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1、(10)申请公布号 CN 103571059 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103571059 A (21)申请号 201210273502.2 (22)申请日 2012.08.02 C08L 23/14(2006.01) C08L 23/12(2006.01) C08L 23/06(2006.01) C08L 51/06(2006.01) C08L 53/02(2006.01) C08L 23/00(2006.01) C08L 23/16(2006.01) C08K 13/04(2006.01) C08K 7/08(2006.01) B29C 45/14(2006.01。
2、) B29C 45/77(2006.01) B29C 45/78(2006.01) B29C 45/76(2006.01) B29B 9/06(2006.01) (71)申请人 辽宁辽杰科技有限公司 地址 124101 辽宁省盘锦市盘山县经济开发 区 (72)发明人 孙俊山 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人 吴林松 (54) 发明名称 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和用途 (57) 摘要 本发明属于有机高分子化合物领域， 涉及一 种聚丙烯复合材料及其制备方法和用途。该聚丙 烯复合材料由包含以下重量份的组分制成 ： 聚丙 烯80100份、 热塑性弹性体1020份。
3、、 低密度聚乙 烯812份、 无机填充料812份、 晶须58份、 抗氧 剂 0.30.6 份、 氧化聚乙烯蜡 0.30.6 份、 聚丙烯 接枝马来酸酐 24 份、 偶联剂 0.10.3 份。 本发明 制备的聚丙烯复合材料可以制备汽车方向盘， 采 用该复合材料生产的产品具有表面光泽均与， 颜 色均匀， 手感舒适， 有较好的耐应力开裂性能， 综 合力学性能良好等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 (10)申请公布号 CN 103571059 A CN 103571059 A 1/。
4、2 页 2 1. 一种聚丙烯复合材料， 其特征在于 ： 由包含以下重量份的组分制成 ： 聚丙烯 80100 份， 热塑性弹性体 1020 份， 低密度聚乙烯 812 份， 无机填充料 812 份， 晶须 58 份， 抗氧剂 0.30.6 份， 氧化聚乙烯蜡 0.30.6 份， 聚丙烯接枝马来酸酐 24 份， 偶联剂 0.10.3 份。 2. 根据权利要求 1 所述的聚丙烯复合材料， 其特征在于 ： 所述的聚丙烯为共聚聚丙烯 和均聚聚丙烯两种复配， 优选的， 所述共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的重量份之比为 3:2。 3. 根据权利要求 2 所述的聚丙烯复合材料， 其特征在于 ： 所述的共聚聚丙烯的熔融。
5、指 数为 2435g/10min， 所述的均聚聚丙烯的熔融指数为 14g/10min。 4. 根据权利要求 1 所述的聚丙烯复合材料， 其特征在于 ： 所述的热塑性弹性体为苯乙 烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物、 聚烯烃弹性体或三元乙丙橡胶 ； 或所述的无机填充料为滑石粉、 碳酸钙、 高岭土、 玻璃微珠、 硫酸钡、 硅灰石或云母中的 一种或一种以上 ； 或所述的晶须为碳酸钙晶须、 钛酸钾晶须、 硫酸钙晶须或氢氧化镁晶须 ； 或所述的抗氧剂为四 -（3， 5- 二叔丁基 -4- 羟基苯基）丙酸 季戊四醇酯和三 2.4- 二叔丁基苯基 亚磷酸酯两种抗氧剂复配， 优选的四 -（3， 5- 二叔丁。
6、基 -4- 羟基 苯基） 丙酸 季戊四醇酯和三 2.4- 二叔丁基苯基 亚磷酸酯的重量份之比为 1:2。 5. 根据权利要求 1 所述的聚丙烯复合材料， 其特征在于 ： 所述的氧化聚乙烯蜡相对分 子质量为 15002500， 酸值 25 ； 或所述的聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率为 2.03.0% ； 或所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂 ； 其中所述的硅烷偶联剂优选为乙烯基 三乙氧基硅烷或乙烯基三氯硅烷 ； 所述的钛酸酯偶联剂优选为三异硬脂酰基钛酸异丙酯或 三油酰基钛酸异丙酯。 6. 一种上述权利要求 1-5 中任一所述的聚丙烯复合材料的制备方法， 其特征在于 ： 包 括以下步骤 ： （1）。
