[发明专利]一种空心玻璃微珠表面改性方法和一种低密度高耐候聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种空心玻璃微珠表面改性方法和一种低密度高耐候聚丙烯复合材料及其制备方法。空心玻璃微珠表面改性方法，通过制备一种具有较长的主链和侧链结构的大分子改性聚合物，将其反应接枝到空心玻璃微珠表面。所述的低密度高耐候聚丙烯复合材料，在聚丙烯中填充了上述表面改性的中空玻璃微珠，玻璃微珠通过表面化学接枝聚合物、光稳定剂和紫外线吸收剂，从而达到与聚丙烯优异的相容性，使得复合材料的拉伸、抗冲、弯曲等性能突出，并降低复合材料的密度，符合材料轻量化发展的要求，同时化学接枝的光稳定剂和紫外线吸收剂避免了常规耐候性小分子助剂的迁移，使得复合材料有更高的耐候性同时减少了材料表面起霜发粘的风险。

技术领域

本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，涉及一种空心玻璃微珠表面改性方法 和一种低密度高耐候聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是一种价格低廉、力学性能优异的通用塑料，随着聚丙烯制备加工技 术的发展以及汽车轻量化的需求，越来越多的汽车内外饰采用聚丙烯复合材料。

虽然聚丙烯综合力学性能优异，但是仍有一些不可忽视的缺点，例如低温抗 冲性能差、成型体积收缩率大、抗蠕变性能差、耐刮擦性能差等，这些缺点限 制了聚丙烯的应用，故需要对其进行改性以满足不同的性能需求。目前常见的 改性方法是通过添加玻璃纤维、滑石粉、碳酸钙、硅灰石、晶须等降低材料的 收缩率，增强其抗刮性、刚性、抗蠕变性，通过添加橡胶增韧剂提高其低温抗 冲性能。但是采用上述加工方法的聚丙烯复合物，最终密度都比较高，不符合 汽车轻量化的发展趋势。

空心玻璃微珠具有质轻、低导热、不燃、化学稳定性好、热稳定性好、耐高 低温、电绝缘性等优点，在很多材料领域中得到应用，如用于制备轻质部件、 保温材料的填充剂、电缆绝缘材料填充剂等。空心玻璃微珠产品具有尺寸稳定 且各向同性，不会产生由于取向造成不同部位收缩率不一致导致的翘曲等现象， 且能降低材料的成型体积收缩率等优点，但是由于其属于极性的无机物质，当 它们分散到极性很小的聚丙烯树脂中时，会因为极性的差别，造成两者相容性 差，导致材料出现某些力学性能下降、易脆化等缺点。目前虽然有通过加入相 容剂(例如马来酸酐接枝聚丙烯)的方法来提高相容性，但是仍会存在界面作 用力弱，导致力学性能不高的情况存在。还有通过使用硅烷偶联剂处理空心玻 璃微珠，使其表面形成一层偶联剂分子层，力学性能虽有提升，但没有很大的 改善。专利CN1803908A中使用小分子偶联剂处理玻璃微珠，再加入马来酸酐 接枝聚丙烯作为相容剂，提高玻璃微珠与PP的相容性，但小分子偶联剂和相容 剂接枝率低导致力学性能一般，且会带来VOC和气味大的问题。专利 CN102492221A中使用了马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝 POE等作为相容剂，提高PP与玻璃微珠的相容性，仍存在界面作用力不高和气 味大的问题。专利CN102604439A中介绍了一种空心玻璃微珠表面改性的方法， 将小分子偶联剂与玻璃微珠直接进行机械搅拌混合，再高温加热反应，但使用 高混机进行低速搅拌会导致混合不均匀或高速搅拌会导致微珠破碎，同时小分 子偶联剂接枝后的玻璃微珠与PP的界面作用力不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述缺点，提供一种空心玻璃微珠表 面改性方法，通过制备一种具有较长的主链和侧链结构的大分子改性聚合物， 将其反应接枝到空心玻璃微珠表面，改性后的空心玻璃微珠与聚丙烯树脂极性 相似，相容性好。

同时，本发明还提供了一种低密度高耐候聚丙烯复合材料及其制备方法，该 聚丙烯复合材料在具有低密度的同时，又具有较好的力学性能和耐候性能。

一种空心玻璃微珠表面改性方法，步骤包括：

1)制备改性聚合物溶液：

将甲基丙烯酸烷基酯、4-甲基丙烯酰氧基二苯甲酮、引发剂混合均匀得到混 合液，优选地，所述混合液中还包含链转移剂；取有机溶剂升温并保持在70-90℃， 首先将10-20％质量的混合液加入到有机溶剂中，然后在剩余80-90％质量的混合 液中加入带双键的长链型硅烷偶联剂，混合均匀后继续加入到有机溶剂中，保 温反应，降温得到改性聚合物溶液；