一种聚丙烯材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料改性，具体涉及一种聚丙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来随着汽车行业的飞速发展，新能源汽车的占比越来越高，相较于传统的油车，新能源汽车除在动力系统上有较大的改变外，智能化、科技化已成为新能源汽车区别于传统汽车的一大标志。传统的汽车保险杠材料主要是在汽车受到撞击时作为吸能防护材料，提高汽车的安全系数。新能源汽车的发展已不仅局限于此，在满足防护作用的同时，需能够赋予材料新的作用。如在能够满足安全性能的基础上，使得材料具有一定的透光能力，可在其上设计出特有的花纹或logo，并在其后放置背光组件，从而呈现出炫酷的智能感、科技感。

2、现有的保险杠材料通过在聚丙烯基体中添加晶须来提高其力学性能，但这会导致材料的透光性能较差，而若不添加晶须，则会导致其力学性能较差，难以起到防护作用。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中聚丙烯材料的力学性能与高透光率难以兼顾的问题，从而提供一种聚丙烯材料及其制备方法和应用。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、第一方面，本发明提供了一种聚丙烯材料，原料以重量份计包括：

4、40～90份聚丙烯、0.5～5份马来酸酐接枝聚丙烯、5～15份改性硫酸镁晶须、0.2～1.0份透明成核剂、5～15份增韧剂、0.2～0.8份抗氧剂；

5、所述改性硫酸镁晶须是经分散剂、表面活性剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的硫酸镁晶须。

6、进一步的，所述改性硫酸镁晶须的制备方法包括：

7、s1：将硫酸镁晶须、水和分散剂混合，调节ph至4～6，反应，然后固液分离，将固体进行洗涤、干燥后得到预分散的硫酸镁晶须；

8、s2：将预分散的硫酸镁晶须、表面活性剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和溶剂混合，反应，然后固液分离，将固体进行洗涤、干燥后得到改性硫酸镁晶须。

9、进一步的，所述改性硫酸镁晶须的制备方法满足以下条件中的至少一项：

10、(1)s2中，预分散的硫酸镁晶须、表面活性剂及γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(100～300)：(0.1～0.5)：(5～25)，优选为(100～200)：(0.1～0.3)：(15～25)；

11、(2)s2的反应条件为：在60～80℃的温度下反应12～24h；

12、(3)s2的反应氛围为氮气；

13、(4)s2中将预分散的硫酸镁晶须、表面活性剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和溶剂混合的步骤包括：先将预分散的硫酸镁晶须加入溶剂中超声分散，然后加入表面活性剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷；超声可以将预分散的硫酸镁晶须进一步震散，使得后面加入的物质更加充分的接触反应；

14、可选的，所述超声分散的时间为0.25～0.75h；

15、可选的，所述溶剂为无水乙醇。

16、进一步的，所述改性硫酸镁晶须的制备方法满足以下条件中的至少一项：

17、(1)s1中，将硫酸镁晶须、水和分散剂混合的步骤包括：将硫酸镁晶须加入水中超声分散，然后加入分散剂；

18、可选的，超声分散的时间为0.5～1.0h；

19、(2)s1中的反应条件为在50～70℃的温度下反应1-3h；

20、(3)s1中，所述分散剂质量为硫酸镁晶须质量的5.0～10.0％；

21、(4)s1中，所述硫酸镁晶须长径比＞30，优选长径比为35-100。

22、进一步的，满足以下条件中的至少一项：

23、(1)所述分散剂选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种；

24、(2)所述表面活性剂选自十二烷基磺酸钠(sds)、十二烷基硫酸钠和硬脂酸钠中的至少一种。

25、进一步的，所述马来酸酐接枝聚丙烯的熔体流动速率＞15g/10min，马来酸酐接枝率为0.5％～2.0％。

26、进一步的，所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种；

27、可选的，所述聚丙烯由高刚均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯按照质量比(30～50):(20～40)复配而成；

28、所述高刚均聚聚丙烯树脂熔体流动速率为5～100g/10min，弯曲模量>1800mpa；

29、所述无规共聚聚丙烯为由丙烯和乙烯无规共聚得到的聚合物，熔体流动速率为1～10g/10min。

30、进一步的，满足以下条件中的至少一项：

31、(1)所述透明成核剂选自羧酸金属盐类成核剂、山梨醇类成核剂、芳基磷酸盐类成核剂中的一种或多种；

32、(2)所述增韧剂选自乙烯基-聚二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的一种或多种；

33、(3)所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代二丙酸酯类抗氧剂、硫醇类抗氧剂中的一种或多种，优选受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂；

34、优选地，受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为(0.1-0.3):(0.1-0.3)。

35、第二方面，本发明提供了一种聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

36、s1：按配方将各原料组分加入高速搅拌机中混料；

37、s2：将步骤s1预混合后的物料加入双螺杆挤出机，熔融共混，挤出造粒，得到所述聚丙烯材料；

38、可选的，高速搅拌机混料的条件为在600～1000r/min转速下，混料2～5min；

39、可选的，所述双螺杆挤出机温度在180℃～220℃，螺杆转速在500～900r/min。

40、第三方面，本发明提供了一种保险杠，包括上述的聚丙烯材料或根据上述方法制得的聚丙烯材料。

41、本发明技术方案，具有如下优点：

42、1.本发明聚丙烯材料原料以重量份计包括：40～90份聚丙烯、0.5～5份马来酸酐接枝聚丙烯、5～15份改性硫酸镁晶须、0.2～1.0透明成核剂、5～15份增韧剂、0.2～0.8份抗氧剂；所述改性硫酸镁晶须是经分散剂、表面活性剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的硫酸镁晶须。

43、本发明采用分散剂、表面活性剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷共同对硫酸镁晶须进行改性，其中分散剂可吸附于硫酸镁晶须表面，在静电斥力作用下使得硫酸镁晶须的分散性得到很大提高，避免团聚，从而促进表面活性剂及γ-氨丙基三乙氧基硅烷对硫酸镁晶须进行氨基化改性，氨基化改性可使得配方中马来酸酐接枝聚丙烯上的酸酐基团与硫酸镁晶须表面的-nh2发生界面增容反应。使得硫酸镁晶须在基体中分散剂及相容性得到进一步提高，从而使得聚丙烯材料同时具有较高的透光率和力学性能。

44、且改性硫酸镁晶须具有针状结构，这种结构在材料中起到支撑作用，限制聚合物分子在升温过程中的运动，从而提高材料的热稳定性。

45、2.聚丙烯由高刚均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯按照质量比(30～50):(20～40)复配而成；

46、高刚pp具有较高的模量，无规pp具有较高的韧性，两者复配，利用高刚均聚聚丙烯的高刚性及高耐热的优点，提升材料的耐热温度和刚性，结合透明成核剂降低球晶的晶粒尺寸，进一步增加了透光率，使得聚丙烯材料具有优异的透光率、韧性及刚性等综合性能。

47、3.预分散的硫酸镁晶须、表面活性剂及γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(100～200)：(0.1～0.3)：(15～25)。在此限定范围内可使得改性硫酸镁晶须在材料中的分散性及和基体的相容性最佳，从而促使聚丙烯材料整体的刚韧性能及透光率达到最佳。