一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

文档序号：17483262发布日期：2019-04-20 06:35阅读：346来源：国知局

本发明涉及一种功能性聚丙烯材料及其制备方法，尤其涉及一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法，属于聚丙烯技术领域。

背景技术：

聚丙烯pp具有低密度，性价比高，易加工成型，耐化学性等优点。广泛应用于汽车内外饰，电子和家用电器等领域，是发展速度最快的塑料品种之一。随着当前汽车轻量化、环保化需求的日益突出，高性能、高性价比，轻质可塑性高的填充聚丙烯热塑性复合材料已成为当前汽车轻量化“以塑代钢”的焦点领域。

近年来，汽车内外饰件，尤其是在一些重要的大型汽车内外饰结构件如仪表板骨架、中央通道骨架、保险杠等结构件有着结构设计复杂化和轻量化的发展趋势。其中，实现轻量化的最有效方法就是减少填充矿物含量(即降低样件密度)和对样件进行薄壁化设计。但是，减少矿物含量无疑会对pp材料的刚度和高低温尺寸稳定性产生不利影响。针对这些问题，目前主要的解决方案是通过将玻璃纤维，矿物晶须与传统的矿物填充物(碳酸钙，滑石粉等)复配，降低填充改性pp材料的收缩率，同时提高刚性来满足薄壁化保险杠的需求。如专利cn101838423b，专利cn105778297a，专利cn105385041a和cn108329599a。这种方法存在两个明显的缺点，一是晶须纤维的加入会降低材料整体的韧性，同时纤维填充物容易外露，影响成品外观。二是这些矿物晶须成本高于传统矿物填充物滑石粉，增加了复合材料的成本不利于市场竞争。此外，汽车产业的竞争加剧，各大主机厂的越来越大的降本压力，为提高生产效率，尤其对于保险杠这类大尺寸零件，主机厂提出减少注塑时间(即快节拍生产)的新要求。

综上，保险杠材料的薄壁化和轻量化设计时，不仅仅是降低材料的收缩率，提高刚性，还需要综合保证一定的韧性，优异的外观品质。保险杠是易损件，整体成本是不可忽视的一个因素。最后，还需要提高材料的可加工性，流动性以满足主机厂高效率，快节拍的生产要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于快节拍生产的低密度薄壁保险杠用改性聚丙烯材料，具体涉及到用于汽车保险杠的一种低矿物填充、高流动、高韧性、高刚性、低收缩和低线性热膨胀收缩率的改性聚丙烯材料。

为实现以上目的，该方法主要采用相应配比及一定种类的超高径厚比、片层高度完整的超细滑石粉，高熔融指数聚丙烯，弹性体、抗氧剂、光照助剂等经双螺杆挤出机挤出造粒制备而来。在本发明的体系中采用的超高径厚比、片层高度完整的超细滑石粉，具有超高比表面积，充分提高填料和聚丙烯基体之间的接触面积。因此，相较于常用的滑石粉，能够在较低的填充量下即可有效的提升复合材料的刚性，降低材料线性膨胀系数及收缩率，进而保证轻量化，薄壁化的保险杠的尺寸稳定性。所采用的高熔融指数聚丙烯基体能够有效的提高材料的加工流动性，使得保险杠成型周期缩短，以符合汽车产业的快节拍生产需求。所采用的的高韧性弹性体能显著提高材料的韧性并降低收缩率。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料，有下列按照重量份计的原料制备而成：

聚丙烯：60-85份

超细超高径厚比滑石粉：5-18份，

弹性体：8-20份，

抗氧剂：0.1-1.0份，

其他助剂：0-3份。

进一步的，所述的聚丙烯材料是指在230℃，2.16kg条件下材料的流动速度在15-200g/10min聚丙烯的一种或几种的混合物。

所述的滑石粉所述的滑石粉具有超细尺寸、超高径厚比、高规整度的粉体材料，优选来自imercy公司phlogopiteflake系列滑石粉，目数8000-12000目，径厚比超过100：1。

所述的弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物的一种或几种的混合物，密度为0.80～1.0g/cm³。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010(四(β—3,5—二叔丁基—4—羟基苯基)季戊四醇酯基)、抗氧剂168(三(2,4—二叔丁基苯基)亚磷酸酯、抗氧剂dstp(硫代二丙酸双十八醇酯)其中的一种或者几种混合物。

所述的其他助剂为光稳定剂v703、5590、5229，t79，乙烯基双硬酯酰胺(ebs)等中的一种或几种。

上述快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下制备步骤。

按重量份数，将60-85份聚丙烯，8-20份弹性体，0.1-1.0份抗氧剂和0-3份其他助剂混合原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内。将5-18份超细超高径厚比滑石粉从侧喂料口加入到挤出机中经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒制备成聚丙烯复合材料。

所述的双螺杆挤出机的i～x区加工温度依次为155℃，185℃，210℃，215℃，215℃，220℃，225℃，225℃，225℃，230℃。主螺杆转速为400～600r/min，水槽温度15℃～55℃。

与现有技术相比，本发明的积极效果如下：

(1)本发明采用具有超细超高径厚比滑石粉作为复合材料的填充组分。在较低填充量下，所制备出的聚丙烯复合材料即具有低的线性热膨胀系数和优异的尺寸稳定性，可以满足低密度薄壁化车用保险杠的零缝隙以及在较宽的温度范围内不变形，不翘曲的产品应用要求。

(2)本发明所采用的滑石粉具有超高厚径比，提升了滑石粉和聚丙烯基体间的接触面积，即提升了滑石粉与聚丙烯树脂的相容性，在进一步的提升复合材弯曲模量的同时，亦可以保持较高的冲击强度。对复合材料的流动性也有着很大的提升作用，与本发明所采用的聚丙烯基体组合相互配合，可以确保复合材料的高流动性，大大缩短保险杠成型周期。

(3)本发明所采用的滑石粉具有原料成本低，来源广，直接与聚丙烯、弹性体等共混挤出即可制备聚丙烯复合材料，制备工艺简单、生产成本低具有很强的市场竞争力。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。应该强调的是，这些实施例仅用于对本发明的进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明实施例所用主要原料：

pp：共聚聚丙烯，巴塞尔ea5075，熔融指数mfr为60g/10min(230℃、2.16kg)。

超细超高径厚比滑石粉：imercy公司phlogopiteflake系列滑石粉，目数8000-12000目，径厚比超过100：1。

弹性体为sk公司生产的热塑性poe弹性体，牌号为lc168。

具体实施例如下：

实施例1

按重量份数，将目数为8000目，径厚比超过100:1的滑石粉17份与流动速度为60g/min的巴塞尔的ea5075共聚聚丙烯66份，弹性体15份，dstp168抗氧剂0.1份，其他助剂：润滑剂白油，乙烯基双硬酯酰胺1.9份一起加入到混料机中混合均匀后，再加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒制备成保险杠用聚丙烯复合材料。