低等规聚丙烯和金云母的组合作为提高聚丙烯制品熔接线强度和力学性能的添加剂的应用的制作方法

1.本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及低等规聚丙烯和金云母的组合作为提高聚丙烯制品熔接线强度和力学性能的添加剂的应用。


背景技术：

2.聚丙烯(pp)具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及机械领域。玻璃纤维增强聚丙烯具有高刚性、高冲击、耐疲劳蠕变好等优点，可应用在对耐热要求高的零部件，替代金属和工程塑料，同时玻璃纤维增强聚丙烯也可应用在汽车用塑料制品上，如汽车叶轮，但是在多浇口注塑时料流交汇形成熔接线现象的问题，这限制了其在汽车用塑料制品上的应用。为了改善玻璃纤维增强聚丙烯的熔接线不良缺陷，人们进行了很多研究。例如现有技术公开了添加高流动性等规聚丙烯提高材料整体的流动性可以改善熔接线外观和强度，但材料的韧性会降低。为了提高材料的韧性，可以添加弹性体，通过增加材料中弹性体的用量，提高材料的韧性，但添加较多含量的弹性体会降低材料的强度。另外，对于汽车叶轮，要求汽车叶轮具有良好的动平衡和高温高速旋转不开裂的性能。目前现有技术无法在同时提高玻璃纤维增强聚丙烯制品的熔接线强度和力学性能。


