一种高刚性、高耐热聚丙烯材料及其制备方法，一种注塑成型产品及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高刚性、高耐热聚丙烯材料及其制备方法，一种注塑成型产品及其制备方法。所述聚丙烯材料包括聚丙烯树脂、无机填料、环烯烃聚合物、色母料、成核剂、抗氧剂、抗紫外光吸收剂及润滑剂。所述聚丙烯材料高粉料填充、高结晶度、缺陷率低。通过配方优化设计并配合适宜的注塑成型工艺，可以整体提升注塑成品的模量、强度及耐热温度。

【技术实现步骤摘要】
一种高刚性、高耐热聚丙烯材料及其制备方法，一种注塑成型产品及其制备方法
本专利技术涉及一种高刚性、高耐热的聚丙烯材料及其制备方法，还涉及一种使用所述聚丙烯材料制备的注塑成型产品及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯具有加工性能优良、韧性高、耐汽油和耐化学药品性好的优点，同时质轻、价廉，广泛用于汽车内外饰件、电子和家用电器产品的外壳等，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。但是聚丙烯也有耐热性差、刚性低的显著缺点。通常通过加大长径比或径厚比、增加填料的方法，比如玻纤、碳纤、云母粉等，来大幅度提高聚丙烯材料的刚性、强度和耐热性。但这些方法都存在成本提高、成型加工性能差(熔体流动速度显著下降)、制品表面质量差(比如露纤、泛纤、发花等)以及制品由于纤维取向带来的明显各向异性等缺点。中国专利技术专利CN201711292313.9公开了一种低气味杀菌微发泡免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法，该申请中高结晶聚丙烯70‐91.4份、环烯烃类共聚物2‐8份、微球发泡剂1-3份、低挥发物质吸附剂1‐4份、包覆处理分解酶0.5-3份、纳米光触媒0.2-2份、抗氧剂0.2‐0.5份，抗紫外线助剂0.2‐0.5份，抗静电剂3‐7份，润滑剂0.5‐2份。该申请通过加入2‐8份环烯烃类共聚物增加聚丙烯刚性，但所选环烯烃类共聚物玻璃化转变温度较高，不容易塑化熔融，且配方中的纳米成分在基体中的分散性受限。中国专利技术专利CN201510778954.X公开了一种高透明、阻燃聚丙烯/COC复合材料的制备及方法。配方由均聚聚丙烯100份，无规共聚聚丙烯50-100份，COC材料30-100份，增韧剂15-35份，阻燃剂3-8份，成核剂0.75-1.5份，抗氧剂0.15-0.35份组成，其中COC材料含量高达30-100份，在提高材料性能的同时也使成本大大增加，且加工成型温度需设置到240℃-245℃，对基体聚丙烯的耐热稳定性要求更高。目前还没有材料配方结合加工工艺的方式，得到一种制备简单、低成本、低缺陷、高模量、高强度、高耐热温度的改性聚丙烯材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高刚性、高耐热的聚丙烯材料，通过合理的配方设计并在配方中采用均聚聚丙烯及无机填料，制备低成本、低缺陷、模量、强度及耐热温度显著提高的改性聚丙烯材料。本专利技术的另外一个目的是提供一种制备高粉料填充、高结晶度的聚丙烯材料的制备方法，该方法工艺简单、填粉量高、缺陷率低、高结晶度、生产过程环保。本专利技术的再一目的是提供一种注塑成型产品及其制备方法。为实现以上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高刚性、高耐热的聚丙烯材料，包括以下组成：聚丙烯树脂35wt％-65wt％，优选40wt％-60wt％，更优选45wt％-55wt％；无机填料27wt％-53wt％，优选32wt％-48wt％，更优选37wt％-43wt％；环烯烃聚合物0wt％-30wt％，优选5wt％-20wt％，更优选5wt％-10wt％；色母料0wt％-3wt％，优选0.5wt％-2.5wt％，更优选1wt％-2wt％；成核剂0wt％-2wt％，优选0.05wt％-0.5wt％，更优选0.1wt％-0.2wt％；抗氧剂0wt％-1wt％，优选0.1wt％-0.8wt％，更优选0.3wt％-0.5wt％；抗紫外光吸收剂0wt％-1.5wt％，优选0.05wt％-0.5wt％，更优选0.1wt％-0.3wt％；润滑剂0.1wt％-1wt％，优选0.15wt-0.75wt％，更优选0.2wt％-0.5wt％；以各组成总重量为基准计算。