本发明属于高分子复合材料
技术领域：
，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用、汽车部件、汽车。
背景技术：
：近十年来，我国的汽车工业得到了迅猛的发展，汽车年产销总量已超2000万辆，超过美国而跃居世界第一的位置，而社会保有量也增至近1.4亿辆，十年间增加了近5倍。随着汽车年产销总量和社会保有量的不断增加，全国汽车消耗的汽油和因此对环境造成的污染日益严重。据有关机构研究证实：目前大气中pm2.5的含量约1/4来自于燃油汽车。因此，降低汽车百公里油耗，成为各个主机厂竞相努力的目标。此前早有专家研究得出结论：汽车自重降低10％，百公里油耗可降低6％～8％。因此，通过降低汽车自重，即通过轻量化的手段来降低油耗，成为汽车行业最为热门的研究课题。通过改性方法，实现车用聚丙烯材料高流动高模量高韧性，实现汽车门板更薄化，同时保持良好的外观效果，可以达到轻量化目的。但是，由于pp材料的收缩率比较大，使得成型后的产品容易变形，因此，所期望的是提供一种聚丙烯复合材料，能够解决上述问题低收缩率、高熔融指数、高模量和高冲击性能中的至少一个。鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一个目的在于提供一种聚丙烯复合材料，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。本发明的第二个目的在于提供上述聚丙烯复合材料的制备方法；该聚丙烯复合材料的制备方法工艺流程简单、操作简便、易于实施、成本低，易于推广应用。本发明的第三个目的在于提供聚丙烯复合材料在模制和/或挤出汽车部件中的应用；将该聚丙烯复合材料应用于汽车部件的模制和/或挤出中，聚丙烯复合材料的高熔融指数使其容易加工成型，聚丙烯复合材料的高模量和高冲击性能使得到的汽车部件具有优良的力学性能，聚丙烯复合材料的低收缩率可使得到的汽车部件的形状稳定，不易变形。本发明的第四个目的在于提供一种汽车部件，该汽车部件由上述聚丙烯复合材料模制和/或挤出得到；由上述聚丙烯复合材料模制和/或挤出得到的汽车部件具有高模量和高冲击性能，且不易变形，能够保持良好的外观。本发明的第五个目的在于提供一种汽车，包括上述汽车部件，具有高模量和高冲击性能的汽车部件应用于汽车中，可实现汽车的轻量化，进而降低汽车自重，减少耗油量。根据本发明第一个方面，提供了一种聚丙烯复合材料，所述聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯55-70份、填料22-30份、成核剂1-3份、抗氧剂0.3-0.6份、增韧剂5-12份和润滑剂1-4份；所述聚丙烯的收缩率≤1.8％，所述填料中含有镁盐成分。优选地，所述聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯58-65份、填料24-28份、成核剂1.5-2.5份、抗氧剂0.4-0.5份、增韧剂6-9.5份和润滑剂1-3份；所述聚丙烯的收缩率≤1.8％，所述填料中含有镁盐成分。优选地，所述聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯60-62份、填料25份、成核剂2份、抗氧剂0.45份、增韧剂8份和润滑剂3份；所述聚丙烯的收缩率≤1.8％，所述填料中含有镁盐成分。优选地，所述聚丙烯的收缩率为1.1％-1.4％；优选地，所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯；优选地，所述共聚聚丙烯的冲击强度≥60kj/m2，所述共聚聚丙烯的弯曲模量≥900mpa。和/或，所述均聚聚丙烯的冲击强度≥4kj/m2，所述均聚聚丙烯的弯曲模量≥1300mpa；优选地，所述共聚聚丙烯的冲击强度为80kj/m2，所述共聚聚丙烯的弯曲模量为950mpa；和/或，所述均聚聚丙烯的冲击强度为4.2kj/m2，所述均聚聚丙烯的弯曲模量为1400mpa；优选地，所述共聚聚丙烯为聚丙烯k8009；和/或，所述均聚聚丙烯为聚丙烯k7227h；优选地，所述聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h的重量比为20-25：35-40，优选为23：38-39。优选地，所述填料为滑石粉和/或硫酸镁；优选地，所述成核剂为复合型成核剂，优选为成核剂e2415hl；优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的组合；优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的组合；优选地，所述抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为0.5-1.5：1-3，优选为1：2。优选地，所述增韧剂为poe；优选地，所述poe的熔融指数为10-30g/10min；优选地，所述poe为poe8137；优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。根据本发明第二个方面，提供了上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述聚丙烯复合材料的原料混匀后，挤出得到聚丙烯复合材料；优选地，所述挤出的温度为180-220℃。