本发明涉及聚丙烯材料，更具体地，涉及一种微发泡聚丙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在汽车行业环保化和轻量化的趋势日益高涨的前提下，聚丙烯微发泡材料成为轻量化复合材料的理想选择，它具有独有的致密表层和发泡芯层结构，在保证材料基本性能的前提下，能显著减轻制件重量，实现汽车轻量化。发泡型材料内部微孔的形成不可避免的降低了发泡材料的力学性能指标，尤其是刚性，因此须加入增强材料(常见的有玻璃纤维、碳酸钙等)以保证制件满足相应的性能，比如名称为一种电动工具用玻纤增强聚丙烯微发泡材料及其制备方法的中国专利提供的增强型微发泡聚丙烯材料就通过加入玻璃纤维来得到实现聚丙烯微发泡材料的增强。
2、激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种焊接方法，即激光辐射(波长一般为900～1100nm)加热塑料工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，使塑料工件表面接触面熔化，形成特定的熔池，进而使得塑料工件粘接在一块的焊接工艺。与其它的焊接技术(如摩擦振动，脱水粘接，热焊接，超声波焊接)相比，激光焊接具有非接触、不透气、不漏水、快速高效、精度高、焊缝美观、产品外形无限制、易控制、适应性强等优点。
3、目前未见增强型微发泡聚丙烯材料用作激光焊接材料，其原因主要是目前常见的增强型微发泡聚丙烯材料对激光的透过率和吸光效率都较低，导致材料制成的工件的焊接剪切力不足(低于800n)，无法满足使用的要求。
4、因此，需解决目前采用激光焊接对增强型微发泡聚丙烯材料进行加工时的焊接剪切力不足的问题。
技术实现思路
1、本发明的首要目的是克服上述现有技术中采用激光焊接对增强型微发泡聚丙烯材料进行加工时的焊接剪切力不足的问题，提供一种微发泡聚丙烯组合物。该微发泡聚丙烯组合物制备的工件在激光焊接后具有良好的焊接剪切力。此外，该微发泡聚丙烯组合物还具有较低的密度、良好的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度，满足使用的需求。
2、本发明的进一步目的是提供上述微发泡聚丙烯组合物的制备方法。
3、本发明的进一步目的是提供上述微发泡聚丙烯组合物在制备激光焊接的聚丙烯工件中的应用。
4、本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
5、一种微发泡聚丙烯组合物包括如下重量份数的组分：
6、
7、所述着色剂为钨有机盐、三氧化二钐、甲基邻苯二硫酚金属络合物四丁基铵盐、氨基酞菁金属络合物或炭黑中的至少一种。
8、本发明的发明人通过研究发现，目前增强型微发泡聚丙烯材料的增强材料主要是玻璃纤维、碳酸钙或滑石粉，这些增强材料对波长为900～1100nm的激光具有阻隔性，从而阻碍了激光焊接中激光对增强型微发泡聚丙烯材料在的穿透；此外，增强型微发泡聚丙烯材料的泡孔对激光有散射作用，也使得激光的透过率下降，这两方面的作用使得增强型微发泡聚丙烯材料对激光的吸收率低，从而导致工件的焊接剪切力低。
9、本发明的发明人通过进一步研究研发，在微发泡聚丙烯组合物中加入碳纤维，其不仅起到增强材料的作用，提高微发泡聚丙烯组合物的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度，而且还有与特定的着色剂配合，提高微发泡聚丙烯组合物的焊接剪切力，其原因是：碳纤维和特定的着色剂都可以作为吸光材料，两者的存在对激光具有高吸光效率，克服了材料对激光的吸收率低的问题，从而使得微发泡聚丙烯组合物工件的表面接触面充分熔化，工件充分粘接，有效提高材料的焊接剪切力。
10、即本发明的微发泡聚丙烯组合物制备的工件在激光焊接后具有良好的焊接剪切力。此外，该微发泡聚丙烯组合物还具有较低的密度、良好的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度，满足使用的需求。
11、优选地，包括如下重量份数的组分：
12、
13、在本发明中，所述聚丙烯树脂由第一聚丙烯、第二聚丙烯和第三聚丙烯按质量比为(2～6)：(1～3)：1的比例组成，所述第一聚丙烯为熔融指数为1g/min≤mi≤10g/min的均聚聚丙烯，第二聚丙烯为熔融指数为50g/min＜mi≤150g/min的共聚聚丙烯，第三聚丙烯为熔融指数为10g/min≤mi≤50g/min的共聚聚丙烯。
14、第一聚丙烯具有高结晶度，第二聚丙烯具有高流动性，第三聚丙烯的抗冲击性能较好，通过三者的特定质量比的复配，可以使微发泡聚丙烯组合物在具有良好的流动性和抗冲击性能的情况下，还具有良好的强度，从而使得微发泡聚丙烯组合物的焊接剪切力更高。
15、更为优选地，所述第三聚丙烯为乙烯-丙烯共聚物。