本专利技术所述的聚丙烯树脂为在230℃*2.16kg测试条件下，熔体流动速率为5-80g/10min的均聚聚丙烯，优选熔体流动速率为10-30g/10min的均聚聚丙烯。本专利技术所述的均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。高规整度及结晶度赋予材料更高的模量及耐温性能，从而实现更高的强度，模量及热变形温度。所述的均聚聚丙烯的实例包含但不限于巴塞尔的MoplenHP200P、天津中沙石化的PP6012-GD、韩国聚美莱的PPHA5029、韩国韩华道达尔的PPBI995的一种或多种，优选巴塞尔的MoplenHP200P和/或天津中沙石化的PP6012-GD。本专利技术所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石和云母粉中的一种或多种，优选滑石粉；所述无机填料的粒径为400-4000目，优选1500-2500目。本专利技术采用高填充无机填料，降低成本的同时能够更进一步提高材料的机械性能。本专利技术所述的环烯烃聚合物是一类无定形热塑性材料，通过α-烯烃与环烯烃经茂金属催化加成聚合过程(mCOC)制备得到，其中环烯烃占α-烯烃与环烯烃之和的摩尔分数不低于20％，所述环烯烃聚合物的玻璃化转变温度不高于100℃。所述α-烯烃可选择乙烯和/或丙烯。所述环烯烃可选择降冰片烯、降冰片烯衍生物和二聚环戊二烯中的一种或多种，优选降冰片烯。所述的环烯烃聚合物的实例包括但不限于Topas9506F-500(Tg：65℃)、Topas8007F-04(Tg：78℃)。所述环烯烃聚合物具有优异的耐热性能、加工性能，分子链中的环状结构能够赋予材料更高的模量及耐温性能。本专利技术所述的色母料为汽车材料常用色母料，主要成分为炭黑及载体，所述色母料的实例包括但不限于2014、TH7715、PG1-3。本专利技术所述的成核剂为α成核剂，主要品种包括二苄叉山梨醇类化合物、磷酸酯盐类化合物、苯甲醇、取代苯甲酸盐类化合物以及脱氢枞酸松香树脂类等。可选的实例包括但不限于山西省化工研究所的TMY-4成核剂。α成核剂的加入可以提高材料α晶的形成，使材料表现出优良的刚性，并提高其耐热性能。本专利技术所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。可选的主抗氧剂的例子包括但不限于巴斯夫Irganox3114，Irganox1010和硫代二丙酸二硬脂醇酯(DSTP)中的一种或几种，可选的辅抗氧剂的例子包括但不限于AP-618(季戊四醇二亚磷酸双十八酯)和/或Irgafos168；优选Irganox1010和Irgafos168的质量比为1：5～5：1的混合物。本专利技术所述的抗紫外光吸收剂为光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分而本身不发生变化，所述的抗紫外光吸收剂的实例包括但不限于UV-P、UV5411。本专利技术所述的润滑剂为分子链内润滑剂，包括但不限于硬脂酸锌和/或硬脂酸镁，能够降低分子链内摩擦力和螺杆塑化过程中的剪切热。一种制备本专利技术所述聚丙烯材料的方法，包括以下步骤：按照比例，将聚丙烯树脂、环烯烃聚合物、色母料、成核剂、抗氧剂、抗紫外光吸收剂及润滑剂在高混机中预混5-10分钟后加入双螺杆挤出机的主喂料斗，无机填料加入侧喂料斗，螺杆长径比44-56，优选48-56；挤出温度为190-220℃，优选第1区190-200℃，第2-3区200-210℃，第4-6区205-215℃，第7-10区210-220℃，第11-12区200-210℃，第13区190-200℃；螺杆转速为200-300rpm，优选250-300rpm进行混合造粒。