根据本发明第三个方面，提供了上述聚丙烯复合材料在模制和/或挤出汽车部件中的应用。根据本发明第四个方面，提供了一种汽车部件，所述汽车部件由上述聚丙烯复合材料模制和/或挤出得到。根据本发明第五个方面，提供了一种汽车，包括上述汽车部件。本申请提供了一种聚丙烯复合材料，该复合材料包括特定用量的聚丙烯、填料、成核剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂。该聚丙烯复合材料采用收缩率≤1.8％的聚丙烯，添加特定用量的镁盐增刚，加入特定用量的增韧剂增韧，加入成核剂控制聚丙烯的结晶程度，增加力学性能和降低收缩率，最终得到兼具低收缩率、高熔融指数、高模量和高冲击性能的聚丙烯复合材料。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。需要说明的是：本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。本发明中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“55-70”表示本文中已经全部列出了“55-70”之间的全部实数，“55-70”只是这些数值组合的缩略表示。本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。根据本发明第一个方面，提供了一种聚丙烯复合材料，聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯55-70份、填料22-30份、成核剂1-3份、抗氧剂0.3-0.6份、增韧剂5-12份和润滑剂1-4份；聚丙烯的收缩率≤1.8％，填料中含有镁盐成分。该复合材料包括特定用量的聚丙烯、填料、成核剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂。该聚丙烯复合材料采用收缩率≤1.8％的聚丙烯，添加特定用量的镁盐增刚，加入特定用量的增韧剂增韧，加入成核剂控制聚丙烯的结晶程度，增加力学性能和降低收缩率，最终得到兼具低收缩率、高熔融指数、高模量和高冲击性能的聚丙烯复合材料。聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。按重量计，聚丙烯为55-70份，聚丙烯典型但非限制性的重量份为55份、56份、58份、60份、62份、64份、66份、68份或70份。以镁盐作为填料，可提高聚丙烯的刚性。按重量计，填料为22-30份，填料典型但非限制性的重量份为22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。镁盐可以是硅酸镁和/或硫酸镁，硅酸镁可以是滑石粉。通过特定用量的成核剂来控制聚丙烯的结晶，进而提高聚丙烯的力学性能，降低聚丙烯的收缩率。按重量计，成核剂为1-3份，成核剂典型但非限制性的重量份为1份、1.5份、2份、2.5份或3份。抗氧剂可有效地延长聚丙烯的使用期限。按重量计，抗氧剂为0.3-0.6份，抗氧剂典型但非限制性的重量份为0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份或0.6份。增韧剂可提高聚丙烯的韧性。按重量计，增韧剂为5-12份，增韧剂典型但非限制性的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份。润滑剂可提高聚丙烯的熔融指数和弯曲模量。按重量计，润滑剂为1-4份，润滑剂典型但非限制性的重量份为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份。需要说明的是，聚丙烯的收缩率≤1.8％，聚丙烯的收缩率越小越好，但收缩率低于1％的聚丙烯价格昂贵，成本较高。聚丙烯典型但非限制性的的收缩率为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％或1.8％。作为进一步优选的技术方案，聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯58-65份、填料24-28份、成核剂1.5-2.5份、抗氧剂0.4-0.5份、增韧剂6-9.5份和润滑剂1-3份；聚丙烯的收缩率≤1.8％，填料中含有镁盐成分。在该优选的实施方式中，通过合理调整聚丙烯、填料、成核剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂的用量，使得得到的聚丙烯复合材料能够兼具低收缩率、高熔融指数、高模量和高冲击性能。作为进一步优选的技术方案，聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯60-62份、填料25份、成核剂2份、抗氧剂0.45份、增韧剂8份和润滑剂3份；聚丙烯的收缩率≤1.8％，填料中含有镁盐成分。通过合理调整和优化聚丙烯复合材料中各原料的用量，充分发挥各原料之间的协同配合作用，进一步提高聚丙烯复合材料的加工性能、物理性能或力学性能等性能，提高聚丙烯复合材料的综合性能，得到具有低收缩率、高熔融指数、高模量和高冲击性能的聚丙烯复合材料。在该优选的实施方式中，得到的聚丙烯复合材料具有优异的综合性能。