本發明屬于高分子材料，尤其涉及一種聚丙烯組合物、制備方法和應用。

背景技術：

1、聚丙烯作為一種高性價比的通用塑料，通過改性后具有高強度、高韌性的優秀力學性能及耐化學、高耐熱等特點，廣泛應用于家電及汽車產品。

2、隨著汽車輕量化需求的發展，目前塑料在汽車上的用量可達300-400kg，且其中聚丙烯的用量接近40％，而汽車聚丙烯由于其具有部分結晶的特性，其線性熱膨脹系數(clte)值約為120*10-6/℃，因此其具有明顯的熱脹冷縮特性，導致在與其它部件，尤其是與金屬部件的配合時易出現尺寸問題；同時，由于傳統的低clte材料需要高的填充比例，使得制備的材料密度偏高，通過進一步的輕量化設計，降低材料的密度，制備低clte、低密度的聚丙烯材料，對于汽車輕量化具有重要的意義。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種具有相對較低的線性熱膨脹系數(clte)以及較低的密度的聚丙烯組合物、制備方法和應用。

2、為實現上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種聚丙烯組合物，所述聚丙烯組合物包括以下質量份的組分：

3、38-62份均聚聚丙烯樹脂、18-32份poe樹脂、13-27份滑石粉、1-7份空心玻璃微珠、1-7份納米填料；

4、所述poe樹脂于溫度190℃、負載2.16kg下的熔體流動速率≥3g/10min。

5、本發明提供的一種聚丙烯組合物通過選擇合適質量份的組分，組分之間相互協同，能夠有效的降低聚丙烯組合物的密度，并且得到的聚丙烯組合物具有較低的線性熱膨脹系數。

6、具體地，以均聚聚丙烯作為樹脂基體，同時選擇滑石粉和納米填料復配，兩者能夠很好的分散在樹脂基體中形成穩定且完善的填料網絡，從而有效的提升材料整體的分散均勻性，并且調節聚丙烯基體的流變特性，有利于調節彈性體poe的相形態，幫助降低產品線性熱膨脹系數；同時，合適熔體流動速率范圍的poe樹脂的加入能夠有效的避免海島結構的形成，也有利于空心玻璃微珠的穩定以及有利于空心玻璃微珠對均聚聚丙烯和poe樹脂體積比的調節作用，從而有效的降低產品的密度和線性熱膨脹系數。

7、示例性地，所述均聚聚丙烯樹脂可為38-62份之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為40-60份，或者可為38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份、60份、62份等；所述poe樹脂可為18-32份之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為20-30份，或者可為18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份等；所述滑石粉可為13-27份之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為15-25份，或者可為13份、15份、17份、19份、21份、23份、25份、27份等；所述空心玻璃微珠可為1-7份之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為3-5份，或者可為1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份等；所述納米填料可為1-7份之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為2-5份，或者可為1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份等。

8、優選地，所述聚丙烯組合物中，均聚聚丙烯樹脂的質量百分數≥34％。

9、更優選地，所述聚丙烯組合物中，均聚聚丙烯樹脂的質量百分數為40-56％。

10、需要說明的是，所述poe樹脂于溫度190℃、負載2.16kg下的熔體流動速率為參照astm?d-1238:10測試得到。

11、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述poe樹脂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一種。

12、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述聚丙烯組合物包括以下質量份的組分：45-50份均聚聚丙烯樹脂、23-27份poe樹脂、18-22份滑石粉、3-4份空心玻璃微珠、4-5份納米填料。

13、本發明研究發現，聚丙烯組合物中組分的質量份也會對產品的性能帶來影響，當進一步選擇聚丙烯組合物中組分的質量份在上述范圍內時，得到的產品的綜合效果更優。

14、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述均聚聚丙烯于溫度230℃、負載2.16kg下的熔體流動速率為20-75g/10min。

15、需要說明的是，所述均聚聚丙烯的熔體流動速率為參照astm?d-1238-2004測試得到，測試條件為溫度230℃、負載2.16kg。

16、示例性地，所述均聚聚丙烯于溫度230℃、負載2.16kg下的熔體流動速率可為20-75g/10min之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為21-73g/10min，或者可為20g/10min、21g/10min、25g/10min、30g/10min、35g/10min、40g/10min、45g/10min、50g/10min、55g/10min、60g/10min、65g/10min、70g/10min、73g/10min、75g/10min等。

17、優選地，所述均聚聚丙烯于溫度230℃、負載2.16kg下的熔體流動速率為40-60g/10min。

18、本發明研究發現，均聚聚丙烯的熔體流動速率在一定程度上會影響組分之間的相容性，當進一步選擇均聚聚丙烯的熔體流動速率為20-75g/10min，尤其是40-60g/10min時，得到的產品的密度和線性熱膨脹系數都更低。

19、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述poe樹脂于溫度190℃、負載2.16kg下的熔體流動速率為4-32g/10min。

20、示例性地，所述poe樹脂于溫度190℃、負載2.16kg下的熔體流動速率可為4-32g/10min之間的點值或任意兩點范圍值，比如可為4-30g/10min，或者可為4g/10min、8g/10min、10g/10min、12g/10min、14g/10min、16g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、24g/10min、26g/10min、28g/10min、30g/10min、32g/10min等。

21、優選地，所述poe樹脂于溫度190℃、負載2.16kg下的熔體流動速率為13-18g/10min。

22、本發明研究發現，poe樹脂的熔體流動速率會影響產品連續相的生成，當進一步選擇poe樹脂的熔體流動速率為4-32g/10min，尤其是13-18g/10min時，得到的產品的綜合性能更優。

