一种耐刮擦的改性聚丙烯复合材料及其制备方法 【技术领域】
本发明属于改性聚丙烯复合材料领域，具体涉及一种耐磨剂/耐刮擦剂改性聚丙烯复合材料，尤其涉及一种适用于制造汽车内饰件的耐刮擦的改性聚丙烯复合材料；本发明同时还涉及所述改性聚丙烯复合材料的制备方法。
背景技术
相对于工程塑料来说，聚丙烯、增韧剂改性聚丙烯、热塑性聚烯烃和热塑性弹性体等聚烯烃材料具有可回收、重量轻、成本低的优势，因而被越来越多地应用于汽车以及其它领域。然而聚烯烃材料的耐刮擦性能明显较差，而这一性能却是仪表板、操控台和门板表皮等汽车内部应用部件的关键性能。抗刮性是汽车外部应用部件、ATVs(全地形车辆)等车辆、耐用品和家具等的重要性能之一。塑料和汽车工业正积极寻找解决方案以提高聚烯烃材料的耐刮擦性能。
提高耐刮擦性能的主要解决办法就是提高材料的表面硬度，有关提高聚丙烯耐刮擦性能的报道目前已经有不少，主要是通过添加功能性助剂、与无机填料复合、与其他聚合物共混3种方法。例如：
1、公开号为101255253A(申请号为200810023328.X)的中国发明专利公开了一种耐刮擦型汽车内饰件专用料及其制备方法，该专用料由下述组分质量份制备而成：聚丙烯80～90份，超细滑石粉10～20份，低分子有机物驱除剂1.0～3.0份，抗氧剂1.0～2.0份，其制备方法包括如下步骤：1)将聚丙烯与润滑剂、抗氧剂在300～500转/分的转速下搅拌混合3～5分钟；2)加入超细滑石粉在300～500转/分的转速下搅拌混合5～10分钟；3)在1500～2000转/分的转速下搅拌混合10～15分钟；4)在300～500转/分的转速下搅拌混合5～10分钟，得到预混料；5)将预混料经挤出机三级真空挤出造粒即得成品。
2、美国专利US5585420及US5731376提出了一种加入有机硅氧烷的方法来提高滑石粉填充聚丙烯的抗划痕性能，但未提及橡胶增韧。
【发明内容】
本发明目的是提供一种耐刮擦的改性聚丙烯复合材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐刮擦的改性聚丙烯复合材料，包括：聚丙烯、增韧剂、矿物填料、耐磨剂/耐刮擦剂和助剂，按照重量份，上述成份的重量份分别为：
聚丙烯 60-90；
增韧剂 5-20；
矿物填料 5-20；
耐磨剂/耐刮擦剂 0.1-4；
助剂 0.1-3；
其中，聚丙烯、增韧剂和矿物填料的重量份之和为100份。
上述技术方案中，所述聚丙烯、增韧剂、矿物填料、耐磨剂/耐刮擦剂或助剂都是本领域技术人员公知的常用的成份，具体地：
所述聚丙烯选自：高结晶的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。其中，均聚聚丙烯的分子量范围为30～40万；共聚聚丙烯中丙烯单体和乙烯单体的摩尔比为13∶7～17∶3；其结晶度不得低于70％。
所述增韧剂选自：乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的一种或一种以上的混合物。
所述矿物调料选自：滑石粉、碳酸钙、硅灰石、玻璃微珠或玻璃纤维中的一种或一种以上的混合物。其中，滑石粉粒径为1500～3000目；碳酸钙粒径为800～2500目；硅灰石粒径为6～12μm；玻璃微珠粒径为15～135μm；玻璃纤维直径为7～30μm。
所述助剂选自：抗氧剂1010、抗氧剂619、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂PS802、光稳定剂770、光稳定剂944、光稳定剂UV-3853或紫外吸收剂UV-2908中的一种或一种以上的混合物；
抗氧剂1010的CAS号为：6683-19-8，分子式为：C73H108O12，化学名为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
抗氧剂619的化学名为：二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯；
