專利名稱：同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物及其制法的制作方法
技術領域：
本發明屬于改性塑料領域，具體涉及一種改性聚丙烯，特別涉及一種同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物及其制備方法和用途。
背景技術：
聚丙烯是一種用途廣泛的通用塑料，由丙烯單體聚合而成，英文縮寫為PP，其熔點為165 175°C，屬半結晶性塑料。聚丙烯塑料具有質量輕、易加工等特點，是汽車用塑料中用量最大、發展速度最快的品種。PP材料耐熱性差、剛性低、沖擊韌性低，表面硬度相對于其它材料低，特別是加入滑石粉后，耐劃傷性能差，這些缺陷成為PP開拓新的應用領域的障礙。特別對于汽車注塑 制件來說，如儀表板、副儀表板、門板、立柱、手套箱、手拉蓋板等，這些部件在生產、運輸及使用過程中，不可避免會受到硬物的碰擦，如乘客手指甲劃傷，鞋子等劃傷，從而改變了內飾件的顏色，影響內飾件的耐用性和美觀，不能完全達到汽車內飾件的外觀要求。而且汽車制件越來越關注安全性能。汽車受到車外意外沖擊能量時，需要保證儀表板及時將安全氣囊爆開，用以保護司乘人員，使損傷減到最小，同時不能因為破壞產生碎片或者銳角使司乘人員受到傷害。因此，汽車內飾件必須達到一定的耐低溫沖擊要求，特別是(TC到-40°c的低溫沖擊性能。材料的低溫韌性成為汽車內飾用材料中，特別是硬質儀表板設計中優先考慮的性能。目前，表征材料低溫沖擊性能的主要是懸臂梁(簡支梁)沖擊強度，目前儀表板專用聚丙烯材料的低溫懸臂梁缺口沖擊強度(_30°C)在4KJ/m2，多軸沖擊在6. 6m/s, _30°C的條件下，其斷裂形式為脆性斷裂；隨著汽車內飾件要求的不斷提高，越來越多的主機廠會對材料的多軸沖擊性能進行要求。近年來，國內外學者紛紛考察各種因素對PP耐劃傷性能的影響。影響耐劃傷性能的因素很多，如PP的結晶性能、填料、潤滑劑、增韌劑等。ChU等人研究了滑石粉填充PP的表面耐劃傷性能，實驗結果表明，添加O. 5%的潤滑劑可明顯改善材料的表面耐劃傷性能。同時，他們還考察了滑石粉，成核劑等的影響，通過差示掃描量熱儀，掃描電鏡以及衰減全反射傅立葉紅外光譜研究了 PP填充體系的結晶度，微觀形貌和劃傷機理。Yu等人用高結晶的PP與乙烯-α -烯烴共聚物、填料、過氧化物和交聯助劑等一起共混，制備得到了耐劃傷性優良的改性PP材料，適用于汽車內飾件。為了提高聚丙烯的低溫韌性，通常采用的辦法是添加彈性體。CN101550252A公開了一種由聚丙烯、聚乙烯、乙烯基共聚物橡膠、滑石粉與抗氧劑組成的具有良好低溫性能與良好外觀的聚丙烯組合物；ΕΡ0794222-Α1公布了包括聚丙烯、含苯乙烯的彈性體和滑石的熱塑性樹脂組合物，其中報道了可接受的韌性與剛性的平衡；W003/07076511A1采用HDPE與乙烯-己烯或者乙烯-丁烯共聚物增韌PP。然而，現有技術中公開的聚丙烯組合物的缺點是沒有獲得令人滿意的低溫沖擊韌性和良好的耐劃傷性的綜合。并且，這些技術使用懸臂梁或簡支梁缺口沖擊強度來評價低溫沖擊性能，缺口沖擊強度在某種程度上可以評價低溫沖擊性能但是不能滿足汽車的安全性能的評價。

發明內容
為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的首要目的在于提供一種同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，該組合物具有良好的低溫沖擊韌性，尤其是多軸低溫沖擊強度；以及良好的剛性；并保持良好的耐劃傷性能。本發明的另一目的在于提供上述同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物的制備方法。本發明的再一目的在于提供上述同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物的用途。本發明的目的通過下述技術方案實現 一種同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其制備原料包括以下質量百分比的成分
聚丙烯50-70%
低密度低熔指聚烯烴彈性體10 18%
填充增強劑5 27%
耐劃傷劑I 3%
界面改性劑2 5%。所述聚丙烯為丙烯共聚物，其熔體流動速率(230°C /2. 16kg)為10-100g/10min，懸臂梁缺口沖擊強度Izod彡5KJ/m2。所述的低密度低熔指聚烯烴彈性體為乙烯-丁烯共聚物和/或乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)，其玻璃化轉變溫度〈-55°C，密度為O. 85(H). 8700g/cm3,熔體質量流動速率為
