一种聚丙烯复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料按重量百分比包括如下组分：聚丙烯65～70%；三元乙丙橡胶7～12%；矿物填料18～22%；发泡剂1～2%；其它助剂0.6～1.2%。本发明以聚丙烯为基体，通过在聚丙烯中掺杂组分三元乙丙橡胶提高聚丙烯的冲击强度。且通过采用矿物填料和发泡剂的协同作用，降低保险杠的收缩率，改善其作为保险杠的尺寸稳定性，有利于提高保险杠材料的装配精度。
【专利说明】一种聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料【技术领域】，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。【背景技术】
[0002]汽车保险杠除了具有吸收碰撞能量、保护行人的作用外，更主要的是作为一种外装饰件，因此对其外观要求及与周边车灯、散热格栅等部件装配时的安装精度要求较高。高的安装精度反映在保险杠材料上的技术参数就是保险杠本体材料要具有低的收缩率和线性膨胀系数。
[0003]聚丙烯(Polypropylene, PP)是半透明结晶型聚合物,具有可塑性,且无臭无毒。由于聚丙烯结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167°C，具有良好的常温抗冲击性能，且耐热、耐腐蚀，密度小，是目前最轻的通用塑料，俗称“百折胶”，是应用较为广泛的五大通用塑料之一，可广泛应用于汽车内外饰，如汽车保险杠、门板、仪表板骨架、立柱等大型汽车零部件，从而实现以塑代钢的汽车轻量化需求。然而，PP作为保险杠材料，最大缺点就是后收缩较大，尺寸稳定性差，从而导致装配精度差以及在喷漆烘烤过程中的二次收缩问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚丙烯复合材料，旨在解决现有的聚丙烯材料成型后收缩率较大、尺寸稳定性差，从而导致在作为保险杠材料时装配精度差的问题。
[0005]本发明的另一目的是提供该聚丙烯复合材料的制备方法。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下:
[0007]—种聚丙烯复合材料，按重量百分比包括如下组分:
[0008]
聚丙烯65 ~ 70%;
三元乙丙橡胶 7 ~ 12%;
矿物填料18~22%;
发泡剂1-2%;
其它助剂0.6~1.2%。
[0009]以及，一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0010]按上述的聚丙烯复合材料的配方称取各组分；
[0011 ] 将各组分进行混料处理，得混合物料；
[0012]将混合物料熔融挤出、造粒、干燥，得到上述聚丙烯复合材料。
[0013]上述聚丙烯复合材料以聚丙烯为基体，通过在聚丙烯中掺杂组分三元乙丙橡胶提高聚丙烯的冲击强度。且通过采用矿物填料和发泡剂的协同作用，降低保险杠的收缩率，改善其作为保险杠的尺寸稳定性，有利于提高保险杠材料的装配精度。
[0014]上述聚丙烯复合材料的制备方法操作简便，成本低廉，适于聚丙烯复合材料工业化生产汽车保险杠。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]本发明实施例提供一种成型后收缩率低且尺寸稳定性良好的聚丙烯复合材料，按重量百分比包括如下组分:
[0018]
聚丙烯65 ~ 70%;
三元乙丙橡肢 7 ~ 12%;
矿物填料18~22%;
发泡剂1~2%;
其它助剂0.6~1.2%。
[0019]具体地，上述聚丙烯复合材料通过在聚丙烯基体组分中掺杂具有优异的热稳定性以及和聚丙烯可良好相容的三元乙丙橡胶增强聚丙烯的冲击强度，且由于聚丙烯分子结构规整，高度结晶化，本体即可有效增强材料的常温抗冲击性。因此，聚丙烯具有以下优选实施例:
[0020]作为优选实施例，上述基体组分聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收缩率为1.7~2.2%。由于共聚聚丙烯材料的常温抗冲击性好，由此，进一步优选地，该基体组分聚丙烯为共聚聚丙烯。而且，该优选的聚丙烯原料本身具有较低的成型收缩率，例如，韩国SK的B380G、中石化的HHPlO等，这样，该聚丙烯基体组分与下述的发泡剂和矿物填料协同作用，降低成型后的聚丙烯复合材料的收缩率，提高材料的尺寸稳定性。
[0021]具体地，为降低材料的收缩率，本实施例优选粒度为1250~3000目的滑石粉作为矿物填充料，这样，滑石粉具有物理成核剂的作用，可有效加速聚丙烯结晶速率，避免大球晶的形成，降低了聚丙烯的结晶度，从而使得制备的聚丙烯复合材料具有较低的成型收缩率。在具体实施例中，该滑石粉的粒度为3000目。
