一种薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种适用于薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备工艺，具体涉及一种用于汽车保险杠的一种高流动、高韧性、高刚性，高表面活性，低收缩，低线性热膨胀收缩率，耐热耐低温的改性聚丙烯材料及其制备工艺。
技术背景
[0002]聚丙烯是一种来源广、价格低廉的通用性塑料树脂，具有低密度、易成型加工、耐汽油和化学药品性好的优点，广泛应用于汽车内外饰件、电子和家用电器产品的外壳等。但由于脆性大(特别是低温脆性)、结晶度较高、分子极性小，PP与其他高分子(如塑料、橡胶)和无机填料的共混性及粘接力很差，限制了其在一些领域的应用，因此用于汽车保险杠需要对其改性。
[0003]汽车保险杠是一种表面积大，形状复杂的薄壁大型结构部件，不仅要求具有优异的高、低温冲击韧性、刚性、耐老化性、耐热性还要有耐油性，可喷涂性。目前大多数汽车保险杠采用ΡΡ/Ρ0Ε共混体系和PP/EPDM/滑石粉共混体系。随着近年来汽车工业的发展，对保险杠也提出了新的要求。通过新老保险杠材料规范的对比，不难发现随着保险杠结构日趋复杂，外观要求越来越高，同时要求进行轻量化设计，壁厚从原来的3.0mm左右减至
2.0mm左右，使保险杠质量减轻31%，同时成型周期缩短15s。而这些变化要求保险杠材料在原有韧性基础上进一步提高流动性、刚性、尺寸稳定性、表面喷涂性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种适用于薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备工艺，具体涉及到用于汽车保险杠的一种高流动、高韧性、高刚性，高表面活性，低收缩，低线性热膨胀收缩率，耐热耐低温的改性聚丙烯材料及其制备工艺。
[0005]为实现以上目的，本发明的技术方案引入了相应配比及一定种类的高流动共聚聚丙烯、增韧剂，无机矿物，矿物纤维，相容剂，加工助剂。在本发明配比中，所采用的一定性能的共聚聚丙烯能充分有效提高材料的流动性能，增韧剂能显著提高材料的韧性并降低收缩率，无机矿物能提高材料的刚性并增加产品的平整性，矿物纤维能大幅度提高材料的刚性，相容剂和加工助剂能让各组分分布均匀从而保证材料的均一性，本发明配方中各组分在一定范围内添加协同增效得到性能更加优异的材料。
[0006]本发明改性聚丙烯材料主要由以下重量份的原料制成:
聚丙烯55?85重量份
增韧剂3?15重量份无机矿物5?15重量份矿物纤维5?20重量份相容剂1?10重量份加工助剂1?7重量份本发明材料配比中还可以添加其他添加剂，添加量不多于5重量份，所述的其他添加剂为热稳定剂、抗紫外线助剂、炭黑以及色粉的一种或几种。
[0007]本发明所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，其中共聚聚丙烯的共聚单体包括乙烯，乙烯的含量为共聚物的2?12mol%的范围内，聚丙烯的熔体流动速率为60?150g/10min。本发明所述的增韧剂为PE(聚乙烯，相对分子质量在16万左右的PE)，乙烯-辛烯共聚物(相对分子质量在100-150万)，EPDM(三元乙丙橡胶，相对分子量在10-18万之间)，SEBS(是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，相对分子量在10-120万之间)中的一种或者几种混合。本发明所述的无机矿物为粒径在0.3?1.8μπι之间的滑石粉、碳酸钙、硅灰石中的一种或几种。本发明所述的矿物纤维为氧化硅晶须，硼酸铝晶须，玻璃纤维中的一种或者几种混合。本发明所述的相容剂为聚丙烯与马来酸酐接枝的聚合物，接枝率为1%，熔体流动速率大于85-120g/10min，或聚烯烃弹性体与马来酸酐接枝的聚合物，接枝率为1%，熔体流动速率0.3?8g/10min中的一种或者两者以任意比的混合物。本发明所述的加工助剂为硅烷类偶联剂(例如KH550, KH792，DL602等)，钛酸酯偶联剂(主要为NDZ101, NDZ201等)，乙撑双硬脂酰胺，聚乙烯蜡，白油中的一种或几种混合。本发明所述的热稳定剂为选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合，如抗氧剂3114，抗氧剂1010，抗氧剂618，抗氧剂168，抗氧剂DSTP。本发明所用的原料均市售可得。
[0008]本发明制备方法如下:
(1)原料混合均匀:按重量配比称取聚丙烯，相容剂，增韧剂，无机矿物和加工助剂(或者再加入热稳定剂、抗紫外线助剂、炭黑或色粉等一种或几种其他添加剂)，高速混合搅拌5?10分钟；
(2)矿物纤维加料:采用失重法向双螺杆挤出机中加入矿物纤维；
(3)混炼:将步骤(1)得到的混合物加入到已加入矿物纤维的双螺杆挤出机内混炼，经熔融挤出，造粒；具体工艺为:一区150?200°C，二区200?250°C，三区200?250°C，四区210?220°C ;停留时间为5?lOmin，双螺杆转速为300?380r/min。
[0009]本发明的有益效果:本发明得到一种高流动、高韧性、高刚性，高表面活性，低收缩，低线性热膨胀收缩率，耐热耐低温的改性聚丙烯材料，该材料可适用于制备汽车保险杠，特别适用于2.0mm左右壁厚的薄壁汽车保险杠。
