一种高透明耐蠕变汽车用PP材料及其制备方法与流程

本技术涉及高分子材料，更具体地说，它涉及一种高透明耐蠕变汽车用pp材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)是一种半结晶的热塑性塑料，具有良好的力学性能、耐化学腐蚀和耐热性能，是用量最为广泛的通用塑料之一，被广泛用于家电、汽车、纺织、办公用品、家具卫浴、食品包装等行业。但存在光泽度和透明度差的问题，为了拓展聚丙烯在透明材料领域的应用，人们通过对其改性的方法，研制并大量生产出透明聚丙烯。

2、现有技术中，申请号为cn2015102361831的中国发明专利申请文件公开了一种透明改性聚丙烯材料，以重量份数表示为均聚聚丙烯为98.6～100，α成核剂0.1～0.5，抗氧剂0.2～0.3，卤素吸收剂0.05～0.1。

3、上述聚丙烯材料通过使用α成核剂改善聚丙烯的透明性，使聚丙烯透明度得到改善，在汽车材料领域，车用膨胀箱、洗涤壶等部件，使用透明聚丙烯材料，便于随时关注内部液体变化，但聚丙烯为非极性材料，缺少极性基团及氢键作用的影响，使其存在抗蠕变性能差的缺点，较难满足因在长期受力及温度变化情况下，要求性能及尺寸无明显变化的应用场合，所以透明聚丙烯材料用于汽车中长期处于高温高压环境下的车用膨胀性、洗涤壶等透明部件时，对耐蠕变性能也有一定的要求。

4、针对上述中的相关技术，发明人发现目前透明聚丙烯材料用于汽车中长期处于高温高压等透明部件时，不仅对透明度有一定要求，而且也需要改善抗蠕变性能。

技术实现思路

1、为了提高汽车用聚丙烯材料的透明度和抗蠕变能力，本技术提供一种高透明耐蠕变汽车用pp材料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种高透明耐蠕变汽车用pp材料，采用如下的技术方案：一种高透明耐蠕变汽车用pp材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯60-90份、poe 3-8份、填料6-25粉、成核剂1-5份、透明剂1-5份、抗氧剂0.1-0.4份、分散剂0.2-0.8份、热稳定剂0.1-0.5份；所述透明剂包括双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝。

3、通过采用上述技术方案，使用poe作为增韧剂，其是乙烯和辛烯原位聚合形成的热塑性弹性体，辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使其具有优异的韧性和良好的加工性，而且分子量分布窄，具有较好的流动性，与聚烯烃的相容性好，能在各成分之间起到联结、缓冲作用，使体系在受到冲击时起到分散、缓冲冲击的作用，减少银纹银受力发展呈裂纹的机会，从而提高体系的冲击强度，改善复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量等，增强抗变形能力，而且还能改善填料的分散效果，增加复合材料的力学强度；使用双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝作为透明剂，其能细化了聚丙烯球晶，有效缩小了球晶之间的界限，不因外力作用而成为薄弱的应力受力点而导致开裂，从而改善pp材料的韧性，而且与pp分子链匹配的同时，束缚部分pp分子链的运动，降低分子链的运动能力，避免高分子链的过度缠结，使pp晶体的排列规整有序，增强其抗蠕变效果，而成核剂能形成交联结构，与透明剂配合使用，能改善聚丙烯的透明性、刚性、拉伸强度和抗蠕变性能。

4、可选的，所述透明剂中还含有月桂酸锂，双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝和月桂酸锂的质量比为1:1-1.25。

5、通过采用上述技术方案，双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝分子结构上带有极性较强的羟基，与非极性的聚丙烯相容性较差，另外结构上极性官能团容易诱发分子间相互作用而产生自聚，从而出现大颗粒聚集现象，使雾度增大，透明度受到影响，而且双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝与聚丙烯基体界面作用差，当受到外力时，作为受力点而引发开裂，抗蠕变和抗冲击效果有所下降，月桂酸锂具有较好的润滑作用，能带动双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝均匀分散在聚丙烯基体中，形成均匀的应力集中点，降低团聚，改善透明度，吸收更多的冲击能量，同时提高聚丙烯的弯曲模量和冲击强度，使聚丙烯材料兼具刚性和韧性，从而改善其抗蠕变能力。

6、可选的，所述透明剂的制法如下：

7、将双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝和异丙醇铝、甲苯混合，加热至90-100℃回流1-2h，去除甲苯，过滤，洗涤，干燥，制得预混物，将预混物与月桂酸锂混合均匀，制得透明剂。

8、通过采用上述技术方案，经过异丙氧基修饰，通过烷基化使得双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝的极性减弱，疏水性提升，与聚丙烯的界面相容性得到改善，与pp基体结合更为紧密，对pp的成核诱导力提升，细化球晶的能力更强，更加完善pp的晶体结构，有利于提高pp晶体的完整性和规整度，形成致密的晶体层，改善拉伸强度，抗蠕变能力增强，对热致变形的抵抗能力增强。

9、可选的，所述成核剂和透明剂的质量比为1:1-2。

10、通过采用上述技术方案，成核剂和透明剂以特定用量比进行配合，能更好的改善汽车用pp材料的透明度和抗蠕变能力。

11、可选的，所述聚丙烯包括质量比为1:0.3-0.5的无规共聚pp和嵌段共聚pp，所述无规共聚pp的熔融指数为1.6-2g/10min，嵌段共聚pp的熔融指数为2.5-3g/10min。

