一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料

摘要

本发明涉及一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，包括：聚丙烯45‑70份；连续长玻纤20‑30份；三聚氰胺氰尿酸盐5‑20份；间苯二酚双二苯基磷酸酯5‑20份；相容剂3‑10份；抗氧剂0.4‑2.2份；润滑剂0.5‑3份；白油5‑10份；2‑乙基己酸钴2‑5份；抗铜剂0.3‑0.5份。本发明采用新型复配无卤阻燃剂，阻燃效率很高，该阻燃剂的添加不会造成材料力学性能下降。本发明的PP复合材料兼具高表面硬度及高力学性能，同时材料的阻燃性能良好，达到V0水平。本发明的聚丙烯复合材料可代替传统的阻燃PA，阻燃ABS，阻燃PBT等材料，具有更高的耐用性及适应性，具有较好的应用前景。

权利要求

1.一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，其特征在于，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配；所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯。

2.根据权利要求1所述兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，其特征在于，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：

3.根据权利要求1所述兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，其特征在于，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：

4.根据权利要求1所述兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，其特征在于，所述聚丙烯熔融指数为20g/min。

5.根据权利要求1所述兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配。

6.根据权利要求1所述兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。

说明书

一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，是一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料。

背景技术

[0002] 聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂。聚丙烯拥有良好的机械性能、没有毒性、密度较低、能够耐热和化学药品、容易成型加工等特性，且其价格相对便宜，在电子、机械、日用品等行业中被广泛使用。聚烯烃材料的热氧化过程是通过典型的自由基引发链断机理进行的，在这一过程中，氢过氧化物是氧化反应的中间体，它继续分解成自由基，重新引发进一步热氧化。但是，氢过氧化物自分解成自由基的过程需要相当高的能量，此过程只有在较高的温度下才能进行。然而，在某些金属离子如Fe、Co、Mn、Cu等的存在下，即使在室温条件下，由于这些过渡金属离子的催化作用，氢过氧化物能很快分解成自由基，加速了聚烯烃的氧化。另一方面，聚丙烯本身存在缺点，材料表面硬度不高，特别是阻燃材料由于阻燃剂及其他添加剂的加入更加会降低材料表面硬度，造成制件易刮伤、擦伤的现象。

[0003] 中国专利200910193699.7，公开了一种耐铜害玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该发明的聚丙烯与玻璃纤维界面粘结力强，具有力学性能优异、无浮纤、耐热老化及抗铜害性的优点。中国专利200510026763.4，公开了一种高抗热氧老化性能的玻纤增强聚丙烯材料，它是由聚丙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、玻璃纤维、稳定剂DSTP、稳定剂3114、稳定剂618制备的，其具有成本低、各项力学性能优异、抗热氧老化性能优异等特点。中国专利201410426273.2，公开了一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物及其制备方法，所述的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物按重量百分比由以下组分组成：聚丙烯91-95份、MCA1-2份、阻燃协效剂0.5-1、相容剂2-3份、硅酮母粒1-1.5份、抗氧剂0.2-0.6、润滑剂或颜料等助剂
0.2-0.4。然而现有技术中关于本发明兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，目前还未见报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料。

[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

[0006] 一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：

[0007]

[0008] 进一步，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：

[0009]

[0010] 进一步，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：

[0011]

[0012] 进一步，所述聚丙烯熔融指数为20g/min。

[0013] 进一步，所述相容剂选自马来酸酐，甲基丙烯酸甲酯，马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，甲基丙烯酸接枝乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物，聚丙烯接枝丙烯酸，聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯；或其组合。

[0014] 进一步，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯。

[0015] 进一步，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配。

[0016] 进一步，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配。

[0017] 进一步，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。

[0018] 进一步，所述PP复合材料是由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；三聚氰胺氰尿酸盐13份；间苯二酚双二苯基磷酸酯13份；相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。

