[发明专利]一种滑石粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公布了一种滑石粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。本发明所述滑石粉填充聚丙烯复合材料包括如下重量份的组分：43‑74.3份聚丙烯树脂，5‑15份弹性体，20.5‑41份表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉，0.2‑1.0份抗氧剂；以滑石粉填充聚丙烯复合材料总重量份计，所述表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉中滑石粉的重量份为20‑40份，硅烷偶联剂的重量份为0.5‑1.0份。本发明将硅烷偶联剂修饰滑石粉，两者协同增效，提高聚丙烯复合材料的粘接性能。同时，通过调控表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉中硅烷偶联剂含量，增强材料粘接性。

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，尤其涉及一种滑石粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚丙烯材料具有低密度、优异的力学性能、环保可回收以及高性价比等优势，使其在汽车、家用电器等国民经济各个领域都有广泛的应用。随着汽车工业的发展，对节能减排的要求越来越高，汽车新材料的轻量化是节能减排的重要手段，因此低密度的聚丙烯材料逐渐替代尼龙、聚酯、ABS等工程塑料，在汽车内外饰以及发动机周边零部件中得到了越来越广泛的应用。尤其是在汽车尾门等越来越多的领域，出现了聚丙烯材料与金属材料、玻璃材料以及其他材料进行粘接装配的趋势，这就对聚丙烯材料的粘接性能提出了越来越高的要求。

为改善聚丙烯的耐热性和尺寸稳定性，通常需要添加大量的滑石粉进行增强改性，但是由于滑石粉为无机物，在经受火焰处理或者等离子处理后，滑石粉表面不能生成羟基等极性基团，这影响了滑石粉填充聚丙烯材料的粘接性能。为改善滑石粉填充聚丙烯材料的粘接性能，目前业界的普遍做法是在配方体系中添加马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯等极性单体接枝聚丙烯，但是最终粘接效果并不理想。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种滑石粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。本发明通过使用表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉，能够显著的提升滑石粉填充聚丙烯复合材料的粘接性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种滑石粉填充聚丙烯复合材料包括如下重量份的组分：43-74.3份聚丙烯树脂，5-15份弹性体，20.5-41份表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉，0.2-1.0份抗氧剂；以滑石粉填充聚丙烯复合材料总重量份计，所述表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉中滑石粉的重量份为20-40份，硅烷偶联剂的重量份为0.5-1.0份；所述硅烷偶联剂的表面具有极性基团修饰。

本发明通过添加滑石粉增加聚丙烯复合材料强度，使用弹性体对聚丙烯复合材料进行增韧，同时本发明将硅烷偶联剂优先用于修饰滑石粉，一方面，偶联剂分子一侧的硅烷基团与滑石粉表面形成化学耦合，可以提高硅烷偶联剂和滑石粉的耦合效率；另一方面，硅烷偶联剂表面修饰的极性基团可以增加滑石粉表面的活性基团，两者协同增效，大大提高了滑石粉填充聚丙烯复合材料的粘接性能。而且，发明人发现，本发明所述表面修饰硅烷偶联剂的滑石粉中硅烷偶联剂的含量对材料的性能影响较大，硅烷偶联剂的含量在上述限定范围内，能够确保与滑石粉表面进行充分的偶联反应，增强聚丙烯复合材料的粘接性能。

作为本发明的优选实施方案，所述硅烷偶联剂的表面修饰有具有端基为极性基团的长碳链结构基团；所述长碳链结构为18-36个亚甲基的碳链结构，所述极性基团为羟基、氨基或环氧基团。

本发明一方面利用硅烷偶联剂表面修饰的具有18-36个亚甲基长碳链结构基团改善硅烷偶联剂分子与聚丙烯的相容性，碳链越长，与聚丙烯的相容性越好，但碳链过长，会造成材料粘接性能下降；另一方面，通过硅烷偶联剂表面修饰的端基极性基团增加滑石粉表面的活性基团，通过极性基团，如：羟基、氨基或环氧基团，改善材料的粘接性能，使所制备的滑石粉填充聚丙烯复合材料的粘接性能显著提高。

作为本发明的优选实施方案，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，按照测试标准ISO 1133-1-2011，在230℃，2.16kg测试条件下的熔体质量流动速率为10～60g/10min。