23、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述滑石粉的d50粒徑為0.6-8.5μm。

24、需要說明的是，所述滑石粉的d50粒徑為通過參考gb/t?19077-2016采用激光粒度儀進行測試測試得到。

25、示例性地，所述滑石粉的d50粒徑可為0.6-8.5μm之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為0.65-8μm、0.65-5μm，或者可為0.6μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm等。

26、優選地，所述滑石粉的d50粒徑為0.65-5μm。

27、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述空心玻璃微珠的d50粒徑為15-55μm，抗壓強度為1500-16500psi。

28、需要說明的是，所述空心玻璃微珠的d50粒徑為參考gb/t?19077-2016采用激光粒度儀測試得到，抗壓強度為參考jct2284-2014標準，用抗等靜壓強度(水壓法)測試得到。

29、示例性地，所述空心玻璃微珠的d50粒徑可為15-55μm之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為20-50μm、20-40μm，或者可為15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm等。所述空心玻璃微珠的抗壓強度可為1500-16500psi之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為2000-16000psi、8000-16000psi，或者可為1500psi、2000psi、3000psi、4000psi、5000psi、6000psi、7000psi、8000psi、9000psi、10000psi、11000psi、12000psi、13000psi、14000psi、15000psi、16000psi、16500psi等。

30、優選地，所述空心玻璃微珠的d50粒徑為20-40μm，抗壓強度為8000-16000psi。

31、本發明研究發現，空心玻璃微珠的d50粒徑會影響其在均聚聚丙烯樹脂基體中的分散性，從而影響聚丙烯組合物的密度；同時還會影響其和納米填料以及滑石粉的相互作用，從而影響整體的相容性，進而影響聚丙烯組合物的線性熱膨脹系數；另外，空心玻璃微珠的d50粒徑和抗壓強度還與空心玻璃微珠的穩定性有關，當進一步選擇空心玻璃微珠的d50粒徑和抗壓強度在上述范圍內時，得到的產品的綜合性能更優。

32、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述空心玻璃微珠的堆積密度為0.15-0.4g/cm3。所述空心玻璃微珠的堆積密度為參照gbt?17431.2-2010測試得到。

33、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述納米填料存在一個維度的尺寸為25-195nm。

34、需要說明的是，所述納米填料存在一個維度的尺寸為25-195nm指的是，納米填料包括片狀結構填料時，片狀結構填料的片層間距為25-195nm；納米填料包括球形顆粒填料時，球形顆粒填料的d50粒徑為25-195nm；納米填料包括纖維狀結構填料時，纖維狀結構填料的直徑為25-195nm。

35、需要說明的是，當納米填料為球形顆粒填料時，一個維度的尺寸為參照gb/t19077-2016采用激光粒度儀測試得到；當納米填料為片狀結構填料時，一個維度的尺寸為采用掃描電鏡測量得到；當納米填料為纖維狀結構填料時，一個維度的尺寸為采用掃描電鏡測量得到。

36、示例性地，所述納米填料存在一個維度的尺寸可為25-195nm之間的任意點值或任意兩點范圍值，比如可為25nm、35nm、45nm、55nm、65nm、75nm、85nm、95nm、105nm、115nm、125nm、135nm、145nm、155nm、165nm、175nm、185nm、195nm等。

37、優選地，所述納米填料存在一個維度的尺寸為30-50nm。

38、本發明研究發現，納米填料中存在一個維度的尺寸在本發明給出的范圍內時，能夠更好的與滑石粉相互作用，形成完善的結構網絡；同時還能更好的與空心玻璃微珠相互作用，從而降低產品的密度和線性熱膨脹系數。

39、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述納米填料包括納米有機粘土、納米二氧化鈦、納米二氧化硅中的至少一種。

40、作為本發明所述聚丙烯組合物的優選實施方式，所述聚丙烯組合物還包括0-1份加工助劑，所述加工助劑包括抗氧劑、光穩定劑中的至少一種。

41、示例性地，所述抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1098、抗氧劑3114、抗氧劑330中的至少一種；所述光穩定劑包括uv-3808、uv-944、uv-3853中的至少一種。

42、在本發明的第二方面，本發明提供了所述聚丙烯組合物的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

43、(1)將均聚聚丙烯樹脂、滑石粉和納米填料混合后熔融擠出，得聚丙烯組合物一步料；

44、(2)將聚丙烯組合物一步料、空心玻璃微珠和poe樹脂混合后熔融擠出，得聚丙烯組合物。

45、作為本發明所述制備方法的優選實施方式，所述步驟(1)中，熔融擠出的溫度為200-210℃，螺桿轉速為350-450r/min。

46、作為本發明所述制備方法的優選實施方式，所述步驟(2)中，熔融擠出的溫度為200-210℃，螺桿轉速為350-450r/min。

47、在本發明的第三方面，本發明提供了所述聚丙烯組合物在制備汽車裝置上的應用。

48、示例性地，所述汽車裝置包括儀表板、門板、尾門、保險杠中的任意一種。

49、與現有技術相比，本發明的有益效果為：

50、本發明提供的一種聚丙烯組合物通過選擇合適質量份的組分，組分之間相互協同，能夠有效的降低聚丙烯組合物的密度，并且得到的聚丙烯組合物具有較低的線性熱膨脹系數。同時，本發明提供的聚丙烯組合物的制備方法操作簡單，有利于實際生產。