本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯(pp)具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及机械领域。对于汽车工业，聚丙烯主要应用在汽车内外饰零部件上，内饰件如仪表板、门板和立柱等，外饰件如保险杠、挡泥板、导流板等。对于尺寸较大的零部件，注塑成型脱模困难，需要对材料和模具进行优化改善。
为了提高聚丙烯材料的脱模性，人们进行了很多研究，其中，在聚丙烯中添加润滑剂和在模具表面喷脱模剂是目前最常用的方法。cn201911013035.8在聚丙烯材料中添加由高粘度聚硅氧烷、表面活性剂和高效乳化剂制得的脱模剂来制备易脱模聚丙烯材料。cn201810260333.6添加脱模剂二甲基硅氧烷来提高聚丙烯材料的脱模性。目前这些方案均是添加有机脱模剂，虽然改善了脱模性，但会导致气味、零件外观发亮的外观缺陷。因此，本领域尚需开发一种易脱模、气味低、力学性能优良的聚丙烯材料，用于汽车塑料零部件。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物易脱模、气味低、力学性能优良。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯树脂70～99.8份；
增韧剂0～30份；
脱模剂0.2～0.6份；
所述脱模剂为石墨烯材料，所述石墨烯材料的层数为1～10层，优选为2～5层。
本发明研究惊讶地发现，在聚丙烯材料中添加石墨烯材料，石墨烯材料均匀分散在聚丙烯树脂中。石墨烯材料为片层结构，层间易滑动，进而使得塑料表面摩擦系数低，显著提高聚丙烯材料的成型脱模性，并且石墨烯材料还能有效降低材料的气味。
此外，经试验发现，石墨烯材料的层数过多时，其改善聚丙烯材料的脱模性、降低气味等效果不显著，且导致力学性能下降，因此，为确保制备得到一种易脱模、气味低、力学性能优良的聚丙烯组合物，本发明选用的石墨烯材料的层数为1～10层，优选为2～5层。
其中，当石墨烯材料含量较低时，聚丙烯材料表面摩擦系数较大，脱模不畅。当石墨烯材料含量较高时，石墨烯材料易团聚，导致脱模性下降，且材料力学性能也降低。因此，本发明的聚丙烯组合物中脱模剂的含量优选为0.2～0.6份，确保聚丙烯组合物具有优异的脱模性和力学性能。
进一步地，聚丙烯组合物中脱模剂的重量份为0.3～0.5份。当聚丙烯组合物中脱模剂含量为0.3～0.5份，所得聚丙烯组合物表面摩擦系数较小、气味较低和力学性能较好。
进一步地，聚丙烯组合物中脱模剂的重量份为0.4份。当石墨烯含量为0.4份时，所得聚丙烯组合物表面摩擦系数最小、气味最低和力学性能最好。
本发明还可以添加适量的增韧剂，以提升材料的抗冲击性能。
进一步地，所述聚丙烯树脂包括均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的至少一种。
进一步地，所述增韧剂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种。
进一步地，所述石墨烯材料包括石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种。
进一步地，所述的聚丙烯组合物，按重量份计，还包括如下组分：助剂0.2～2份。
进一步地，所述助剂为抗氧剂和光稳定剂中的至少一种。
进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，抗氧剂具体可以是抗氧剂1010、1076、3114、168、pep-36中的一种或者两种及以上的混合物；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，光稳定剂具体可以是uv-3808pp5、la-402xp、la-402af中的一种或者两种及以上的混合物。
本发明还提供了上述的聚丙烯组合物的制备方法，将各组分原料混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为170～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，得到聚丙烯组合物。
本发明还提供了上述的聚丙烯组合物在汽车塑料零部件中的应用。本发明的聚丙烯组合物的制备方法简单，且制备得到的聚丙烯组合物易脱模、气味低、力学性能优良，适合用于制备汽车塑料零部件。
本发明还提供了石墨烯材料在提高聚丙烯组合物的脱模性以及降低所述聚丙烯组合物的气味性中的应用，所述聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯树脂70～99.8份；
增韧剂0～30份；
石墨烯材料0.2～0.6份，优选为0.3～0.5份，更优选为0.4份；
所述石墨烯材料的层数为1～10层，优选为2～5层。
在目前的研究中，石墨烯材料添加到聚丙烯材料中，主要是研究其对聚丙烯材料的力学性能、导电性能等性能的影响，而发明人经过试验发现，在上述聚丙烯材料体系中，选用层数为1～10层的石墨烯材料能够作为聚丙烯材料的脱模剂，显著提高聚丙烯材料的成型脱模性能。此外，所述石墨烯材料的加入还能够有效降低所述聚丙烯组合物的气味性。
在上述应用中，选用层数为2～5层的石墨烯材料，所得聚丙烯组合物表面摩擦系数较小、气味较低和力学性能优异。
进一步地，在上述的应用中，所述聚丙烯树脂包括均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的至少一种。
进一步地，在上述的应用中，所述增韧剂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种。
进一步地，在上述的应用中，所述石墨烯材料包括石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种。
进一步地，在上述的应用中，所述聚丙烯组合物按重量份计还包括如下组分：助剂0.2～2份，所述助剂为抗氧剂和光稳定剂中的至少一种，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明通过在聚丙烯材料中添加石墨烯材料，石墨烯材料为片层结构，层间易滑动，进而使得塑料表面摩擦系数低，显著提高聚丙烯材料的成型脱模性；
