CN101693777A - 汽车保险杠用材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车保险杠用材料及其制备方法，成分配比为：聚丙烯：49～69％，饱和乙烯-辛烯共聚物：5～25％，硫酸钙晶须：10～30％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：5～15％，成核剂：0.1～0.2％，抗氧剂：0.3～0.6％，润滑剂：0.2～0.5％。其工艺：先按照配比将除硫酸钙晶须以外的物料在混合机中混合均匀，硫酸钙晶须从侧向喂料口加入，混合物在双螺杆挤出机中混炼、挤出、冷却、切粒。通过对聚丙烯改性，提高其强度及韧性，降低聚丙烯的成型收缩率，制备的改性聚丙烯材料应用于汽车保险杠，产品性能优异。

Description

汽车保险杠用材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料，尤其涉及一种用于汽车保险杠的聚丙烯改性材料及其制造方法。
背景技术
汽车保险杠是一种表面积大，形状复杂的薄壁大型结构部件，它不仅要求具有优异的高、低温冲击韧性、刚性、耐老化性、耐热性、耐寒性，还要具有耐油、润滑油、油漆等性能。其中最重要的是要具有较高的冲击韧性和良好的加工流动性能。
聚丙烯(PP)以其低密度、易成型加工、可回收利用等优点，在汽车上的应用不断增大，特别是应用于制备汽车保险杠，是汽车用塑料中用量最大、发展速度最快的塑料品种。但是PP的低温脆性差、成型收缩率大、耐冲击性能差，因此，用于汽车保险杠时需要对其改性。
目前，PP汽车保险杠专用料的生产方法主要是机械共混法，即采用双螺杆挤出机将PP、PE、增韧剂、无机填料及其他助剂共混造粒，其中增韧剂大多采用三元乙丙橡胶(EPDM)、饱和乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物等，填料包括滑石粉、云母、玻璃纤维、碳酸钙等。现有的保险杠专用料体系有PP/EPDM/滑石粉共混体系，PP/PE/POE/EPR共混体系，PP/CPP/POE/硅灰石共混改性体系等。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车保险杠用材料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
汽车保险杠用材料，特点在于包含以下成分及重量比：聚丙烯：49～69％，饱和乙烯-辛烯共聚物：5～25％，硫酸钙晶须：10～30％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：5～15％，成核剂：0.1～0.2％，抗氧剂：0.3～0.6％，润滑剂：0.2～0.5％。
进一步地，上述的汽车保险杠用材料，其组分为：聚丙烯：49％，饱和乙烯-辛烯共聚物：20％，硫酸钙晶须：20％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：10％，成核剂：0.2％，抗氧剂：0.5％，润滑剂：0.3％。
更进一步地，上述的汽车保险杠用材料，所述硫酸钙晶须的长径比大于30，直径为2～5μm；所述聚丙烯接枝马来酸酐共聚物中马来酸酐接枝率为1％，熔体流动速率大于80g/10min；所述的成核剂为超级成核剂HPN-68L；所述的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
本发明汽车保险杠用材料的制备方法，包括以下步骤：
①原料混合均匀：按照配比将聚丙烯、饱和乙烯-辛烯共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、成核剂、抗氧剂和润滑剂在混合机中混合均匀；
②硫酸钙晶须加料：硫酸钙晶须从双螺杆挤出机侧向喂料口添加；
③在双螺杆挤出机内混炼：将步骤①得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼；双螺杆挤出机在170～220℃之间；混合物在双螺杆挤出机中的总停留时间为3～8min，双螺杆挤出机转速在300～350r.min-1；
④将得到的物料挤出、冷却后切粒，即得到汽车保险杠用材料。
再进一步地，上述的汽车保险杠用材料的制备方法，首先，将49份聚丙烯、20份饱和乙烯-辛烯共聚物、10份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.2份超级成核剂HPN-68L、0.5份抗氧剂、0.3份乙撑双硬脂酰胺在混合机中混合均匀，20份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料口加入；混合物在双螺杆挤出机混炼，双螺杆挤出机每段的温度分别为：T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝205℃，T5＝210℃，T6＝220℃，双螺杆挤出机转速为r＝350r.min-1，最后，挤出、冷却、切粒即得到汽车保险杠用材料。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
①本发明采用饱和乙烯-辛烯共聚物对聚丙烯进行增韧，提高体系冲击强度，同时降低制品成型收缩率；
②本发明采用硫酸钙晶须作为增强材料，提高复合体系强度的同时降低制品的成型收缩率；
③本发明采用聚丙烯接枝马来酸酐共聚物作为增容剂，提高硫酸钙晶须与基体树脂的相容性，使硫酸钙晶须的增强作用充分发挥；
