[發明專利]一種低密度、低收縮、超高韌性聚丙烯納米復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911316652.5
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111087702A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 陳通華;張鍇;蔡青;周文
• 申請（專利權）人: 浙江普利特新材料有限公司
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L87/00;C08K13/04;C08K7/00;C08K3/34;C08K7/18
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 胡永宏

本發明公開了一種低密度、低收縮、超高韌性聚丙烯納米復合材料及其制備方法，由以下重量百分比的原料組成：共聚聚丙烯73～87％，層狀納米填料5～10％，納米球形填料1～3％，超支化高分子增韌劑5～15％，穩定劑0.1～1％，其它添加劑0.1～2％。本發明的優點是：1、采用層狀納米填料與納米球形填料復配協同作用的方式，其中少量納米球形粒子的加入可以起到類似內潤滑劑的效用，提高層狀納米填料在聚丙烯樹脂基體中的分散性，從而提升對聚丙烯材料的增強增韌效果；2、采用超支化高分子增韌劑，在較低用量的情況下可顯著提升聚丙烯材料的沖擊性能，使材料具有超高韌性：缺口沖擊強度達到50kJ/m²以上；3、本發明的聚丙烯納米復合材料可實現減重達7％以上。

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯納米復合材料，具體為一種低密度、低收縮、超高韌性聚丙烯納米復合材料及其制備方法，屬于高分子材料改性和加工領域。

背景技術

隨著“國六”及新能源汽車的全面到來，汽車輕量化技術已成為各大主機廠重點攻關的課題之一。聚丙烯材料憑借其高性價比及優越的加工性能，廣泛應用于汽車內外飾件，如汽車儀表板、門護板、柱護板及保險杠等。然而聚丙烯材料普遍存在成型收縮率大、低溫韌性差等缺陷，所以需要對聚丙烯材料進行改性。

汽車用聚丙烯復合材料通常由聚丙烯、無機填料、彈性體增韌劑及其它添加劑組成。通常需要加入大量滑石粉或玻璃纖維等方式來降低材料的成型收縮率，這勢必會造成聚丙烯材料韌性大幅度降低，同時材料的密度明顯提高，增加最終零部件的重量，不利于汽車輕量化的發展需求。

汽車輕量化的發展對零部件用聚丙烯材料性能提出了更高的要求，尤其是無縫氣囊儀表板用的改性聚丙烯，同時要求材料具有高尺寸穩定性、高韌性甚至超高韌性。因此納米填料用于改性聚丙烯材料的研究受到越來越多的關注。如中國專利CN108034138A公開了一種由聚丙烯樹脂、納米蒙脫土和相容劑組成的聚丙烯組合物，可實現聚丙烯/蒙脫土復合材料的增強增韌；專利CN107955270A公開了一種由聚丙烯、增韌劑、抗氧劑、潤滑劑及納米增強母粒組成的新型聚丙烯納米復合材料；以上方法雖然一定程度上改善了聚丙烯材料的韌性，但23℃缺口沖擊強度仍在40kJ/m²以下，往往還是達不到氣囊爆破要求較高的無縫氣囊儀表板等零部件最終的性能要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種低密度、低收縮、超高韌性聚丙烯納米復合材料及其制備方法，其特點是利用少量納米球形粒子的加入起到類似內潤滑劑的效用，提高層狀納米填料在聚丙烯樹脂基體的分散性；采用超支化高分子增韌劑，其空間球形結構對無機納米填料具有更好的分散作用；另外由于超支化高分子增韌劑表面含有大量的柔性聚烯烴長鏈段，通過分子鏈的相互作用容易在體系內形成三維網狀結構，抵御外力對材料的沖擊，顯著提升材料的增韌效果。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種低密度、低收縮、超高韌性聚丙烯納米復合材料，由以下重量百分比計的原料組成：

上述低密度、低收縮、超高韌性聚丙烯納米復合材料中：

所述的共聚聚丙烯在230℃×2.16kg的測試條件下，其熔體流動速率為30～100g/10min。

所述的層狀納米填料為納米蒙脫土、納米滑石粉、納米云母、納米高嶺土中的一種或兩種以上的組合物，優選納米蒙脫土，其層間距為1～20nm。

所述的納米球形填料為納米碳酸鈣、納米硫酸鋇、納米二氧化硅、納米氧化鋁中的一種或兩種以上的組合物，優選平均粒徑為60～100nm的納米碳酸鈣。

所述的超支化高分子增韌劑為樹枝狀增韌劑，在230℃×2.16kg的測試條件下，其熔體流動速率為1～5g/10min，選自具有柔性聚烯烴長鏈段的樹枝狀聚合物，優選CYD-6000、CYD-6100A中的一種或其組合。