《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》是南京聚隆化學實業有限責任公司於2004年1月7日申請的專利，該專利的申請號為2004100138323，公布號為CN1556138，公布日為2004年12月22日，發明人是任東方、吳建國。
《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》所述複合材料由下列各組分組成：（A）聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物或聚丙烯均聚物與聚丙烯共聚物的混合物；（B）SIS或SBS或氫化SBS（SEBS）；（C）無機礦物填料；（D）交聯劑；（E）助交聯劑；上述組分經過動態硫化反應，形成聚丙烯複合材料。製備上述複合材料的方法為：步驟一：將各組分充分混勻；步驟二：熔融共混，進行動態硫化反應，擠出造粒。
2007年，《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法
- 公布號：CN1556138
- 公布日：2004年12月22日
- 申請號：2004100138323
- 申請日：2004年1月7日
- 申請人：南京聚隆化學實業有限責任公司
- 地址：江蘇省南京市高新技術產業開發區經八路
- 發明人：任東方、吳建國
- 分類號：C08L23/10、C08K5/541、C08J3/24、B29C47/40
- 代理機構：南京知識律師事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：程化銘
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
聚丙烯材料由於密度小、易加工、耐化學腐蝕，有一定剛性、強度和耐熱性，價格便宜，另外可以回收利用，被廣泛套用在汽車、家電、建築等行業。缺點是低溫衝擊強度（韌性）和耐刮傷性能差。隨著汽車工業的發展，汽車內飾材料如儀錶板、門護板、座椅護板等專用料所用的改性聚丙烯複合材料需求量大，這些汽車內飾專用料要求材料具有高剛性、高模量、耐刮傷性，特別是高檔汽車對材料的耐刮傷性能要求更高。改性塑膠行業通常採用的改性方法是無機礦物填充增強和彈性體增韌，聚丙烯彈性體增韌後，剛性下降，耐刮傷性能變差；無機礦物增強後，剛性增加，但韌性達不到要求，用常規的改性方法很難達到汽車、家電、建築等行業對耐刮傷性能和綜合力學性能的要求。
2004年1月前已知的專利文獻報導提高聚烯烴材料的耐刮傷性能的技術有：加入二氧化矽、潤滑劑等。JP1104637介紹了二氧化矽改性聚丙烯，提高材料耐刮傷性的技術，其組合物是結晶聚丙烯100份、二氧化矽3-50份、接枝馬來酸酐的改性聚丙烯7-75份。主要改善了材料的焊接性能，與滑石粉填充聚丙烯材料比較耐劃傷性能略有提高。CN1168148A介紹了一種組合物，由40-80％的聚丙烯、1-10％的接枝聚丙烯、1-50％的無機礦物、1-15％的矽膠、0-40％的EPDM組成，把官能化的聚丙烯原料和無定形脂肪酸醯胺改性的矽膠摻入到含有一定礦物料的聚烯烴原料中，可以改進材料的耐刮傷性能。該專利首先將聚丙烯進行接枝改性，使之官能化，且分別用脂肪酸醯胺改性矽膠、用矽烷偶聯劑處理無機礦物後再對共混物進行熔融造粒，工藝複雜，而且矽膠價格較貴。
發明內容
專利目的
《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》所要解決的技術問題在於克服2004年1月前已有技術存在的缺陷，提供一種新的動態硫化聚丙烯複合材料，它具有好的表面耐刮傷性能和綜合力學性能。價格便宜、生產工藝簡便。材料的剛性和韌性同時提高，耐刮傷性更好。
技術方案
《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》動態硫化聚丙烯複合材料，其特徵在於由下列各組分組成：
（A）質量百分比10-97.9％的聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物或聚丙烯均聚物與聚丙烯共聚物的混合物；
（B）質量百分比1-30％的苯乙烯與異戊二烯的嵌段共聚物（SIS）或苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物（SBS）或氫化SBS（SEBS）；
（C）質量百分比1-50％的無機礦物填料，其表面用相對無機礦物填料質量百分比0.2-5％的矽烷偶聯劑處理；無機礦物填料選用晶須，或晶須與雲母和/或滑石粉和/或二氧化矽和/或矽灰石和/或高嶺土和/或碳酸鈣等的混合物，混合物中晶須含量為質量百分比10-100％；
所述的晶須可以是硫酸鈣晶須、硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、硫酸鎂晶須、碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須或氧化鎂晶須等；
所述的矽烷偶聯劑可以是γ-氨丙基三乙氧基矽烷、γ-（甲基丙烯醯氧基）丙基三甲氧基矽烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷等；
（D）質量百分比0.05-5％的交聯劑；
所述的交聯劑可以是2、5二甲基-2、5-雙（叔丁基過氧基）己烷、過氧化二異丙苯或過氧化苯甲醯。
（E）質量百分比0.05-5％的助交聯劑；
所述的助交聯劑可以是二乙烯基苯（DVB）、鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）、間苯基二馬來醯亞胺、對苯二甲酸二烯丙基酯或異氰尿酸三烯丙基酯（TAIC）；
上述組分經過動態硫化反應，形成聚丙烯複合材料。
製備上述動態硫化聚丙烯複合材料的方法為：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分充分混勻；
