CN103102592A - 一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，以及一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料准备方法。一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，包括聚丙烯、增韧剂、相容剂、无机填料、色粉，其特征在于：其还包括分散剂，各组分的重量份如下：聚丙烯：30～60；增韧剂：10～20；相容剂：3～8；无机填料：25～40；色粉：0.1～2.6；分散剂：0.3～2.1。本发明具有流动性好、高抗冲击、高填充的特点，易于加工，成型周期短，可满足大型薄壁制件的注塑工艺要求，使用本发明材料制成的汽车保险杠产品尺寸稳定性佳，可满足制件在不同温度、不同季节尺寸稳定性的要求。

Description

一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，尤其涉及一种包括聚丙烯、增韧剂、相容剂、无机填料、色粉的用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料。

本发明还涉及一种聚丙烯复合材料准备方法，尤其涉及一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料准备方法。

背景技术：

随着汽车产量及社会保有量的迅速提高，节能、环保、低成本成为当前汽车工业发展的主要目标。以质轻塑料替代金属用于汽车零部件的制造是汽车工业实现以上目标的一个重要手段。保险杠是汽车上最大的外饰件之一，作为一个独立的总成安装在汽车上，对车辆的安全防护、造型效果、空气动力性等有较大的影响。因此，国内外十分重视保险杠结构及保险杠材料的研究。

随着汽车生产技术水平以及消费者对汽车外观、安全、功能等方面要求的不断提高，以及从汽车成型、安装与使用的角度来看，保险杠对材料的性能要求较高，这就要求保险杠材料的性能要有相应的提升，主要要求有：高流动性，满足流程长、壁薄、结构较复杂的保险杠的成型要求；低的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性，以适应零缝隙设计的要求以及在较宽的环境温度范围内制品不变形、不翘曲；高的抗冲击性能，尤其是耐低温冲击性，同时保持良好的韧性与刚性平衡；以使保险杠在满足使用强度要求的前提下，壁更薄，质量更轻、成本更低。

聚丙烯(PP)质轻价廉、易回收、改性技术成熟，是车用塑料中用量最大、发展速度最快的品种之一。近年来,随着PP复合技术和塑料成型加工技术的进展,使用PP改性材料生产的保险杠已占70%。改性PP保险杠具有成本低、质量轻、可循环再用等优势,用量正逐渐增大,并正取代其他各种类型的保险杠。

中国发明专利申请公开说明书CN101693777A公开了一种汽车保险杠用材料及其制备方法,成分配比为:聚丙烯:49～69%,饱和乙烯-辛烯共聚物:5～25%,硫酸钙晶须:10～30%,聚丙烯接枝马来酸酐共聚物:5～15%,成核剂:0.1～0.2%,抗氧剂:0.3～0.6%,润滑剂:0.2～0.5%。其工艺:先按照配比将除硫酸钙晶须以外的物料在混合机中混合均匀,硫酸钙晶须从侧向喂料口加入,混合物在双螺杆挤出机中混炼、挤出、冷却、切粒。通过对聚丙烯改性,提高其强度及韧性,降低聚丙烯的成型收缩率,制备的改性聚丙烯材料应用于汽车保险杠。

中国发明专利申请公开说明书CN102382375A公开了一种用于汽车保险杠或内饰件的聚丙烯专用料,由下列质量份组份组成:聚丙烯:90.5～99.5份,纳米橡胶:0.5～5份,抗氧剂1010:0.1～2份,辅助抗氧剂168:0.1～2份,卤素净化剂:0.01～1份,过氧化物:0.01～5份,并经混合均匀后挤出机挤出的聚丙烯专用料,所述的聚丙烯为共聚聚丙烯和/或嵌段聚丙烯,其中总乙烯含量为12～14wt%,数均分子量为30000～40000。本发明的用于汽车保险杠或内饰件的聚丙烯专用料,其熔体流动速率为14-17g/10min,拉伸屈服应力为21MPa,弯曲模量为969-1040MPa,洛氏硬度为81-84,负荷变形温度为82-87℃,简支梁冲击强度:23℃为50-54kJ/m2,-20℃为4.7-6.0kJ/m2。适合用于制造汽车保险杠或内饰件。

