聚丙烯改性复合材料汽车保险杠的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车零部件材料领域，特别涉及聚丙烯改性复合材料汽车保险杠。
【背景技术】
[0002] PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP 温度低于〇°C以下时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物 或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（l〇〇°C)、 低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加 而增大。PP的维卡软化温度为150°C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特 性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶 的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较 好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶， PP的收缩率相当高，一般为1. 8~2. 5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好 得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料 都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃溶剂、氯化烃溶剂等没 有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。PP树脂用在注塑制品中的比例可 占一半左右，其中日用品以普通PP为原料，汽车配件以增强或增韧PP为原料，而其它用途 则以高冲击强度和低脆化温度的共聚聚丙烯PPC原料为主。PP越来越成为汽车配件的主 导材料，成为第一大汽车用塑料品种。增韧PP用于保险杠和轮壳罩等，增强PP则用于仪表 盘、方向盘、手柄、容器、蓄电池壳等。聚丙烯为无毒、无臭无味的乳白色高结晶的聚合物，它 对水特别稳定，在水中的吸水率仅为〇. 01 %，成型性好，制品表面光泽好，易于着色。聚丙烯 的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯， 但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30MPa或稍高的水平。等规指数 较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下 降至某一数值后不再变化。温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化 温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。提 高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性， 其制品在常温下可弯折106次而不损坏。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100°C以上温 度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150°C也不变形。脆化温度为_35°C，在低于-35°C 会发生脆化，聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试 剂都比较稳定；但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的 化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐 蚀效果良好。聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳 白填料等可以改善其耐老化性能。目前用于保险杠的材料大多存在收缩率的控制不好，油 漆附着力低下，材料耐候性差、韧性差抗冲击性能不理想，断裂伸长率小和热变形温度低等 问题。中国发明专利申请CN1566196A公开了一种新型聚丙烯复合材料，它是由下列重量 份的组分组成：共聚聚丙烯粒料25-60、热塑性弹性体5-20、高密度聚乙烯0-20、矿物填料 0-40、极性高分子材料0-10、抗热氧化剂0. 1-0. 6、偶联剂0. 1-0. 3、光稳定剂0. 1-0. 3,其具 有极强的附着力，但是材料的体积变化较大，抗冲击性能差；而且成型时的流动性较差，制 备工艺复杂。中国发明专利CN1235989A公开了一种可涂装性的改性聚丙烯组合物，该组合 物包含100份聚丙烯，10~50份橡胶型增韧剂，5~15份低聚物，5~20份接枝改性聚丙 烯，1~15份无机填充物，它由上述各种材料按比例均匀混合，在加工温度180~220°C条 件下，经熔融共混后挤出造粒或密炼机造粒而制得；用上述方法制得的组合物其冲击强度 最高达629. 6J/m，当用作制备汽车保险杠的材料时，其耐冲击强度还不够高，不能吸收更多 的冲击能量，从而降低汽车的安全性能。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，保险杠 材料流动性好，易于加工，并有效降低了收缩率即使材料在高温高湿环境中使用也不会发 生变形和后收缩；同时能满足聚丙烯汽车材料的其他力学性能指标。
[0004] 本发明的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，所述保险杠材料按重量份包括以下组 分：35-55份聚丙烯、2-10份双（对-羟苯基）苯基氧化膦、5-15份茂金属聚烯烃弹性体、 2-10份尼龙、2-10份马来酸酐、4-12份热塑性聚氨酯、1-6份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、3-11 份乙丙橡胶、3-11份聚乙烯、4-10份剪切增稠液、10-16份聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、1-6 份抗静电剂、1-4份抗氧剂、4-10份分散剂、1-5份增塑剂、1-5份紫外线吸收剂；
[0005] 进一步，所述保险杠材料按重量份包括以下组分：45份聚丙烯、8份双（对-羟苯 基）苯基氧化膦、10份茂金属聚烯烃弹性体、7份尼龙、2-10份马来酸酐、8份热塑性聚氨 酯、1-6份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、6份乙丙橡胶、6份聚乙烯、7份剪切增稠液、14份聚间 苯二甲酰间苯二胺纤维、3份抗静电剂、3份抗氧剂、6份分散剂、3份增塑剂、3份紫外线吸收 剂；