7、 按权利要求 1 所述的配比称取以下重量份的原料 ： 聚丙烯 80100 份、 热塑性弹性 体 1020 份、 低密度聚乙烯 812 份、 无机填充料 812 份、 晶须 58 份、 抗氧剂 0.30.6 份、 氧化聚乙烯蜡 0.30.6 份、 聚丙烯接枝马来酸酐 24 份、 偶联剂 0.10.3 份， 加入高速混合 机中进行低速混合 ； （2） 将混合好的物料投入挤出机中加热挤出， 冷却切粒， 得到所述聚丙烯复合材料。 7. 根据权利要求 6 所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述的步骤 （1） 中低速混合时间为 13min， 混合温度为 3040 ； 或所述的步骤 （2）中双螺杆挤出机分六。
8、段加热， 加热温度依次为 ： 150160， 170180， 190200， 210220， 220230， 机头 215225 ； 螺杆转速 200400r/min。 权 利 要 求 书 CN 103571059 A 2 2/2 页 3 8. 一种上述权利要求 1-5 中任一所述的聚丙烯复合材料用作汽车方向盘材料的用途。 9.根据权利要求8所述的用途， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 将所述的聚丙烯复合材料 加入注塑机中， 同时将金属骨架放入注塑模具中， 注射包封， 制得汽车方向盘。 10. 根据权利要求 9 所述的用途， 其特征在于 ： 所述的注射温度依次为 225235、 230240。
9、、 235245、 240250 ； 注射压力为 4555Mpa， 保压压力 4050Mpa， 注射时间 36s， 保压时间 48s， 冷却时间 2030s， 模温 4060 ； 或所述的金属骨架选自钢制金属骨架、 镁合金金属骨架、 铝合金金属骨架或钛合金金 属骨架。 权 利 要 求 书 CN 103571059 A 3 1/6 页 4 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和用途 技术领域 0001 本发明属于有机高分子化合物领域， 涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和用 途。 背景技术 0002 汽车方向盘是汽车的重要部件， 它不仅起到一个操作手柄的作用， 而且在汽车的 行驶工程中发生碰撞时能起到。
10、吸收大部分冲击能量的作用， 从而保证驾驶人员的安全。美 国汽车安全标准 FM-VSS203 规定， 汽车在以 24km/h 速度行驶时， 当用 35kg 的胸部模型冲击 方向盘时产生的最大负荷应小于 11kN。因此， 要求生产方向盘的材料应具有较高的冲击强 度及刚性， 耐汽油、 柴油、 汗液的腐蚀， 手感性要好， 表面光泽均匀， 不刺眼， 较好的染色性和 染色牢度。由于方向盘中有一个金属骨架， 还要求材料有较好的与金属粘结性和耐应力开 裂性， 流动性和成型加工型要好。早期， 汽车方向盘是用酚醛模塑料生产的， 现在大多数是 用热塑性塑料生产。 0003 中国专利 CN102344609A 公开了。
11、一种耐蠕变的聚丙烯组合物及其制备方法与应 用， 由聚丙烯树脂、 弹性体、 高长径比无机填料和成核剂制得， 所述高长径比无机填料为高 长径比滑石粉、 高长径比硅灰石、 高长径比云母粉或高长径比晶须。 该聚丙烯组合物并不具 备抗氧化性能， 同时无机填料和树脂的结合力差， 影响力学性能。 发明内容 0004 本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种聚丙烯复合材料及其制备 方法和用途。 0005 该聚丙烯复合材料具有较高的冲击强度及刚性， 耐油性、 柴油、 汗液的腐蚀， 手感 性好， 表面光泽均匀， 不刺眼， 较好的染色性和染色牢度同时与金属有较好的粘结性和耐应 力开裂性。 0006 为实现上述。
