[发明专利]一种可膨胀微球填充改性的聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种可膨胀微球填充改性的低密度聚丙烯复合材料，以及这种复合材料的制备方法，属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

汽车轻量化是汽车材料的发展方向，汽车的自重每减少10%，燃油的消耗可以降低6%～8%，同时，汽车轻量化可以提高燃油利用效率，减少CO₂等温室气体的排放，改善汽车行驶、转向、加速、制动等，便于噪音、振动优化等。

聚丙烯具有良好的加工性能和物理、化学性能，极低的密度，以及相对低廉的价格，而被广泛应用于家电、汽车等行业，是目前增长速度最快的通用热塑性塑料，也是汽车上用量最大的的塑料。但聚丙烯也有收缩率大、与工程塑料相比刚性、耐热性等偏低等缺点，通常通过添加滑石粉、玻纤、碳酸钙等无机填料或纤维来提高其刚性、耐热性、降低收缩率。但无机填料的加入会导致聚丙烯材料的密度由0.89～0.91g/cm³提高到通常使用的改性聚丙烯的0.95～1.3g/cm³。因此，如何提高聚丙烯材料的刚性，同时不提高甚至降低材料的密度是目前聚丙烯材料的一个重要的研究方向。

可膨胀微球是一种非传统的物理发泡剂，由热塑性树脂所形成的外壳和内包的发泡剂组成，热塑性树脂外壳通常使用1,1-二氯乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、丙烯酸系共聚物，内含的发泡剂则主要使用异丁烷或异戊烷等烃类，其沸点在树脂外壳的软化点以下。加热后微球可以膨胀40倍～100倍，低温冷却后可以固化。由于其稳定的发泡特性，较低的商业成本，已被广泛应用到各个领域，如印刷油墨、涂料、密封胶、鞋底、纸制产品的固化剂等，但在通用热塑性塑料中的应用却暂未大规模应用。随着产品的不断改善，壳体耐热温度不断提高，已经出现了耐热170℃以上的壳体，已具备了应用于塑料的潜力。

将可发泡微球加入到聚丙烯复合材料中，注塑成微发泡的复合材料，从而保证聚丙烯复合材料的刚韧平衡性的同时，大大降低其密度，使聚丙烯复合材料注塑的制件的重量进一步减轻，进一步达到汽车轻量化的目的。

发明内容

本发明的目的在于开发一种低密度、高刚性、高韧性的可膨胀微球填充改性的聚丙烯复合材料，以克服传统无机填料填充聚丙烯材料局限性。

本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可膨胀微球填充改性的聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：

一种可膨胀微球填充改性的聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：

所述的聚丙烯为熔体流动速率（230℃×2.16kg）在0.5-60g/10min之间的均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在4-10mol%范围内。

所述的可膨胀微球为直径5～50μm，耐热170℃以上，优选直径5～20μm，耐热190℃以上的可膨胀微球。可选的可膨胀微球包括但不限于日本松本油脂制药株式会社的F-190D、F230D、F260D，瑞典Akzo Nobel公司的Expancel093DU120、909DU80、920DU40、920DU80、920DU120、930DU120、950DU80、951DU120等。

所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、和硫酸钡中的一种或两种以上的组合物，其平均粒径为1-20μm；优选平均粒径为1-10μm的滑石粉。

所述相容剂为接枝聚烯烃，进而所述接枝聚烯烃选自接枝聚丙烯和接枝聚乙烯中的一种或两种以上的组合物；进而所述接枝基团为马来酸酐；优选为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89-0.91g/cm3，熔点为170-190℃，熔体流动速率（230℃×2.16kg）为10-50g/10min，接枝率为0.5-1.0%，为任意均聚或嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得。

所述增韧剂为任何合适的乙烯-辛烯共聚物(POE)，熔体流动速率（230℃×2.16kg）为0.5-50g/10min。