一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物及其制备方法
【专利摘要】一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，按重量百分数计，其组分包括：聚丙烯树脂50%～78%,增韧剂15%～25%，无机填料6%～22%，抗氧剂0.1%~1%，加工助剂0.1%～1.5%，所述聚丙烯树脂在230℃和负荷2.16kg的测试条件下的熔融指数为30～40g/10min；所述增韧剂为聚烯烃弹性体；所述无机填料为硫酸镁晶须、滑石粉、或其组合；所述抗氧剂选自下组：丁基化甲苯、或其组合；所述加工助剂选自脂肪酸酯类、金属皂类、或其组合。本发明具有优异的弯曲模量、抗冲击强度及流动性和在汽车零部件的厚度减小1/3时，其力学性能仍能满足汽车零部件实用性及安全性能的要求的优点。
【专利说明】一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚丙烯组合物，具体地说，是一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚丙烯是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合而成，英文缩写为PP，其熔点为165~175°C，属半结晶性塑料。普通PP树脂很难满足各种行业的应用要求，改性聚丙烯材料的应用范围已经非常广泛，但如汽车等行业，对改性PP的技术水平要求日益提高，同时对材料的加工特性也提出一些更高的要求。
[0003]汽车作为现代社会的主要交通工具之一，是能源消耗大户。据统计，西方发达国家50%的石油资源消耗在汽车上。而近年来，我国的汽车销量也越来越大，连续两年销量世界排名第一，国内石油的资源也显得越来越紧张，能源短缺和环境污染是目前汽车工业可持续发展面临着的两大难题。在汽车行业如何实现节约石油能源、减少碳排放将成为全球共同需要解决的问题。据报导，汽车一般部件减重1%，节油也近1%，运动部件减重1%，可节约燃油2%，因此实现汽车的轻量化对汽车节能、降低排放及产业可持续发展具有重要意义，是现代汽车技术发展的方向。
[0004]利用聚丙烯开发出具有新型轻量化塑料零部件的技术，将是实现汽车更轻量化最重要的手段。其中汽车内外饰件的薄壁化为这一发展方向提供了技术空间。车用聚丙烯材料零部件的薄壁化一方面减轻了零部件的重量，另一方面也提高了加工注塑的效率。零部件的薄壁化已经引起国 内外汽车行业的极大关注。马自达公司在CX-5车型上与日本聚丙烯公司合作开发出新一代保险扛，其重量减轻了 20%，成型周期由原来的60秒缩短至30秒。而这一变化则要求聚丙烯材料在原有的基础上具有更高的流动性，抗冲击强度及其他力学性能。
[0005]中国专利CN102558665A于2012年7月11日公开了一种汽车内饰件用的聚丙烯组合物及其制备方法，其中聚丙烯组合物包括以下重量百分比的组分:聚丙烯45~97，无机填料为O~35，增韧剂POE为O~15，马来酸酐物I~8，抗氧剂0.1~2，其他助剂为O~3。虽说该发明通过在聚丙烯组合物中添加马来酸酐接枝聚丙烯使聚丙烯组合物用于汽车内饰件，但其缺口冲击强度KJ/m2平均值仅为18.74，拉伸强度(MPa)平均值仅为，弯曲模量(MPa)平均值仅为1517，这些数据说明添加马来酸酐接枝聚丙烯的聚丙烯组合物的流动性、抗冲击强度及其他力学性能差，结构强度弱，不能用于制备汽车薄壁化内饰件和零部件。
[0006]因此已知的改性聚丙烯组合物在制备汽车薄壁化内饰件和零部件中存在着上述种种不便和问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的，在于提出一种适用于制作汽车薄壁化内饰件和零部件的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物。
[0008]本发明的另一目的，在于提出一种适用于制作汽车薄壁化内饰件和零部件的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物的制备方法。
[0009]为实现上述目的，本发明的技术解决方案是:
[0010]一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，按重量百分数计，其组分包括:
[0011 ] 聚丙烯树脂50%~78%，
[0012]增韧剂15% ~25%，
[0013]无机填料6%~22%，
[0014]抗氧剂0.1%~1%，
[0015]加工助剂0.1%~1.5%，
[0016]所述聚丙烯树脂在230 °C和负荷2.16kg的测试条件下的熔融指数为30~40g/10min ；
[0017]所述增韧剂为聚烯烃弹性体；
[0018]所述无机填料为硫酸镁晶须、碳化硅晶须、硫酸钙晶须、滑石粉、碳酸钙、硅灰石、或其组合；
[0019]所述抗氧剂选自下组:丁基化甲苯(BHT)、苯基-B-萘胺、烷基对醌、硫醚、水杨酸苯酯、巯基硫醚、硫代-丙酸酯、有机磷化合物、二硫代磺酸酯、酰胺化物、肼类、芳族胺化合物、或其组合；
[0020]所述加工助剂选脂肪酸酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类、或其组合。
[0021]本发明的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
