[发明专利]一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种高光泽度、高弯曲模量和低收缩的聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。该材料包括如下重量份的组分：第一聚丙烯5‑35份、第二聚丙烯10‑75份、相容剂5‑15份、聚苯乙烯5‑35份、玻璃纤维10‑30份、马来酸酐接枝聚丙烯3‑20份、偶联剂0.1‑2份、抗氧剂0.1‑0.5份；其中，第一聚丙烯的熔融指数高于第二聚丙烯。本发明通过独特的流动性调节与玻璃纤维分布调节工艺，采用两步法，实现了聚丙烯复合材料的机械强度、光泽和尺寸稳定性的平衡。该材料具有高弯曲模量、高缺口冲击强度、低收缩率、高光泽度，具有良好加工流动性，成本低廉，可以取代代替ABS应用于各种大小家电、汽车、玩具及其它注塑制品。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯(PP)复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

ABS材料是一种通用的性能优良的热塑性材料，具有高表面光泽度、高弯曲模量及优良的耐冲击韧性性能，广泛使用在家电产品面壳类部件中。但是ABS材料相对于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)等通用塑料，其价格较高，而且热变形温度低且耐候性较差，所以人们一直试图采用改性PP等通用塑料替代ABS材料。

在常用的通用塑料中，PP材料具有比重轻、耐热性能优异、抗弯曲疲劳性好、价格低，广泛用在汽车、家电、食品容器等领域；但是普通的PP材料冲击韧性低、抗蠕变性差、成型收缩率大、尺寸稳定性较差，所以在很多应用场景下无法直接替代ABS材料。另外在实际应用中，PP材料由于其结晶特性导致其成型收缩率远远大于无定型状态的ABS材料，注塑厂家需要调整模具设计才能在原来的ABS模具上采用高光PP材料替代ABS材料，从而会提高设备成本。通过填充与增强改性，可以减小PP成型收缩率，使其达到与ABS成型收缩率相当的水平。在这些常用的改性方法中，采用玻璃纤维增强高分子材料是一种成熟技术，玻璃纤维增强的PP材料已经成功商业化。相对于基础树脂PP，玻璃纤维增强的PP材料具有更高的强度和更低的成型收缩率，而且成本低于常用的ABS材料。但采用常规方法生产的玻璃纤维增强的PP表面光泽度较差，无法应用于对光泽度要求较高的塑料部件生产，比如家电外壳、汽车内饰等。

在常用填料中，硫酸钡比碳酸钙、滑石粉等对材料的光泽度影响要低得多。因此目前生产高光泽PP材料一般都采用在均聚或共聚PP中添加25～40phr的硫酸钡，并加入适量的润滑剂、抗氧剂等加工助剂来制备。然而由于硫酸钡价格较高，而且比重较大，采用这种方法制备的高光PP无法满足大幅度降低成本的目标，而且单纯采用填充硫酸钡的方法生产的PP材料的收缩率较大且弯曲模量远远低于常规的ABS塑料，所以这种方法无法直接制备高光高弯曲模量PP。

聚苯乙烯(PS)材料分为通用聚苯乙烯(GPPS)和抗冲改性聚苯乙烯(HIPS)，GPPS具有很好的透明性和刚性、尺寸稳定性好，而且价格低廉，用来改性PP可以提高PP的弯曲模量。中国专利文献CN101768312B公开了一种利用PS制得的高光泽、高冲击强度材料，但该材料耐热较低，热变形温度仅为75℃，而且弯曲模量也比较低，最高仅为2100MPa。中国专利文献CN101659766B选用聚丙烯接枝聚苯乙烯的接枝化合物作为相容剂制备PP/PS材料，该材料光泽度低，且弯曲模量也比较低，最高仅为2010MPa，制备高光泽材料还需要进行喷涂处理。CN102250413B也公开了一种利用PS增强PP制备高光高弯曲模量PP的方法，该种方法利用PS提高PP的弯曲模量，制备的产品光泽度高、收缩率小，在很多地方可以替代ABS；但产品的缺口冲击强度只有4KJ/m²，限制了其在一些韧性要求较高的产品中应用，如儿童玩具。

CN104650461A公开了一种耐高温高光增强聚丙烯复合材料，包括聚丙烯、玻璃纤维、三元乙丙橡胶、硬脂酸、交联剂、填充剂、成核剂、表面活性剂、光泽剂及偶联剂，其中交联剂采用硅烷交联剂，而填料为硫酸钙、碳酸钙。但这种方法工艺复杂，大量玻璃纤维的加入降低了表面光泽度，而且成本相对ABS也没有优势。