改性PP汽车专用料及其生产方法
技术领域
本发明涉及聚合物改性技术领域,具体地说,就是一种改性PP(聚丙烯)汽车专用料的配方设计技术和生产方法。
背景技术
在中国,商用车目前是具有自主知识品牌的主力车型。商用车的使用目的是货物运输,使用环境远比乘用车恶劣。同时,国产商用车面临着产业升级和价格压力。在这种现实条件下,塑料作为一种设计自由度高、易加工材料,在新车身开发和老车身改型的过程中,得到了广泛的使用。
商用车塑料产品发展的最新特点是产品大型化和装配集成化。目前车身塑料制品中,1m以上的产品已经非常普遍,部分塑料产品长度已经达到2m以上。同时,产品集成化程度提高,像仪表板这样的总成已经集成为一体进行线下装配,也导致塑料产品具有更加复杂的结构。这样,不仅仅要求车用材料具有高流动、高刚性等基本性能要求,材料的颜色也必须有很好的稳定性。先进的加工工艺用于保证制品性能,降低扭曲等现象。
由于塑料的优越特性,在汽车设计中大量采用塑料,不仅可以实现汽车结构轻量化设计,而且可以综合地反映对汽车设计性能的要求,即轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等。另外,还有利于降低成本,节约材料资源。
汽车用改性聚丙烯系列材料是一种性价比非常高的新型材料,它提高了基础聚丙烯树脂的综合物理性能,耐蠕变性,尺寸稳定性,具有高韧性、高刚性,优良的耐热性,耐老化性及很好的耐低温性和较高的冲击强度,但目前国内汽车塑料专用树脂牌号少、生产工艺落后、产量低,大部分原料依靠进口,本发明完全利用国产原料,通过合理改性可以达到进口料的性能,并大大降低了成本。
本发明所要解决的技术问题:
1.车身内饰空间的环境保护,由于目前汽车内饰附件已经基本塑料化,塑料制品在加工装配过程和使用过程中,会挥发出大量的有机物(VOC),因此有效降低VOC已经是内饰材料的一个重大课题。
2.普通聚丙烯存在低温脆性大,后结晶现象容易造成的尺寸稳定性差等问题。
3.普通聚丙烯属于非极性材料,存在颜色附着力差,不容易涂装的问题,且本身的颜色稳定性也较差。
4.高流动性、高刚性。改性PP汽车专用料的MFR(熔体流动速率)可以达到20~30g/10min。这样,可以提高汽车零部件的熔接痕强度,减少表面熔接线。商用车塑料产品发展的特点是产品大型化和集成化,而且结构日益复杂,这样,就要求改性聚丙烯材料具有高流动性、高刚性的特点。
5.性能要求合理化,对于汽车不同部位的产品,材料性能要求更为合理。例如,仪表板使用的改性PP 经达到了2G的弯曲模量和25kJ/m2的冲击强度,而门护板则要求在5kJ/m2左右的冲击强度即可。这样可以有效控制成本,并满足制品性能要求。
6.较小的密度,为了有效降低材料成本,在材料性能严格要求的同时,材料密度也成为一项重要的指标。目前,国内商用车塑料材料的价格已经占到塑料零部件价格的1/2,因此材料密度对于制品成本控制具有重要的作用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种改性PP(聚丙烯)汽车专用料,其配方设计为:树脂基体PPH和PPB、增强填料滑石粉等、高密度聚乙烯HDPE、增韧剂EOC、抗老化剂、相容剂、色母粒,重量配比如下:
PPH(均聚聚丙烯) 5~10份
PPB(共聚聚丙烯) 90~95份
活性滑石粉或滑石粒 20~40份
HDPE(高密度聚乙烯) 5~10份
EOC(增韧剂) 2~8份
抗老化剂 0.3~0.6份
PP-g-MA(相容剂) 2~8份
色母粒 2~4份
上述配方组成中,PPH(均聚聚丙烯)加PPB(共聚聚丙烯)之和为100份,均为粒状物质;
上述配方组成中,活性滑石粉或滑石粒经硅烷偶联剂处理过并添加液体石蜡;
上述配方组成中,抗老化剂主要包含主抗氧化剂、辅抗氧剂和抗紫外线剂,均为粉状物质;
上述配方组成中,色母粒的颜色为产品所要求的颜色,粒状物质。
即,本发明利用溶度参数相近的原则,在PP材料中加入其他聚合物及抗老化剂、相容剂、增韧剂、填充剂等各种助剂,在一定的温度下进行熔融状态的机械掺混,从而得到一种应用于载货汽车零部件的新材料。
所述的温度要求为190℃-230℃,机械掺混的要求为下述方法中要求的(a)、(b)、(c)三个步骤。
本发明还提供了上述改性PP(聚丙烯)汽车专用料的生产方法,包括下述步骤:
(a)将滑石粉或滑石粒与硅烷偶联剂、液体石蜡按质量份数计量配料:活性滑石粉或滑石粒20~40份;硅烷偶联剂为滑石粉或滑石粒的1%;液体石蜡为滑石粉或滑石粒的0.2%-0.5%,高速800-1000转/分,控制温度105℃以下,混合15-20min均匀后,停留在高速混合机中待用;
