[发明专利]一种超高流动性、高刚性、高抗冲的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高流动性、高刚性、高抗冲的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法，由下列重量百分比的原料组成：聚丙烯45‑69％；超细无机填料15‑20％；纳米填料1‑5％；弹性体增韧剂15‑25％；稳定剂0.1‑2％；其它添加剂0‑5％。本发明的优点是：1、利用纳米球形填料的尺寸效应及形貌特点，与高流动性聚丙烯树脂基体协同作用，可以大幅度提升聚丙烯复合材料的流动性，获得极佳的加工性能，适用于壁厚极薄的注塑零件。2、通过纳米球形填料与微米级片状无机粉体、以及传统弹性体增韧剂的协同作用，可以保持刚性不降的前提下有效提升材料的抗冲击性能。3、可以用于壁厚2.2毫米以下的大型薄壁注塑零件，大幅度减重的同时还能保持零件有足够的强度和抗冲击能力。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种超高流动性、高刚性、高抗冲的聚丙烯纳米复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

自汽车诞生之日起，轻量化就是一直在进行的研究课题，从最早的全金属材质发展至今，轻质的塑料制品所占比例越来越大，单纯的以塑代钢已经没有多少发展空间。近年来，以保险杠、仪表板、门板等大型内外饰制件为主的塑料零件开始逐渐向薄壁化发展，其中主流内饰件的壁厚已经从3.0毫米降为2.5毫米，主流外饰件的壁厚也早已从3.5毫米降到3.0毫米，目前的趋势将逐渐向2.2毫米以下的超薄壁厚发展。这对材料本身提出了更高的要求，薄壁产品除了需要材料具有更高的加工流动性能以外，还需要更高的刚性来提供足够的制件强度，同时不能因为刚性和流动性的提高而大幅度损失材料韧性。

目前，行业内较常见的薄壁化聚丙烯复合材料，一般选用高流动性高刚性的共聚聚丙烯作为基体，并使用超细滑石粉与弹性体协同作用来实现最终的产品性能。但上述方式存在一定的局限性，在熔体流动速率超过35以上很难继续提高，否则很容易造成冲击性能的大幅度下降，不利于最终产品的使用。纳米级填料的发展，使得解决上述问题有了新的思路。除了常见的纳米蒙脱土、纳米滑石粉等片状结构填料外，纳米二氧化硅、纳米碳酸钙等球形粒子也具有独特的效用，少量纳米级球形粒子的加入，可以起到类似内润滑剂的效果，明显提高聚丙烯树脂基体与其它分散相的相容性，并大幅度提升产品的加工流动性；同时这类纳米粒子还具有一定的刚性粒子增韧效果，不会造成韧性的损失，非常适用于超高流动性、高韧性的改性聚丙烯产品体系。

本发明通过纳米级球形粒子与微米级无机片状填料、以及传统弹性体的协同作用，找到了与高流动性的聚丙烯基体树脂之间的最优配比，并通过分段加料工艺进一步提升纳米填料的分散效果，最终获得超高流动性、高刚性、高韧性的聚丙烯复合材料，可以直接用于2.2毫米壁厚以下的大型注塑零件，保持产品既有功能的同时实现大幅度减重。

发明内容

本发明的目的在于开发一种超高流动性、高刚性、高抗冲的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法，用于汽车或家电行业薄壁零部件的注塑。

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：

一种超高流动性、高刚性、高抗冲的聚丙烯纳米复合材料，由下列重量百分比的原料组成：

其中，

所述的聚丙烯为熔体流动速率为30-100g/10min的均聚或共聚丙烯，其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol％。

所述的超细无机填料为滑石粉、云母、晶须、硅灰石、玻璃纤维中的一种或两种以上的组合物，优选平均直径1um的滑石粉。

所述的纳米填料为单维尺寸不大于0.1um的纳米蒙脱土、纳米硅灰石、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米重晶石、纳米二氧化硅中的一种或两种以上的组合物，优选平均直径0.1um的纳米碳酸钙。