本发明属于有机高分子复合材料及其制备技术领域，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
随着国内外汽车行业的快速发展，资源和环境问题日益突出，轻量化材料在汽车上的应用成为研究的热点。汽车保险杠材料不仅要有优异的抗冲击性、流动性、刚性、热稳定性以及尺寸稳定性，还必须具备良好的可喷涂性，而目前多数的汽车保险杠材料不能同时满足这些综合性能要求。
聚丙烯具有强度高、密度低、耐热、耐化学药品、加工温度范围宽等优点，在汽车内外饰件及结构件中得到了快速的应用发展，改性聚丙烯已经成为生产汽车保险杠的主流材料。然而，聚丙烯是非极性材料，表面能较低，与油漆粘结强度较低，不利于保险杠表面喷涂。目前提高聚丙烯复合材料喷涂性能主要有两类途径：1、表面处理，采用火焰、等离子体、辐射反应等手段在材料表面生成羰基、羧基等活性基团，改善喷涂性能，但是工序复杂，操作难度大，通常作为辅助手段；2、树脂基体改性，通过添加PP接枝物或者其他极性助剂提高材料的表面活性，这是提高材料喷涂性能的主要手段。
公开号为CN 103087593A的中国专利文献公开了一种易喷涂聚丙烯复合物及其制备方法，成分配比包括聚丙烯50％-90％、官能团的烯烃聚合物2％-15％、乙烯和辛烯共聚的增韧剂2％-10％、增强增刚无机材料0-25％和添加剂0.3-1.5％，加工温度为180℃-230℃，按照一定的投料顺序通过双螺杆挤出机挤出造粒得到产品，熔体指数为7.7～10g/10min，拉伸强度为23～25MPa，断裂伸长率为15％～30％，悬臂梁缺口冲击强度(23℃)为8.5～10kJ/m2，涂膜附着力为I级，该材料具有较高的强度和优异的可喷涂性，但是流动性和冲击性能较差，不适于生产模具结构设计复杂的保险杠产品。
公开号为CN 101838423A的中国专利文献公开了一种薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备方法，利用高熔指的共聚聚丙烯提高材料的流动性能，并通过一定配比的增韧剂和矿物纤维实现材料的刚性与韧性平衡，但是材料的热变形温度较低，不能满足高温环境中保险杠产品的热稳定性。
由上可见，现有技术尚不能满足汽车保险杠产品对综合性能的较高要求，研制一种具有优异的抗冲击性、流动性、刚性、热稳定性、尺寸稳定性及可喷涂性的汽车配件材料用品成 为本领域的一大技术难题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具有优异的抗冲击性、流动性、刚性、热稳定性、尺寸稳定性及可喷涂性等综合性能的易喷涂聚丙烯复合材料，还相应提供一种工艺简单、操作方便的该易喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，以及在制备汽车保险杠产品中的应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种可用于汽车配件的易喷涂聚丙烯复合材料，所述聚丙烯复合材料主要由以下质量份数的组分混合制备而成：
聚丙烯 40-65份；
热塑性弹性体 10-18份；
聚乙烯 0-3份；
极性共聚物 0-3份；
矿物填料 20-30份；
抗氧剂 0.3-0.5份；
光稳定剂 0.3-0.5份；和
其他功能性助剂 1-2份。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯和抗冲共聚聚丙烯的混合物，二者的质量比范围优选为6∶5～16∶9。更优选的，所述嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为80-110g/10min；所述抗冲共聚聚丙烯的熔融指数为20-40g/10min。我们的研究表明，采用单一的聚丙烯作为树脂基体，一般很难满足高端保险杠产品对材料高刚性、高韧性及良好流动性等方面的要求，基于此，本发明作为一种改进方案，优选采用嵌段共聚聚丙烯和抗冲共聚聚丙烯进行复配。嵌段共聚聚丙烯是乙烯和丙烯的嵌段共聚物，分子量分布窄，结晶度高，具有较高的刚性和流动性，低温韧性优于均聚丙烯；抗冲共聚聚丙烯是乙烯和丙烯的无规共聚物，乙烯含量较高，具有较好的综合性能。将两种树脂按照一定比例复配，具有很高的流动性以及较好的刚性及韧性。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶中的一种或几种。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种。更优选的，所述聚乙烯和极性共聚物择一添加。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述极性共聚物为乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(简称EMMA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的一种或几种，更优选采用EMMA。现有技术 一般采用PP接枝物提升材料表面极性，由于PP接枝物是在PP分子链上形成自由基反应而形成，有单体残余，反应活性高，热稳定性差，经过挤出造粒和注塑成型两个热加工过程后性能易下降。而本发明通过采用乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物与聚丙烯进行配合，可显著提高材料可喷涂性，尤其是EMMA热稳定性优于PP接枝物及同类乙烯-极性单元共聚物，分子链中的酯基能够促进树脂与填料的相容，提高材料的表面极性。