[0022]前述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其中所述聚烯烃弹性体选自下组:多组分的烯烃、α烯烃和辛烯的三元共聚物(POE)、乙烯、丙烯和丁二烯的三元共聚物(EPDM)、苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBS)、乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物(EVA)、氢化的乙烯、丁二烯和苯乙烯共聚物(SEBS)、或其组合。
[0023]前述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其中所述脂肪酸酯类为硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸丙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油三酯、或其组合。
[0024]前述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其中所述金属皂类为羧酸盐，所述羧酸盐为羧酸铅盐、羧酸钡盐、羧酸镉盐、羧酸锌盐、或羧酸钙盐。
[0025]前述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其中所述硬脂酸复合酯类选自三聚甘油单硬脂酸、聚甘油单硬脂酸酯、山梨醇单硬脂酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、或其组合。
[0026]前述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其中所述酰胺类选自羧酸酰胺，如油酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、蓖麻酸酰胺、或其组合。
[0027]—种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物制备方法，其特征在于包括以下步骤:
[0028]a、称取包括如下重量百分比的组合物各组分:
[0029]聚丙烯树脂60.6%，[0030]增韧剂17%，
[0031]无机填料22%，
[0032]抗氧剂0.2%，
[0033]加工助剂0.2% ；
[0034]b、将聚丙烯和增韧剂置于混合机中进行混合3~5分钟，混合机的转速为200~500r/min ；
[0035]C、将无机填料、抗氧剂、加工助剂加入到混合机中混合3~5分钟，混合机的转速为 450 ~500r/min ；
[0036]d、将步骤b所得产物和步骤c所得产物一起加入到双螺杆挤出机中熔融挤出、剪切、造粒；设置各温区的温度为一区温度190°C、二区温度200°C、三区温度200°C、四区温度200°C、五区温度200°C、六区温度200°C、七区温度200°C、八区温度200°C、九区温度200°C， 主机转速为280r/min ;停留时间为I~2分钟，压力为12~ISMpa ;然后冷却、切粒、烘干即可。
[0037]本发明的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物的制备方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
[0038]前述的方法，其中所述双螺杆挤出机是由瑞亚公司制造的40A型号(长径比为40)的双螺杆挤出机。
[0039]采用上述技术方案后，本发明的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物及其制备方法具有以下优点:
[0040]1、优异的弯曲模量、抗冲击强度及流动性；
[0041]2、在汽车零部件的厚度减小1/3时，其力学性能仍能满足汽车零部件实用性及安全性能的要求。
【具体实施方式】
[0042]以下通过具体实施例进一步说明本发明。
[0043]实施例1
[0044]一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯材料，其组成及各组成的重量百分比如下:
[0045]聚丙烯树脂(PP)60.6%,
[0046]聚烯烃弹性体17%，
[0047]滑石粉16%，
[0048]硫酸镁晶须6%，
[0049]抗氧剂0.2%,
[0050]加工助剂0.2%，
[0051]其中:聚丙烯树脂(PP)，牌号为BX3920，由韩国SK公司生产；聚烯烃弹性体，牌号为DF640，日本三井公司生产；无机填料为碱式硫酸镁晶须，牌号为WS-1S，由辽宁营口市威斯克化学有限公司生产；滑石粉系市售；抗氧剂为IRGAN0X 1010，由瑞士汽巴精化公司生产；加工助剂为塑料加工助剂EBS，由淄博市周村鲁博化工有限公司生产。
[0052]在本实施例中无机填料采用两种物质的混合物，其中:滑石粉16%，硫酸镁晶须
6% ο[0053]制备工艺如下:
[0054]a、按重量百分比称取所述组合物的各组分；
[0055]b、将聚丙烯和增韧剂置于混合机中进行混合3~5分钟，混合机的转速为200~500r/min ；
[0056]C、将无机填料、抗氧剂、加工助剂加入到混合机中混合3~5分钟,混合机的转速为 450 ~500r/min ；
