[发明专利]一种聚丙烯-纳米凹凸棒复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯‑纳米凹凸棒复合材料及其制备方法,包括如下组分：58份‑90份聚丙烯；4份‑10份纳米凹凸棒；1份‑8份相容剂；0.1份‑2份润滑剂。其制备方法：a）将配方内20wt%‑30wt%的聚丙烯，全部纳米凹凸棒、全部相容剂、全部润滑剂和配方内35wt%‑45wt%的抗氧剂投入密炼机中进行密炼后，通过长径比20:1的单螺杆挤出机挤出造粒，得到纳米凹凸棒母粒；b）将剩余70wt%‑80wt%聚丙烯、步骤a）得到的纳米凹凸棒母粒，增韧剂和剩余55wt%‑65wt%抗氧剂在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，即得。本发明通过将特定含量的纳米凹凸棒，并在特定含量的润滑剂和相容剂的协同分散作用下，添加至聚丙烯基体中，制备得到的聚丙烯‑纳米凹凸棒复合材料的耐划伤性能得到明显提高。

技术领域

本发明涉及高分子材料及其成型加工领域，特别涉及一种聚丙烯-纳米凹凸棒复合材料及其制备方法。

背景技术

随着节能环保减耗理念的逐步市场化，汽车工业车身轻量化的趋势日渐成为汽车设计的核心任务。聚丙烯作为汽车内饰件的首选材料已在行业内成熟运用，例如针对不同制件的应用要求和特点，进行增强、增韧、功能化等改性从而满足需求。

石化厂开发的各类共聚和均聚聚丙烯往往在若干方面，如熔体流动速率、冲击强度、低温韧性、刚性等具有优势，而其综合性能却不能满足汽车内饰件的复杂要求。内饰件如仪表板、门板和立柱等要求刚韧平衡，且须同时具有较高的耐划伤要求。

当前主流的方法是在聚丙烯基体中添加弹性体材料来提高冲击强度，通过引入10-40%滑石粉、云母粉、硅灰石、高岭土等填料来提高拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，通过引入耐划伤剂如硅酮母粒、含酰胺类树脂来提高耐划伤性能。三种手段往往同时施加调节综合性能，但是不容易同步达到各方面性能平衡。例如加入滑石粉提高强度和刚性，却容易引起耐划伤能力降低，加入乙烯/辛烯共聚物（POE）改善常温冲击强度和低温韧性，会引起强度和刚性降低，也会造成耐划伤能力降低。

纳米填料比表面积大、具有小尺寸效应、表面界面效应等微米级尺寸填料所不具备的特点，这些特点不但可以实现聚合物复合材料同步增强增韧，还能提高材料表面硬度，表现出优异的耐划伤性。[李丽坤等，聚丙烯/凹凸棒石纳米复合材料的制备与性能研究.高分子学报，2008, 5,501-506]研究发现，经过氧化聚乙烯对凹凸棒表面处理，再经过熔融共混挤出得到的复合材料在拉伸强度、弯曲模量和冲击强度方面均有大幅提高。但是其凹凸棒表面处理方法需经过水溶液和超声波振荡，工艺繁琐、能耗大、效率低，不适于大规模量产。中国专利CN 201610767768.0公开了一种添加低含量纳米蒙脱土实现优异力学性能和低摩擦系数的方法，但是其蒙脱土的处理方法涉及到丙烯酰胺插层，其工艺不可避免增加多道工序，给规模化量产带来较大生产投入。以上两种方法对纳米填料进行改性处理目的在于促进填料颗粒在基体中的分散，实现真正的纳米级分散。但是复杂繁琐的处理工艺和条件提高了生产成本，限制其在蓬勃发展的汽车工业中的商业化应用。

发明内容

为了解决纳米填料在聚丙烯中的团聚或难以分散的技术问题，同时为了避免繁琐的处理工艺，本发明的首要目的是提供一种刚韧平衡和具有优异的耐划伤性能的聚丙烯-纳米凹凸棒复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯-纳米凹凸棒复合材料的制备方法。

本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种聚丙烯-纳米凹凸棒复合材料，按重量份数计，包括如下组分：

聚丙烯 58份-90份；

纳米凹凸棒 4份-10份；

相容剂 1份-8份；

润滑剂 0.1份-2份。