[0006] 进一步，所述抗静电剂为乙氧基化烷基胺、乙氧基化烷基酸胺中的一种或两种以 上混合物；
[0007] 进一步，所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸 十二醇酯、硫代二丙酸双十二烷酯中的一种或两种以上混合物与四[0 _(3, 5-二叔丁 基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0 _(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇 酯中的一种或两种的混合物；
[0008] 进一步，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯、邻苯二 甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二仲辛酯中的一种或两种以上混合物。
[0009] 进一步，所述分散剂为自乙撑双硬脂酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、Y-氨丙基三 乙氧基硅烷中的一种或两种以上的混合物；
[0010] 进一步，所述紫外线吸收剂为4-苯甲酰氧基-2,2,6,6_四甲基哌啶与2-羟 基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2' -羟基-3'，5' -二叔苯 基）-5-氯化苯并三唑中的一种或两种以上混合物；
[0011] 进一步，所述双（对-羟苯基）苯基氧化膦由双（对甲所氧基苯基）苯基氧化膦 合成，其反应式如下：
【主权项】
1. 一种聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述保险杠材料按重量份包括 以下组分：35-55份聚丙烯、2-10份双（对-羟苯基）苯基氧化膦、5-15份茂金属聚烯烃弹 性体、2-10份尼龙、2-10份马来酸酐、4-12份热塑性聚氨酯、1-6份丙烯腈-丁二烯-苯乙 烯、3-11份乙丙橡胶、3-11份聚乙烯、4-10份剪切增稠液、10-16份聚间苯二甲酰间苯二胺 纤维、1-6份抗静电剂、1-4份抗氧剂、4-10份分散剂、1-5份增塑剂、1-5份紫外线吸收剂。
2. 根据权利要求1所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述保险杠 材料按重量份包括以下组分：45份聚丙烯、8份双（对-羟苯基）苯基氧化膦、10份茂金属 聚烯烃弹性体、7份尼龙、2-10份马来酸酐、8份热塑性聚氨酯、1-6份丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯、6份乙丙橡胶、6份聚乙烯、7份剪切增稠液、14份聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、3份抗 静电剂、3份抗氧剂、6份分散剂、3份增塑剂、3份紫外线吸收剂。
3. 根据权利要求2所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述抗静电 剂为乙氧基化烷基胺、乙氧基化烷基酸胺中的一种或两种以上混合物。
4. 根据权利要求3所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述抗氧剂 为硫代二丙酸双月桂酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸十二醇酯、硫代二丙酸双十二烷 酯中的一种或两种以上混合物与四[0-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、 0 -(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯中的一种或两种的混合物。
5. 根据权利要求4所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述增塑剂 为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二 仲辛酯中的一种或两种以上混合物。
6. 根据权利要求5所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述分散剂 为自乙撑双硬脂酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、Y-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种 以上的混合物。
7. 根据权利要求6所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述紫外 线吸收剂为4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶与2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟 基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2' -羟基-3'，5' -二叔苯基）-5-氯化苯并三唑中的一种或 两种以上混合物。
8. 根据权利要求7所述的聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，其特征在于：所述双 (对-羟苯基）苯基氧化膦由双（对甲所氧基苯基）苯基氧化膦合成，其反应式如下：
【专利摘要】本发明公开一种聚丙烯改性复合材料汽车保险杠，所述保险杠材料包括聚丙烯、双(对-羟苯基)苯基氧化膦、茂金属聚烯烃弹性体、尼龙、马来酸酐、热塑性聚氨酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、乙丙橡胶、聚乙烯、剪切增稠液、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、抗静电剂、抗氧剂、分散剂、增塑剂、紫外线吸收剂，保险杠材料流动性好，易于加工，并有效降低了收缩率即使材料在高温高湿环境中使用也不会发生变形和后收缩；同时能满足聚丙烯汽车材料的其他力学性能指标，相较于现有的保险杠材料，弯曲模量、拉伸强度、硬度和熔体流动速率均有大幅度提高。
【IPC分类】C08L23-00, C07F9-53, C08K5-5397, C08L23-12, C08L23-06, C08L77-10, C08L23-16, C08L75-04, C08L55-02, C08L77-00
【公开号】CN104817770
【申请号】CN201510194220
【发明人】邓涛, 韩海硕
【申请人】重庆交通大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月22日