[0057]d、将步骤b所得产物和步骤c所得产物一起加入到由瑞亚公司制造的40A型号的双螺杆挤出机中熔融挤出、剪切、造粒；设置各温区的温度为一区温度190°C、二区温度200 V、三区温度200 V、四区温度200 V、五区温度200 V、六区温度200 V、七区温度200 V、八区温度200°C、九区温度200°C，主机转速为280r/min ;停留时间为I~2分钟，压力为12~18Mpa ;然后冷却、切粒、烘干。
[0058]实施例2
[0059]在本实施例中除无机填料采用滑石粉12%和硫酸镁晶须10%外，其余同实施例1。
[0060]实施例3
[0061]在本实施例中除聚烯烃弹性体18%，无机填料采用滑石粉15%和硫酸镁晶须6%外，其余同实施例1。
[0062]实施例4`[0063]在本实施例中除聚烯烃弹性体18%，无机填料采用滑石粉11%和硫酸镁晶须10%外，其余同实施例1。
[0064]实施例5
[0065]在本实施例中除聚丙烯树脂(PP) 58.6%，聚烯烃弹性体20%外，其余同实施例3。
[0066]实施例6
[0067]在本实施例中除无机填料采用滑石粉11%和硫酸镁晶须10%外，其余同实施例5。
[0068]将上述各实施例所制试样进行以下性能测试:
[0069]熔体流动速率:按ISO 1133标准进行测试，测试温度为230°C，负荷2.16kg。
[0070]悬臂梁缺口冲击强度:按ISO 180进行测试，试样尺寸为80X10X4mm，缺口深度为2mm，测试温度为23°C。
[0071]拉伸试验:按ISO 527-1996标准测试，试样尺寸为150X10X4mm，拉伸速度为50mm/min,测试温度 23°C ；
[0072]弯曲性能:按IS0178进行测试，试样尺寸为80\10\4臟，弯曲速度为2臟/1^11，跨距为64mm,测试温度为23°C ；
[0073]收缩率测试:按ISO 294-1996标准测试，90°C。
[0074]各实施例所制试样的综合性能通过测试得到的弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度、熔体流动速率的数值进行评判。
[0075]实施例1~6所制得的试样性能测试结果见表1。
[0076]表1实施例1~6所制得的试样性能测试结果
[0077]
【权利要求】
1.一种汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，按重量百分数计，其组分包括:
2.如权利要求1所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚烯烃弹性体选自下组:多组分的烯烃、α烯烃和辛烯的三元共聚物(POE)、乙烯、丙烯和丁二烯的三元共聚物(EPDM)、苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBS)、乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物(EVA),氢化的乙烯、丁二烯`和苯乙烯共聚物(SEBS )、或其组合。
3.如权利要求1所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，所述脂肪酸酯类为硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸丙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油三酯、或其组合。
4.如权利要求1所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，所述金属皂类为羧酸盐，所述羧酸盐为羧酸铅盐、羧酸钡盐、羧酸镉盐、羧酸锌盐、或羧酸钙盐。
5.如权利要求1所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，所述硬脂酸复合酯类选自三聚甘油单硬脂酸、聚甘油单硬脂酸酯、山梨醇单硬脂酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、或其组合。
6.如权利要求1所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物，其特征在于，所述酰胺类选自羧酸酰胺，如油酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、蓖麻酸酰胺、或其组合。
7.—种如权利要求1所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物制备方法，其特征在于包括以下步骤: a、称取包括如下重量百分比的组合物各组分:
8.如权利要求7所述的汽车部件用复合增强改性聚丙烯组合物制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤 出机是由瑞亚公司制造的40A型号的双螺杆挤出机。
【文档编号】C08K3/30GK103865168SQ201210541258
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】王传新, 丁超, 陈延安, 孙刚 申请人:上海金发科技发展有限公司, 金发科技股份有限公司