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述矿物填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或几种；所述矿物填料的粒径为3～7μm。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述抗氧剂为受阻酚类与亚磷酸酯类复合型抗氧剂；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂与邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂的复合物。
上述的易喷涂聚丙烯复合材料中，优选的，所述其他功能性助剂为硬脂酸钙、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、脂肪族环氧共聚物、白油、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的易喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
①按照所述的质量份数向低速混合机中依次添加聚丙烯、热塑性弹性体、聚乙烯、极性共聚物、矿物填料、抗氧剂、光稳定剂和其他功能性助剂，按前述顺序添加完后，再混合至少2min；一般2-5min即可；
②将以上得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，挤出温度设置为170℃-240℃，挤出造粒，均混后得到易喷涂聚丙烯复合材料。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的易喷涂聚丙烯复合材料在制备汽车保险杠产品中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种易喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，其在PP/EPDM/滑石粉体系的基础上，提高了材料的可喷涂性，并且使材料同时具备高流动、高抗冲以及优异的热稳定性和尺寸稳定性。另外，本发明的技术方案还特别针对高性能汽车保险杠产品的性能要求以及注塑特点，提供了易喷涂聚丙烯复合材料的多种优选配方，优选改进的聚丙烯复合材料不仅流动性好(熔融指数在20-25之间)、加工温度范围宽(190℃-240℃)，而且便于成型结构复杂的大型保险杠产品。在保证可喷涂性的同时，本发明的聚丙烯复合材料具有很高的韧性和断裂伸长率，抗冲击性能很好，并且具有较高的热变形温度，能够满足不同环境下的产品应用要求。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
一种可用于汽车配件的易喷涂聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料主要由以下质量份数的组分混合制备而成：
聚丙烯；该聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯(各实施例中熔融指数为95±10g/10min)和抗冲共聚聚丙烯(各实施例中熔融指数为30±5g/10min)的混合物；在不同的实施例中采用了不同的用量及配比，具体参见下表1；
热塑性弹性体乙烯-辛烯共聚物15份；
线性低密度聚乙烯3份或0份(具体参见下表1)；
乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物3份或0份(具体参见下表1)；
矿物填料20-30份(矿物填料的粒径为3～7μm)；在不同的实施例中采用了不同的用量及配比，具体参见下表1；
受阻酚类与亚磷酸酯类复合型抗氧剂0.3份；
受阻胺类光稳定剂与邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂的复合物0.3份；和
其他功能性助剂2份(具体组成参见下表1)。
表1：各实施例的原材料配比(单位：质量份)
一种本实施例上述的易喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
①按照上述的质量份数向低速混合机中依次添加聚丙烯、热塑性弹性体、聚乙烯、极性共聚物、矿物填料、抗氧剂、光稳定剂和其他功能性助剂，按前述顺序添加完后，再混合2min-5min；
②将以上得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，挤出温度设置为170℃-240℃，挤出造粒，均混后得到易喷涂聚丙烯复合材料。
对上述各实施例得到的易喷涂聚丙烯复合材料进行力学测试及性能指标测试，得到的测试结果如下表2所示。
表2：各实施例测试结果
从上表2的测试结果可以看出，本发明各实施例制得的易喷涂聚丙烯复合材料同时具备高流动、高抗冲以及优异的热稳定性和尺寸稳定性，而且实施例2、实施例4和实施例5的喷涂性能更优于实施例1和实施例3。在相同比例填充时，只添加极性共聚物比添加聚乙烯喷涂效果更优。因为极性共聚物和聚乙烯韧性高、强度低，为保证材料刚性，更优选只添加一种。
由上可见，本发明的易喷涂聚丙烯复合材料综合性能均优于现有一般的聚丙烯复合材料 产品，在制备高端汽车保险杠产品中可广泛应用。