12、目的， 本发明采用以下技术方案 ： 0007 一种聚丙烯复合材料， 由包含以下重量份的组分制成 ： 0008 聚丙烯 80100 份， 0009 热塑性弹性体 1020 份， 0010 低密度聚乙烯 812 份， 0011 无机填充料 812 份， 0012 晶须 58 份， 0013 抗氧剂 0.30.6 份， 0014 氧化聚乙烯蜡 0.30.6 份， 0015 聚丙烯接枝马来酸酐 24 份， 0016 偶联剂 0.10.3 份。 0017 所述的聚丙烯 （PP） 为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯两种复配， 优选的， 所述共聚聚丙 说 明 书 CN 103571059 A 4 2/6 页 5 烯和。
13、均聚聚丙烯的重量份之比为 3:2。 0018 所述的共聚聚丙烯的熔融指数范围为 2435g/10min， 所述的均聚聚丙烯的熔融指 数范围为 14g/10min。 0019 所述的热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 （SBS） 、 聚烯烃弹性体 （POE） 或三元乙丙橡胶 （EPDM） 。 0020 所述的无机填充料为滑石粉、 碳酸钙、 高岭土、 玻璃微珠、 硫酸钡、 硅灰石或云母中 的一种或一种以上。 0021 所述的晶须为碳酸钙晶须、 钛酸钾晶须、 硫酸钙晶须或氢氧化镁晶须。 0022 所述的抗氧剂为四 -（3， 5- 二叔丁基 -4- 羟基苯基） 丙酸 季戊四醇酯 （抗氧 剂。
14、 1010） 和三 2.4- 二叔丁基苯基 亚磷酸酯 （抗氧剂 168） 两种抗氧剂复配， 优选的抗氧剂 1010 和抗氧剂 168 的重量份之比为 1:2。 0023 所述的氧化聚乙烯蜡相对分子质量为 15002500， 酸值 25。 0024 所述的聚丙烯接枝马来酸酐 （PP-g-MAH） 的接枝率为 2.0-3.0%。 0025 所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。 0026 所述的硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三氯硅烷。 0027 所述的钛酸酯偶联剂包括三异硬脂酰基钛酸异丙酯或三油酰基钛酸异丙酯。 0028 一种上述聚丙烯复合材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 0029 。
15、（1） 按上述配比称取以下重量份的原料 ： 聚丙烯 80100 份、 热塑性弹性体 1020 份、 低密度聚乙烯 （LDPE） 812 份、 无机填充料 812 份、 晶须 58 份、 抗氧剂 0.30.6 份、 氧 化聚乙烯蜡 0.30.6 份、 PP-g-MAH24 份、 偶联剂 0.10.3 份， 加入高速混合机中进行低速 混合 ； 0030 （2） 将混合好的物料投入挤出机中加热挤出， 冷却切粒， 得到所述聚丙烯复合材 料。 0031 所述的步骤 （1） 中在低速混合时间为 13min， 混合温度为 3040 ； 0032 所述的步骤 （2）中双螺杆挤出机分六段加热， 加热温度依次为 。
16、： 150-160， 170180， 190200， 210220， 220230， 机头 215225 ； 螺杆转速 200400r/min。 0033 一种上述聚丙烯复合材料用作汽车方向盘材料的用途。 0034 所述的用途包括以下步骤 ： 将上述聚丙烯复合材料加入注塑机中， 同时将金属骨 架放入注塑模具中， 注射包封， 制得汽车方向盘。 0035 所述的金属骨架选自钢制金属骨架、 镁合金金属骨架、 铝合金金属骨架或钛合金 金属骨架。 0036 所述的注射温度依次为 225235、 230240、 235245、 240250 ； 注射压力 为 4555Mpa, 保压压力 4050Mpa， 。
17、注射时间 36s， 保压时间 48s， 冷却时间 2030s， 模温 4060。 0037 相比现有技术， 本发明的有益效果是 ： 0038 本发明采用两种树脂复配， 既保证了流动性， 又保证了流动性。采用热塑性 弹性体对起增韧作用， 同时赋予材料较好的手感。为了改善专用料在注射时和金属的 亲和性， 增加填充剂和基料聚丙烯的相容性， 使体系中形成更为亲密的网络， 加入了接枝聚 丙烯， 改善专用料的极性， 提高了耐应力开裂性。 晶须的加入能够使当收到外力作用时吸收 说 明 书 CN 103571059 A 5 3/6 页 6 冲击振动能量。 同时， 裂纹在扩展中遇到晶须便会受阻， 裂纹得以抑制，。