技术实现要素：

3.本发明为了克服上述技术问题，提供一种低等规聚丙烯和金云母的组合的应用，所述低等规聚丙烯和金云母的组合能够有效提高玻璃纤维增强聚丙烯制品的熔接线强度和力学性能。
4.本发明的另一个目的在于提供一种聚丙烯组合物。
5.本发明的另一个目的在于提供所述聚丙烯组合物的制备方法。
6.本发明的再一个目的在于提供一种聚丙烯制品。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
8.低等规聚丙烯和金云母的组合作为提高聚丙烯制品熔接线强度和力学性能的添加剂的应用，所述聚丙烯制品为由包含玻璃纤维和聚丙烯树脂的组合物制备而成；所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂中的一种或两种的混合物；
9.所述低等规聚丙烯的加入量不超过所述聚丙烯制品的总重量的18％；所述金云母的加入量不超过所述聚丙烯制品的总重量的18％；
10.所述低等规聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为180～1800g/10min，所述低等规聚丙烯的等规指数为40～60％；所述金云母的径厚比为50～100。
11.本发明所述低等规聚丙烯的等规指数按照gb2412-80《聚丙烯等规指数测试方法》测试得到。
12.本发明所述力学性能包括韧性、动平衡、高温高速旋转不开裂的性能。
13.发明人发现通过向玻璃纤维增强聚丙烯材料中添加特定的低等规聚丙烯和金云
母，能有效提高由所述玻璃纤维增强聚丙烯材料制备得到的聚丙烯制品的熔接线强度和力学性能。
14.其中，低等规聚丙烯使得聚丙烯组合物的各组分相容性好，同时所述低等规聚丙烯冷却结晶速度合适，能够使得玻璃纤维增强聚丙烯材料在注塑料流交汇时料流熔合得更好，使得熔接线不明显，强度高，有利于高温高速旋转实验。并且低等规聚丙烯与等规聚丙烯相比有一定的弹性，可提高聚丙烯组合物的韧性，避免了添加弹性体poe增韧带来的强度降低的问题。
15.在添加低等规聚丙烯的基础上，与其它填料相比，本发明所述金云母可以改善玻璃纤维增强聚丙烯材料的翘曲变形，有利于叶轮的动平衡。相比于现有其它填料，如滑石粉，其径厚比一般为15，最大径厚比只有30，对改善翘曲变形和叶轮动平衡有限，而金云母的径厚比较大，可显著改善翘曲变形和叶轮动平衡。
16.进一步地，本发明所述低等规聚丙烯的加入量占所述聚丙烯制品的总重量的1.9～15％；所述金云母的加入量占所述聚丙烯制品的总重量的1.9～15％。
17.本发明所述玻璃纤维的加入量占所述聚丙烯制品的总重量的1.8～32.7％，进一步地，可以为9.2～32.7％、18.9～25.4％，或者25.4～32.7％。
18.本发明还提供一种聚丙烯组合物，所述聚丙烯组合物包括如下按重量份计算的组分：
[0019][0020][0021]
所述熔接线强度改善剂为低等规聚丙烯；所述低等规聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为180～1800g/10min，所述低等规聚丙烯的等规指数为40～60％；
[0022]
所述动平衡改善剂为金云母，金云母的径厚比为50～100；
[0023]
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的一种或两种的混合物。
[0024]
本发明通过在聚丙烯组合物中添加低等规聚丙烯，使得聚丙烯组合物的各组分相容性好；同时本发明所述低等规聚丙烯冷却结晶速度慢，能够使得所述聚丙烯组合物在注塑料流交汇时料流熔合得更好，使得熔接线不明显，强度高，有利于高温高速旋转实验。低等规聚丙烯与等规聚丙烯相比有一定的弹性，可提高聚丙烯组合物的韧性，避免了添加弹性体poe增韧带来的强度降低的问题。
[0025]
通过添加特定径厚比的金云母可以改善玻璃纤维增强聚丙烯材料的翘曲变形，有利于叶轮的动平衡。当金云母含量较低和径厚过小时，改善翘曲不明显，动平衡较大，旋转时零件振动大。当金云母含量较高和径厚过大时，聚丙烯组合物的强度会降低，高温高速旋转开裂，性能降低。
[0026]
优选地，本发明所述聚丙烯组合物包括如下按重量份计算的组分：
[0027][0028]
本发明所述聚丙烯组合物能够制备得到动平衡小、熔接线强度高、力学性能优良的聚丙烯制品。具体地，本发明所述聚丙烯制品的动平衡能够小于0.3，更具体为0.2～0.3；熔接线强度大于35mpa，更具体为37～42mpa；悬臂梁缺口冲击强度大于10kj/m2，更具体为10～13kj/m2；高温高速旋转开裂时间大于5000h，更具体为5300～5600h。
[0029]
进一步地，本发明所述低等规聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为200～1800g/10min。优选地，所述低等规聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为200～390g/10min。
[0030]
优选地，所述低等规聚丙烯的等规指数为40～44％。
[0031]
本发明所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，所述玻璃纤维的纤维单丝直径为10～13μm。
[0032]
本发明所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
[0033]
本发明所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂中的一种或两种。所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种。具体地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂pep-36中的一种或者两种及以上的混合物。
[0034]
本发明所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。具体地，所述光稳定剂可以是uv-3808pp5、la-402xp、la-402af中的一种或者两种及以上的混合物。
[0035]
本发明所述聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：将各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，挤出造粒，得到聚丙烯组合物；所述熔融混炼的温度为170～220℃，螺杆转速为350～450转/分。
[0036]
本发明还保护所述聚丙烯组合物在制备汽车用塑料制品中的应用。进一步地，所述汽车用塑料制品包括但不限于汽车内外饰件、汽车叶轮，汽车内外饰件包括但不限于汽车的座椅支架、门基板、护风圈、天窗支架。
