CN101148528A - 一种低收缩高流动高韧性聚丙烯的制备方法 - Google Patents

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周英辉
罗忠富
李永华
丁超
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本发明一种低收缩高流动高韧性聚丙烯的制备方法涉及一种低收缩高流动高韧性聚丙烯组合物、及其制备方法和用途，该组合物的熔体流动速率为25－100g/10min(230℃/2.16KG)，各组分按重量份计为：高流动性聚丙烯35－65、热塑性聚烯烃弹性体10－40、增韧剂6－20、无机填料10－25、抗氧剂0.2－1.0、耐候剂0.2－1.0、加工助剂0.1－1.0，所述增韧剂为乙烯－辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物与氢化苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中的一种或其组合物。制备方法是：(1)将各组分和0－50％无机填料混合3－8分钟，获得混合物；(2)将剩余的无机填料和(1)步骤得到的混合物在180～235℃的温度下熔融共混、挤出造粒。该组合物用于汽车保险杠和结构复杂的大型薄壁制品。

Description

一种低收缩高流动高韧性聚丙烯的制备方法
技术领域
本发明一种低收缩高流动高韧性聚丙烯的制备方法涉及一种低收缩高流动高韧性聚丙烯组合物、及其制备方法和用途，所述聚丙烯组合物可用于汽车保险杠和结构复杂的大型薄壁制品，具有较高的流动性和较高的抗冲击性，并且同时具有较低的收缩率。
技术背景
在汽车行业中，随着塑料材料的重量减轻和性能提高，塑料材料用于各种汽车部件有持续增加的势头。与其他塑料材料相比，对聚烯烃材料的需求增长快速，原因在于其低比重、易回收和价格便宜等。在聚烯烃树脂中，聚丙烯树脂在汽车中广泛应用，例如，作为内饰件的仪表板、门板、立柱等，作为外饰件的保险杠、防擦条等。
目前，在汽车行业里，轿车的保险杠普遍为三元乙丙橡胶改性的聚丙烯，该材料用量达到保险杠总用量的70％以上。
现在的轿车保险杠的产品设计都向形状复杂、壁薄、质量轻的方向发展。这就必然要求用来制造轿车保险杠的塑料材料具备较好的流动性、较高的冲击性以及低的成型收缩率等性能。尽管聚丙烯树脂具有众多优点，但是，聚丙烯树脂的固有限制在于，非常难以获得优异的流动性和优异的冲击性或刚性之间的平衡，同时聚丙烯的收缩率很高通常为1.6％左右。这就要求我们能够制备一种即具有高流动、高抗冲，又具有较低收缩率的聚丙烯复合材料，以满足汽车行业日益苛刻的要求。
发明内容
本发明目的在于：提供一种低收缩高流动高韧性聚丙烯组合物，以解决现有技术中流动性、抗冲击性及收缩率较难平衡的问题。
本发明的再一目的是提供一种上述组合物的制备方法。
本发明的又一目的是提供一种上述组合物的用途。
本发明目的可通过下述技术方案实现：一种高流动高韧性低收缩聚丙烯组合物，其熔体流动速率为25-100g/10min(230℃/2.16KG)，各组分按重量份计为：
高流动性聚丙烯      35-65
热塑性聚烯烃弹性体  10-40
增韧剂              6-20
无机填料            10-25
抗氧剂              0.2-1.0
耐候剂              0.2-1.0
加工助剂            0.1-1.0
其中，所述的增韧剂选自POE(乙烯-辛烯共聚物)、EPDM(三元乙丙橡胶)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)与SEBS(氢化SBS)中的一种或一种以上的组合物。增韧剂的加入可大幅提高组合物的抗冲击韧性。本发明通过选用适宜的聚丙烯树脂，采用热塑性聚烯烃弹性体作为收缩改善剂降低复合材料的收缩率，并复合增韧剂对聚丙烯进行增韧改性，同时加入超细滑石粉提高材料的刚性和尺寸稳定性，从而得到具有较高流动性、较高冲击韧性和较低收缩率的聚丙烯组合物。
所述的高流动性聚丙烯选自丙烯均聚物、乙烯-丙烯共聚物、RTPO以及它们的混合物。优选使用乙烯-丙烯共聚物作为高流动性聚丙烯树脂。
所述的收缩改善剂为热塑性聚烯烃弹性体，选自Catalloy工艺生产的用于改善收缩率的聚丙烯合金。优选Basell生产的Hifax系列产品中的一种或它们的混合物。其作用是降低聚丙烯复合材料的收缩率。
所述的无机填料选自玻璃纤维、滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、粘土、硫酸镁、晶须等中的一种或它们的混合物，这些无机填料中，特别优选粒径尺寸为1250目-4000目滑石粉。无机填料赋予复合材料足够的强度和刚性，同时有利于降低收缩率。
所述的抗氧剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能，可选自酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或一种以上复配，其中酚类可为四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6-二(1-苯基)乙基-4-壬基苯酚，亚磷酸酯类可为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代酯可为硫代二丙酸双(十八)酯或硫代二丙酸二硬脂醇酯，优选的牌号为汽巴(CIBA)公司的Irganox 1010，也可以与Irganox 168复配。
所述的耐候剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，为受阻胺类(HALS)光稳定剂，可为双(2，2，6，6-四基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚-[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基]-[2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]等，优选牌号为汽巴(Ciba)公司的TINUV770或TINUV944，或两者的复配。
所述的加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂(如硬脂酸钙、硬脂酸锌)、硬脂酸复合酯或酰胺类(芥酸酰胺和油酸酰胺)中的一种或一种以上；
制备本发明所述的聚丙烯复合材料包括下述步骤：
(1)将聚丙烯树脂、收缩改善剂、增韧剂、0-50％的无机填料、抗氧剂、耐候剂、加工助剂置于混合机中搅拌混合3-8分钟，获得混合物；
(2)将剩余的无机填料和(1)步骤得到的混合物经精密计量分别送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内，以180～235℃的温度下熔融共混、挤出造粒，螺杆长径比不小于32，即：必须大于或等于32。
本发明所述的聚丙烯复合材料适用于制作汽车保险杠和其他形状复杂的大型薄壁制件。制得的产品各项性能指标均达到或超过预定的要求，材料在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度为30-70KJ/m2(按ISO180测试)，熔体流动速率为15-40g/10min(按ISO1133，条件230℃/2.16KG)，同时注塑收缩率降低到O.45-0.85％(按GB15585)，其他技术指标达到或超过目前汽车保险杠用聚丙烯材料的标准。
因此本发明提供了一种高流动高韧性低收缩汽车保险杠专用聚丙烯及其制备方法，满足轿车工业发展的需要。
下面结合实施例，对本发明做进一步详细说明：
具体实施方式
实施例1
表1样品1的配比
  原料名称   用量(重量)
  高流动性聚丙烯   35phr
  聚丙烯合金Hifax   35phr
  POE   8phr
  超细滑石粉3000   22phr
  1010/168   0.1/0.2phr
  770/944   0.2/0.2phr
  硬脂酸钙   0.2phr
制备方法：
(1)将聚丙烯树脂、聚丙烯合金Hifax、6-8份超细滑石粉、增韧剂、抗氧剂、耐候剂、加工助剂置于混合机中搅拌混合，混合3-8分钟，获得混合物；
(2)将余量超细滑石粉和(1)步骤得到的混合物经精密计量系统分别送入双螺杆挤出设备内，以195～215℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、烘干装包。得到的产品具体测试结果如表2所示
表2样品1的测试结果
  性能   测试标准   单位   实施例1
  悬臂梁缺口冲击强度   ISO180   KJ/m2   43
  熔融指数   ISO1133   g/10min   16.7
  注塑收缩率   GB15585   ％   0.53
实施例2
表3样品2的配比
  原料名称   用量(重量)
  高流动性聚丙烯   58phr
  聚丙烯合金Hifax   12phr
  SEBS   18phr
  超细滑石粉   12phr
  1010/168   0.1/0.2phr
  770/944   0.2/0.2phr
  硬脂酸锌   0.2phr
制备方法：
(1)将聚丙烯树脂、聚丙烯合金Hifax、增韧剂、抗氧剂、耐候剂、加工助剂置于混合机中搅拌混合，混合3-8分钟，获得混合物；
(2)将超细滑石粉和(1)步骤得到的混合物经精密计量系统分别送入双螺杆挤出设备内，以195～215℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、烘干装包。得到的产品具体测试结果如表2所示
表4样品2的测试结果
  性能   测试标准   单位   样品1
  悬臂梁缺口冲击强度   ISO180   KJ/m2   64
  熔融指数   ISO1133   g/10min   35
  注塑收缩率   GB15585   ％   0.77
实施例3
表5样品3的配比
  原料名称   用量(重量)
  高流动性聚丙烯   50phr
  聚丙烯合金Hifax   20phr
  POE   13phr
  超细滑石粉   17phr
  1010/168   0.1/0.2phr
  770/944   0.2/0.2phr
  芥酸酰胺   0.2phr
制备方法：
(1)将聚丙烯树脂、聚丙烯合金Hifax、增韧剂、抗氧剂、耐候剂、加工助剂置于混合机中搅拌混合，混合3-8分钟，获得混合物；
(2)将超细滑石粉和(1)步骤得到的混合物经精密计量系统分别送入双螺杆挤出设备内，以195～215℃的温度下熔融混炼、挤出造粒、烘干装包。得到的产品具体测试结果如表2所示
表6样品3的测试结果
  性能   测试标准   单位   样品1
  悬臂梁缺口冲击强度   ISO180   KJ/m2   56
  熔融指数   ISO1133   g/10min   25
  注塑收缩率   GB15585   ％   0.62