18、 从而起到增强作用， 同时加入晶须后使断裂表面能提高， 使脆性降低， 韧性增大。LDPE 加入， 使材料中的柔性链 和刚性链连接起来， 起到 “连接桥” 的作用， 使各组分结合更紧密， 降低了界面能， 使体系中 的各种分子链扩散的更均匀， 减小了相区尺寸， 提高了耐应力开裂性能， 改善了综合力学性 能， 高数目的无机增强剂提高了产品的强度、 刚度和耐热性等性能。采用两种抗氧剂的复 配， 大大提高复合材料的抗热氧化能力。 氧化聚乙烯蜡的加入， 一方面提高材料的极性和金 属嵌件的黏合性， 另一方面进一步提高材料的流动性。偶联剂的加入， 可提高滑石粉与 PP 的界面结合强度， 从而提高材料的力学性能。
19、。 0039 本发明制备的聚丙烯复合材料生产的产品表面光泽均与， 颜色均匀， 手感舒适， 有 较好的耐应力开裂性能， 综合力学性能良好。 具体实施方式 0040 下面结合实施例进一步说明本发明。 0041 如无特别说明， 组份的份数均为重量份。 0042 实施例 13 0043 （1） 按表 1 的配比称取各组分原料， 加入高速混合机中进行低速混合， 混合时间为 1min， 混合温度为 40 ； 0044 （2） 挤出造粒 ： 将混合好的物料投入挤出机中加热挤出， 冷却切粒， 得到所述聚丙 烯复合材料。其中挤出机加热温度依次为 ： 155， 175， 195， 215， 225， 机头 220。
20、。 螺杆转速 320r/min， 得到所述聚丙烯复合材料。 0045 将步骤 （2） 制得的聚丙烯复合材料用作汽车方向盘材料的用途， 包括如下步骤 ： 将步骤 （2） 中制备的聚丙烯复合材料加入注塑机中， 同时将金属骨架放入注塑模具中， 注射 包封， 注射温度依次为 225、 230、 、 235、 240 ; 注射压力为 55Mpa, 保压压力 50Mpa， 注射时间 6s， 保压时间 8s， 冷却时间 20s， 模温 40， 制得汽车方向盘成品。 0046 其中， 所述共聚聚丙烯的熔融指数范围为 24g/10min ； 所述的均聚聚丙烯的熔融 指数范围为 1g/10min ； 实施例 13。
21、 中氧化聚乙烯蜡相对分子质量分别为 1500、 2000、 2500， 酸值25， 其中PP-g-MAH的接枝率为2.03.0%， 金属骨架分别为钢制金属骨架、 镁合金金属 骨架和铝合金金属骨架。 0047 表 1 说 明 书 CN 103571059 A 6 4/6 页 7 0048 0049 实施例 46 0050 （1） 按表 2 的配比称取各组分原料， 加入高速混合机中进行低速混合， 混合时间为 3min， 混合温度为 30 ； 0051 （2） 挤出造粒 ： 将混合好的物料投入挤出机中加热挤出， 冷却切粒， 得到所述聚丙 烯复合材料。 0052 将步骤 （2） 制得的聚丙烯复合材料用。
22、作汽车方向盘材料的用途， 包括如下步骤 ： 0053 将步骤 （2） 中制备的聚丙烯复合材料加入注塑机中， 同时将钛合金属骨架放入注 塑模具中， 注射包封， 注射温度依次为235、 240、 245、 250;注射压力为45Mpa,保压 压力 40Mpa， 注射时间 3s， 保压时间 4s， 冷却时间 30s， 模温 60， 制得汽车方向盘成品。 0054 其中， 所述共聚聚丙烯的熔融指数范围为 35g/10min ； 所述的均聚聚丙烯的熔融 指数范围为 4g/10min ； 实施例 46 中氧化聚乙烯蜡相对分子质量分别为 1500、 2000、 2500， 酸值 25， PP-g-MAH 的。
23、接枝率为 2.03.0%。 0055 实施例 4 步骤 （2） 中挤出机加热温度依次为 ： 150， 170， 190， 210， 220， 机头 215。螺杆转速 200r/min。 0056 实施例 5 步骤 （2） 中挤出机加热温度依次为 ： 155， 175， 195， 215， 225， 机头 220。螺杆转速 300r/min。 0057 实施例6步骤 （2） 中挤出机加热温度依次为 ： 160， 180200， 220， 230， 机 头 225。螺杆转速 400r/min。 0058 表 2 说 明 书 CN 103571059 A 7 5/6 页 8 0059 0060 对实。
24、施例 16 中得到产品进行测试， 测试数据如表 3 ： 0061 表 3 0062 0063 说 明 书 CN 103571059 A 8 6/6 页 9 0064 由表 3 中测试数据可以看出该料具有较高的冲击强度及刚性， 与金属有较好的粘 结性和耐应力开裂性。 0065 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此， 本发明不限于这里的实施 例， 本领域技术人员根据本发明的揭示， 不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103571059 A 9 。