一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，特别涉及一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)是一种无毒，相对密度低、耐化学性优异、物理力学性能突出的高分子材料，具有强度高、刚度高、硬度高、耐热性好，加工性能优异，价格低廉，综合性能优异等特点，广泛应用在汽车、家电、食品、医疗、建筑管材等多个领域，是目前市场上需求增速最快的通用塑料之一。

2、汽车作为日常生活的主要交通工具，随着消费者体验水平的不断提高，消费者对汽车车身的外在美观及科技感要求越来越高，各大汽车企业为了迎合消费者的爱好需求，也在对汽车本身的结构改进及汽车所用材料进行全面的升级改造，为了提高自身竞争力，部分车企也推出透明保险杆等；保险杠是汽车上通用的零部件，在汽车装配的过程中，由于要经过组装、打螺丝等相关过程，因此对材料的刚性和韧性都有一定的要求，即所谓的刚韧平衡材料，常规普通的保险杠材料，一般都是pp+epdm-td20(pp主材+增韧剂+矿物填充)材料。为了降低车体的自身重量，节能减排，在汽车装配时对保险杆的选材也提出了更高的要求，甚至明确提出了汽车保险杠要采用pp+epdm-td15，pp+epdm-td10的材料。但是，对于汽车保险杆而言将改性pp材料做到既高透明又低收缩是难以解决的技术问题；首先，要实现改性pp材料的高透明，只能选取一些常规的均聚pp材料，由于其具有单一的组分，只含有聚丙烯，材料中不含橡胶相，因此看起来会更加透明，但均聚材料的缺陷也比较明显，收缩率较大，并不适合作为保险杠选材，若加入大量的矿物填充来降低材料的收缩率，又会导致其透明度严重下降；另外，均聚材料自身韧性差，作为保险杠制件，在装配的过程中，很可能出现卡扣断裂的现象。共聚聚丙烯虽然收缩率相对较低，但其本身含有乙烯、丙烯两项组分，其透明度本身已相对较低，再加入矿物填充来适应保险杠材料的要求，就会更加降低其自身透明度。因此，为了适应主机厂透明保险杠的要求，对于改性塑料厂商来说，开发一款高透明、低收缩车用保险杠聚丙烯材料已经迫在眉睫。

3、申请号为201810699676.2的中国专利公开了一种高刚高韧低密度聚丙烯组合物及其制备方法，其由聚丙烯71-78％，晶须8-12％，增韧剂14-17％，抗氧剂0.2-0.5％，其他助剂0.2-0.5％按重量％经混合、挤出造粒制成，该发明最终制得的聚丙烯具有较高的刚性和韧性，但聚丙烯组合物的透明度较低；申请号为200810207476.7的中国专利公开了一种高透明高流动增韧聚丙烯材料及其制备方法，由以下重量配比的原料制成：聚丙烯20-70％、m-llpe10-30％、乙烯辛烯共聚物5-10％、相容剂3-10％、sebs5-15％、白油5-30％、抗氧剂0.1-0.5％，利用该发明的原料组分和方法制得的增韧聚丙烯具有优异的力学性能，而且流动性、透明性均强于普通的pp增韧材料，但是该发明中添加了多种改性组分，导致最终合成的聚丙烯材料的透明度不高。

4、对于高透明材料的开发，部分专利中也提出了一些解决方案。申请号为202211244565.5的中国专利中提出加入pp增刚剂母粒及分散剂来制备高透明聚丙烯填充绳料，该方案虽然能提高材料的刚性、强度，但最终制得的材料韧性低，无法满足汽车保险杠的使用要求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料及其制备方法，能够在提高聚丙烯材料透明度的同时，降低材料的收缩率。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料，以重量百分比计，由以下原料组成：高结晶共聚聚丙烯76％-99％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、增韧剂10％-20％、透明剂1％-3％；

4、其中，所述增韧剂为丙烯基弹性体中的一种或多种组合物；所述透明剂为易结晶成核的透明成核母粒，所述透明成核母粒为纳米乙苯橡胶与二[2,2’亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯]羟基铝盐的混合物。

5、进一步的，所述丙烯基弹性体由丙烯基团和弹性体结合；所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物、丙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。

6、进一步的，所述高结晶共聚聚丙烯为由氢调法制得的高结晶共聚聚丙烯中的一种或几种；所述高结晶共聚聚丙烯在230℃和2.16kg的载荷下的熔融指数为20-30g/10min，悬臂梁缺口冲击强度为8-15kj/m2。