④本发明采用侧向喂料添加硫酸钙晶须，减少硫酸钙晶须在挤出机中的停留时间，使硫酸钙晶须的长径比得以保持；
⑤通过对聚丙烯改性，显著提高其强度及韧性，制备的改性聚丙烯材料广泛适用于汽车保险杠，产品性能优异。
具体实施方式
用于汽车保险杠的聚丙烯改性材料，成分重量比为：聚丙烯：49～69％，饱和乙烯-辛烯共聚物：5～25％，硫酸钙晶须：10～30％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：5～15％，成核剂：0.1～0.2％，抗氧剂：0.3～0.6％，润滑剂：0.2～0.5％。优选配方为：聚丙烯：49％，饱和乙烯-辛烯共聚物：20％，硫酸钙晶须：20％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：10％，成核剂：0.2％，抗氧剂：0.5％，润滑剂：0.3％。其中硫酸钙晶须的长径比大于30，直径为2～5μm；聚丙烯接枝马来酸酐共聚物中马来酸酐接枝率为1％，熔体流动速率大于80g/10min；成核剂为超级成核剂HPN-68L；抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物，抗氧剂1010与抗氧剂168的通常比例为1∶2；润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
具体的制备过程为：1)原料混合均匀：按照配比将聚丙烯、饱和乙烯-辛烯共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、成核剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合均匀；2)硫酸钙晶须加料：硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料口加入；3)在双螺杆挤出机内混炼：将步骤1)得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，双螺杆挤出机的温度设定在170～220℃之间，混合物在双螺杆挤出机中的总停留时间为3～8min，双螺杆挤出机转速在300～350r.min-1；4)将得到的物料挤出后冷却、切粒，即得到汽车保险杠用材料。
采用内聚能较低的饱和乙烯-辛烯共聚物作为体系的增韧剂，饱和乙烯-辛烯共聚物的侧链较长，与聚丙烯的相容性好，分散到聚丙烯中后能引发引发大量银纹和剪切带，消耗大量的冲击能，提高体系韧性，同时，饱和乙烯-辛烯共聚物还能减小聚丙烯的结晶度，从而减小复合体系的成型收缩率。另外在复合体系中添加的硫酸钙晶须能形成三维网络结构，作为复合体系的骨架，提高复合体系的强度。
实施例1：
将54份聚丙烯、5份饱和乙烯-辛烯共聚物、10份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.2份成核剂、0.6份抗氧剂和0.2份乙撑双硬脂酰胺在混合机中混合均匀，30份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料加入，然后将共混物在双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机每段的温度设定为T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝205℃，T5＝210℃，T6＝220℃，双螺杆挤出机转速为330r/min；挤出造粒，最终得到汽车保险杠专用材料。
实施例2：
将69份聚丙烯、5份饱和乙烯-辛烯共聚物、15份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.1份超级成核剂HPN-68L、0.4份抗氧剂和0.5份润滑剂在混合机中混合均匀，10份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料加入，然后将共混物在双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机每段的温度设定为T1＝170℃，T2＝190℃，T3＝195℃，T4＝200℃，T5＝205℃，T6＝210℃，双螺杆挤出机的转速为300r/min；最后挤出造粒，最终得到汽车保险杠专用材料。
实施例3：
将59.2份聚丙烯、25份饱和乙烯-辛烯共聚物、5份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.1份超级成核剂HPN-68L、0.3份抗氧剂和0.4份润滑剂在混合机中混合均匀，10份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料加入，然后将共混物在双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机每段的温度设定为T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝200℃，T5＝205℃，T6＝220℃，双螺杆挤出机转速为320r/min；最后挤出造粒，最终得到汽车保险杠专用材料。
实施例4：