(b)将PPH、PPB、HDPE、EOC、PP-g-MAH、抗老化剂、色母粒等按质量份数计量配料:PPH5~10份;PPB 90~95份;HDPE 5~10份;EOC 2~8份;抗老化剂0.3~0.6份;PP-g-MA2~8份;色母粒2~4份,加入步骤(a)中混合好的物料,低速400-500转/分,共混15-20min均匀后,停留在低速混合机中待用;
(c)将步骤(b)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中,设定好合适的温度和转速,使物料在熔融状态下挤出,并通过冷水拉条造粒、筛选、检验合格后包装、入库;
上述步骤(c)中,双螺杆挤出机的设定温度为:机头190-195℃;九区200-210℃;八区220-225℃;七区220-225℃;六区220-225℃;五区220-225℃;四区210-220℃;三区210-220℃;二区200-210℃;一区190-200℃转速:350-400转/分;喂料频率:32-40HZ。
本发明所述的改性PP(聚丙烯)汽车专用料主要技术指标:
本发明所达到的有益效果:
本发明所述的汽车专用料为满足卡车的使用环境和性能要求,特别进行了针对性的开发,通过对PP基体、填料、各种功能助剂三者间配比的协调,使得PP改性材料更加贴合用车实际情况,充分满足汽车各种护板、罩板、装饰格栅等部件的特殊使用要求,效果良好,完全满足产品设计要求。
1.改性PP(聚丙烯)汽车专用料为聚烯烃类热塑性材料,完全可以回收利用,符合汽车回收材料环保标准。将车用塑料材料进行了统一,减少材料多样化带来的回收利用困难,提高了汽车材料的整体回收利用率。
2.用改性PP(聚丙烯)汽车专用料生产的汽车零部件,在驾驶室内不会散发有害气体,低VOC排放,完全符合汽车内饰的空间环保要求。
3.改性PP(聚丙烯)汽车专用料的低温冲击韧性、尺寸稳定性、强度等综合力学性能良好,可以部分的取代ABS材料,由于PP的价格较ABS便宜3000-5000元/吨,因此具有较好的经济效益。
4.本改性PP(聚丙烯)汽车专用料,可喷涂,颜色附着力好,广泛应用于汽车的内饰件和外装件,解决了聚丙烯材料的油漆附着力问题,保持零件的颜色长久鲜艳。
5.改性PP(聚丙烯)汽车专用料具有高流动性、高刚性的特点,且阻燃性良好,其阻燃性能符合汽车国家强制性标准。
6.在油价高企的时代,塑料材料的价格已经占到塑料零部件价格的1/3~1/2,本汽车专用料因为较好的解决了树脂和填料相容性的问题,且密度较小,使得成本低廉,达到了优质低价的目的。
7.改性PP(聚丙烯)汽车专用料,已经过“实验室材料检测”和“海南道路试验”双重测试,针对汽车不同部位的产品,材料性能设计更为合理,且在解放车上进行试用,事实证明,该专用料完全符合产品设计要求。
附图说明
图1是本发明所述的改性PP(聚丙烯)汽车专用料的工艺流程图。
具体实施方式
结合附图1,说明本发明的具体实施方式。
附图1说明:
(a)将滑石粉与硅烷偶联剂、液体石蜡按质量份数计量配料,高速(800-1000转/分),控制温度105℃以下,混合15-20min均匀后,停留在高速混合机中待用;
(b)将PPH、PPB、HDPE、EOC、PP-g-MAH、抗老化剂、色母粒等按质量份数计量配料,加入步骤(a)中混合好的物料,低速(400-500转/分),共混15-20min均匀后,停留在低速混合机中待用;
(c)将步骤(b)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中,设定好合适的温度和转速,使物料在熔融状态下挤出,并通过冷水拉条造粒、筛选、检验合格后包装、入库;
配方实施例1:
活性滑石粉的配方为:1250目滑石粉20kg、硅烷偶联剂0.2kg、液体石蜡0.08kg;
主配方:均聚聚丙烯PPH为5kg、共聚聚丙烯PPB为95kg、HDPE为5kg、EOC为2kg、PP-g-MAH为2kg、抗氧化剂0.2kg、抗紫外线剂0.1kg、黑色母粒2kg;
配方实施例2;
1250目滑石粉30kg、硅烷偶联剂0.3kg、液体石蜡0.1kg;
主配方:均聚聚丙烯PPH为8kg、共聚聚丙烯PPB为92kg、HDPE为8kg、EOC为4kg、PP-g-MAH为6kg、抗氧化剂0.3kg、抗紫外线剂0.2kg、黑色母粒2kg;
配方实施例3:
1250目滑石粉40kg、硅烷偶联剂0.4kg、液体石蜡0.15kg;
主配方:均聚聚丙烯PPH为10kg、共聚聚丙烯PPB为90kg、HDPE为10kg、EOC为8kg、PP-g-MAH为8kg、抗氧化剂0.3kg、抗紫外线剂0.3kg、黑色母粒2kg;
配方实施例4:
1250目滑石粉30kg、硅烷偶联剂0.3kg、液体石蜡0.1kg;
主配方:均聚聚丙烯PPH为8kg、共聚聚丙烯PPB为92kg、HDPE为8kg、EOC为4kg、PP-g-MAH为6kg、抗氧化剂0.3kg、抗紫外线剂0.2kg、黑色母粒2kg;