O.2-2g/10min (190°C /2. 16kg)。之所以要采用低密度低熔指聚烯烴彈性體是因為丙烯聚合物在室溫下是韌性材料，即在機械應力下僅僅在材料斷裂制件發生塑性變形。然而，在降低的溫度下，丙烯聚合物顯示脆性斷裂。采用具有極低的玻璃化轉變溫度的聚烯烴彈性體，在較低的溫度下，共混物中的聚烯烴彈性體仍能保持良好的形變和運動能力，仍然能夠對聚丙烯基體引發大量的銀紋和剪切帶，從而提高共混物的低溫韌性。所述的填充增強劑是以POE為載體的滑石母粒；以POE為載體的滑石母粒的制備方法是取10-30%的POE與70-90%的滑石粉在170_250°C下混合，造粒、冷卻后得到以POE為載體的滑石母粒；所述的百分比為各原料占原料總質量的百分比；將滑石粉制備成母粒，可以使滑石粉在共混物中分散的更加均勻，也有助于減少粉塵，改善工作環境。所述耐劃傷劑為二甲基硅橡膠，其分子量為80-110萬。所述的界面改性劑為熱塑性聚烯烴彈性體，選自Catalloy工藝生產的聚丙烯合金，其熔體流動速率(230°C /2. 16kg)為O. 6-10g/10min。Catalloy工藝生產的聚丙烯合金有助于改善填料與其它聚合物組分的相容效果和提高共混物的聚合物組分之間的粘結，從而使整個組合物具有高韌性和改進的剛性。本發明組合物的制備原料還包括f 10%的耐劃傷協效劑；所述耐劃傷協效劑為高流動的聚乙烯，其熔體流動速率(190°C /2. 16kg)為7-50g/10min ;所述的百分比為質量百分比。本發明組合物的制備原料還包括O. Γ4% (質量百分比)的其它添加劑，如熱穩定齊U、光穩定劑、加工助劑、顏料等。由于本發明為汽車內飾用聚丙烯組合物，可根據不同汽車內飾的結構、技術要求等對上述添加劑進行單獨使用，或者復合使用。 熱穩定劑可以提高材料在加工和使用過程中的耐熱老化性能，通常可選自酚類、亞磷酸酯類、硫代酯類中的一種以上。光穩定劑可以提高材料在使用過程中的耐光老化性能，可為受阻胺類或紫外線吸收劑。加工助劑為低分子酯類硬脂酸、金屬皂(Cast、Znst)、硬脂酸復合酯或酰胺類(芥酸酰胺)中的一種以上。上述同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物的制備方法，包括以下步驟將各原料混合后，加入到雙螺桿擠出機中，180-230°C下熔融混合，然后造粒、冷卻，得到同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物。上述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物可作為汽車內飾專用料用于制備汽車內飾件，諸如儀表板，副儀表板，A、B與C立柱，手套箱，門板，后尾箱板等。本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果本發明提供的組合物具有良好的低溫沖擊韌性(尤其是多軸低溫沖擊強度)以及良好的剛性，并具有良好的耐劃傷性；采用以POE為載體的滑石粉母粒，可以使滑石粉在共混物中分散的更加均勻，也有助于減少粉塵，改善工作環境。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例1-5、對比例1-3—種聚丙烯組合物，其制備方法包括以下步驟(I)取20%的POE與80%的滑石粉在170°C下混合，造粒、冷卻后得到以POE為載體的滑石母粒；所述的百分比為各原料占原料總質量的百分比；(2)聚丙烯組合物的原料配方見表1，將各原料混合后，加入到雙螺桿擠出機中，230°C下熔融混合，然后造粒、冷卻，得到聚丙烯組合物。實施例與對比例所采用的聚烯烴彈性體是不同，其具體性能參數見表2。實施例與對比例所采用的高流動的聚乙烯，其熔體流動速率(190°C /2. 16KG)為7-50g/10min ;所用的Catalloy工藝生產的聚丙烯合金購自巴塞爾公司。實施例和對比例得到的聚丙烯組合物采用以下方法測試其相關性能(I)拉伸強度按IS0527測試；速度為50mm/min ；
(2)懸臂梁缺口沖擊強度按IS0180測試；(3)彎曲模量按IS0178測試，速度為2mm/min ；(4)密度按 IS01183 測試；(5)熔體流動速率(MFR):按 IS01133 測試，條件 230°C，2. 16Kg ；(6)多軸沖擊強度按ASTM D3763測試，沖擊速度為6. 6m/s，沖擊頭直徑為12. 7mm,支撐圈直徑為76. 2mm。(7)耐劃傷性能按德國大眾汽車公司內飾件耐劃傷實驗PV3952標準進行，在樣件劃40X40mm的十字圖形，劃痕間隔為2mm，用測色儀測試劃傷前與劃傷后的L值，計算Λ L。測試得到的性能參數見表3。表I實施例和對比例的聚丙烯組合物的原料配方(按重量百分比)

