[发明专利]一种高性能耐磨PP复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及PP聚合物材料领域，具体涉及一种高性能耐磨PP复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚丙烯（PP）是是一种高密度、无侧链、高结晶的线性聚合物，相对于普通的塑料材料，常温下的抗冲击性能较高，同时具有耐热、耐腐蚀等优点。相对于金属材料，PP的质量更低、更易于加工成型，在家用电器、汽车工业、航空工业等领域中具有广泛的应用。在上述领域中，PP通常被用作制造轴承、圆齿轮、凸轮、伞齿轮、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、垫片等零件。但PP的韧性较低、抗冲击性能差、耐磨性不能完全满足高强度损耗的需求、易于损坏的缺点，严重限制其应用的推广。提高PP复合材料耐磨性的传统做法是在PP复合材料中加入耐磨剂PTFE 或二硫化钼同时与矿物复合，但是这种途径所得的材料韧性及抗冲击性能较差，在低温环境中产品容易脆化、破碎，也更容易老化报废。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种抗冲击、不易老化、耐磨性能高的的PP复合材料。

本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述PP复合材料性能的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种上述PP复合材料的应用。

本发明的第一个目的通过以下方式实现：

一种高性能耐磨PP复合材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：

抗氧剂              0.3-0.5份；

增韧剂                  2-5份；

抗磨损剂1               10-30份；

抗磨损剂2               5-10份

PP                     54.5-82.7份；

所述抗氧剂为抗氧剂B215；所述增韧剂为POE接枝；所述抗磨损剂1为钛酸钾晶须；所述抗磨损剂2为UHMWPE全称是Ultra-high molecular weight PE,即分子量在150万以上的聚乙烯；所述PP为均聚PP。

进一步的，所述UHMWPE分子量为150万-160万。

上述原料中，PP为市售的均聚PP。

上述原料中，所述抗氧剂为抗氧剂B215为市售产品，是抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。在本发明中，抗氧剂B215可有效提高所述原料配方中各成分的加工稳定性，并提高所制得的添加了抗磨损剂后的PP聚合物的抗氧化性能，从而延长产品的使用寿命。

上述POE接枝为市售产品，能够有效地提升本发明玻纤增强PA6聚合物的韧性。

上述钛酸钾晶须原子排列高度有序，内涵缺陷较小，通常被用作增强材料。钛酸钾的用量与产品的抗磨损效果呈正相关，但对产品的韧性、抗冲性能有较大影响。所述抗磨损剂为粒径分子量在150万-160万间的UHMWPE。其具有较强的耐磨性及自润滑性能。但其作为助剂添加至塑料材料中时，往往会降低产品达流动性，导致产品难以加工。此外，UHMWPE通常会降低产品的拉伸、抗冲等效用，添加了UHMWPE的PP复合材料通常会表现出较大的脆性，容易老化，低温之下抗冲击性能差。发明人在研究中发现，向添加了UHMWPE的PP复合材料的原料配方中引入钛酸钾晶须，二者协效可大幅提升PP复合材料的耐磨性能，从而降低二者的用量。此外本发明引入POE接枝，并对UHMWPE和钛酸钾晶须、POE接枝的用量进行优化，所制成PP复合材料不但表现出良好的耐磨性能，其抗冲击性能也有较大的提升。现有对UHMWPE的认识是其用量越多、分子量越高，抗冲击能力、耐老化性能将越低。但发明人发现，当UHMWPE分子量为150万-160万时，本发明的PP聚合物比磨损量可达0.005，缺口抗冲击强度为180J/M。

上述一种高性能耐磨PP复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按照上述的比例将抗氧剂、增韧剂、抗磨损剂1、抗磨损剂2、PP装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190-220℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能耐磨PP复合材料。

所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。所述搅拌机的转速为650-1000转/分。