CN101423637B

CN101423637B - 可直接喷涂的轿车保险杠专用料

Info

Publication number: CN101423637B
Application number: CN2008100515708A
Authority: CN
Inventors: 敖玉辉; 李洪峰; 李姗姗; 初亚丽; 张会轩
Original assignee: Changchun University of Technology
Current assignee: Changchun University of Technology
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: CN101423637A

Abstract

本发明公开了一种可直接喷涂的轿车保险杠专用料，其是由聚丙烯、橡胶增韧剂、交联剂、接枝聚丙烯、无机填料、黑色母料、偶联剂、抗氧剂、光稳定剂按照一定比例，经过母料制备、动态硫化、二次挤出、多单体熔融接枝等步骤制成，本发明通过使用甲基丙烯酸甲酯等多单体熔融接枝改性改变保险杠专用料的极性，增大表面活性，保险杠的喷涂油漆包含很多化学成分，各成分与特定的官能团的亲和力不足，通过多官能团活化，在材料的表面形成多种活性官能团，可以同时与油漆中的各种化学成分形成物理吸附或化学键合，实现了无需火焰处理可直接喷涂，达到最佳喷涂效果，而且具有良好的加工流动性和极高的韧性。

Description

可直接喷涂的轿车保险杠专用料

技术领域

本发明涉及一种改进的聚丙烯新材料，特别涉及一种可直接喷涂的高韧性、高流动性轿车保险杠专用料。

背景技术

聚丙烯塑料(PP)分子中缺乏极性集团，是非极性材料，与油漆等极性材料的亲和力差，保险杠在喷涂之前必须经过火焰处理程序。有时火焰处理不当，整批涂装保险杠将报废，造成重大损失。中国专利CN101070417A中论述了用马来酸酐接(MAH)枝聚丙烯，但马来酸酐沸点低，接枝过程易升华，且对设备有腐蚀性。中国专利CN1235989A中公开了用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为接枝单体，该单体使材料熔体流动速率减小明显，通过增加小分子量聚丙烯等单体提高流动性会大大影响材料的其他性能。

聚丙烯塑料(PP)在汽车在保险杆领域的应用越来越广泛，而针对聚丙烯塑料(PP)缺陷各种增韧剂也是业界一直的焦点。中国专利CN1211590等阐述了用热塑性弹性体POE为增韧剂、但这种增韧剂只能跟基体聚丙烯塑料(PP)通过物理共混达到增韧的目的，其共混物形态和结构不够稳定。

目前保险杠材料热膨胀系数高，对于保险杠的固定工艺和尺寸匹配性要求高，而造成保险杠在使用过程中由于温度的变化而尺寸发生变化，导致保险杠变形和产生内应力，易引起保险杠的松脱或破坏。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有聚丙烯塑料轿车保险杠存在的缺点，而提供一种可直接喷涂的轿车保险杠专用料，该可直接喷涂的轿车保险杠专用料具有高韧性和高流动性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明各组分之重量百分比的配比是：

聚丙烯 65％～71％

橡胶增韧剂 10％～16％

交联剂 0.27％～0.3％

接枝聚丙烯 5％～10％

无机填料 10％～15％

黑色母料 2％～4％

偶联剂 1％～2％

抗氧剂 0.2％～1％

光稳定剂 0.2％～1％

本发明各组分之重量百分比的优化配比是：

聚丙烯 66％～67％

橡胶增韧剂 12％～13％

交联剂 0.27％～0.3％

接枝聚丙烯 6％～7％

无机填料 11％～12％

黑色母料 2％～3％

偶联剂 1％～2％

抗氧剂 0.2％～1％

光稳定剂 0.2％～1％

本发明各组分之重量百分比的最佳配比是：

聚丙烯 66％

橡胶增韧剂 12％

交联剂 0.3％

接枝聚丙烯 6％

无机填料 11％

黑色母料 2％

偶联剂 1％

抗氧剂 0.7％

光稳定剂 1％

其中：

所述的聚丙烯选自分子量为10～20万的聚丙烯；

所述的橡胶增韧剂是三元乙丙橡胶(EPDM)或二元乙丙橡胶(EPR)或乙烯-丙烯共聚物(POE)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)或丁苯胶乳(BR)；

所述的交联剂是过氧化二异丙苯(DCP)或二——三甲醇基丙烷——四烯酸酯(DTMPTA)或四甘醇基——二丙烯酸酯(TTEGDA)；

所述的接枝聚丙烯是多单体熔融接枝得到，在引发剂的作用下加入含有极性单体，如甲基丙烯酸甲酯或马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸或甲基丙烯酸或丙烯酸酯和含有共轭结构的芳香烯单体，如苯乙烯或对甲基苯乙烯或1-甲苯基苯乙烯，共混挤出得到；