作为进一步优选的技术方案，聚丙烯的收缩率为1.1％-1.4％；在该优选的实施方式中，通过选择具有特定收缩率的聚丙烯作为原料，与本申请特定用量的填料、成核剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂配合制备得到的聚丙烯复合材料综合性能更优异。作为进一步优选的技术方案，共聚聚丙烯的冲击强度≥60kj/m2，共聚聚丙烯的弯曲模量≥900mpa；和/或，均聚聚丙烯的冲击强度≥4kj/m2，均聚聚丙烯的弯曲模量≥1300mpa；在该优选的实施方式中，通过选择具有特定冲击强度和弯曲模量的聚丙烯作为原料，与本申请特定用量的填料、成核剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂配合制备得到的聚丙烯复合材料综合性能更优异。作为进一步优选的技术方案，共聚聚丙烯的冲击强度为80kj/m2，共聚聚丙烯的弯曲模量为950mpa；和/或，均聚聚丙烯的冲击强度为4.2kj/m2，均聚聚丙烯的弯曲模量为1400mpa。作为进一步优选的技术方案，共聚聚丙烯为聚丙烯k8009；和/或，均聚聚丙烯为聚丙烯k7227h。在该优选的实施方式中，聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h配合使用，更有利于得到综合性能优异的聚丙烯复合材料。作为进一步优选的技术方案，聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h的重量比为20-25：35-40；典型但非限制性的，两种聚丙烯的重量比为20：35、22：35、25：35、20：37、22：37、25：37、20：40、22：40或25：40。在该优选的实施方式中，通过合理调整聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h的重量比，更有利于得到综合性能优异的聚丙烯复合材料。作为进一步优选的技术方案，聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h的重量比为23：38-39。作为进一步优选的技术方案，填料为滑石粉。作为进一步优选的技术方案，滑石粉为滑石粉ah50215；在该优选的实施方式中，滑石粉ah50215能有效提高聚丙烯的刚性。润滑剂可以提高材料的表面光泽度和材料的弯曲模量。作为进一步优选的技术方案，成核剂为复合型成核剂。作为进一步优选的技术方案，复合型成核剂为成核剂e2415hl。作为进一步优选的技术方案，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的组合。作为进一步优选的技术方案，抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的组合；在该优选的实施方式中，抗氧剂1010与抗氧剂168有很好的协同效应，可有效地防止聚丙烯的热降解，可有效延长得到的聚丙烯复合材料的使用期限。作为进一步优选的技术方案，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为0.5-1.5：1-3；在该优选的实施方式中，将特定重量比的抗氧剂1010与抗氧剂168配合使用，具有协同效应。作为进一步优选的技术方案，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1：2。作为进一步优选的技术方案，增韧剂为poe；在该优选的实施方式中，poe是乙烯-辛烯共聚物的缩写，poe能够有效提高聚丙烯的韧性。作为进一步优选的技术方案，poe的熔融指数为10-30g/10min；poe典型但非限制性的熔融指数为10g/10min、12g/10min、14g/10min、16g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、24g/10min、26g/10min、28g/10min或30g/10min。在该优选的实施方式中，熔融指数为10-30g/10min的poe加入聚丙烯中，更有效地提高聚丙烯的韧性。需要说明的是，poe熔融指数的测试条件为190℃，2.16kg。作为进一步优选的技术方案，poe为poe8140。作为进一步优选的技术方案，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；在该优选的实施方式中，乙撑双硬脂酸酰胺作为润滑剂，可有效提高熔融指数和弯曲模量，同时可以提高材料的表面光泽度。根据本发明第二个方面，提供了上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述聚丙烯复合材料的原料混匀后，挤出得到聚丙烯复合材料；本发明通过将各原料混合后挤出即可得到聚丙烯复合材料。工艺流程简单、操作简便、易于实施，处理原料来源广、经济易得、为无毒、环保型原料。本发明对环境、场地、设备等无特殊限制，所采用的原料价格低廉，安全环保性能好，对设备要求低，投资成本低，实用性和适应性强，是一种环保、节能、高效、低成本的聚丙烯复合材料制备方法，可以在较低的成本下得到兼具低收缩率、高熔融指数、高模量和高冲击性能的聚丙烯复合材料，能够实现真正意义上的工业批量化生产，易于推广应用。作为进一步优选的技术方案，挤出的温度为180-220℃。