16、更为优选地，所述第一聚丙烯为熔融指数为1g/min≤mi≤3g/min的均聚聚丙烯，第二聚丙烯为熔融指数为60g/min≤mi≤150g/min的共聚聚丙烯，第三聚丙烯为熔融指数为10g/min≤mi≤30g/min的共聚聚丙烯。
17、本发明的第一聚丙烯、第二聚丙烯和第三聚丙烯的熔融指数可采用测试标准iso1133-1/2:2012，在230℃、2.16kg测试条件下测得。
18、可选地，所述碳纤维为st600、st800、fuy-110-10、fuy-110-15、px35ca0250-65或aceca-cbz sp2中的至少一种。
19、优选地，所述碳纤维为st600或px35ca0250-65中的至少一种。
20、选用该特定的碳纤维，得到的微发泡聚丙烯组合物的焊接剪切力更高。
21、优选地，所述着色剂为钨有机盐；所述钨有机盐由六氯化钨和磷酸三丁酯发生化合反应得到。
22、本发明的发明人通过研究发现，以由特定的原料合成的钨有机盐作为着色剂加入到本发明的微发泡聚丙烯组合物中，得到的微发泡聚丙烯组合物的焊接剪切力更加有优异，能达到850n以上。
23、具体地，所述钨有机盐的制备方法如下：将六氯化钨溶解在二氯甲烷中，在0～50℃下边搅拌边滴加磷酸三丁酯至过量，继续搅拌1～2h，然后蒸馏(蒸馏是为了将二氯甲烷、未反应的磷酸三丁酯以及反应中产生的副产物氯化氢去除)，即得所述钨有机盐。
24、可选地，所述甲基邻苯二硫酚金属络合物四丁基铵盐中的金属为铁、钴、镍、铜、锌或锰中的至少一种。
25、优选地，所述甲基邻苯二硫酚金属络合物四丁基铵盐中的金属为铁或铜中的至少一种。
26、可选地，所述氨基酞菁金属络合物中的金属为铁、钴、镍、铜、锌、锰、铅或铟中的至少一种，所述氨基酞菁金属络合物中的氨基酞菁为3,3＇,3＇＇,3＇＇＇-四正丁氨基酞菁、1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基酞菁或1,8,15,22-四枯丁苯氧基酞菁中的至少一种。
27、优选地，所述氨基酞菁金属络合物中的金属为铜或锰中的至少一种，所述氨基酞菁金属络合物中的氨基酞菁为3,3＇,3＇＇,3＇＇＇-四正丁氨基酞菁。
28、可选地，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或苯乙烯-丁烯共聚物弹性体中的至少一种。
29、优选地，所述增韧剂由乙烯-丁烯共聚物和苯乙烯-丁烯共聚物弹性体按质量比为(1～1.5)：(1.5～1)的比例组成。
30、可选地，所述相容剂为马来酸酐接技聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚丙烯中的至少一种。
31、优选地，所述相容剂为马来酸酐接技聚丙烯。
32、可选地，所述助剂为抗氧剂或光稳定剂中的至少一种。
33、可选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
34、进一步可选地，所述抗氧剂为1010、1076、3114、168、pep-36中的至少一种。
35、可选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，包括但不限于uv-3808pp5、la-402af等。
36、上述微发泡聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合，熔融挤出，造粒，即得所述微发泡聚丙烯组合物。
37、通常地，所述制备方法包括如下步骤：将各组分在高混机中搅拌混合，然后在双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，即得微发泡聚丙烯组合物。所述熔融的温度为170～220℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为350～450转/分。
38、将上述熔融挤出、造粒后得到的微发泡聚丙烯组合物与发泡剂混合后，经闭模发泡后，即可得到微发泡聚丙烯组合物制件。所述发泡剂的用量为微发泡聚丙烯组合物的用量的0.1～5％。
39、可选地，所述发泡剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、甲苯磺酞氨基崛、偶氮二碳酸胺中的至少一种。
40、优选地，所述发泡剂为偶氮二碳酸胺。
41、上述微发泡聚丙烯组合物在制备激光焊接的聚丙烯工件中的应用也在本发明的保护范围内。
42、优选地，所述聚丙烯工件为汽车结构件，包括但不限于微发泡汽车门板、换档器底座等。
43、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
44、本发明的微发泡聚丙烯组合物制备的工件在激光焊接后具有良好的焊接剪切力。此外，该微发泡聚丙烯组合物还具有较低的密度、良好的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度，满足使用的需求。