中国发明专利申请公开说明书CN102516639A公开了一种高刚度、低密度的改性聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明的改性聚丙烯复合材料由40～90wt%聚丙烯、0～30wt%增韧剂、1～20wt%的中空玻璃微球、1～10wt%的纳米碳酸钙、1～15wt%的滑石粉、0.3～0.5wt%的抗氧剂、1wt%的色母粒、0.5～3wt%的相容剂混合而成。本发明将纳米碳酸钙与中空玻璃混合填充至聚丙烯材料，以提高改性聚丙烯复合材料的刚性，同时降低了改性聚丙烯复合材料的密度，适合应用于制造汽车仪表板、门护板、保险杠、立柱护板等部件，对于汽车材料以塑代钢、节能减排等有着重要的作用。

发明内容：

本发明目的是提供一种新的用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，具有高融指、高抗冲击、高填充的特点，在满足汽车保险杠要求的性能的条件下，降低了成本。

本发明另一目的是还提供上述新的用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料的制备方法。

本发明的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，采用以下技术方案：包括聚丙烯、增韧剂、相容剂、无机填料、色粉，其特征在于：其还包括分散剂，各组分的重量份如下：聚丙烯：30～60；增韧剂：10～20；相容剂：3～8；无机填料：25～40；色粉：0.1～2.6；分散剂：0.3～2.1。

其中所述的聚丙烯，选用的是高抗冲，高流动，高强度的聚丙烯。

作为上述技术方案的一种改进，其中，所述增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物（POE）、乙丙橡胶、丁苯橡胶、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-α-烯烃共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种、两种或两种以上的混合物。增韧剂的作用为：降低塑料硬化后的脆性，提高其冲击强度和伸长率。

作为上述技术方案的一种改进，其中，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯中的一种、两种或两种以上的混合物。相容剂的作用为：降低界面张力，改善聚合物共混时的相容性。

作为上述技术方案的一种改进，其中，所述无机填料选自滑石粉、硅灰石、玻纤、碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钡、硫酸钡晶须、玻璃微珠、云母粉、氢氧化镁其中的一种、两种或两种以上的混合物。无机填料的作用为：改善材料的机械性能和冲击韧性，降低材料的成型收缩率及其尺寸稳定性。

作为上述技术方案的一种改进，其中，所述分散剂选自乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、矿物油、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯、硬脂酸、油酸酰胺其中的一种、两种或两种以上的混合物。分散剂的作用为：加工过程中降低塑料材料与加工机械之间以及和塑料材料内部分子之间的相互摩擦，从而改善塑料的加工性能，并提高制品的性能。

作为上述技术方案的一种改进，其中，其还包括抗氧剂，选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂，硫代酯类抗氧剂或复合抗氧剂中的一种、两种或两种以上的混合物，其重量份为0～1.2。抗氧剂的作用为：防止聚合物加工过程中的热氧化降解，延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。

作为上述技术方案的一种改进，其中，其还包括光稳剂，选自受阻胺类光稳剂、苯丙***类光稳剂、二苯甲酮类光稳剂或复合抗氧剂其中的一种、两种或两种以上的混合物，其重量份为0～1.2。光稳剂的作用为：防止或延缓高分子材料发生光老化作用。

本发明的制备上述的用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料的方法，包括以下步骤：

步骤1：将各组份在混合机中混合均匀；

步骤2：将步骤1中得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机温度190-240℃，螺杆转速400-490rpm,主机电流145-190A，喂料转速60-100Hz，机头压力1-5Mpa；

步骤3：将得到的物料挤出后经常温冷却水冷却，鼓风干燥，切粒，即得到汽车保险杠用材料。

本发明与现有技术相比，采用了新用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，具有流动性好、高抗冲击、高填充的特点，易于加工，成型周期短，可满足大型薄壁制件的注塑工艺要求，使用本发明材料制成的汽车保险杠产品尺寸稳定性佳，可满足制件在不同温度、不同季节尺寸稳定性的要求。

具体实施例：

本发明的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，包括聚丙烯、增润剂、相容剂、无机填料、色粉、抗氧剂、光稳剂，各组分的重量份如下：聚丙烯：30～60；增韧剂：10～20；相容剂：3～8；无机填料：25～40；色粉：0.1～2.6；分散剂：0.3～2.1；抗氧剂0～1.2；光稳剂：0～1.2。

制备上述的用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料的方法，包括以下步骤：一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，采用以下技术方案：首先，将各组份在混合机中混合均匀；然后，将混合得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机温度190-240℃，螺杆转速400-490rpm,主机电流145-190A，喂料转速60-100Hz，机头压力1-5Mpa；最后，将得到的物料挤出后经常温冷却水冷却，鼓风干燥，切粒，即得到汽车保险杠用材料。