步驟二：用雙螺桿擠出機或連續密煉機熔融共混，進行動態硫化反應，擠出造粒。動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度180-240℃，螺桿轉速100-500轉/分，反應時間1-10分鐘。
改善效果
《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》動態硫化聚丙烯複合材料，具有好的表面耐刮傷性能和綜合力學性能。材料的剛性和韌性同時提高，耐刮傷性更好且價格便宜。
該發明動態硫化聚丙烯複合材料的製備方法，由於採用動態硫化技術，提高複合材料的耐刮傷性能和綜合力學性能，並且生產工藝簡便。
權利要求
1、一種動態硫化聚丙烯複合材料，其特徵在於由下列各組分組成：
（A）質量百分比10-97.9％的聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物或聚丙烯均聚物與聚丙烯共聚物的混合物；
（B）質量百分比1-30％的苯乙烯與異戊二烯的嵌段共聚物（SIS）或苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物（SBS）或氫化SBS（SEBS）；
（C）質量百分比1-50％的無機礦物填料，其表面用0.2-5％的矽烷偶聯劑處理；無機礦物填料選用晶須，或晶須與雲母和/或滑石粉和/或二氧化矽和/或矽灰石、和/或高嶺土和/或碳酸鈣等的混合物，混合物中晶須含量為質量百分比10-100％；
（D）質量百分比0.05-5％的交聯劑；
（E）質量百分比0.05-5％的助交聯劑；
上述組分經過動態硫化反應，形成聚丙烯複合材料。
2、根據權利要求1所述的動態硫化聚丙烯複合材料，其特徵在於：所述的晶須可以是硫酸鎂晶須、硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、硫酸鈣晶須、碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須或氧化鎂晶須等。
3、根據權利要求1或2所述的動態硫化聚丙烯複合材料，其特徵在於：所述的矽烷偶聯劑可以是γ-氨丙基三乙氧基矽烷或γ-（甲基丙烯醯氧基）丙基三甲氧基矽烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷等；
4、根據權利要求1所述的動態硫化聚丙烯複合材料，其特徵在於：交聯劑可以是2、5二甲基-2、5-雙（叔丁基過氧基）己烷、過氧化二異丙苯或過氧化苯甲醯。
5、根據權利要求1所述的動態硫化聚丙烯複合材料，其特徵在於：助交聯劑可以是二乙烯基苯（DVB）、鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）、間苯基二馬來醯亞胺、對苯二甲酸二烯丙基酯或異氰尿酸三烯丙基酯（TAIC）。
6、一種製備權利要求1、2、4或5所述的動態硫化聚丙烯複合材料的方法，其步驟為：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分充分混勻；
步驟二：用雙螺桿擠出機或連續密煉機熔融共混，進行動態硫化反應，擠出造粒。動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度180-240℃，螺桿轉速100-500轉/分，反應時間1-10分鐘。
7、一種製備權利要求3所述的動態硫化聚丙烯複合材料的方法，其步驟為：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分充分混勻；
步驟二：用雙螺桿擠出機或連續密煉機熔融共混，進行動態硫化反應，擠出造粒。動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度180-240℃，螺桿轉速100-500轉/分，反應時間1-10分鐘。
實施方式
實施例1
動態硫化聚丙烯複合材料，由下列各組分組成：
（A）質量百分比57.8％的聚丙烯共聚物；
（B）質量百分比15％的苯乙烯與異戊二烯的嵌段共聚物（SIS）；
（C）質量百分比24％的無機礦物填料硫酸鈣晶須，其表面用相對硫酸鈣晶須質量百分比3％的γ-氨丙基三乙氧基矽烷偶聯劑處理；
（D）質量百分比0.7％的2、5二甲基-2、5-雙（叔丁基過氧基）己烷交聯劑；
（E）質量百分比2.5％的二乙烯基苯（DVB）助交聯劑；
上述組分經過動態硫化反應，形成聚丙烯複合材料。
實施例2
製備實施例1所述的動態硫化聚丙烯複合材料的方法：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分在高速混合機中充分混勻；
步驟二：經雙螺桿擠出機進行動態硫化反應，動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度195℃，螺桿轉速350轉/分，反應時間4分鐘。
實施例3
動態硫化聚丙烯複合材料，由下列各組分組成：
（A）質量百分比10％的聚丙烯均聚物與聚丙烯共聚物的混合物；
（B）質量百分比30％的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物（SBS）；
（C）質量百分比50％的無機礦物填料硼酸鎂晶須，其表面用相對硼酸鎂晶須質量百分比0.2的γ-（甲基丙烯醯氧基）丙基三甲氧基矽烷偶聯劑處理；
（D）質量百分比5％的過氧化二異丙苯交聯劑；
（E）質量百分比5％的鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）助交聯劑；
上述組分經過動態硫化反應，形成聚丙烯複合材料。
實施例4
動態硫化聚丙烯複合材料，由下列各組分組成：
（A）質量百分比97.9％的聚丙烯均聚物；
（B）質量百分比1％的氫化SBS（SEBS）；