Claims (9)

1.一种低收缩高流动高韧性聚丙烯组合物，其熔体流动速率为25-100g/10min(230℃/2.16KG)，各组分按重量份计为：
高流动性聚丙烯        35-65
热塑性聚烯烃弹性体    10-40
增韧剂                6-20
无机填料              10-25
抗氧剂                0.2-1.0
耐候剂                0.2-1.0
加工助剂              0.1-1.0
其中，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物与氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或一种以上的组合物。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的高流动性聚丙烯为丙烯均聚物、乙烯-丙烯共聚物中的一种以及它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的热塑性聚烯烃弹性体，选自Catalloy工艺生产的用于改善收缩率的聚丙烯合金。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的无机填料为滑石粉，其粒径尺寸为1250目-4000目。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010，也可以与亚磷酸酯类抗氧剂复配，为1010和168复配。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的耐候剂为受阻胺类(HALS)光稳定剂770、944中的一种，或770和944复配。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的加工助剂选自低分子酯类硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸复合酯类、芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或其混合物。
8.一种针对权利要求1所述的聚丙烯组合物的制备方法，包括下述步骤：
(1)将聚丙烯树脂、收缩改善剂、增韧剂、0-50％无机填料、抗氧剂、耐候剂、加工助剂置于混合机中搅拌混合3-8分钟，获得混合物；
(2)将剩余的无机填料和(1)步骤得到的混合物分别送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以180～235℃的温度下熔融共混、挤出造粒，螺杆长径比不小于32。
9.针对权利要求1至8之一项所述的聚丙烯组合物的用途，用于制备开模收缩率0.45-0.85％的汽车保险杠和形状复杂的大型薄壁制件。
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