所述的无机填料粒径约为0.1-10微米，选自纳米碳酸钙或超细滑石粉或亚硫酸钙或云母或高岭土或白云石或玻璃纤维；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述的黑色母料是以EVA为载体树脂，并含有能与多种树脂有良好相容性的K树脂，碳黑含量为40％的通用色母料。

所述的抗氧剂是[四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；或3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯；或(2，6—二叔丁基—4—甲酚)；或2，2‘-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基酚)；或1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯。

所述的光稳定剂是水杨酸对叔丁基苯酯(TBS)；或双水杨酸对酚A酯(BAD)；或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)；或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)；或杨酸对辛基苯酯(OPS)；或2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮(UV-1200)。

本发明的有益效果是：

本发明通过使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)等多单体熔融接枝改性改变保险杠专用料的极性，增大表面活性，保险杠的喷涂油漆包含很多化学成分，各成分与特定的官能团的亲和力不足，通过多官能团活化，在材料的表面形成多种活性官能团，可以同时与油漆中的各种化学成分形成物理吸附或化学键合，实现了无需火焰处理可直接喷涂，达到最佳喷涂效果。

本发明使用三元乙丙橡胶(EPDM)或EPR或POE或SBS或BR改性聚丙烯塑料(PP)，在过氧化二异丙苯(DCP)作用下通过动态硫化使产品具有高韧性、高流动性，其共混物的形态和结构会更加稳定。采用动态硫化技术进行PP/EPDM的增韧改性，比PP/EPDM简单共混改性有着强化增韧和消缠降粘的特点，动态硫化能强化三元乙丙橡胶(EPDM)和聚丙烯塑料(PP)两相间的结合，提高相容性，并且不会影响PP/EPDM共混物的双重“海/岛”复合结构。通过过氧化二异丙苯(DCP)充分引发三元乙丙橡胶(EPDM)自身交联和可控降解技术的应用，使共混物具有良好的加工流动性，又具有极高的韧性。

本发明通过增加无机填料，提高了材料尺寸稳定性和表面硬度，滑石粉作为该料的无机填充剂，可提高制品的刚性，改善尺寸稳定性，防止高温蠕变。本发明之产品与未填充滑石粉的产品相比具有良好的表观质量，抗划痕性好，抗化学腐蚀性增强，然而由于两相界面的亲和性不强，滑石粉的直接填充往往导致一些力学性能的下降，本发明对滑石粉进行表面处理并加入接枝聚丙烯，可有效改进滑石粉与聚丙烯塑料(PP)的界面作用力，改善滑石粉在聚丙烯塑料(PP)中的分散状态，从而提高材料性能，获得高性能保险杠专用料。

具体实施方式

实施例一：

1、母料制备

聚丙烯600克与三元乙丙橡胶400克混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒。

2、动态硫化

适量酒精溶解5.4克过氧化二异丙苯，混入干燥后的母料中，待酒精挥发后挤出造粒。

3、二次挤出

1000克聚丙烯与干燥后经动态硫化后的母料共混，挤出造粒，得到微交联增韧母料。

4、多单体熔融接枝

过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯按一定配比用丙酮溶液溶解稀释，与聚丙烯共混，经双螺杆挤出机挤出造粒，干燥备用。

5、共混及专用料制备

取微交联增韧母料2000克、接枝料125克、滑石粉250克、黑色母料75克、偶联剂25克及其抗氧剂12.5克、光稳定剂12.5克，在高速搅拌机中充分混合，然后一起进入挤出机造粒，经烘干后制得保险杠专用料。

该料熔体流动速率达到7.05g/10min，缺口冲击强度630J/m，剥离强度721.5g/cm。

实施例二：

1、母料制备

聚丙烯900克与三元乙丙橡胶600克混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒。

2、动态硫化

适量酒精溶解8.1克过氧化二异丙苯，混入干燥后的母料中，待酒精挥发后挤出造粒。

3、二次挤出

1800克聚丙烯与干燥后经动态硫化后的母料共混，挤出造粒，得到微交联增韧母料。

4、多单体熔融接枝

5、共混及专用料制备

取微交联增韧母料3300克、接枝料220克、滑石粉660克、黑色母料132克、偶联剂44克及其抗氧剂22克、光稳定剂22克，在高速搅拌机中充分混合，然后一起进入挤出机造粒，经烘干后制得保险杠专用料。