（C）質量百分比1％的無機礦物填料硼酸鋁晶須，其表面用相對硼酸鋁晶須質量百分比5％的γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷偶聯劑處理；
（D）質量百分比0.05％的過氧化苯甲醯交聯劑；
（E）質量百分比0.05％的間苯基二馬來醯亞胺助交聯劑；
上述組分經過動態硫化反應，形成聚丙烯複合材料。
實施例5
與實施例1基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用氧化鎂晶須。
實施例6
與實施例1基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用硫酸鎂晶須。
實施例7
與實施例1基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用碳酸鈣晶須。
實施例8
與實施例1基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用氧化鋅晶須。
實施例9
與實施例1基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用硫酸鎂晶須與雲母的混合物，硫酸鎂晶須與雲母的配比為1:1（質量比）。
實施例10
與實施例9基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用硫酸鈣晶須與滑石粉的混合物，硫酸鈣晶須與滑石粉的配比為1:9（質量比）。
實施例11
與實施例9基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用氧化鎂晶須與碳酸鈣的混合物，氧化鎂晶須與碳酸鈣的配比為1:1（質量比）。
實施例12（對比實施例）
與實施例9基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用硼酸鋁晶須與二氧化矽的混合物，硼酸鋁晶須與二氧化矽的配比為9.9:0.1（質量比）。
實施例13
與實施例9基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用碳酸鈣晶須與矽灰石的混合物，碳酸鈣晶須與矽灰石的配比為1:1（質量比）。
實施例14
與實施例9基本相同，所不同的是：組分C的無機礦物填料採用氧化鋅晶須與高嶺土的混合物，氧化鋅晶須與高嶺土的配比為1:1（質量比）。
實施例15
上述各種晶須與雲母和/或滑石粉和/或二氧化矽和/或矽灰石和/或高嶺土和/或碳酸鈣的混合物實施例的列舉不是窮盡的，還可以是一種晶須與雲母、滑石粉、二氧化矽、矽灰石、高嶺土、碳酸鈣的一種以上的混合。
實施例16
與實施例1基本相同，所不同的是：組分E採用對苯二甲酸二烯丙基酯或異氰尿酸三烯丙基酯（TAIC）。
實施例17
製備實施例3所述的動態硫化聚丙烯複合材料的方法：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分在中速混合機中充分混勻；
步驟二：經雙螺桿擠出機進行動態硫化反應，動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度180℃，螺桿轉速500轉/分，反應時間10分鐘。
實施例18
製備實施例4所述的動態硫化聚丙烯複合材料的方法：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分在中速混合機中充分混勻；
步驟二：經雙螺桿擠出機進行動態硫化反應，動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度200℃，螺桿轉速100轉/分，反應時間10分鐘。
實施例19
製備實施例4所述的動態硫化聚丙烯複合材料的方法：
步驟一：將A、B、C、D、E各組分在中速混合機中充分混勻；
步驟二：經雙螺桿擠出機進行動態硫化反應，動態硫化反應的有關工藝參數為：熔體溫度240℃，螺桿轉速200轉/分，反應時間1分鐘。
動態硫化聚丙烯複合材料主要性能的測試方法如下：
彎曲模量：按ISO178測量；
懸臂樑缺口衝擊強度：按ISO180測量；
洛氏硬度：按ISO2039測量；
耐刮傷性：按福特實驗室測試方法（FLTM）BN108-13測量。
實施例/性能 | 彎曲模量（兆帕） | 懸臂樑缺口衝擊強度（千焦/平方米） | 硬度（R） | 刮痕深度（18牛負荷下） |
1 | 1750 | 35 | 90 | 1.6 |
3 | 1800 | 33 | 93 | 1.5 |
4 | 1900 | 30 | 95 | 1.2 |
5 | 1680 | 36 | 85 | 1.8 |
6 | 1820 | 32 | 91 | 1.5 |
7 | 1720 | 34 | 86 | 1.6 |
8 | 2000 | 33 | 90 | 1.3 |
9 | 1900 | 35 | 85 | 1.6 |
10 | 1600 | 48 | 85 | 2.1 |
11 | 1520 | 28 | 82 | 2.2 |
12 | 2200 | 30 | 95 | 1.2 |
13 | 1950 | 25 | 94 | 1.6 |
14 | 1800 | 30 | 90 | 1.4 |
15 | 1700 | 28 | 85 | 1.6 |
16 | 1820 | 30 | 92 | 1.4 |
《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》動態硫化聚丙烯複合材料，為提高相關技術性能的需要，製備時還可以添加其它有關助劑。如添加抗氧劑、抗紫外劑，以提高材料的抗老化性能；添加潤滑劑，以提高材料的加工性能；還可以根據需要，添加各種著色劑。
榮譽表彰
2007年，《動態硫化聚丙烯複合材料及其製備方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