[0037]
进一步地，本发明还保护一种聚丙烯制品，所述聚丙烯制品由上述聚丙烯组合物制成。
[0038]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0039]
本发明通过在玻璃纤维增强聚丙烯材料中添加特定熔体流动速率和等规指数的低等规聚丙烯，所述聚丙烯组合物的各组分相容性好。同时，本发明所述低等规聚丙烯冷却结晶速度慢，能够使得所述聚丙烯组合物在注塑料流交汇时料流熔合得更好，使得熔接线不明显，强度高，零件高温高速旋转不开裂。通过添加一定径厚比的金云母，改善零件动平衡，零件高速旋转时动平衡小，旋转稳定，从而能够制备得到动平衡小、熔接线强度高、力学性能优良的聚丙烯制品，具体地，本发明所述聚丙烯制品的动平衡能够小于0.33，优选为0.2～0.3；熔接线强度大于13mpa，优选为37～42mpa；悬臂梁缺口冲击强度大于6kj/m2，优选为10～13kj/m2；高温高速旋转开裂时间大于5000h，优选为5300～5600h，可用于汽车叶轮等汽车功能件。
具体实施方式
[0040]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。实施例及对比例中的原料均可通过市售得到或可通过已知方法制备得到。另外，关于本说明书中“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“重量份”、“质量％”。
[0041]
以下实施例和对比例中所用的原料的厂家和牌号如下：
[0042]
1、聚丙烯树脂：
[0043]
均聚聚丙烯，pp h9018，兰州石化；
[0044]
2、玻璃纤维：
[0045]
无碱短切玻璃纤维，纤维单丝直径为13μm，ecs13-04-508a，中国巨石股份有限公司；
[0046]
3、熔接线强度改善剂：
[0047]
低等规聚丙烯1：熔体流动速率390g/10min，测试条件230℃/2.16kg，s600，等规指数为44％，日本出光公司；
[0048]
低等规聚丙烯2：熔体流动速率200g/10min，测试条件230℃/2.16kg，t700，等规指数为40％，日本出光公司；
[0049]
低等规聚丙烯3：熔体流动速率1800g/10min，测试条件230℃/2.16kg，t500，等规指数为60％，日本出光公司；
[0050]
低等规聚丙烯4：熔体流动速率50g/10min，测试条件230℃/2.16kg，s901，等规指数为38％，日本出光公司；
[0051]
低等规聚丙烯5：熔体流动速率2600g/10min，测试条件230℃/2.16kg，s400，等规指数为63％，日本出光公司；
[0052]
上述低等规聚丙烯的等规指数的测试标准及方法：按照gb2412-80《聚丙烯等规指数测试方法》进行测试。具体地，将待测样品进行粉碎，称量5g粉碎后的样品放到洗净烘干的玻璃漏斗中，再将称好样品的漏斗放在萃取器内，在圆底烧瓶中，加入200ml正庚烷，放几粒沸石，加热至即将沸腾，装好萃取装置，接通冷却水，进行连续萃取24h。萃取结束后移去萃取器，取出漏斗置于漏斗架上，冷却至常温，用丙酮洗涤三次，用氮气吹，使丙酮尽量挥发，再将含有残余聚合物的漏斗置于充氮真空烘箱内，在100～105℃，余压50ml汞柱干燥2h至恒重，然后称量。等规指数(％)x＝(w2-w0)*100/(w1-w0)，w0为漏斗重量，w1为漏斗与试样共重，w2为萃取后漏斗与试样共重。
[0053]
4、动平衡改善剂：
[0054]
金云母1：径厚比为87，md100，瑞典力矿矿业集团；
[0055]
金云母2：径厚比为81，pw30，瑞典力矿矿业集团；
[0056]
金云母3：径厚比为95，p66，瑞典力矿矿业集团；
[0057]
金云母4：径厚比为41，pd200，瑞典力矿矿业集团；
[0058]
金云母5：径厚比为121，md150，瑞典力矿矿业集团；
[0059]
金云母6：径厚比为50，scm-3，瑞典力矿矿业集团；
[0060]
金云母7：径厚比为100，pw80，瑞典力矿矿业集团；
[0061]
滑石粉：径厚比为15，tyt-777a，北海天源。
[0062]
4、相容剂：
[0063]
马来酸酐接枝聚丙烯，市售；
[0064]
5、抗氧剂
[0065]
抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物，重量比为1：1；抗氧剂1010，市售；抗氧剂168，市售；
[0066]
6、光稳定剂
[0067]
光稳定剂：受阻胺，市售。
[0068]
实施例和对比例所用相容剂、抗氧剂和光稳定剂均为同一种。
[0069]
实施例及对比例
[0070]
聚丙烯组合物的制备：各实施例和对比例的聚丙烯组合物中各组分的含量(按重量份计算)如表1～3所示。
[0071]
上述聚丙烯组合物的制备方法包括以下步骤：
[0072]
将各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，挤出造粒，得到聚丙烯组合物；所述熔融混炼的温度为170～220℃，螺杆转速为350～450转/分。
[0073]
表1
[0074][0075][0076]
表2
[0077][0078]
表3
[0079]
[0080][0081]
性能测试
[0082]
将上述实施例和对比例制备得到的聚丙烯组合物按照如下标准或方法进行测试：
[0083]
1、悬臂梁缺口冲击强度：
[0084]
采用iso 180-2000《塑料悬臂梁冲击强度的测定》测试材料的悬臂梁缺口冲击强度。
[0085]
2、熔接线的评价：采用对冲的iso 527-2019拉伸样条，注塑成有熔接线的拉伸样条，测试熔接线强度，通过其熔接线强度的大小来反映注塑时料流交汇出现熔接线现象问题的大小；其中，熔接线强度越大，表示越不容易出现熔接线现象；熔接线强度越小，表示越容易出现熔接线现象。
[0086]
3、动平衡的评价：将聚丙烯组合物材料注塑成型叶轮(尺寸为直径150mm)，然后把叶轮安装在动平衡测试仪上，按1000rpm转速进行测试，动平衡数据越小，表示动平衡越好，越稳定，波动小。
[0087]
4、高温高速旋转测试：将叶轮安装在测试仪器上，在60℃，4000rpm的测试条件下进行测试，测试叶轮开裂的时间。
[0088]
各实施例和对比例的测试结果如表4所示。
[0089]
表4实施例和对比例的性能测试结果
[0090]
[0091][0092]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可
以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。