一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，更具体地，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、作为一种通用塑料，聚丙烯(pp)重量轻、综合性能优异、生产工艺简单且应用广泛，目前已成为通用塑料中使用增长最快的塑料之一，广泛应用于汽车内外饰零件的生产。科技、运动、简洁等元素。因其独特的美学效果、优异的耐污耐脏和耐刮擦划伤性能，纤维点效果材料获得了越来越多的汽车cmf工程师的认可，在汽车内外饰上的应用需求大幅上升。在汽车领域中，填充改性的黑色聚丙烯材料的应用最广，用量也较大。然而，在填充改性的黑色聚丙烯材料上体现白色纤维点是目前的难点之一，一方面，对于填充改性的黑色聚丙烯材料，尤其是高填充改性(填料占聚丙烯材料的质量比为15-30％)的黑色聚丙烯材料，填料对纤维点的剪切破坏作用较大，从而导致白色纤维点的呈现效果较差；另一方面，黑色聚丙烯材料中的黑色颜料容易对白色纤维点进行渗透和掺杂，导致纤维点不纯、偏灰，两方面的因素导致白色纤维点与材料的底色的对比度低，呈现效果差。此外，对于纤维点效果的材料，纤维点的均化度是其美学价值的体现之一，均化度越好，表明纤维点在材料中的分布越均匀，美学价值越高，而目前的研究对聚丙烯材料纤维点效果均化度的关注较少。公开号为cn108178871a的专利提供了一种具有纤维点效果的聚丙烯复合材料，但其关注的是材料的仿植绒效果，其并不关注黑底材料的白色纤维点的呈现效果。

2、基于现状，需提供一种白色纤维点的均化度和对比度良好的填充改性黑色聚丙烯材料。

技术实现思路

1、本发明的首要目的是克服目前技术中的聚丙烯材料的白色纤维点的均化度研究较少、且填充改性黑色聚丙烯材料的白色纤维点的对比度不佳的问题，提供一种黑底白色纤维点的聚丙烯复合材料。本发明的进一步目的是提供上述聚丙烯复合材料的制备方法。本发明的进一步目的是提供上述聚丙烯复合材料在制备汽车保险杠中的应用。本发明的上述目的通过以下技术方案实现：一种黑底白色纤维点的聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的组分：

2、

3、所述pp树脂的在230℃、负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为25～60g/min；

4、所述白色纤维点为聚酯切片；所述滑石粉的目数为1000～3500目；所述复合色粉由第一色粉和第二色粉组成；所述第一色粉为红色色粉或绿色色粉，所述第二色粉为黄色色粉或蓝色色粉。本发明的发明人通过研究发现，选用聚酯切片作为白色纤维点，其受到黑色色粉的渗透作用更小，同时在材料体系中加入特定的复合色粉，由于特定的复合色粉形成的色相可以使材料的黑色相更明显，从而提高白色纤维点与黑底材料的对比度，白色纤维点的呈现效果更好。此外，选用聚酯切片作为白色纤维点，其在材料体系中的分散情况好，有利于均匀程度的提升。如果选用的复合色粉不合适，或者选用白色纤维点种类(比如，天然云母)不合适，都会使对比例降低，呈现效果变差。

5、发明人通过继续研究发现，pp树脂的熔融指数也是影响白色纤维点的均化度和对比例的关键因素，选取合适合熔融指数适范围的pp树脂，使得材料的加工流动性良好，有利于白色纤维点在剪切共混过程中在pp树脂中分散，从而提高白色纤维点的均化度和对比例。为了使纤维点的呈现效果进一步提高，填料的种类和粒度大小的选择也很重要。发明人进一步研究发现，在填充改性聚丙烯材料中，滑石粉在共混剪切过程中对白色纤维点的破坏作用较小，从而可以提高白色纤维点的均化程度。进一步控制滑石粉的目数，白色纤维点的均化程度还可以得到提高，并且对比度也可以得到提高。

6、如果选用的填料种类不合适，比如选用碳酸钙或硫酸钙，则聚丙烯复合材料的白色纤维点的均化程度不佳；如果选用的填料的粒径不合适，比如粒径太小，则填料难以被炭黑染黑，导致材料的底色不够黑，影响白色纤维点的对比度和均化度。即本发明通过调控pp树脂的熔融指数、填料的种类和大小和白色纤维点的种类，并且加入特定的复合色粉，得到的聚丙烯复合材料的白色纤维点的均化度良好，对比度高。同时在高填料填充改性体系(填料占聚丙烯复合材料的质量百分数为15-30％)中，聚丙烯复合材料的白色纤维点的均化度仍然保持良好，对比度高。

7、本发明中，pp树脂作为主体树脂，其在聚丙烯复合材料的占比至少为55wt％。本发明中，pp树脂的用量具体可以为70、72、75、78、80、82、85、88、90或95重量份；滑石粉的用量具体可以为5、8、10、12、15、18、20、22、25、28或30重量份。优选地，所述滑石粉占聚丙烯复合材料的质量分数为18～26％。更为优选地，所述滑石粉占聚丙烯复合材料的质量分数为18～23.5％。在高填料填充量的体系(15～30％)中，调控滑石粉占聚丙烯复合材料的质量分数在18～23.5％的范围内，得到的聚丙烯复合材料白色纤维点的均化度更好，对比度更高。

