CN101338052A - 一种汽车保险杠用聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车保险杠用聚丙烯材料及其制备方法，所述的聚丙烯材料包括聚丙烯、热塑性弹性体、无机填料、润滑剂、抗氧化剂、偶联剂、体积稳定剂和光稳定剂。其制备方法是将无机填料、润滑剂、抗氧化剂、偶联剂、体积稳定剂和光稳定剂加入到混料机中，混合搅拌，再向其加入聚丙烯和热塑性弹性体搅拌混合，将其加入到挤出机中挤出成型，即得。具有耐冲击强度高、力学性能优良、制备工艺简单易行、成本低廉、适合工业化生产的优点，可用于制备汽车保险杠。

Description

一种汽车保险杠用聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新材料技术领域，尤其是一种用于汽车保险杠的聚丙烯材料，本发明还涉及该材料的制备方法。
背景技术
目前，汽车工业快速发展，人们对汽车的性价比要求越来越高。各种环保高分子复合材料在汽车上得到了广泛的应用。汽车保险杠多采用聚氨酯弹性体和ABS等材料制备，但是这些材料成型工艺复杂，价格昂贵，使得汽车成本增加，增大了购买者的负担。改性聚丙烯材料成型工艺简单，造价相对较低，使用作汽车保险杠的较佳材料。但是现有的聚丙烯材料改型工艺复杂，材料的抗冲击能差，增大了司机及乘客的风险。
中国发明专利申请CN1566196A公开了一种新型聚丙烯复合材料，它是由下列重量份的组分组成：共聚聚丙烯粒料25-60、热塑性弹性体5-20、高密度聚乙烯0-20、矿物填料0-40、极性高分子材料0-10、抗热氧化剂0.1-0.6、偶联剂0.1-0.3、光稳定剂0.1-0.3，其具有极强的附着力，但是材料的体积变化较大，抗冲击性能差；而且成型时的流动性较差，制备工艺复杂。
中国发明专利CN1235989A公开了一种可涂装性的改性聚丙烯组合物，该组合物包含100份聚丙烯，10～50份橡胶型增韧剂，5～15份低聚物，5～20份接枝改性聚丙烯，1～15份无机填充物，它由上述各种材料按比例均匀混合，在加工温度180～220℃条件下，经熔融共混后挤出造粒或密炼机造粒而制得；用上述方法制得的组合物其冲击强度最高达629.6J/m，当用作制备汽车保险杠的材料时，其耐冲击强度还不够高，不能吸收更多的冲击能量，从而降低汽车的安全性能。
发明内容
本发明目的是提供一种耐冲击强度高、力学性能优良、制备工艺简单易行、成本低廉、适合工业化生产的汽车保险杠聚丙烯材料。
本发明的再一目的是提供上述汽车保险杠聚丙烯材料的制备方法。
本发明为解决上述问题采用以下技术方案，所述聚丙烯材料包括下述重量份的组分：
聚丙烯：30-70     热塑性弹性体：10-30 无机填料：1-30
润滑剂：1-10      抗氧化剂：0.05-0.8  偶联剂：0.05-0.5
体积稳定剂：1-10  光稳定剂：0.05-0.4。
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯和/或嵌段聚丙烯。
所述的热塑性弹性体为聚烯烃弹性体、三元异丙胶和乙丙橡胶中的一种或其中几种的混合物。
所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、氧化钙和黏土中的一种或其中几种的混合物。
所述的润滑剂为石蜡、氯化石蜡和白油中的一种或其中几种的混合物。
所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基羟基甲苯、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或其中几种的混合物。
所述的偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷和/或铝-锆酸酯偶联剂。
所述的体积稳定剂为油酸盐类、硬脂酸盐类和高密度聚乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述的油酸盐类优选为油酸钠和油酸钙；所述的硬脂酸盐类优选为硬脂酸锌、硬脂酸钙。
所述的光稳定剂为水杨酸对辛基笨酯和/或双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
一种所述的汽车保险杠用聚丙烯材料制备方法，包括以下步骤。
步骤a：将混料机加热到90-100℃，向其加入无机填料、润滑剂、抗氧化剂、偶联剂、体积稳定剂和光稳定剂，混合搅拌10-30分钟，向其加入聚丙烯和热塑性弹性体，继续搅拌2-5分钟，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为8-15转/分钟，螺杆转速为100-260转/分钟，挤出工序段温度依次为150-170℃、170-180℃、180-190℃、160-180℃、180-190℃、180-200℃；挤出的聚丙烯料在冷水中冷却成型。此处所述的冷水为温度为0-40℃的水。