该料熔体流动速率达到5.80g/10min，缺口冲击强度672J/m，剥离强度750.3g/cm。

实施例三：

1、母料制备

2、动态硫化

适量酒精溶解6克过氧化二异丙苯，混入干燥后的母料中，待酒精挥发后挤出造粒。

3、二次挤出

4、多单体熔融接枝

5、共混及专用料制备

取微交联增韧母料2000克、接枝料125克、滑石粉250克、黑色母料75克、偶联剂25克及其抗氧剂12.5克、光稳定剂12.5克。在高速搅拌机中充分混合，然后一起进入挤出机造粒，经烘干后制得保险杠专用料。

该料熔体流动速率达到8.50g/10min，缺口冲击强度530J/m，剥离强度780.3g/cm。

实施例四

1、母料制备

2、动态硫化

3、二次挤出

4、多单体熔融接枝

5、共混及专用料制备

取微交联增韧母料3300克、接枝料440克、滑石粉440克、黑色母料132克、偶联剂44克及其抗氧剂22克、光稳定剂22克，在高速搅拌机中充分混合，然后一起进入挤出机造粒，经烘干后制得保险杠专用料。

该料熔体流动速率达到7.20g/10min，缺口冲击强度580J/m，剥离强度808.3g/cm。

上述实施例中的弹性体选用EPDM，EPDM与PP结构相似，相容性较好，易于动态硫化，成本低廉，成型加工性好，改性后的PP冲击强度提高幅度较大。

上述实施例中选用的EPDM的量相对于PP量从15％～16％变化时，PP/EPDM料性能最优。

上述实施例中通过选用DCP为交联剂，控制DCP的量采用动态硫化技术增韧PP/EPDM，获得良好效果。

上述实施例中PP/EPDM动态硫化过程中采用二次挤出法(即：母料法)，二次挤出法中EPDM交联充分，交联EPDM颗粒粒径较小，在PP基体中分布均匀，能有效控制PP降解，材料抵抗外应能力增强。

上述实施例中接枝PP专用料是在DCP作为引发剂，接枝单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)，在苯乙烯存在下进行多单体熔融接枝，改变PP的极性，进而提高保险杠专用料的喷涂性能，这种方法接枝率高并有效减少PP降解。

上述实施例中的无机填料选自超细滑石粉，粒径为0.1-10微米，可有效提高PP模量，拉抻强度保持不变，冲击强度也不受损害。

上述实施例中无机填料在使用前要用偶联剂在高速搅拌机中共混处理10-20分钟。

上述实施例中偶联剂为硅烷偶联剂，能有效增强界面相的粘结能力，缺口冲击韧性提高。

上述实施例中抗氧剂为[四(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，光稳定剂为水杨酸对叔丁基苯酯(TBS)。

Claims

1.一种可直接喷涂的轿车保险杠专用料，其各组分之重量百分比的配比是：

聚丙烯 65％～71％

橡胶增韧剂 10％～16％

交联剂 0.27％～0.3％

接枝聚丙烯 5％～10％

无机填料 10％～15％

黑色母料 2％～4％

偶联剂 1％～2％

抗氧剂 0.2％～1％

光稳定剂 0.2％～1％

其中：

所述的聚丙烯选自分子量为10～20万的聚丙烯；

所述的橡胶增韧剂是三元乙丙橡胶或二元乙丙橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物；

所述的交联剂是过氧化二异丙苯或四甘醇基-二丙烯酸酯；

所述的接枝聚丙烯是多单体熔融接枝得到，在引发剂的作用下加入极性单体和含有共轭结构的芳香烯单体，共混挤出得到，所述的极性单体选自甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸酯；

所述的无机填料粒径为0.1-10微米，选自亚硫酸钙或云母或高岭土或白云石或玻璃纤维；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述的黑色母料是以EVA为载体树脂，并含有能与多种树脂有良好相容性的K树脂，碳黑含量为40％的通用色母料；

所述的抗氧剂是1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯；

所述的光稳定剂是2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮；或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

2.根据权利要求1所述的一种可直接喷涂的轿车保险杠专用料，其各组分之重量百分比的优化配比是：

聚丙烯 66％～67％

橡胶增韧剂 12％～13％

交联剂 0.27％～0.3％

接枝聚丙烯 6％～7％

无机填料 11％～12％

黑色母料 2％～3％

偶联剂 1％～2％

抗氧剂 0.2％～1％

光稳定剂 0.2％～1％。

3.根据权利要求1所述的一种可直接喷涂的轿车保险杠专用料，其各组分之重量百分比的最佳配比是：

聚丙烯 66％

橡胶增韧剂 12％

交联剂 0.3％

接枝聚丙烯 6％

无机填料 11％

黑色母料 2％

偶联剂 1％

抗氧剂 0.7％

光稳定剂 1％。