[发明专利]一种黑色填充聚丙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，特别涉及一种黑色填充聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着汽车工业的迅速发展，黑色PP复合材料需求越来越大。但很多情况下都要求聚丙烯有一定的耐热氧老化能力，如作为汽车内饰材料的改性聚丙烯，一般要求150℃下老化时间大于等于400小时，如果是发动机舱附近的PP材料则要求更高，通常会要求大于等于1000小时。聚丙烯（PP）的主链上有叔碳原子，在热、氧、紫外线等外界因素作用下极易发生化学变化，其表现为红外吸收光谱中出现羰基峰，随后生成过氧化物，断裂后形成游离基，这些游离基进一步引起整个大分子裂解、支化与交联，使PP失去高分子材料的特征，丧失其使用性能。一般通过复合主副抗氧剂来提高PP材料的抗热老化特性，酚类抗氧剂是最常用的主抗氧剂，亚磷酸酯和硫酯类抗氧剂是两种常用的副抗氧剂。

碳黑作为黑色聚丙烯复合材料必不可少的着色剂之一，其表面的基团在聚丙烯中对某些酚类抗氧剂的效能有削弱作用外，在低压聚乙烯中会与抗氧剂BHT（酚类）发生作用，使BHT几乎完全失去效能，同时碳黑自身的光稳定作用也大幅度减弱。糟法碳黑对PP热氧老化的影响要比炉法碳黑大得多，炉法碳黑可使PP的热氧稳定降低29%，而糟法碳黑可令其下降93%。为提高黑色聚丙烯复合材料的耐热氧老化能，通常都是通过增加抗氧剂的含量、添加更高效的抗氧剂或辅助助剂来实现。但此类方法通常会导致产品成本的增加，降低产品竞争力。专利CN102010545A使用含多极性基团的复合抗氧剂体系和吸酸剂提高黑色填充聚丙烯的耐热氧化能力。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种黑色填充聚丙烯复合材料。

本发明另一目的在于提供一种上述黑色填充聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述黑色填充聚丙烯复合材料在汽车工业中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种黑色填充聚丙烯复合材料，包含以下质量分数的组分：

聚丙烯  47～98.8%

填充物  0～40%

弹性体  0～10%

主抗氧剂  0.2～0.8%

副抗氧剂  0.2～0.8%

炭黑  0.4～1.0%

加工助剂  0.4%。

所述的炭黑指吸碘值为45～145mg/g的炉法炭黑。

优选地，所述的炭黑指吸碘值为45～120mg/g的炉法炭黑。

更优选地，所述的炭黑指吸碘值为45～85mg/g的炉法炭黑。

吸碘值可直接用来表示炭黑的比表面积，炭黑的吸碘值越高，其比表面积越大，炭黑表面的活性基团也会越多，但是，活性基团同时是氧化的位点，为了保证材料的抗热氧老化性能，需要添加抗氧剂，而过多的活性基团导致消耗较多抗氧剂才能使聚丙烯材料达到合适的抗热氧老化性能；同时，炭黑比表面积过大，炭黑颗粒分子间作用力越强，在加工过程中需要更强的剪切作用力来促进炭黑颗粒在聚丙烯复合材料中均匀分散，以实现炭黑对聚丙烯复合材料的良好着色，这必将增加加工过程的能耗；再则，炭黑比表面积过小，分子间作用力较小，炭黑颗粒很容易在聚丙烯复合材料中分散，但在同等添加量情况下，单位体积有效着色炭黑颗粒也会很少，从而影响着色效果。因此，在不影响炭黑对聚丙烯材料着色效果的情况下，通过选择合适吸碘值的炉法炭黑来提升黑色玻纤增强聚丙烯材料的耐热氧老化性能，同时减少抗氧剂的用量，降低产品成本。

所述的主抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）。

所述的副抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）、硫代二丙酸双十八醇酯（DSTP）和硫代二丙酸二月桂酯（DLTP）中的至少一种。

优选地，所述的聚丙烯指均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。

优选地，所述的填充物指滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种。

优选地，所述填充物的目数为800～3000目。

优选地，所述的弹性体指乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物中的至少一种。

所述的加工助剂指低分子酯类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种。

优选地，所述的加工助剂指乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的至少一种。

上述黑色填充聚丙烯复合材料的制备方法，包含以下具体步骤：