[0022]同时，本发明实施例在配方中还添加有发泡剂，这样，发泡剂的使用可促进聚丙烯复合材料在注塑成型的保险杠产品内部出现微发泡的现象，不仅避免收缩，且通过掺杂的矿物填料与微发泡的泡孔紧密配合，进一步抵制成型后二次收缩，赋予了保险杠良好的尺寸稳定性。作为优选实施例，上述发泡剂优选为改性的碳酸盐类发泡剂，该发泡剂物美价廉，适于工业化应用，在具体实施例中，该发泡剂选自深圳市成企鑫科技有限公司的DC-1000
[0023]由于聚丙烯组分在使用中易受光、热和氧的作用而老化，且聚丙烯在高温条件下易降解，导致材料的力学性能明显下降，因此，上述聚丙烯复合材料中还加入其它助剂，以其它助剂的重量百分比为100%计算，其它助剂按重量百分比包括如下组分:
[0024]抗氧剂 50~70% ；
[0025]润滑剂 30~50%。
[0026]作为优选实施例，上述抗氧剂包括主氧化剂和辅助氧化剂，其中，主氧化剂为1010或1076，和/或辅助抗氧剂为168。选择该类抗氧剂有利于其与复合材料的各组分相容，从而可提高聚丙烯复合材料性能的稳定性能。进一步优选地，该抗氧剂由主抗氧剂与辅抗氧剂按照重量比1:2进行复配获得。
[0027]为改善加工中材料的流动性和脱模性，防止材料在机内或模具内粘附而产生鱼眼等缺陷，以及为提高上述各组分在制备过程中如熔融挤出过程中的分散均匀性，上述实施例中加入润滑剂。优选地，该润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，其中，在加工过程中内润滑剂可减少聚合物分子链间内摩擦力，提高聚合物的流动性，并改进制品表面光洁度，具体地，该内润滑剂优选为PE蜡或OP蜡；而外润滑剂在加工过程中很容易从聚合物的内部转移到表面，在界面处形成一个润滑剂分子层，进而降低聚合物在成型加工过程中与成型加工机械表面的界面摩擦，防止聚合物黏附于机械表面，具体地，该外润滑剂为硬脂酸钙。进一步优选地，上述润滑剂由内润滑剂与外润滑剂按照重量比1:2进行复配获得。
[0028]上述聚丙烯复合材料以聚丙烯为基体，通过在聚丙烯中掺杂组分三元乙丙橡胶提高聚丙烯的冲击强度。且通过加入可抵制聚丙烯结晶的矿物填料滑石粉和经改性处理使保险杠产品内部微发泡的发泡剂的协同作用，赋予保险杠较低的收缩率和良好的尺寸稳定性，进一步减小甚至消除保险杠装配时的精度差，有利于保险杠材料的大力推广和获得巨大的经济价值。
[0029]相应地，本发明实施例还`提供上述聚丙烯复合材料的制备方法，其工艺流程如图1所示。该方法包括以下步骤:
[0030]S01.称取聚丙烯复合材料的各组分:按上述聚丙烯复合材料的配方称取各组分；
[0031]S02.将各组分进行混料处理:将步骤SOl中称取的各组分进行混料处理，得混合物料；
[0032]S03.对混合物料进行熔融挤出处理:将混合物料熔融挤出、造粒、干燥，得到聚丙烯复合材料。
[0033]上述步骤S02中，混料处理在混合器中进行，具体地，该混合器为低速混合器，混合时间为5~8分钟。
[0034]上述步骤S03中，熔融挤出的工艺参数优选为:一区温度170-200°C，二区温度180-200 °C，三区温度190-210 °C，四区温度200-220 °C，五区温度200-220 °C，六区温度200-2200C，七区温度200-220°C，机头220_230°C，压力为12_18MPa。其中，只要能实现上述熔融挤出过程，具体挤出机的总类在此不加以限定。
[0035]通过上述聚丙烯复合材料的制备方法即可获得一种成型后收缩率低且尺寸稳定性良好的聚丙烯复合材料，提高保险杠产品的良率。另外，该制备方法操作简便，成本低廉，适于聚丙烯复合材料的工业化生产。[0036]现以聚丙烯复合材料的配方和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。
[0037]下述所有实施例中聚丙烯为共聚聚丙烯，选自中国石化HHP10，其成型收缩率为1.93%;三元乙丙橡胶源于市售产品；矿物填料为3000目的的滑石粉，；发泡剂为深圳市成企鑫科技有限公司的DC-1000 ;主抗氧剂选自1010 ;辅助抗氧剂选自168:内润滑剂选自PE蜡；外润滑剂选自硬脂酸钙。
[0038]实施例1~5
[0039]实施例1~5中各聚丙烯复合材料按重量百分比的具体组分见下表1。
[0040]上述实施例1~5中各聚丙烯复合材料的制备方法相同，均包括以下步骤:
[0041]S1.将上述实施例1~5中各聚丙烯复合材料的全部组分分别按表1中的具体比例称取各组分；
[0042]S2.将上述各组分在混合器中进行混料处理5分钟，得混合物料；
[0043]S3.将混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥，得到聚丙烯复合材料。其中，挤出机各区段温度为:一区温度180°C，二区温度190°C，三区温度200°C，四区温度210°C，五区温度210°C，六区温度210°C，七区温度210°C，机头225°C，压力为16MPa，螺杆转速350转/分钟。。