根据本发明第三个方面，提供了上述聚丙烯复合材料在模制和/或挤出汽车部件中的应用。将该聚丙烯复合材料应用于汽车部件的模制和/或挤出中，聚丙烯复合材料的高熔融指数使其容易加工成型，聚丙烯复合材料的高模量和高冲击性能使得到的汽车部件具有优良的力学性能，聚丙烯复合材料的低收缩率可使得到的汽车部件的形状稳定，不易变形。根据本发明第四个方面，提供了一种汽车部件，汽车部件由上述聚丙烯复合材料模制和/或挤出得到。由上述聚丙烯复合材料模制和/或挤出得到的汽车部件具有高模量和高冲击性能，且不易变形，能够保持良好的外观。根据本发明第五个方面，提供了一种汽车，包括上述汽车部件。具有高模量和高冲击性能的汽车部件应用于汽车中，可实现汽车的轻量化，进而降低汽车自重，减少耗油量。下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。实施例11、聚丙烯复合材料一种聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯k8009为23重量份、聚丙烯k7227h为38.55重量份、滑石粉ah50215为25重量份、成核剂e2415hl为2重量份、抗氧剂1010为0.15重量份、抗氧剂168为0.3重量份、增韧剂poe8137为8重量份和润滑剂乙撑双硬脂酸酰胺(ebs)为3重量份。2、聚丙烯复合材料的制备方法(1)将上述各原料混匀。(2)将步骤(1)混匀的各原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出的温度为220℃，得到聚丙烯复合材料。实施例2-5实施例2-5与实施例1的不同之处在于，各原料的用量不同，具体如表1所示。表1实施例2-5中各原料的用量聚丙烯填料成核剂抗氧剂增韧剂润滑剂实施例270份22份1份0.6份5份4份实施例355份30份3份0.3份12份1份实施例465份24份1.5份0.5份6份3份实施例558份28份2.5份0.4份9.5份1份表1中，聚丙烯为聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h的组合，且聚丙烯k8009和聚丙烯k7227h的重量比为23：38.55；填料为滑石粉ah50215；成核剂为成核剂e2415hl；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的组合，且抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1：2；增韧剂为poe8137，润滑剂为ebs。实施例6-9实施例6-9与实施例1的不同之处在于，聚丙烯的具体组分的比例，具体如表2所示。表2实施例6-9聚丙烯的具体组分聚丙烯实施例6聚丙烯为聚丙烯k8009实施例7聚丙烯为聚丙烯k7227h实施例8聚丙烯k8009与聚丙烯k7227h的重量比为20：40实施例9聚丙烯k8009与聚丙烯k7227h的重量比为25：35实施例10实施例10与实施例1的不同之处在于，滑石粉替换为硫酸镁。实施例11实施例11与实施例1的不同之处在于，实施例11所用增韧剂为poe6202，熔融指数为2.5g/10min。实施例12实施例12与实施例1的不同之处在于，实施例12所用滑石粉为滑石粉bhs-1250c。对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1不含成核剂，即对比例1的聚丙烯复合材料包括以下重量份的原料：聚丙烯k8009为23重量份、聚丙烯k7227h为38.55重量份、滑石粉ah50215为25重量份、抗氧剂1010为0.15重量份、抗氧剂168为0.3重量份、增韧剂poe8137为8重量份和润滑剂乙撑双硬脂酸酰胺(ebs)为3重量份。对比例2对比例2的复合材料为市场上常用的abs，abspa-777b。对比例3对比例3的复合材料为市场上常用的abs，abs8391。试验例1对实施例1-12以及对比例1-3的复合材料进行断裂伸长率、弯曲模量、常温缺口冲击强度、熔融指数、密度、收缩率以及成本进行测试和计算，各测试的标准和测试参数如表3所示，得到的结果如表4所示。表3各测试的标准和测试参数表4实施例1-12以及对比例1-3的复合材料的性能断裂伸长率弯曲模量常温缺口冲击强度单位％mpakj/m2实施例1107256729.2实施例2102209625.0实施例380239827.8实施例4100240328.2实施例599238927.5实施例681180526.7实施例794170824.1实施例8100234926.9实施例9102242927.4实施例10103246728.0实施例1199229526.8实施例1294219024.6对比例164174915.3对比例242196017.8对比例321151320.1此外，实施例1得到的复合材料的熔融指数为24.2g/10min，密度为1.05g/cm3，收缩率为0.5％。本申请实施例1的成本为9元/公斤，而对比例2和3的成本价均匀15元/公斤，即本申请的成本价远低于对比例中abs的成本价。应当理解的是，上述制备方法的说明中未详细描述的内容，均是本领域技术人员容易想到的常用参数，因此可以省略对其的详细说明。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12