[发明专利]一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法，其中聚丙烯复合材料由以下原料按重量百分比组成：聚丙烯45‑84％，超细无机矿粉5‑15％，矿物纤维5‑15％，弹性体增韧剂5‑15％，相容剂1‑2％，稳定剂0.1‑2％，其它添加剂0‑5％。本发明的有益效果为：1、利用超细滑石粉和矿物纤维的协同作用，保持足够韧性的基础上可以进一步提高材料刚性。2、利用矿物纤维与滑石粉的相容性优于传统玻璃纤维填料的特点，最大限度的减少纤维填充造成的韧性下降。3、采用分段加料方式，将矿物纤维从螺杆中部侧喂料口加入，可以进一步提升综合力学性能。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

汽车自诞生之日起就在不断的设法减轻自身的重量，从最早的全金属材质，逐渐变为以轻质塑料材质为主。近年来，随着新能源车型和自动驾驶技术的发展，对整车轻量化的要求越来越高，现有传统聚丙烯复合改性材料已经越来越难以满足低密度、薄壁化和高刚性的综合要求。因为密度降低通常会造成刚性的下降，增加零件变形的风险，薄壁零件风险更高，而提高材料刚性一般通过减少弹性体或增加矿物填充等手段，会大量损失冲击性能，或明显增加材料重量，适用性同样不高。

传统的无机矿物填充物包括粉体类的滑石粉、碳酸钙、云母等，以及纤维类的玻璃纤维、碳纤维等，前者的刚韧平衡性较好，尤其是超细的矿粉更具优势，但刚性提升有限；以玻璃纤维为代表的纤维类填料刚性提高明显，但冲击性能损失较大，并容易造成浮纤和翘曲等问题。粉体和纤维协同增强的方法也经常被用于聚丙烯增强改性，但二者形貌和相容性的差异，往往造成综合性能损失较大，很难进一步突破瓶颈。

本发明在行业内常用的增强改性体系的基础上，选用矿物类纤维和超细滑石粉协同改性，利用二者的相容性优于传统玻璃纤维的特点，可以获得更优的综合性能，并保持低密度的特点，同时获得较高的刚性和刚韧平衡点，可以用于汽车及其它行业中有轻量化减重需求的注塑零部件。

发明内容

本发明的目的在于开发一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，用于汽车或其它行业中有轻量化减重需求的注塑部件。

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：

一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，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5-70g/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％。

所述的超细无机矿粉为平均直径为0.5-10um的滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的一种或以上的组合物，优选平均直径1um的滑石粉。

所述的矿物纤维为硅酸铝纤维、硫酸钙纤维、玄武岩纤维、坡缕石纤维、硅灰石纤维、蛭石纤维中的一种或以上的组合物，纤维长度1.0-5.0mm，直径2-20um，优选直径10um的玄武岩纤维。

所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯无规或嵌段共聚物、乙烯-丁烯无规或嵌段共聚物等中的一种以上的组合物,优选乙烯-辛烯嵌段共聚物，熔体流动速率(230℃×2.16kg)为0.5-20g/10min。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主辅抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。