与现有技术相比，本发明的汽车保险杠用聚丙烯材料，由于含有体积稳定剂，其可以使改性后的聚丙烯成型后体积变化小，增强了材料的抗冲击性能；为了在成型加工时改善塑料的流动性，本发明还添加了润滑剂。依照本发明提供的方法制备的聚丙烯材料具有优良的力学性能，尤其是耐冲击性能可以达到730.2J/M；同时，本发明提供的制备方法，不需要对无机填料烘干处理，简单易行，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的技术方案。实施例1-4所使用的混料机是由富利源包装机械有限公司生产的250kg混料机；
挤出机为南京橡塑机械厂制备的型号为SJSH-30双螺杆挤出机；
共聚聚丙烯为广州石化生产的型号为J641的共聚聚丙烯；
嵌段聚丙烯为上海石化生产的型号为M2600R的嵌段聚丙烯。
实施例1
聚丙烯材料：共聚聚丙烯60份、三元异丙胶EPDM 15份、滑石粉15份、石蜡3份、抗氧剂1010为0.2份、铝-锆酸酯偶联剂0.3份、油酸钠5份、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.1份；
制备方法：步骤a：将混料机加热到90℃，向其加入无机填料滑石粉、润滑剂石蜡、抗氧剂1010、铝-锆酸酯偶联剂、体积稳定剂油酸钠和光稳定剂双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，混合搅拌20分钟，向其加入共聚聚丙烯和热塑性弹性体三元异丙胶EPDM，继续搅拌3分钟，防止物料结块，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为10转/分钟，螺杆转速为120转/分钟，挤出工序段温度依次为160℃、175℃、180℃、180℃、190℃、200℃，挤出的聚丙烯料在温度为20℃的水中冷却成型，其力学性能的测试结果见附表1所示。
实施例2
聚丙烯材料：嵌段聚丙烯70份、乙丙橡胶10份、碳酸钙30份、白油10份、抗氧剂168为0.8份、氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、油酸钙10份、水杨酸对辛基笨酯0.05份；
制备方法：
步骤a：将混料机加热到95℃，向其加入无机填料碳酸钙、润滑剂白油、抗氧剂168、偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、体积稳定剂油酸钙和光稳定剂水杨酸对辛基笨酯，混合搅拌10分钟，向其加入嵌段聚丙烯和热塑性弹性体乙丙橡胶，继续搅拌2分钟，防止物料结块，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为8转/分钟，螺杆转速为100转/分钟，挤出工序段温度依次为150℃、170℃、185℃、170℃、180℃、190℃，挤出的聚丙烯料在温度为0℃的水中冷却成型，其力学性能的测试结果见附表1所示。
实施例3
聚丙烯材料：共聚聚丙烯30份、聚烯烃弹性体POE 20份、氧化钙20份、氯化石蜡1份、2，6-二叔丁基羟基甲苯0.05份、氨丙基三乙氧基硅烷0.05份、硬脂酸锌1份、水杨酸对辛基笨酯0.4份；
制备方法：
步骤a：将混料机加热到100℃，向其加入无机填料氧化钙、润滑剂氯化石蜡、抗氧剂苯乙烯化苯酚、偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、体积稳定剂硬脂酸锌和光稳定剂水杨酸对辛基笨酯，混合搅拌30分钟，向其加入共聚聚丙烯和热塑性弹性体聚烯烃弹性体，继续搅拌5分钟，防止物料结块，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为15转/分钟，螺杆转速为260转/分钟，挤出工序段温度依次为170℃、180℃、190℃、175℃、180℃、180℃，挤出的聚丙烯料在温度为40℃的水中冷却成型，其力学性能的测试结果见附表1所示。
实施例4
聚丙烯材料：共聚聚丙烯55份、聚烯烃弹性体POE 30份、硫酸钡1份、氯化石蜡2份、2，6-二叔丁基羟基甲苯0.1份、氨丙基三乙氧基硅烷0.1份、硬脂酸钙1份、水杨酸对辛基笨酯0.2份；
制备方法：
步骤a：将混料机加热到100℃，向其加入无机填料硫酸钡、润滑剂氯化石蜡、抗氧剂2，6-二叔丁基羟基甲苯、偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、体积稳定剂硬脂酸钙和光稳定剂水杨酸对辛基笨酯，混合搅拌15分钟，向其加入共聚聚丙烯和热塑性弹性体聚烯烃弹性体POE，继续搅拌4分钟，防止物料结块，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为11转/分钟，螺杆转速为180转/分钟，挤出工序段温度依次为155℃、170℃、180℃、160℃、185℃、185℃，挤出的聚丙烯料在温度为25℃的水中冷却成型，其力学性能的测试结果见附表1所示。
实施例5
聚丙烯材料：共聚聚丙烯25份、嵌段聚丙烯20份、聚烯烃弹性体POE25份、黏土10份、氯化石蜡3份、白油5份、2，6-二叔丁基羟基甲苯0.5份、氨丙基三乙氧基硅烷0.4份、高密度聚乙烯8份、水杨酸对辛基笨酯0.3份；
