本发明属于聚丙烯改性领域，具体涉及一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术：
：聚丙烯材料具有质轻、耐化学腐蚀、加工性能好、性价比高等众多优点，被广泛的应用于汽车、家电、建筑、电子电器等领域，是目前增长最快的热塑性通用塑料。特别是在汽车保险杠上聚丙烯的使用量已经超过80％，从目前的趋势来看，未来聚丙烯在保险杠的使用量会进一步的增加。然而随着汽车工业的发展，汽车塑料零部件的轻量化、环保化、高性能、低成本成为了当前发展的主要趋势。以聚丙烯复合材料保险杠为例，该制件表面积大，结构复杂，单件重量在4～6kg，长度1米以上，是目前汽车轻量化研究比较热门的汽车零部件。其中实现制件的轻量化，当前研究的比较多的是通过制件的薄壁化设计来达到轻量化的效果，但是制件壁厚的降低会导致力学性能下降，高低温条件下制件的尺寸不稳定等问题。所以在保证制件的力学性能和尺寸稳定性的前提下，可以通过降低材料的密度，来达到轻量化的目的。专利申请cn201510365616所提到的一种高抗冲的汽车保险杠材料，它比较偏重提高材料的缺口冲击强度，但是材料的刚性略显不足。专利申请cn201611216311公开了一种采用大厚径比、片层完整度高的改性滑石粉对聚丙烯材料进行改性，刚性虽然有了明显的提升，但材料的韧性不足，尺寸稳定性欠佳。中国专利cn101838423a公开了一种通过无机矿物和无机纤维复配的方式改性的聚丙烯材料，材料的刚性有了明显的提高，但是表面存在浮纤影响制件的外观。综上所述，为实现制件的轻量化，不能仅仅从制件的薄壁化设计来达到减重的效果，而是应该在保证材料韧性和尺寸稳定的前提下，通过降低材料的密度、提高材料的刚性、保证制件外观，来满足轻量化和高性能化的要求。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料及其制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现的：本发明的第一目的在于提供一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料，采用包括以下重量百分比的原料制得：其中：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，在230℃，2.16kg测试条件下，熔指为25～100g/10min；所述的改性滑石粉选用的为5000～10000目，长径比≥10，硅含量≥70wt％，干燥后与硅烷偶联剂高速搅拌混合而成；所述的硅烷偶联剂为市售产品，优选为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和酰氧基硅烷偶联剂中的一种或多种；所述的增刚成核剂为芳酰胺类、羧酸金属盐类的一种或者几种；所述的弹性体增韧剂为聚烯烃弹性体poe、tpo、tpv中的一种或者几种，密度为0.8～1.0g/cm3，190℃和5kg测试条件下，熔融指数为0.5～40g/10min；所述的抗氧剂为抗氧剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂168(亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯)、抗氧剂3114(1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸)、dltp(硫代二丙酸双月桂酯)中的一种或者几种；所述的界面相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，其中马来酸酐的接枝率为1％～2％；进一步的，本发明的一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料，还包括1％～3％的加工助剂，作用是增加聚丙烯材料的刚性、降低加工过程中材料力学性能的降低、提高材料的流动性，例如选择硬脂酸钙和/或重质碳酸钙。本发明的第二目的在于提供了一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料的制备方法，按照总计为100份计，包括如下步骤：将聚丙烯50～80份、弹性体增韧剂5～20份、增刚成核剂0.1～3份和界面相容剂1～5份，加入搅拌锅中混合均匀，然后再加入改性滑石粉5～30份、抗氧剂0.1～1份以及加工助剂1～3份，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，经熔融共混、挤出、冷却、造粒得到本发明的低密度、高刚性聚丙烯材料。与现有技术相比，本发明具有如下优势：本发明针对低矿物填充的条件下材料刚性不足，高矿物填充的条件下制件的重量偏重的缺点，采用片层完整度高、长径比大并经硅烷类助剂经特殊工艺改性的滑石粉作为填充材料，并配合增刚成核剂，在界面相容剂的辅助下，使聚丙烯材料在较低密度下，具备高刚性、高韧性、高流动性的特点。与传统的聚丙烯相比，本发明获得的聚丙烯材料的密度降低10％以上，约为0.93～0.99g/cm3；弯曲模量提高60％，达到2100mpa以上；同时具有良好的缺口冲击韧性和流动性。另外材料的生产工艺简单，制造成本低具有很强的竞争优势。