实施例1：聚丙烯56份，POE10份，马来酸酐接枝聚丙烯5份，滑石粉25份，色粉2份，硬脂酸钙1.5份，复合抗氧剂0.3份，受阻胺光稳剂0.3份，二苯甲酮类光稳剂0.1份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1

实施例2：聚丙烯48份，POE12份，丙烯酸接枝聚丙烯6份，滑石粉30份，色粉2份，乙撑双硬脂酰胺1.2份，硬脂酸钙0.5份，受阻酚抗氧剂0.2份，亚磷酸酯抗氧剂0.1份，受阻胺光稳剂0.3，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1

实施例3：聚丙烯39份，POE15份，马来酸酐接枝聚丙烯7份，滑石粉20份，玻璃微珠15份，色粉2份，乙撑双硬脂酰胺1.3份，聚乙烯蜡0.6份，复合抗氧剂0.4份，复合光稳剂0.2份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1

实施例4：聚丙烯30份，POE20份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，滑石粉25份，碳酸钙15份，色粉2份，乙撑双硬脂酰胺1.5份，聚乙烯蜡0.6份，复合抗氧剂0.6份，苯丙***类光稳剂0.4份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1

实施例5：聚丙烯65份，丁苯橡胶16份，甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯3份，云母粉35份，色粉0.6份，氧化聚乙烯1.5份，受阻酚抗氧剂0.2份，亚磷酸酯抗氧剂0.2份，苯丙***类光稳剂0.3份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1。

实施例6：聚丙烯60份，乙烯-α-烯烃共聚物11份，丙烯酸接枝聚丙烯3份，马来酸酐接枝聚丙烯3份，硫酸钡晶须35份，色粉1.6份，油酸酰胺0.8份，受阻酚抗氧剂0.4份，硫代酯抗氧剂0.2份，苯丙***类光稳剂0.4份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1。

实施例7：聚丙烯46份，乙烯-丙烯酸酯共聚物19份，丙烯酸接枝聚丙烯3份，甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯6份，硫酸钡晶须25份，玻纤15，色粉1.0份，油酸酰胺1.1份，聚乙烯蜡0.6，受阻酚抗氧剂0.4份，硫代酯抗氧剂0.2份，亚磷酸酯抗氧剂0.1份，复合光稳剂0.8份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1。

实施例8：聚丙烯44份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物5份，丙烯酸接枝聚丙烯5份，甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯4份，玻璃微珠30份，色粉0.8份，矿物油0.6份，聚乙烯蜡0.9，受阻酚抗氧剂0.3份，硫代酯抗氧剂0.3份，二苯甲酮类光稳剂0.4份，在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到改性聚丙烯产品，物理性能见表1。

表1改性聚丙烯材料物理性能

Claims (8)

1.一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，包括聚丙烯、增韧剂、相容剂、无机填料、色粉，其特征在于：其还包括分散剂，各组分的重量份如下：

聚丙烯：30～60；增韧剂：10～20；相容剂：3～8；无机填料：25～40；色粉：0.1～2.6；分散剂：0.3～2.1。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物、乙丙橡胶、丁苯橡胶、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-α-烯烃共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种、两种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯、苯乙烯接枝聚丙烯中的一种、两种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述无机填料选自滑石粉、硅灰石、玻纤、碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钡、硫酸钡晶须、玻璃微珠、云母粉、氢氧化镁其中的一种、两种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述分散剂选自乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、矿物油、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯、硬脂酸、油酸酰胺其中的一种、两种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，其特征在于：其还包括抗氧剂，选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂或复合抗氧剂中的一种、两种或两种以上的混合物，其重量份为0～1.2。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料，其特征在于：其还包括光稳剂，选自受阻胺类光稳剂、苯丙***类光稳剂、二苯甲酮类光稳剂或复合光稳剂其中的一种、两种或两种以上的混合物，其重量份为0～1.2。

8.一种制备权利要求1至7中任一项所述的用于汽车保险杠的改性聚丙烯材料的方法，包括以下步骤：

步骤1：将各组份在混合机中混合均匀；

步骤2：将步骤1中得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机温度190-240℃，螺杆转速400-490rpm,主机电流145-190A，喂料转速60-100Hz，机头压力1-5Mpa；

步骤3：将得到的物料挤出后冷却，切粒，即得到汽车保险杠用材料。