12、通过采用上述技术方案，采用特定比例的无规共聚pp和嵌段共聚pp配合，而且无规共聚pp和嵌段共聚pp均为低熔指pp，熔体流动速率小，结晶所需的粘流活化能小，结晶速度慢，晶区尺寸下凹，晶区与非晶区界面上折射光和反射光强度减小，因而透明度增强，所以采用特定比例的低熔指的无规共聚pp和低熔指的嵌段共聚pp，能改善汽车用pp材料的透明度。

13、可选的，所述成核剂包括质量比为1:0.025-0.05:0.01-0.03的玄武岩纤维、纳米二氧化硅和改性松木粉。

14、通过采用上述技术方案，玄武岩纤维是一种性能优异的新型无机纤维材料，具有优异的化学稳定性、耐腐蚀、耐高温等优点，能改善聚丙烯材料的耐高温稳定性，提高抗蠕变能力，而且纳米二氧化硅和改性木粉也能改善结晶度，增加力学强度。

15、可选的，所述成核剂的制备方法如下：

16、将硅烷偶联剂kh550加入到按照9:1质量比混合的无水乙醇和去离子水的混合溶液中，加入纳米二氧化硅和改性松木粉，搅拌50-60min，加入玄武岩纤维，搅拌30-40min，超声20-30min，洗涤、干燥。

17、通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅可以与kh550发生键合，与改性松木粉稳定沉积在玄武岩纤维表面，使玄武岩纤维表面粗糙化，表面粗糙化的玄武岩纤维能促进聚丙烯基体在其表面锚钉堆砌，从而一定程度上促进局部区域的聚丙烯发生异相成核结晶过程，增加晶核数量，改善玄武岩纤维与聚丙烯熔体分子间的润湿性，提升了玄武岩纤维与聚丙烯基体间的机械摩擦，促进了聚丙烯的异相成核，改善结晶度，而且也增加了玄武岩纤维与聚丙烯基体的界面结合力，改善拉伸强度和弹性模量，进而增加汽车用pp材料的抗冲击、抗拉伸能力。

18、可选的，所述改性松木粉的制法：将硼酸配制成浓度为3-5wt％的硼酸溶液，将硬脂酸配制成浓度为1-3wt％的硬脂酸溶液；

19、将松木粉浸泡在硼酸溶液中，静置2-4h，过滤，然后浸渍在硬脂酸溶液中，静置2-4h，过滤，在105-110℃下干燥2-4h。

20、通过采用上述技术方案，硬脂酸中羧基与松木粉中羟基发生酯化反应，使松木粉与聚丙烯具有较好的相容性，有利于松木粉在聚丙烯中的分散，而且硬脂酸具有较长的碳链结构，这种碳链结构一方面可以跟聚丙烯具有较好的相容性，另一方面能伸入到聚丙烯相中，与聚丙烯的分子链相互缠绕，从而改善了松木粉的增强效果，而且削弱了聚丙烯分子间的相互作用力，使聚丙烯材料的韧性提高，改善了抗冲击强度和断裂伸长率；硼酸能与木粉中羟基发生络合或酯化反应，减少羟基的数目，降低木粉的极性和吸湿性，使木粉与聚碳酸酯基体之间的界面结合力有所增加，形成连续的界面层，受力过程中可以较为有效的传递应力，从而提升复合材料的拉伸强度。

21、第二方面，本技术提供一种高透明耐蠕变汽车用pp材料的制备方法，采用如下的技术方案：

22、一种高透明耐蠕变汽车用pp材料的制备方法，包括以下步骤：

23、将聚丙烯、poe、成核剂、透明剂混合均匀，然后加入填料、抗氧剂、分散剂和热稳定剂，混合均匀后，进行螺杆挤出、造粒，制得产品。

24、通过采用上述技术方案，以上各原料制成的汽车用pp材料具有优异的力学强度、耐高温蠕变和冲击韧性，能用于汽车膨胀箱、洗涤壶等需要长期处于高温高压下的透明部件。

25、可选的，所述挤出时各区温度为：一区180-195℃、二区190-200℃、三区200-215℃、四区200-215℃、五区200-215℃、六区200-215℃、七区200-215℃，八区200-215℃，机头200-210℃。

26、综上所述，本技术具有以下有益效果：

27、1、由于本技术采用双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝作为透明剂，并将其与成核剂配合使用，双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝的热稳定性好，能提高聚丙烯的结晶速率，细化球晶尺寸，降低雾度，并提高聚丙烯的热稳定性，增加抗蠕变能力。

28、2、本技术中优选采用异丙醇铝和月桂酸锂对双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝进行烷基化修饰，异丙基修饰的双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝细化聚丙烯球晶的能力更强，并改善了透明剂与聚丙烯基体的界面相互作用，使透明剂在聚丙烯基体中分散更加均匀，进而进一步提升汽车用聚丙烯材料的透明度和力学强度。

29、3、本技术的中优选采用玄武岩纤维表面沉积纳米二氧化硅和改性松木粉制备成核剂，玄武岩纤维的耐热性好，表面沉积纳米二氧化硅和改性松木粉后，改善了玄武岩纤维的粗糙度，增加其与聚丙烯基材的界面黏附力，强化了玄武岩纤维和聚丙烯之间的机械互锁，强化了对聚丙烯分子链的锚定作用，促进聚丙烯的异相成核结晶过程，改善结晶度，增加汽车用聚丙烯材料的力学强度。