權利要求
1.一種同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于其制備原料包括以下質量百分比的成分聚丙烯50 70%低密度低熔指聚烯烴彈性體ι0 18%填充增強劑5 27%耐劃傷劑I 3%界衡改性劑2 5%; 所述的低密度低熔指聚烯烴彈性體為乙烯-丁烯共聚物和/或乙烯-辛烯共聚物，其玻璃化轉變溫度<_55°C，密度為O. 85(H). 8700g/cm3，熔體質量流動速率在190°C /2. 16kg條件下為 O. 2-2g/10min ； 所述的界面改性劑為熱塑性聚烯烴彈性體。
2.根據權利要求I所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于所述聚丙烯為丙烯共聚物，其熔體流動速率在230°C /2. 16kg條件下為10-100g/10min，懸臂梁缺口沖擊強度Izod彡5KJ/m2。
3.根據權利要求I所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于所述的填充增強劑是以POE為載體的滑石母粒。
4.根據權利要求3所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于 以POE為載體的滑石母粒的制備方法是 取10-30%的POE與70-90%的滑石粉在170_250°C下混合，造粒、冷卻后得到以POE為載體的滑石母粒；所述的百分比為各原料占原料總質量的百分比。
5.根據權利要求I所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于所述耐劃傷劑為二甲基硅橡膠，其分子量為80-110萬。
6.根據權利要求I所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于所述的界面改性劑為Catalloy工藝生產的聚丙烯合金，其熔體流動速率在2300C /2. 16kg 條件下為 O. 6-10g/10min。
7.根據權利要求I所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于 所述組合物的制備原料還包括廣10%的耐劃傷協效劑；所述的百分比為質量百分比；所述耐劃傷協效劑為高流動的聚乙烯，其熔體流動速率在190°c /2. 16kg條件下為7_50g/10mino
8.根據權利要求I所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物，其特征在于所述組合物的制備原料還包括O. Γ4%的其它添加劑；所述的百分比為質量百分比； 所述的其它添加劑為熱穩定劑、光穩定劑、加工助劑或顏料中的一種以上。
9.權利要求1-8任一項所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟將各原料混合后，加入到雙螺桿擠出機中，180-230°C下熔融混合，然后造粒、冷卻，得到同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物。
10.權利要求1-8任一項所述的同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物在制備汽車內飾件中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種同時具備耐劃傷性和超低溫韌性的聚丙烯組合物及其制備方法和用途，該組合物的制備原料包括50~70%的聚丙烯、10~18%的低密度低熔指聚烯烴彈性體、5~27%的填充增強劑、1~3%的耐劃傷劑和2~5%的界面改性劑；所述的低密度低熔指聚烯烴彈性體為乙烯-丁烯共聚物和/或乙烯-辛烯共聚物，其玻璃化轉變溫度<-55℃，密度為0.850~0.8700g/cm3，熔體質量流動速率在190℃/2.16kg條件下為0.2-2g/10min；所述的界面改性劑為熱塑性聚烯烴彈性體。本發明提供的組合物具有良好的低溫沖擊韌性(尤其是多軸低溫沖擊強度)以及良好的剛性，并具有良好的耐劃傷性；采用以POE為載體的滑石粉母粒，可以使滑石粉在共混物中分散的更加均勻，也有助于減少粉塵，改善工作環境。
文檔編號C08L23/06GK102875904SQ201210367538
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者肖華明, 陳國雄, 陶四平, 陳瑤, 李晟, 張春懷, 羅忠富 申請人:天津金發新材料有限公司