一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

有机化合物处理,合成应用技术1.本发明涉及高分子材料改性的技术领域，具体涉及聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。背景技术：2.随着越来越多的主机厂开始关注材料的低碳环保化，其中一个方向是再生料在汽车行业零部件的使用，通过碳基材料的再生循环使用，从而减少碳的排放。3.聚丙烯pp材料具有来源广、密度低、机械性能优异、耐疲劳屈服、价格便宜等优点，被广泛的应用于汽车零部件上。传统的聚丙烯再生料来源包括洗衣机桶、餐盒、日用品、电瓶壳、无纺布等，相对而言洗衣机桶来源聚丙烯再生料来源更纯，流动性高，刚韧平衡性好，而被较多应用于开发含有再生料的汽车零部件上。但是由于再生料多经历了一次或多次熔融热历史，使得其分子链相对更短，因此其力学性能较差，同时再生料中通常夹带着小分子物质，在受热后产生气体影响外观等。将其直接代替新料采用传统的改性之后，产品力学性能通常较差特别是熔接痕强度较低，同时外观上容易出现外观缺陷，热老化性能较差、无法满足汽车零部件的应用需求。4.cn103254500a公开了一种以回收聚丙烯为基体改性的复合材料及其制备方法，通过利用玻璃纤维和矿物的协同对回收聚丙烯进行改性，提高了材料的强度、刚性、耐磨性和抗冲击性，但由于该方案使用了玻璃纤维，材料气味及制作的零件外观较差，在汽车外观件及内饰件方面的应用受到了限制。5.cn113789027a公开了一种耐热型再生聚丙烯材料及其制备方法，该方法通过材料改性解决了回收聚丙烯存在的易降解、性能降低导致的不能实现循环再利用等技术问题，但该材料主要在家电行业使用，未对材料加工性、材料强度、熔接痕强度、气味等无具体改善，所制材料在汽车上不能广泛应用。技术实现要素：6.本发明的目的是提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，其具有高刚性、高熔接痕强度、良外观、热老化性能优异的特点，能够用于汽车空滤系统；且由于其含有再生聚丙烯，能够减少整体行业中的碳排放量。7.本发明所述的聚丙烯复合材料，按重量百分比计包括如下组分：70～83％的再生聚丙烯， 15～25％的一维无机填料，1～3％的气体控制剂，0.5～1.5％的主抗氧剂，0.5～1.5％的辅抗氧剂。8.进一步，所述再生聚丙烯的性能指标为：熔点为160～170℃，燃烧残余≤3％，熔融指数为10～20g/min，拉伸强度≥18mpa，弯曲模量≥900mpa，悬臂梁缺口冲击强度≥5kj/m2；9.进一步，所述一维无机填料为硅灰石和晶须中的至少一种。10.进一步，所述一维无机填料为晶须，且所述晶须为钛酸钾晶须。11.进一步，所述气体控制剂为分子筛原粉，所述分子筛原粉为4a类分子筛原粉。12.进一步，所述主抗氧剂为受阻酚类化合物，优选地，所述主抗氧剂为抗氧剂1790。13.进一步，所述辅抗氧剂为硫代酯类化合物或亚磷酸酯类化合物。优选地，所述辅抗氧剂为抗氧剂412s。14.一种聚丙烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：15.步骤一，按上述的聚丙烯复合材料的组分含量称取再生聚丙烯、一维无机填料、气体控制剂、主抗氧剂、辅抗氧剂；16.步骤二，将称取的物料均匀混合，得到预混料；17.步骤三，将预混料置于双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒干燥即得成品；18.或者包括如下步骤：19.步骤一，按上述的聚丙烯复合材料的组分含量称取再生聚丙烯、一维无机填料、气体控制剂、主抗氧剂、辅抗氧剂；20.步骤二，将再生聚丙烯、气体控制剂、主抗氧剂、辅抗氧剂均匀混合，制得混合物；21.步骤三，将混合物从主喂料口加入双螺杆挤出机中，将一维无机填料从侧喂料口加入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒干燥即得成品。22.进一步，所述双螺杆挤出机中熔融挤出的工艺参数设置为：一区温度为80～120℃，二区温度为190～210℃，三区温度为210～230℃，四区温度为210～230℃，五区温度为210～230℃，六区温度为210～230℃，七区温度为210～230℃，八区温度为210～230℃，九区温度为 210～230℃，主机转速为200～800转/分钟；所述双螺杆挤出机的长径比为36:1～56:1。23.一种上述的聚丙烯复合材料或上述的聚丙烯复合材料的制备方法制得的成品在汽车空滤系统中的应用。