制备方法：
步骤a：将混料机加热到100℃，向其加入无机填料黏土、润滑剂氯化石蜡和白油、抗氧剂2，6-二叔丁基羟基甲苯、偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、体积稳定剂高密度聚乙烯和光稳定剂水杨酸对辛基笨酯，混合搅拌25分钟，向其加入共聚聚丙烯、嵌段聚丙烯和热塑性弹性体聚烯烃弹性体POE，继续搅拌3分钟，防止物料结块，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为13转/分钟，螺杆转速为240转/分钟，挤出工序段温度依次为152℃、173℃、187℃、160℃、185℃、190℃，挤出的聚丙烯料在温度为25℃的水中冷却成型，其力学性能的测试结果见附表1所示。
附表1  力学性能测试结果对比
    拉伸强度MPa     弯曲强度MPa     弯曲模量MPa     冲击强度J/m
实施例1     19.3     24.6     1023.9     730.2
实施例2     17.3     23.2     945.8     639.6
实施例3     18.1     23     962.6     621.3
实施例4     18.9     21.9     985.5     642.1
实施例5     18.8     23.3     1001.2     712.5
对比例1     17.6     20.4     921.9     629.6
对比例2     14.7     19.3     880.6     621.8
对比例3     15.2     19.3     890.5     625.8
其中对比例1、2分别为CN1235989A的实施例3和实施例1；对比例3为CN1566196A的实施例2。
从上表结果中可看出，本发明聚丙烯材料的冲击强度和弯曲模量明显优于对比例，其他性能也略优于对比例，是一种较理想的汽车保险杠用聚丙烯材料。

Claims (11)

1、一种汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯材料包括下述重量份的组分：
聚丙烯：30-70     热塑性弹性体：10-30  无机填料：1-30
润滑剂：1-10      抗氧化剂：0.05-0.8   偶联剂：0.05-0.5
体积稳定剂：1-10  光稳定剂：0.05-0.4。
2、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯和/或嵌段聚丙烯。
3、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的热塑性弹性体为聚烯烃弹性体、三元异丙胶和乙丙橡胶中的一种或其中几种的混合物。
4、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、氧化钙和黏土中的一种或其中几种的混合物。
5、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的润滑剂为石蜡、氯化石蜡和白油中的一种或其中几种的混合物。
6、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基羟基甲苯、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或其中几种的混合物。
7、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷和/或铝-锆酸酯偶联剂。
8、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的体积稳定剂为油酸盐类、硬脂酸盐类和高密度聚乙烯中的一种或其中几种的混合物。
9、根据权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料，其特征在于：所述的光稳定剂为水杨酸对辛基笨酯和/或双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
10、一种权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤。
步骤a：将混料机加热后，向其加入无机填料、润滑剂、抗氧化剂、偶联剂、体积稳定剂和光稳定剂，混合搅拌均匀，向其加入聚丙烯和热塑性弹性体，搅拌混合均匀，得混合物料；
步骤b：将步骤a制得的混合物料加入到挤出机中，控制喂料转速为8-15转/分钟，螺杆转速为100-260转/分钟，挤出工序段温度依次为150-170℃、170-180℃、180-190℃、160-180℃、180-190℃、180-200℃；挤出的聚丙烯料在冷水中冷却成型。
11、按照权利要求10所述的方法，其特征在于所述的步骤a是将混料机加热到90-100℃。
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