[0019] 本发明优点在于：

[0020] 1、本发明采用新型复配无卤阻燃剂，阻燃效率很高，该阻燃剂的添加不会造成材料力学性能下降。

[0021] 2、本发明通过大量实验筛选，优化组方使得本发明的PP复合材料兼具高表面硬度及高力学性能，同时材料的阻燃性能良好，达到V0水平。

[0022] 3、本发明的聚丙烯复合材料可代替传统的阻燃PA，阻燃ABS，阻燃PBT等材料，具有更高的耐用性及适应性，具有较好的应用前景。

具体实施方式

[0023] 下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0024] 实施例1本发明的PP复合材料的制备(一)

[0025] 一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；三聚氰胺氰尿酸盐13份；间苯二酚双二苯基磷酸酯13份；相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0026] 实施例2本发明的PP复合材料的制备(二)

[0027] 一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯45份；连续长玻纤30份；三聚氰胺氰尿酸盐5份；间苯二酚双二苯基磷酸酯20份；相容剂3份；抗氧剂2.2份；润滑剂0.5份；白油10份；2-乙基己酸钴2份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤
2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为
160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0028] 实施例3本发明的PP复合材料的制备(三)

[0029] 一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯70份；连续长玻纤20份；三聚氰胺氰尿酸盐20份；间苯二酚双二苯基磷酸酯5份；相容剂10份；抗氧剂0.4份；润滑剂3份；白油5份；2-乙基己酸钴5份；抗铜剂0.3份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-
190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0030] 实施例4本发明的PP复合材料的制备(四)

[0031] 一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯50份；连续长玻纤27份；三聚氰胺氰尿酸盐10份；间苯二酚双二苯基磷酸酯15份；相容剂5份；抗氧剂1.5份；润滑剂1份；白油8份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为
160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0032] 实施例5本发明的PP复合材料的制备(五)

[0033] 一种兼具高表面硬度及高力学性能的PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯60份；连续长玻纤23份；三聚氰胺氰尿酸盐15份；间苯二酚双二苯基磷酸酯10份；相容剂8份；抗氧剂0.8份；润滑剂2份；白油7份；2-乙基己酸钴4份；抗铜剂0.3份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为
160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0034] 对比例1

[0035] 一种PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；三聚氰胺氰尿酸盐13份；间苯二酚双二苯基磷酸酯13份；相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0036] 对比例2

[0037] 一种PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；三聚氰胺氰尿酸盐13份；间苯二酚双二苯基磷酸酯13份；相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0038] 对比例3

[0039] 一种PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；三聚氰胺氰尿酸盐13份；间苯二酚双二苯基磷酸酯13份；相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

[0040] 材料性能测试：

[0041] 根据实施例1-5及对比例1-3制备样品，将上述材料在鼓风烘箱中于90℃干燥4小时后，用塑料注塑成型机注塑成标准样条。将制备好的样条在130度夹铜片热氧化7d后进行性能测试对比，采用ISO标准进行测试，其中表面硬度采用铅笔硬度表征(GB/T6739-1996)，砝码重量200g。测试性能对比如表1所示。

[0042] 表1性能对照表

[0043]

[0044] 本发明所制备的PP复合材料兼具高表面硬度及高力学性能，同时材料的阻燃性能良好，达到V0水平。本发明的聚丙烯复合材料可代替传统的阻燃PA，阻燃ABS，阻燃PBT等材料，具有更高的耐用性及适应性，具有较好的应用前景。

[0045] 对比例4

[0046] 一种PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；次磷酸镁5份、三聚氰胺聚磷酸盐15份，相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:3的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。测试标准同实施例1-5，阻燃性能为V1，表面硬度为B。

[0047] 对比例5

[0048] 一种PP复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯55份；连续长玻纤25份；三聚氰胺氰尿酸盐13份；间苯二酚双二苯基磷酸酯13份；相容剂7份；抗氧剂1.2份；润滑剂1.3份；白油6份；2-乙基己酸钴3份；抗铜剂0.5份。所述聚丙烯熔融指数为20g/min，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量百分比1∶1的复配，所述抗铜剂为N,N′-双(邻羟基苯次甲基)乙二酰基二肼与六偏磷酸钠按质量比1:1的复配，所述润滑剂为硬脂酸锌。制备方法：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。测试标准同实施例1-5，拉伸强度为99.8Mpa，缺口冲击强度为188.3J/M。

[0049] 上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。