24.本发明通过再生聚丙烯、一维无机填料、气体控制剂、主抗氧剂和辅抗氧剂的协同使用，并且限定了各个组分的用量，获得了一种具有高刚性、高熔接痕强度、良外观、热老化性能优异的聚丙烯复合材料，可用于汽车空滤用途使用。并且由于其基体材料为再生聚丙烯，减少了整体行业中的碳排放量。具体实施方式25.以下通过具体实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下的各实施例中，各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作做一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。26.在实施例和对比例的复合材料配方中：27.再生聚丙烯：洗衣机桶再生料，性能指标为：熔点为160～170℃，燃烧残余≤3％，熔融指数为10～20g/min，拉伸强度≥18mpa，弯曲模量≥900mpa，悬臂梁缺口冲击强度≥5kj/m2，熔体流动速率为30g/10min；28.聚丙烯新料：熔体流动速率为30g/10min；29.一维无机填料a:钛酸钾晶须；30.一维无机填料b:硫酸镁晶须；31.一维无机填料c:硅灰石；32.二维无机填料：滑石粉；33.气体控制剂a：4a类型分子筛原粉；34.气体控制剂b：3a类型分子筛原粉；35.气体控制剂c：5a类型分子筛原粉；36.主抗氧剂a：受阻酚类化合物，抗氧剂1790；37.主抗氧剂b：受阻酚类化合物，抗氧剂1010；38.辅抗氧剂a：硫代酯类类化合物，抗氧剂412s；39.辅抗氧剂b：亚磷酸酯化合物，抗氧剂168。40.实施例一至实施例七、对比例一至对比例三中组分选择及含量参见表1。41.实施例一至实施例七、对比例一至对比例三的制备方法相同，包括如下步骤。42.步骤一，按表1中的组分选择及组分含量称取物料。43.步骤二，将称取的物料在高混机内高速混合1～3min，均匀混合后得到预混料；44.步骤三，将预混料置于双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒干燥即得成品。工艺参数具体设置为：一区温度为100℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，七区温度为220℃，八区温度为220℃，九区温度为220℃，主机转速为500转/分钟；所述双螺杆挤出机的长径比为42:1。45.对实施例一至实施例七、对比例一至对比例三制得的产品进行性能测试，具体包括：弯曲性能按iso178执行；冲击性能按iso180执行；拉伸性能按iso527测试；热老化性能按gb/t 3512执行，测试条件为140℃/1000h，换气频率为150次/h，测定热老化后的拉伸强度，除以热老化前的拉伸强度，即可得到老化后性能的保持率；熔接痕强度按iso527进行测试，所用拉伸样条从哑铃型样条的两端进行进浇；外观评价采用目视方法执行，将对应材料注塑成200mm*50mm*2mm厚度样板，从虎皮纹条数和虎皮纹清晰程度进行评价。虎皮纹清晰程度排序：非常严重＞严重＞明显＞不明显＞无。测试结果参见表1。46.表1实施例一至实施例七、对比例一至对比例三的组分及性能测试结果[0047][0048]对照分析实施例一和对比例一，可以发现采用本发明所述的聚丙烯复合材料，在优选的条件下，尽管添加有76份的再生聚丙烯，其总体性能优于传统聚丙烯新料，且并未出现外观缺陷问题。对比例二中相比对比例一中将聚丙烯新料替换为再生聚丙烯，未调整其余助剂，弯曲性能和冲击性能均有明显下降，老化性能保持率也较差，且出现明显的外观虎皮纹流痕缺陷。[0049]对照分析实施例一和对比例三，可以发现未添加气味控制剂的情况下，虽然弯曲性能和冲击性能相差不多，但是熔接痕强度和热老化保持率都有不同程度下降且不满足指标要求，且外观有明显缺陷。[0050]对比实施例一至实施例三，可以发现当采用钛酸钾晶须这种一维无机填料时综合效果最好。对比实施例一和实施例四、实施例五，可以发现当采用4a类型分子筛原粉时效果，分别优于3a类型分子筛原粉和5a类型分子筛原粉，后两者出现一定程度的外观缺陷，热老化性能保持率也有轻微下降，这与分子筛原粉的气体控制作用差异有关。对比实施例一和实施例六、实施例七，可以发现当未采用优选的抗氧剂时，热老化性能均有一定程度下降，同时成型外观也相对变差。[0051]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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