8、本发明中，所述pp树脂在230℃、负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率具体可以为25、27、30、32、35、28、40、42、45、48、50、55、58或60g/min。优选地，所述pp树脂在230℃、负荷为2.16kg条件下的熔体流动速率为27～29g/min，选用该熔体流动速率的pp树脂，得到的聚丙烯复合材料的均化度和对比度更好。

9、本发明中，pp树脂的熔体流动速率可按照astm d1238-98测得。本发明中，所述滑石粉的目数具体可以为1000、1200、1400、1500、1600、1800、2000、2400、2600、2800、3000、3200或3500目。优选地，所述滑石粉的目数为2800～3200目。选用该目数的滑石粉，得到的聚丙烯复合材料的白色纤维点的均化度和对比度都更好。应当理解的是，在本领域中，“纤维点”是指本身为纤维状，而加入到树脂材料(聚丙烯复合材料)后能使树脂材料的表面在肉眼上呈现点状效果的材料。通常地，所述白色纤维点的长度为0.2～4mm。优选地，所述白色纤维点的横截面为椭圆形，白色纤维点的长度与横截面的最短直径的比为(15～25):1；横截面的最长直径与最短直径的比为(3～1.5):1。通常地，聚酯切片选用的聚酯包括但不限于pbt或pet中的至少一种。通常地，所述白色纤维点的目数为20～80目；优选为30～40目，选用目数为30～40目的白色纤维点，得到的聚丙烯复合材料的均化度和对比度更好。通常地，所述黑色色粉为炭黑。可选地，所述复合色粉，第一色粉和第二色粉的质量比为1:(0.5～2)，优选为1:(0.8～1.2)。

10、可选地，所述第一色粉为无机色粉或有机色粉中的至少一种，所述第二色粉为无机色粉或有机色粉中的至少一种。通常地，所述无机色粉的平均粒径为0.1～3μm；所述有机色粉的粒径为纳米级。可选地，所述第一色粉为铁红、酞菁红、钴钛绿或酞菁绿中的至少一种。可选地，所述第二色粉为群青蓝、酞菁蓝、钛黄、偶氮黄中的至少一种。优选地，所述第一色粉为有机色粉，所述第二色粉为有机色粉。选用有机色粉得到的聚丙烯复合材料的白色纤维点的均化度和对比度都更好，其原因可能使有机色粉刚性程度更低，对白色纤维点的破坏更少，从而使呈现效果更好。优选地，所述第一色粉为红色色粉，所述第二色粉为蓝色色粉。在不影响本发明的技术效果的情况下，还可以加入其他助剂。优选地，所述聚丙烯复合材料还包括其他助剂3～15份。可选地，所述其他助剂为相容剂、抗氧剂或光稳定剂中的至少一种。

11、可选地，所述相容剂的加入量为1～5份，所述相容剂为马来酸酐型相容剂或丙烯酸型相容剂中的至少一种。

12、可选地，所述抗氧剂的加入量为1～5份，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。可选地，所述受阻酚类抗氧剂包括但不限于为抗氧剂1076、抗氧剂2246或抗氧剂3324。可选地，所述胺类抗氧剂包括但不限于萘胺、二苯胺或对苯二胺。可选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括但不限于季戊四醇双亚磷酸酯或双酚亚磷酸酯。

13、可选地，所述光稳定剂的加入量为1～5份，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂或受阻苯甲酸酯类光稳定剂中的至少一种。

14、可选地，所述受阻胺类光稳定剂包括但不限于光稳定剂770、光稳定剂774、光稳定剂gw-540或光稳定剂pds。可选地，所述苯并三唑类光稳定剂包括但不限于光稳定剂234、光稳定剂320、光稳定剂326或光稳定剂5411中。可选地，所述二苯甲酮类光稳定剂包括但不限于uv-531或uv-9。可选地，所述受阻苯甲酸酯类光稳定剂包括但不限于uv3808pp5、uv-2908或uv-622。

15、上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合，熔融挤出，造粒，即得所述聚丙烯复合材料。优选地，将除白色纤维点之外的组分混合，从挤出机的主喂口加入，将白色纤维点从挤出机的侧喂口加入，熔融挤出，造粒，即得所述聚丙烯复合材料。优选地，所述熔融挤出的温度为140～215℃；所述熔融挤出的挤出机的螺杆长径比为(30～50):1，螺杆的转速为转速为300～450r/min。。上述聚丙烯复合材料在制备汽车内外饰零件中的应用也在本发明的保护范围内。优选地，所述汽车内外饰零件为保险杠或门板。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过调控pp树脂的熔融指数、填料的种类和大小和白色纤维点的种类，并且加入特定的复合色粉，得到的聚丙烯复合材料的白色纤维点的均化度良好，对比度高。