方法实施例5:
此方法实施例为配方实施例1的生产方法。
(a)取1250目滑石粉20kg、硅烷偶联剂0.2kg、液体石蜡0.08kg后按计量配料,高速(1000转/分),控制温度105℃以下,混合15min均匀后,停留在高速混合机中待用;
(b)取均聚聚丙烯PPH为5kg、共聚聚丙烯PPB为95kg、HDPE为5kg、EOC为2kg、PP-g-MAH为2kg、抗氧化剂0.2kg、抗紫外线剂0.1kg、黑色母粒2kg等按计量配料后,加入到低速混合机中,然后再加入步骤(a)中混合好的物料,在混合机中低速(500转/分),共混15min均匀后,将物料停留在低速混合机中待用;
(c)将步骤(b)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中,使物料在熔融状态下挤出,并通过冷水拉条造粒、筛选、检验合格后包装、入库。双螺杆挤出机的设定温度为:机头190℃;九区200℃;八区220℃;七区220℃;六区220℃;五区220℃;四区210℃;三区210℃;二区200℃;一区190℃;双螺杆转速:350转/分;喂料频率:32Hz;制得改性PP汽车专用料。
方法实施例6:
此方法实施例为配方实施例2的生产方法。
(a)取1250目滑石粉30kg、硅烷偶联剂0.3kg、液体石蜡0.1kg后按计量配料,高速(1000转/分),控制温度105℃以下,混合15min均匀后,停留在高速混合机中待用。
(b)取均聚聚丙烯PPH为8kg、共聚聚丙烯PPB为92kg、HDPE为8kg、EOC为4kg、PP-g-MAH为6kg、抗氧化剂0.3kg、抗紫外线剂0.2kg、黑色母粒2kg等按计量配料后,加入到低速混合机中,然后再加入步骤(a)中混合好的物料,在混合机中低速(500转/分),共混15min均匀后,将物料停留在低速混合机中待用。
(c)将步骤(b)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中,使物料在熔融状态下挤出,并通过冷水拉条造粒、筛选、检验合格后包装、入库。双螺杆挤出机的设定温度为:机头190℃;九区200℃;八区220℃;七区220℃;六区220℃;五区220℃;四区210℃;三区210℃;二区200℃;一区190℃;双螺杆转速:350转/分;喂料频率:32Hz;制得改性PP汽车专用料。
方法实施例7:
此方法实施例为配方实施例3的生产方法。
(a)取1250目滑石粉40kg、硅烷偶联剂0.4kg、液体石蜡0.15kg后按计量配料,高速(1000转/分),控制温度105℃以下,混合15min均匀后,停留在高速混合机中待用。
(b)取均聚聚丙烯PPH为10kg、共聚聚丙烯PPB为90kg、HDPE为10kg、EOC为8kg、PP-g-MAH为8kg、抗氧化剂0.3kg、抗紫外线剂0.3kg、黑色母粒2kg等按计量配料后,加入到低速混合机中,然后再加入步骤(a)中混合好的物料,在混合机中低速(500转/分),共混15min均匀后,将物料停留在低速混合机中待用。
(c)将步骤(b)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中,使物料在熔融状态下挤出,并通过冷水拉条造粒、筛选、检验合格后包装、入库。双螺杆挤出机的设定温度为:机头190℃;九区200℃;八区220℃;七区220℃;六区220℃;五区220℃;四区210℃;三区210℃;二区200℃;一区190℃;双螺杆转速:350转/分;喂料频率:32Hz;制得改性PP汽车专用料。
方法实施例8:
此方法实施例为配方实施例4的生产方法。
(a)取1250目滑石粉30kg、硅烷偶联剂0.3kg、液体石蜡0.1kg后按计量配料,高速(800转/分),控制温度105℃以下,混合20min均匀后,停留在高速混合机中待用。
(b)取均聚聚丙烯PPH为8kg、共聚聚丙烯PPB为92kg、HDPE为8kg、EOC为4kg、PP-g-MAH为6kg、抗氧化剂0.3kg、抗紫外线剂0.2kg、黑色母粒2kg等按计量配料后,加入到低速混合机中,然后再加入步骤(a)中混合好的物料,在混合机中低速(400转/分),共混20min均匀后,将物料停留在低速混合机中待用。
(c)将步骤(b)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中,使物料在熔融状态下挤出,并通过冷水拉条造粒、筛选、检验合格后包装、入库。双螺杆挤出机的设定温度为:机头195℃;九区205℃;八区225℃;七区225℃;六区225℃;五区225℃;四区215℃;三区215℃;二区205℃;一区195℃;双螺杆转速:400转/分;喂料频率:40Hz;制得改性PP汽车专用料。