将49份聚丙烯、20份饱和乙烯-辛烯共聚物、10份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.2份超级成核剂HPN-68L、0.5份抗氧剂、0.3份乙撑双硬脂酰胺在混合机中混合均匀，20份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料口加入；混合物在双螺杆挤出机混炼，双螺杆挤出机每段的温度分别为：T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝205℃，T5＝210℃，T6＝220℃，双螺杆挤出机转速为r＝350r.min-1，最后，挤出、冷却、切粒即得到汽车保险杠用材料。
实施例5：
将66.2份聚丙烯、10份饱和乙烯-辛烯共聚物、8份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.1份成核剂、0.3份抗氧剂和0.4份润滑剂在混合机中混合均匀，15份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料加入，然后将共混物在双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机每段的温度设定为T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝195℃，T5＝200℃，T6＝210℃，双螺杆挤出机转速为310r/min；最后，挤出造粒，最终得到汽车保险杠专用材料。
将以上实施例所得产品干燥后注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，结果如表1所示。
表1实施例测试结果
可见，本发明获得的产品，其综合性能优异，技术指标达到或超过市场同类产品。
综上所述，本发明采用饱和乙烯-辛烯共聚物对聚丙烯进行增韧，提高体系冲击强度，同时降低制品成型收缩率；采用硫酸钙晶须作为增强材料，提高复合体系强度的同时降低制品的成型收缩率；采用聚丙烯接枝马来酸酐共聚物作为增容剂，提高硫酸钙晶须与基体树脂的相容性，使硫酸钙晶须的增强作用充分发挥；采用侧向喂料添加硫酸钙晶须，减少硫酸钙晶须在挤出机中的停留时间，使硫酸钙晶须的长径比得以保持。通过对聚丙烯改性，提高其强度及韧性，制备的改性聚丙烯材料广泛适用于汽车保险杠。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.汽车保险杠用材料，其特征在于包含以下成分(重量百分比)：聚丙烯：49～69％，饱和乙烯-辛烯共聚物：5～25％，硫酸钙晶须：10～30％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：5～15％，成核剂：0.1～0.2％，抗氧剂：0.3～0.6％，润滑剂：0.2～0.5％。
2.根据权利要求1所述的汽车保险杠用材料，其特征在于其组分具有如下的重量百分比：聚丙烯：49％，饱和乙烯-辛烯共聚物：20％，硫酸钙晶须：20％，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：10％，成核剂：0.2％，抗氧剂：0.5％，润滑剂：0.3％。
3.根据权利要求1或2所述的汽车保险杠用材料，其特征在于：所述硫酸钙晶须的长径比大于30，直径为2～5μm。
4.根据权利要求1或2所述的汽车保险杠用材料，其特征在于：所述聚丙烯接枝马来酸酐共聚物中马来酸酐的接枝率为1％，熔体流动速率大于80g/10min。
5.根据权利要求1或2所述的汽车保险杠用材料，其特征在于：所述的成核剂为超级成核剂HPN-68L。
6.根据权利要求1或2所述的汽车保险杠用材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物。
7.根据权利要求1或2所述的汽车保险杠用材料，其特征在于：所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
8.权利要求1所述的汽车保险杠用材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤——
①原料混合均匀：按照配比将聚丙烯、饱和乙烯-辛烯共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、成核剂、抗氧剂和润滑剂在混合机中混合均匀；
②硫酸钙晶须加料：硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料口加入；
③在双螺杆挤出机内混炼：将步骤①得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，双螺杆挤出机的温度设定在170～220℃之间，双螺杆挤出机转速在300～350r.min-1；
④将得到的物料挤出后冷却、切粒，即得到汽车保险杠用材料。
9.根据权利要求8所述的汽车保险杠用材料的制备方法，其特征在于：首先，将49份聚丙烯、20份饱和乙烯-辛烯共聚物、10份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、0.2份超级成核剂HPN-68L、0.5份抗氧剂、0.3份乙撑双硬脂酰胺在混合机中混合均匀，20份硫酸钙晶须从双螺杆挤出机的侧向喂料口加入；混合物在双螺杆挤出机混炼，双螺杆挤出机每段的温度分别为：T1＝170℃，T2＝180℃，T3＝190℃，T4＝205℃，T5＝210℃，T6＝220℃，双螺杆挤出机转速为r＝350r.min-1，最后，挤出、冷却、切粒即得到汽车保险杠用材料。
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