抗氧剂168的CAS号为：31570-04-4，分子式为：C42H63O3P，化学名为：亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯；
抗氧剂1076的CAS号为：2082-79-3，分子式为：C35H62O3，化学名为：β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯；
抗氧剂PS802的CAS号为：693-36-7，分子式为：C42H82O4S，化学名为：硫代二丙酸二硬脂醇酯，化学名为：硫代二丙酸二硬脂醇酯；
光稳定剂770的CAS号为：52829-07-9，分子式为：C28H52O4N2，化学名为：双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；
光稳定剂944的CAS号为：70624-18-9，分子式为：(C35H66N8)n＝4-5，化学名为：聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}；
光稳定剂UV-3853的CAS号为：167078-06-0，分子式为：C27H53NO2，化学名为：2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯；
紫外吸收剂UV-2908的CAS号为：67845-93-63，分子式为：C31H54O3，化学名为：5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯。
上述耐刮擦的改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述重量配比称取原料；
(2)将聚丙烯与增韧剂在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入矿物填料，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；再加入耐磨剂/耐刮擦剂和其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；
(3)将预混料喂入双螺杆挤出机中，预加热3～5分钟，其中螺杆各区的温度为190～250℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，即可制得耐刮擦的改性聚丙烯复合材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明所制得改性聚丙烯复合材料表面光泽度高，不仅具有较好的耐冲击性能及强度，熔体流动性，而且由于使用。
2.本发明所制得改性聚丙烯复合材料不仅耐刮擦性能良好，而且还具有优良的力学性能，同时所需原材料来源广泛，方便易得。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
按下述配方备料：
(a)聚丙烯 70质量份
(b)增韧剂 10质量份(POE)
(c)矿物填料 20质量份(滑石粉)
(d)耐磨剂/耐刮擦剂 7质量份
(e)其他助剂 1质量份
其中，耐磨剂/耐刮擦剂包括：纳米级聚四氟乙烯超细微粉、有机物改性硅氧烷、改性硅酮混合物、可反应型改性聚硅氧烷，按照质量比，纳米级聚四氟乙烯超细微粉∶有机物改性硅氧烷∶改性硅酮混合物∶可反应型改性聚硅氧烷＝5∶0.4∶0.6∶1；
先将聚丙烯与增韧剂在1200转/分的转速下混合搅拌5分钟，然后加入矿物填料，在1500转/分的转速下搅拌10分钟，最后再加入耐磨剂/耐刮擦剂和助剂，在1200转/分的转速下搅拌5分钟，得到预混料。将该预混料喂入双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到耐刮擦改性聚丙烯复合材料，可用于汽车内饰件。
经检测，所制得的聚丙烯复合材料性能如下：
密度 1.07g/cm3
刮擦 DL＝1.62
拉伸强度 21.8MPa
弯曲强度 43.3MPa
弯曲模量 2.37GPa
缺口冲击强度 17.2KJ/m2
球压痕硬度 57.5N/mm2
热变形温度 96.1℃
实施例二
