁酸鈉，可以均勻的分散在PP材料中，成型後在注塑件表面形成凹凸不平對光線進行漫反射起到降低光澤的作用，此外在降低光澤度上矽鋁酸鈉與超高分子量聚乙烯具有協同作用，可以使PP材料的光澤度進一步降低，矽鋁酸鈉特殊的孔洞結構可以對低分子有機揮發物進行有效吸附，從而降低PP材料的氣味。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明：
PP樹脂選用Total的B1997、LyondellBasell的EA5076
滑石粉選擇北海集團的KCM-6300
碳酸鈣選擇梅林化工的ML-2800
硫酸鋇選擇廣西聯壯科技的沉澱硫酸鋇
超高分子量聚乙烯選用三菱化學的MILLIO 240M
增韌劑選用三井化學的POE DF610
鋁矽酸鈉選用Huber Silica公司的ZEOLEX 323
抗氧劑選用巴斯夫公司的1010，168
光穩定劑選用氰特公司的UV-3808PP5
潤滑劑選用KAOWAX的EBS
炭黑選用德固賽的900L
實施例1
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：59份聚丙烯樹脂EA5076、20份滑石粉、20份增韌劑DF610、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為3min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例2
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：58份聚丙烯樹脂EA5076、22份滑石粉、15份增韌劑DF610、4份超高分子量聚乙烯、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為4min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例3
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：56份聚丙烯樹脂EA5076、22份滑石粉、15份增韌劑DF610、6份超高分子量聚乙烯、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為4min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例4
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：56份聚丙烯樹脂EA5076、22份滑石粉、15份增韌劑DF610、4份超高分子量聚乙烯、2份矽鋁酸鈉、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為4min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例5
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：20份聚丙烯樹脂EA5076、40份滑石粉、25份增韌劑DF610、3份超高分子量聚乙烯、5份矽鋁酸鈉、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.3份光穩定劑UV-3808PP5、0.3份潤滑劑EBS，1份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為4min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例6
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：45份聚丙烯樹脂EA5076、15份滑石粉、10份碳酸鈣、20份增韌劑DF610、10份超高分子量聚乙烯、4份矽鋁酸鈉、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.5份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為4min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例7
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：67份聚丙烯樹脂EA5076、10份滑石粉、5份硫酸鋇、10份增韌劑DF610、4份超高分子量聚乙烯、1份矽鋁酸鈉、0.1份抗氧劑1010、0.1份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為2min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為100r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
實施例8
一種低光澤、低氣味聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：90份聚丙烯樹脂EA5076、15份超高分子量聚乙烯、0.1份抗氧劑1010、0.1份抗氧劑168、0.1份光穩定劑UV-3808PP5、0.2份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為5min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為300r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
對比例1
一種低聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：59份聚丙烯樹脂BI997、20份滑石粉、20份增韌劑DF610、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為3min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
對比例2
一種聚丙烯組合物，由以下重量份的組分組成：62份聚丙烯樹脂EA5076、22份滑石粉、15份增韌劑DF610、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑168、0.2份光穩定劑UV-3808PP5、0.1份潤滑劑EBS，0.3份炭黑。
步驟一、將聚丙烯樹脂和各種添加劑加入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為4min。
步驟二、將步驟一中混勻的物料用雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，螺杆的轉速為350r/min，擠出造粒加工時的真空度為-0.08MPa。雙螺杆擠出機的螺杆溫度為：一區溫度為150℃，二區溫度為160℃，三區溫度為180℃，四區溫度為190℃，五區溫度為190℃，六區溫度為190℃，七區溫度為190℃，八區溫度為200℃，九區溫度為200℃，十區溫度為200℃。
性能評價方式及實行標準：
將按上述方法製備的粒子材料，在90℃的鼓風烘箱中乾燥2小時，然後再將乾燥好的粒子材料用注射成型機製成測試樣條。
光澤度測試：按標準GB8807用光澤度儀從光面60°入射角測試。
拉伸性能測試：按GB/T 1040.2-2006標準進行，拉伸速度為50mm/min；
彎曲性能測試：按GB/T 9341-2008標準進行，彎曲速度為2mm/min；
懸臂梁缺口衝擊強度：按GB/T1843-2008標準進行，衝擊能量2.75J；
材料的氣味性按照德國大眾汽車公司PV3900進行測行測試。
將上述實施例與對比例的配方組成列表如下：
表1實施例與對比例的配方表
將上述實施例與對比例所製備得到的聚丙烯組合物進行性能測試檢測，結果見以下列表：
表2實施例和對比例的測試數據
從實施例1和對比例1可以看出，選用低光澤的聚丙烯原料可以降低改性材料的光澤度。
從實施例2～3和對比例2可以看出，使用超高分子量聚乙烯可以有效降低改性PP材料的光澤度，當超高分子量聚乙烯用量為6份時光澤度從3.2降低到2.7，衝擊性能從25.3KJ/m2提高到30.2KJ/m2，拉伸強度和彎曲強度方面基本可以保持不降低。
從實施例3～4和對比例2可以看出鋁矽酸鈉的添加可以進一步降低光澤度，在光澤度降低上與超高分子量聚乙烯具有協同作用比單獨添加超高分子量聚乙烯的效果好，同時矽鋁酸鈉多孔的結構可以吸附材料中的有機揮發物降低氣味。
從實施例5～8可以看出在無機填料復配以及不同無機填料添加量時，超高分子量聚乙烯和矽鋁酸鈉可以有效降低材料光澤和氣味。
最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。