具体实施方式下面通过具体的实施方式对本发明做进一步说明，所述实施例仅限于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明所用的原材料说明：ppk8025：共聚聚丙烯，台湾化纤，熔融指数为30g/10min(230℃，2.16kg)；pp1124：聚丙烯，台湾塑胶，熔指指数15g/10min(230℃，2.16)；poe8407:聚烯烃增韧剂，陶氏化学，熔融指数30g/10min(190℃，2.16kg)；tpoca7320:聚烯烃增韧剂，巴塞尔，熔融指数6.5g/10min(230℃，5kg)；tpvw600ns:聚烯烃增韧剂，日本三井，熔融指数2.6g/10min(230℃，5kg)；增刚成核剂1：成核剂，呈和科技，牌号为nap-50；增刚成核剂2：成核剂，山西化工研究院，牌号为tma-3；改性滑石粉：将10000目滑石粉与kh-560硅烷偶联剂通过高搅共混等特殊工艺制得；界面相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯cmg5001，上海日之升新材料有限公司，化学接枝率1％；硬质酸钙：杭州望江油脂化工有限公司，钙含量6-7％，游离酸≤0.5％；10000目滑石粉：aihai-imi生产，牌号htpo5。实施例1将80份的聚丙烯ppk8025、0.3份的增刚成核剂nap-50、10份的poe增韧剂8407和1份界面相容剂cmg-5001加入搅拌锅中混合均匀，然后再加入5份改性滑石粉、0.3份抗氧剂1010和3份硬质酸钙，混合均匀后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中双螺杆的工艺参数为从加料口到机头处的温度依次为80℃，170℃，200℃，200℃，200℃，190℃，180℃，170℃，主机转速为350转/min。实施例2将71份的聚丙烯ppk8025、6份的聚丙烯pp1124、0.3份的增刚成核剂nap-50、0.7份的增刚成核剂tma-3、5份的增韧剂poe8407、3份的增韧剂tpoca7320和2份界面相容剂cmg-5001加入搅拌锅中混合均匀，然后再加入10份改性滑石粉、0.3份抗氧剂168和1.7份重质碳酸钙，混合均匀后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中双螺杆的工艺参数为从加料口到机头处的温度依次为80℃，170℃，200℃，200℃，200℃，190℃，180℃，170℃，主机转速为350转/min。实施例3将50份的聚丙烯ppk8025、3份的增刚成核剂tma-3、3份的增韧剂poe8407、8.7份的增韧剂tpoca7320和4份界面相容剂cmg-5001加入搅拌锅中混合均匀，然后再加入30份改性滑石粉、0.3份抗氧剂3114和1份硬质酸钙，混合均匀后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中双螺杆的工艺参数为从加料口到机头处的温度依次为80℃，170℃，200℃，200℃，200℃，190℃，180℃，170℃，主机转速为350转/min。实施例4将60份的聚丙烯ppk8025、5重量份的pp1124、5份的增刚成核剂nap-50、5份的增韧剂poe8407、15份的增韧剂tpvw600ns和2份界面相容剂cmg-5001加入搅拌锅中混合均匀，然后再加入7份改性滑石粉、1份抗氧剂dltp，混合均匀后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中双螺杆的工艺参数为从加料口到机头处的温度依次为80℃，170℃，200℃，200℃，200℃，190℃，180℃，170℃，主机转速为350转/min。对比例1将10份10000目普通滑石粉、9份的poe增韧剂8407、80份的ppk8025、0.3份抗氧剂1010，硬质酸钙0.7份一起加入搅拌锅中搅拌均匀，在加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，其中双螺杆的工艺参数为从加料口到机头处的温度依次为80℃，170℃，200℃，200℃，200℃，190℃，180℃，170℃，主机转速为350转/min。对比例2将20份10000目普通滑石粉，8份的poe增韧剂8407、71份的ppk8025、0.3份抗氧剂1010，硬质酸钙0.7份一起加入搅拌锅中搅拌均匀，在加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，其中双螺杆的工艺参数为从加料口到机头处的温度依次为80℃，170℃，200℃，200℃，200℃，190℃，180℃，170℃，主机转速为350转/min。表一产品性能测试标准及条件序号检测项目检测标准单位测试条件1密度iso1183-1g/cm32弯曲模量iso178mpa14mm/min3缺口冲击强度iso179-1kj/m223℃，50rh4熔指iso1133-1g/10min230℃，2.16kg表二中实施例1～4是根据本发明专利一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料中的部分具有代表性的实施方案的测试结果，为了突出本发明一种用于汽车保险杠的低密度、高刚性聚丙烯材料及其制备方法的特点优势，采用了两个传统配方对比例1和对比例2与实施例1～4进行性能比对。通过表二的数据对比得到如下结论：表二实施例1～4与对比例1～2性能测试结果本发明所述的采用改性滑石粉和增刚成核剂的复配使用，使材料在较低密度的条件下，就能使材料的弯曲模量有了很大的提高。相同密度下，本发明相比传统配方，弯曲模量由1349.7mpa，提高到2138.7mpa，提高幅度接近800mpa。模量相近的情况下，本发明与传统的配方相比，密度由1.0521g/cm3降低到0.9586g/cm3。综合来看，本发明所述的低密度、高刚性材料，能够达到降低保险杠制件的作用，满足各大主机厂的标准，满足了当前环保化、轻量化的趋势，创造良好的社会价值及市场价值。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。当前第1页12