7、进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或几种混合物。

8、进一步的，所述润滑剂为n,n’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或几种混合物。

9、进一步的，所述光稳定剂为受阻酚类光稳定剂、硫酯类光稳定剂和亚酯酸盐类光稳定剂中的一种或几种混合物。

10、一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

11、s1：按设定的重量百分比将高结晶共聚聚丙烯、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、增韧剂和透明成核母粒加入高速搅拌机中，搅拌均匀，得到预混料；

12、s2：将预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机中，使预混料在平行双螺杆挤出机中经过剪切熔融共混后挤出，得到料条；

13、s3：对料条进行冷却、干燥、切粒，得到高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料。

14、进一步的，所述平行双螺杆挤出机的长径比为48:1，进料区温度为100-150℃，加热区温度为180-200℃，压缩区温度为180-200℃，挤出区温度为200-220℃，加工温度为180-220℃，真空度≥-0.07mpa。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明提供的一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料，添加了纳米乙苯橡胶与二[2,2’亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯]羟基铝盐的混合物，能够使聚丙烯材料快速成核、结晶，并在增加聚丙烯材料的透明性的同时，降低材料的收缩率，同时提高材料的强度，满足市场对高透明、低收缩保险杠的需求；通过加入增韧剂，能够与聚丙烯树脂很好的融合，在保证聚丙烯材料透光度影响不大的前提下，降低材料的收缩率，达到保险杠材料收缩率的要求；并通过合理控制原料的配比，使聚丙烯材料的透明度、收缩率达到最佳；本发明中的增韧剂为丙烯基弹性体中的一种或几种，能够与聚丙烯树脂很好的融合，添加后能够在不影响透明性的同时，改善材料的冲击强度，不仅能达到提高冲击的效果，还能够降低材料的收缩率。

17、2、本发明中的丙烯基弹性体由丙烯基团和弹性体结合，其中，弹性体为乙烯-辛烯共聚物、丙烯-辛烯共聚物中的一种或几种，相较于其他弹性体，乙烯-辛烯共聚物和丙烯-辛烯共聚物具有较好的热稳定性和耐候性，能够减缓材料老化速度，且乙烯-辛烯共聚物和丙烯-辛烯共聚物还具有较低的熔融粘度和较好的分散性，能够增加材料的流动性和加工性能，有利于材料在注塑、挤出等加工过程中的成型性能。

18、3、本发明中的高结晶共聚聚丙烯为由氢调法制得的高结晶共聚聚丙烯中的一种或几种，由氢调法生产的高结晶共聚聚丙烯具有高结晶度、高分子量、高熔体流动性等优点；选用在230℃和2.16kg的荷载下的熔融指数为20-30g/10min、悬臂梁缺口冲击强度为8-15kj/m2的高结晶共聚聚丙烯，能够使材料的注塑加工更易进行，并制得具有更高力学性能、更好强度和硬度的材料。

19、4、本发明中的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或几种，受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂具有较高的热稳定性和耐热性能，能够延长聚丙烯材料在高温条件下的使用寿命，这些抗氧剂与聚丙烯材料具有良好的相容性，不会明显影响材料的加工性能，抗氧剂即使以较低的用量添加，仍能达到有效的抗氧化保护效果，能够降低生产成本。

20、5、本发明中的润滑剂为n,n’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或几种，n,n’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁相较于其他润滑剂具有良好的熔融稳定性，能够在熔融过程中抵抗高温条件下的降解，从而长时间保持润滑效果；且这些润滑剂与聚丙烯材料具有良好的相容性，能够均匀分散在聚丙烯中，不易析出或聚集；还能减少摩擦和热量的生成，提高加工效率，改善材料表面的光滑度。

21、6、本发明中的光稳定剂为受阻酚类光稳定剂、硫酯类光稳定剂和亚酯酸盐类光稳定剂中的一种或几种，相较于其他光稳定剂，这些光稳定剂具有较好的耐热性，在高温环境下也能有效发挥稳定作用，以保护聚丙烯材料的性能不受热分解和氧化影响，延长产品的使用寿命，并且不会显著影响材料的透明性。

22、7、本发明提供的一种高透明低收缩的车用保险杠聚丙烯材料的制备方法，工艺简单、操作简便，采用平行双螺杆挤出机进行连续挤出，能够实现高速生产，提高生产效率，最终制得具有优异的透明性、低收缩性能的车用保险杠聚丙烯材料。

23、8、本发明中通过控制双螺杆挤出机的真空度和各段的加工温度，能够优化聚丙烯材料的熔融性能，有助于保持材料的均一性和稳定性，提高材料的质量水平。