CN102127263A - 一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：它包括：用10~20重量份纳米填料对釜内合金聚丙烯进行表面活化处理，处理温度100~300℃，处理时间10~30min；以重量份计，取经表面活化处理后的釜内合金聚丙烯50~80份，以及PP-7555KN5~10份、偶联剂0.5~5份、抗光老化剂0.5~1份、抗氧化剂0.5~1份和聚乙烯蜡0.5~2份，加入高速搅拌机中混合均匀后，经挤出机熔融挤出，再经螺杆混炼机挤出、造粒、干燥，即得成品。本发明方法原料易得、简单易操作，无需添加弹性体，降低了制造成本，提高了釜内合金聚丙烯材料性价比，推动了汽车用材单一化发展，利于汽车回收再制造。

Description

一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法
技术领域
本发明属于汽车内外饰件用聚丙烯塑料制造领域，具体涉及一种汽车内外饰件制造用釜内合金聚丙烯塑料的改性方法。
背景技术
在汽车材料中，高分子材料的用量在不断上升。目前，随着汽车环保问题的日益突出以及相应环保政策的不断出台，汽车材料回收已经成为汽车工业必须面对的严肃问题。汽车的生命周期一般为8~15年，我国汽车产量和保有量的不断增大，势必给我国的汽车回收行业带来冲击以及给废弃汽车回收技术带来挑战。目前，一般每辆汽车消耗的塑料，美国约90Kg～130Kg，占整车总重量的11%～15%；欧洲约80Kg～120Kg；占整车总重量的12%～15%；我国40Kg～60Kg，占整车总重量的5%～6%。2003年，德国每辆汽车平均使用塑料制品近300Kg，占汽车总材料的22%左右，是世界上采用汽车塑料零部件最多的国家。现在我国各类汽车的单车塑料用量大致是：经济型轿车50Kg～100Kg，中高级轿车60Kg～150Kg，载货车40Kg～100Kg。要解决汽车中高分子材料的回收问题，品种的单一化是最有效的方法。在汽车用高分子材料中，聚丙烯（简称PP）材料具有密度小、资源丰富、性价比高、优良的耐热性、耐化学腐蚀性及应力开裂性、易于成型和回收等特点，在汽车工业中的应用越来越广泛，已经成为汽车上用量最大的塑料品种之一。
据有关部门统计，我国汽车用塑料的品种按用量多少排列，依次为PP、PVC、PU、不饱和聚酯、ABS、PF、PE、PA和复合材料。汽车用PP 的用量占汽车塑料使用量的20%以上，而且各国汽车用PP 塑料增长的速度都在加快，日本乘用车PP 塑料使用的比例最高，达到70%，美国汽车PP 塑料用量目前正以大于15%的速度增长，欧洲汽车PP 塑料用量以10%的速度增长。随着汽车工业的迅速发展，我国汽车PP 塑料的使用量快速增加，其用量将远远超过其他塑料。
近年来，随着改性技术的进步，全面升级聚丙烯材料性能成为可能，以聚丙烯统一汽车用高分子材料也成为同时兼顾汽车材料可回收、轻量化、无害化的最佳和必然选择。而在众多的有关聚丙烯材料的改性手段中，将具有橡胶性质的乙烯/α-烯烃共聚物引入到具有优良性能的等规聚丙烯树脂基体中，可以得到性能范围从高硬、高韧到高弹的一系列合金树脂，是制备汽车用聚丙烯专用料的理想基础树脂。通过熔融共混法制备这一类合金，能耗高，不易达到理想混合，合金性能难以保障。而通过釜内合金技术，利用两段聚合反应实现聚丙烯与乙烯/α-烯烃共聚物的结合，省去了耗能较大的共混工序，适合规模化生产，而且可在合成中控制合金的分子结构和分子量分布，相区尺寸小，性能优良、调变范围大，所得到的合金树脂具有宽广的应用范围，不但可以取代多品种烯烃聚合物，还可以用来替代包括ABS 和PVC 在内的多个高分子材料品种，是集约化应用聚丙烯材料的优良基础树脂。
专利申请号为200510134356.5的中国发明专利申请，公开了将非均相Ziegler-Natta 催化剂和茂金属催化剂相结合组成复合催化剂体系制备聚丙烯釜内合金的工艺路线，制备了具有优良性能的高性能聚丙烯釜内合金。该项技术对现有双釜串联聚合装置具有良好的适应性，工业应用前景良好。然而高性能聚丙烯釜内合金并不能全面满足不同汽车部件设计和制造要求，仍需要对高性能聚丙烯釜内合金进行改性处理，以满足不同等级和类型汽车构件使用需求，达到真正的汽车用材单一化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种满足不同等级和类型汽车构件使用需求的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法。
本发明的目的是这样实现的，一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：它包括：