2)本发明所制备的聚丙烯组合物具有气味低、表面摩擦系数小、力学性能优良的特性，可用于制备汽车塑料零部件。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
对以下实施例和对比例的原料作如下说明：
均聚聚丙烯树脂：中石化；
共聚聚丙烯树脂：中石化；
乙烯-丁烯共聚物：陶氏化学；
石墨烯：南京先丰纳米；
氧化石墨烯：南京先丰纳米；
芥酸酰胺：印度fineorganics；
抗氧剂1010：巴斯夫；
抗氧剂168：巴斯夫；
光稳定剂3808pp5：美国氰特；
实施例1-14和对比例1-5的聚丙烯组合物的组分如表1所示，所述聚丙烯组合物的制备方法为：按比例将各组分原料混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为170～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，得到聚丙烯组合物。
表1实施例1-14和对比例1-5的聚丙烯组合物的配方
将上述聚丙烯组合物注塑样条和样板，用于测试表面摩擦系数、气味、弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度，测试方法如下：
(1)弯曲模量：按照iso178-2010《塑料弯曲性能的测定》标准进行测试；
(2)悬臂梁缺口冲击强度：按照iso180-2008《塑料悬臂梁冲击的测定》标准进行测试；
(3)表面摩擦系数：按照iso8295-1986《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法》标准测试金属与塑料板间的表面摩擦系数；
(4)气味：采用pv3900-2019的标准进行气味评估；评价等级：1：不能感受到的；2：可感受到的，无妨碍的；3：可明显感受到的、但没有太大妨碍的；4：有妨碍的；5：受较大妨碍的；6：难以忍受的。
实施例1-14和对比例1-5的聚丙烯组合物测试得到的性能参数如表2所示。
表2实施例1-14和对比例1-5的聚丙烯组合物的性能测试结果
由实施例1-5、对比例1-3和对比例5结果可知，采用0.2～0.6份石墨烯改性的聚丙烯组合物具有易脱模、低气味、力学性能优良的特性，且改性效果明显优于芥酸酰胺，尤其当石墨烯含量为0.4份时，所得聚丙烯组合物表面摩擦系数最小、气味最低和力学性能最好。
由实施例3、实施例10-13和对比例4结果可知，本发明石墨烯材料的层数为1～10层，尤其是2～5层时，有利于降低聚丙烯组合物的表面摩擦系数和气味，并提高材料的力学性能。
由实施例3、实施例7-9结果可知，添加增韧剂有助于提高材料的悬臂梁缺口冲击强度，但对材料的脱模性能和气味影响不大。
实施例4-5结果可知，选用不同种类的聚丙烯树脂，所得聚丙烯组合物的力学性有所不同，但对脱模性能和气味影响不大。
实施例3和实施例14结果可知，选用不同种类的石墨烯材料所得聚丙烯组合物的力学性略有差异，但对脱模性能和气味影响不大。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯树脂70～99.8份；
增韧剂0～30份；
脱模剂0.2～0.6份，优选为0.3～0.5份，更优选为0.4份；
所述脱模剂为石墨烯材料，所述石墨烯材料的层数为1～10层，优选为2～5层。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂包括均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述石墨烯材料包括石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，还包括如下组分：助剂0.2～2份。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述助剂为抗氧剂和光稳定剂中的至少一种，优选地，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
7.权利要求1-6任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，将各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为170～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，得到聚丙烯组合物。
8.权利要求1-6任一项所述的聚丙烯组合物在汽车塑料零部件中的应用。
9.石墨烯材料在提高聚丙烯组合物的脱模性以及降低所述聚丙烯组合物的气味性中的应用，其特征在于，所述聚丙烯组合物按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯树脂70～99.8份；
增韧剂0～30份；
石墨烯材料0.2～0.6份，优选为0.3～0.5份，更优选为0.4份；
所述石墨烯材料的层数为1～10层，优选为2～5层。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，如下(a)-(d)中的至少一项：
(a)所述聚丙烯树脂包括均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的至少一种；
(b)所述增韧剂包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种；
(c)所述石墨烯材料包括石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种；
(d)所述聚丙烯组合物按重量份计，还包括如下组分：助剂0.2～2份，所述助剂为抗氧剂和光稳定剂中的至少一种，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
技术总结