按下述配方备料：
(a)聚丙烯 70质量份
(b)增韧剂 10质量份(POE)
(c)矿物填料 20质量份
(d)耐磨剂/耐刮擦助剂 7质量份
(e)其他助剂 1质量份
其中，矿物填料包括：滑石粉和碳酸钙，按照质量比，滑石粉∶碳酸钙＝1∶1；耐磨剂/耐刮擦剂包括∶纳米级聚四氟乙烯超细微粉、有机物改性硅氧烷、改性硅酮混合物、可反应型改性聚硅氧烷，按照质量比，纳米级聚四氟乙烯超细微粉∶有机物改性硅氧烷∶改性硅酮混合物∶可反应型改性聚硅氧烷＝5∶0.4∶0.8∶0.8；
先将聚丙烯与矿物填料在1200转/分的转速下混合搅拌5分钟，然后加入气味吸附剂，在1500转/分的转速下搅拌10分钟，最后再加入助剂，在1200转/分的转速下搅拌5分钟，得到预混料。将该预混料喂入双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到耐刮擦改性聚丙烯复合材料，可用于汽车内饰件。
经检测，所制得的聚丙烯复合材料性能如下：
密度 1.07g/cm3
刮擦 DL＝1.16
拉伸强度 24.5MPa
弯曲强度 39.7MPa
弯曲模量 2.16GPa
缺口冲击强度 16.7KJ/m2
球压痕硬度 63.0N/mm2
热变形温度 97.4℃
实施例三
按下述配方备料：
(a)聚丙烯 70质量份
(b)增韧剂 10质量份(POE)
(c)矿物填料 20质量份
(d)耐磨剂/耐刮擦助剂 7质量份
(e)其他助剂 1质量份
其中，矿物填料包括：滑石粉和碳酸钙，按照质量比，滑石粉∶碳酸钙＝1∶1；耐磨剂/耐刮擦剂包括：纳米级聚四氟乙烯超细微粉、有机物改性硅氧烷、改性硅酮混合物、可反应型改性聚硅氧烷，按照质量比，纳米级聚四氟乙烯超细微粉∶有机物改性硅氧烷∶改性硅酮混合物∶可反应型改性聚硅氧烷＝5∶0.4∶1∶0.6；
先将聚丙烯与增韧剂在1200转/分的转速下混合搅拌5分钟，然后加入矿物填料，在1500转/分的转速下搅拌10分钟，最后再加入耐磨剂/耐刮擦剂和助剂，在1200转/分的转速下搅拌5分钟，得到预混料。将该预混料喂入双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到耐刮擦改性聚丙烯复合材料，可用于汽车内饰件。
经检测，所制得的聚丙烯复合材料性能如下：
密度 1.07g/cm3
刮擦 DL＝0.52
拉伸强度 24.8MPa
弯曲强度 40.1MPa
弯曲模量 2.21GPa
缺口冲击强度 18KJ/m2
球压痕硬度 63.8N/mm2
热变形温度 97.3℃
实施例四
按下述配方备料：
(a)聚丙烯 70质量份
(b)增韧剂 10质量份(POE)
(c)矿物填料 20质量份
(d)耐磨剂/耐刮擦助剂 7质量份
(e)其他助剂 1质量份
其中，矿物填料包括：滑石粉和碳酸钙，按照质量比，滑石粉∶碳酸钙＝1∶1；耐磨剂/耐刮擦剂包括：纳米级聚四氟乙烯超细微粉、有机物改性硅氧烷、改性硅酮混合物、可反应型改性聚硅氧烷，按照质量比，纳米级聚四氟乙烯超细微粉∶有机物改性硅氧烷∶改性硅酮混合物∶可反应型改性聚硅氧烷＝5∶0.6∶1∶0.4；
先将聚丙烯与增韧剂在1200转/分的转速下混合搅拌5分钟，然后加入矿物填料，在1500转/分的转速下搅拌10分钟，最后再加入耐磨剂/耐刮擦剂和助剂，在1200转/分的转速下搅拌5分钟，得到预混料。将该预混料喂入双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到耐刮擦改性聚丙烯复合材料，可用于汽车内饰件。
经检测，所制得地聚丙烯复合材料性能如下：
密度 1.06g/cm3
刮擦 DL＝1.21
拉伸强度 24.9MPa
弯曲强度 41.2MPa
弯曲模量 2.28GPa
缺口冲击强度 16.8KJ/m2
球压痕硬度 64.3N/mm2
热变形温度 96.8℃
这些实施例仅用于说明本发明而不应该限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明所述内容之后，本领域技术人员对本发明做各种等价形式的改动或修改，这些等价形式同样属于本申请的权利要求书所限定的范围。