将本专利技术所述的聚丙烯材料进行注塑成型制备各种产品。本专利技术所述的注塑工艺包括原材料干燥和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高刚性、高耐热聚丙烯材料，包括以下组成：聚丙烯树脂35wt％‑65wt％，优选40wt％‑60wt％，更优选45wt％‑55wt％；无机填料27wt％‑53wt％，优选32wt％‑48wt％，更优选37wt％‑43wt％；环烯烃聚合物0wt％‑30wt％，优选5wt％‑20wt％，更优选5wt％‑10wt％；色母料0wt％‑3wt％，优选0.5wt％‑2.5wt％，更优选1wt％‑2wt％；成核剂0wt％‑2wt％，优选0.05wt％‑0.5wt％，更优选0.1wt％‑0.2wt％；抗氧剂0wt％‑1wt％，优选0.1wt％‑0.8wt％，更优选0.3wt％‑0.5wt％；抗紫外光吸收剂0wt％‑1.5wt％，优选0.05wt％‑0.5wt％，更优选0.1wt％‑0.3wt％；润滑剂0.1wt％‑1wt％，优选0.15wt‑0.75wt％，更优选0.2wt％‑0.5wt％；以各组成总重量为基准计算。

【技术特征摘要】
1.一种高刚性、高耐热聚丙烯材料，包括以下组成：聚丙烯树脂35wt％-65wt％，优选40wt％-60wt％，更优选45wt％-55wt％；无机填料27wt％-53wt％，优选32wt％-48wt％，更优选37wt％-43wt％；环烯烃聚合物0wt％-30wt％，优选5wt％-20wt％，更优选5wt％-10wt％；色母料0wt％-3wt％，优选0.5wt％-2.5wt％，更优选1wt％-2wt％；成核剂0wt％-2wt％，优选0.05wt％-0.5wt％，更优选0.1wt％-0.2wt％；抗氧剂0wt％-1wt％，优选0.1wt％-0.8wt％，更优选0.3wt％-0.5wt％；抗紫外光吸收剂0wt％-1.5wt％，优选0.05wt％-0.5wt％，更优选0.1wt％-0.3wt％；润滑剂0.1wt％-1wt％，优选0.15wt-0.75wt％，更优选0.2wt％-0.5wt％；以各组成总重量为基准计算。2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯树脂为在230℃*2.16kg测试条件下，熔体流动速率为5-80g/10min，优选10-30g/10min的均聚聚丙烯；所述的均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％；优选的，所述聚丙烯树脂选自巴塞尔的MoplenHP200P、天津中沙石化的PP6012-GD、韩国聚美莱的PPHA5029、韩国韩华道达尔的PPBI995中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述环烯烃聚合物通过α-烯烃与环烯烃聚合得到，其中环烯烃占α-烯烃与环烯烃之和的摩尔分数不低于20％，所述环烯烃聚合物的玻璃化转变温度不高于100℃；所述α-烯烃优选乙烯和/或丙烯；所述环烯烃优选降冰片烯、降冰片烯衍生物和二聚环戊二烯中的一种或多种；优选的，所述环烯烃聚合物包括Topas9506F-500和/或Topas8007F-04。4.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石和云母粉中的一种或多种；所述无机填料的粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红，陈海波，陈连清，李小博，俞斌，华卫琦，赵喆，
申请(专利权)人：万华化学宁波有限公司，万华化学集团股份有限公司，上海万华科聚化工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33