[0044]对比例I~2
[0045]对比例I~2中复合材料按重量百分比的具体组分见下表1。
`[0046]对比例I~2中各复合材料的制备方法与上述实施例1~5中各聚丙烯复合材料的制备方法相同。
[0047]性能测试:
[0048]将上述实施例1~5以及对比例I~2制备得到的聚丙烯复合材料在70_90°C的鼓风烘箱中干燥4-6小时，再将干燥的材料按照同样的注塑条件在80T注塑机上制备测试样条，具体的注塑条件为，注塑温度:220-250°C，注塑压力:
[0049]70-120Mpa,模具温度:40-70°C。具体的物理性能检测项目如下:
[0050]拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验，试样类型为I型，样条尺寸(mm):(176±2)(长)X (12.6±0.2)(端部宽度)X (3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为 50mm/min ;
[0051]弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验，试样类型为I型，样条尺寸(mm):(128±2) X (12.67±0.2) X (3.11 ±0.2)，弯曲速度为 20mm/min ；
[0052]悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验，试样类型为I型，样条尺寸(mm):(63±2) X (12.45±0.2) X (3.1±0.2);缺口类型为 A 类，缺口剩余厚度为 1.9mm ；
[0053]收缩率按ASTM D-256标准进行检验，将成型圆片在23°C、相对湿度50%下放置24h后用游标卡尺测试其尺寸L，模腔直径Lci,然后按下式计算其成型收缩率，即收缩率(%) = (L0-L)/L0。
[0054]上述实施例1~5以及对比例I~2制备得到的聚丙烯复合材料的性能测试结果见下表1。
[0055]表1
[0056]
【权利要求】
1.一种聚丙烯复合材料，按重量百分比包括如下组分:聚丙烯65 ~ 70%;三元乙丙橡胶 7 ~ 12%;矿物填料18~22%;发泡剂1-2%;其它助剂0.6~1.2%。
2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收缩率为1.7~2.2%。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述矿物填料为滑石粉，其粒度为1250~3000目。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述发泡剂为改性的碳酸盐类发泡剂。
5.根据权利要求1-4任一所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，以所述其它助剂的重量百分比为100%计算，所述其它助剂按重量百分比包括如下组分: 抗氧剂 50~70% ； 润滑剂 30~50%。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括主氧化剂和辅助氧化剂，其中，所述主抗氧剂为1010或1076，和/或所述辅助抗氧剂为168。
7.根据权利要求5所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，其中，所述内润滑剂为PE蜡或OP蜡，和/或所述外润滑剂为硬脂酸钙。
8.一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤: 按权利要求1~7任一所述的聚丙烯复合材料的配方称取各组分； 将所述各组分进行混料处理，得混合物料； 将所述混合物料熔融挤出、造粒、干燥，得到所述聚丙烯复合材料。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的工艺参数为:一区温度170-200°C，二区温度180-200°C，三区温度190_210°C，四区温度200-220 °C，五区温度200-220 °C，六区温度200-220 °C，七区温度200-220 °C，机头.220_230°C，压力为 l2_l8MPa。
10.根据权利要求9所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合时间为.5 ~8min。
【文档编号】C08K13/02GK103756154SQ201410030583
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】马旭辉 申请人:深圳市科聚新材料有限公司