[0010]
【具体实施方式】
[0011]以下通过实施例对本发明做进一步说明实施例1
聚丙烯为共聚聚丙烯，其中共聚聚丙烯的共聚单体包括乙烯，乙烯的含量在2?6mol %，聚丙烯的熔体流动速率为80?120g/10min，用量为65重量份；增韧剂为PE (相对分子量在16万左右)，用量为10重量份；无机矿物为0.3?1.8 μ m的娃灰石，用量为9重量份；矿物纤维为，硼酸铝晶须，用量为12重量份；相容剂为接枝率为1%，熔体流动速率为95g/10min的聚丙烯与马来酸酐接枝的聚合物，用量为2重量份；加工助剂为乙撑双硬脂酰胺，用量为2重量份； 本发明制备方法如下:
(1)原料混合均匀:按重量配比称取聚丙烯，相容剂，增韧剂，无机矿物和加工助剂，高速混合搅拌5?10分钟；
(2)矿物纤维加料:采用失重法向双螺杆挤出机中加入矿物纤维；
(3)混炼:将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，经熔融挤出，造粒，其工艺为:一区180?200°C，二区210?250°C，三区220?250°C，四区210?220°C ;停留时间为6?lOmin，双螺杆转速为330?380r/min。
[0012]实施例2
聚丙烯为共聚聚丙烯，其中共聚聚丙烯的共聚单体包括乙烯，乙烯的含量在5?10mol%，聚丙烯的熔体流动速率为100?130g/10min，用量为70重量份；增韧剂为EPDM(三兀乙丙橡胶，相对分子量在10-18万之间)，用量为12重量份；无机矿物为0.8?1.5 μ m的滑石粉，用量为10重量份；矿物纤维为硼酸铝晶须，用量为4重量份；相容剂为接枝率为1%，熔体流动速率为105g/10min的聚丙烯与马来酸酐接枝的聚合物，用量为1重量份；加工助剂为硅烷类偶联剂，用量为3重量份。
[0013]本发明制备方法如下:
(1)原料混合均匀:按重量配比称取聚丙烯，相容剂，增韧剂，无机矿物和加工助剂，高速混合搅拌5?10分钟；
(2)矿物纤维加料:采用失重法向双螺杆挤出机中加入矿物纤维；
(3)混炼:将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，经熔融挤出，造粒，其工艺为:一区180?200°C，二区230?250°C，三区220?250°C，四区210?220°C ;停留时间为8min，双螺杆转速为350?380r/min。
[0014]实施例3
聚丙烯为共聚聚丙烯，其中共聚聚丙烯的共聚单体包括乙烯，乙烯的含量在8?12mol%，聚丙烯的熔体流动速率为100?150g/10min，用量为80重量份；增韧剂为SEBS(是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，相对分子量在10-120万之间)，用量为5重量份；无机矿物为0.5?1.5μπι的滑石粉，用量为5重量份；矿物纤维为氧化硅晶须，用量为6重量份；相容剂为接枝率为1%，熔体流动速率为100g/10min的聚丙烯与马来酸酐接枝的聚合物，用量为1重量份；加工助剂为聚乙烯蜡，用量为2重量份；抗紫外线助剂，用量为1重量份。
[0015]本发明制备方法如下:
(1)原料混合均匀:按重量配比称取聚丙烯，相容剂，增韧剂，无机矿物，加工助剂和炭黑，高速混合搅拌7?10分钟；
(2)矿物纤维加料:采用失重法向双螺杆挤出机中加入矿物纤维；
(3)混炼:将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，经熔融挤出，造粒，其工艺为:一区160?190°C，二区200?220°C，三区210?240°C，四区215?220°C ;停留时间为3?8min，双螺杆转速为330?350r/min。
【主权项】
1.一种薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备工艺，其特征在于本发明改性聚丙烯材料主要由以下重量份的原料制成:聚丙烯55?85重量份；增韧剂3?15重量份；无机矿物5?15重量份；矿物纤维5?20重量份；相容剂1?10重量份；加工助剂1?7重量份。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备工艺。该材料包括以下重量份的组分：聚丙烯55～85重量份；增韧剂3～15重量份；无机矿物5～15重量份；矿物纤维5～20重量份；相容剂1～10重量份；加工助剂1～7重量份。本发明产品在具有高流动、高韧性、高刚性的特点的同时，也具备了高表面活性，低收缩，低线性热膨胀收缩率，耐热耐低温的特性，该材料可适用于制备汽车保险杠，特别适用于2.0mm左右壁厚的薄壁汽车保险杠。
【IPC分类】C08L51/06, C08K13/04, C08K7/14, C08L23/08, C08K7/08, C08K7/10, C08L53/02, C08L23/06, C08L23/14, C08L23/16
【公开号】CN105385041
【申请号】CN201410447578
【发明人】蒋国民, 蒋卫军, 张艳
【申请人】丹阳市国美汽配有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2014年9月4日