a)        用10~20重量份纳米填料对釜内合金聚丙烯进行表面活化处理，处理温度100~300℃，处理时间10~30min；
b)        以重量份计，取经步骤a）表面活化处理后的釜内合金聚丙烯50~80份，以及PP-7555KN 5~10份、偶联剂0.5~5份、抗光老化剂0.5~1份、抗氧化剂0.5~1份和聚乙烯蜡0.5~2份，加入高速搅拌机中混合均匀后，经挤出机熔融挤出，挤出温度为180~210℃，再经螺杆混炼机挤出、造粒、干燥，即得成品。
为了使得经本发明汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法改性后的釜内合金聚丙烯材料综合性能更优异，上述纳米填料优选纳米二氧化硅、纳米粘土或纳米氧化锆。
为了使得经本发明汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法改性后的釜内合金聚丙烯材料综合性能更优异，上述偶联剂优选硅烷偶联剂，进一步优选A-172硅烷偶联剂（化学名称为乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷）或A-150硅烷偶联剂（化学名称为乙烯基三氯硅烷）。
为了使得经本发明汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法改性后的釜内合金聚丙烯材料综合性能更优异，上述抗光老化剂优选UV-531（化学名称为2-羟基-4正辛基二苯甲酮，简称DTSN）或UV-9（化学名称为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）。
为了使得经本发明汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法改性后的釜内合金聚丙烯材料综合性能更优异，上述抗氧化剂优选抗氧化剂1010或抗氧化剂TH-CPL（4-甲基-苯酚与二环戊二烯和异丁烯的反应产物），进一步优选由江苏室升化工有限公司生产销售的抗氧化剂1010。
上述PP-7555KN在本发明中作增韧剂用，由美国艾克生公司生产销售。
上述方法改性后的汽车用釜内合金聚丙烯材料成品，经注塑成型可制造如保险杠、仪表板、门装饰板等汽车内外饰构件，当然也可以制造其它汽车构件。
本发明具有的有益效果
本发明汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，原料易得，简单易操作，无需添加弹性体，降低了制造成本，并且制得的釜内合金聚丙烯材料的综合性能得到良好匹配，达到了不同汽车部件设计和制造要求，满足了不同等级和类型汽车构件使用需求，具有较高的性价比；用于制造汽车构件，不仅降低了汽车内外饰件材料的制造成本，还推动真正的汽车用材单一化发展，利于汽车回收再制造。
经本发明方法改性后的釜内合金聚丙烯材料模量≥1250MPa，拉伸强度≥20MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥40kJ/cm2，弯曲强度≥20Mpa。在性能相同或相近的情况下，经本发明方法改性制得的汽车用釜内合金聚丙烯材料其成本比常用的汽车用共混改性聚丙烯材料节约10%左右。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1  一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法
一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：它包括：
a)        用14重量份纳米二氧化硅对釜内合金聚丙烯进行表面活化处理，处理温度110℃，处理时间30min；
b)        以重量份计，取经步骤a）表面处理后的釜内合金聚丙烯70份，以及PP-7555KN（由美国艾克生公司生产销售） 10份、A-172硅烷偶联剂1.5份、抗光老化剂UV-531 0.8份、抗氧化剂1010（由江苏室升化工有限公司生产销售）0.7份和聚乙烯蜡2份，加入高速搅拌机中混合均匀后，经挤出机熔融挤出，挤出温度为200℃，再经螺杆混炼机挤出、造粒、干燥，即得成品，其性能见表2。
在经本实施例方法对釜内合金聚丙烯材料改性前，颗粒状的釜内合金聚丙烯塑料的相关性能见表1。
表1改性前釜内合金聚丙烯塑料的相关性能
Figure 67028DEST_PATH_IMAGE001
表2.改性后的釜内合金聚丙烯塑料的相关性能
将通过本实施例方法改性后的釜内合金聚丙烯塑料颗粒，注塑成型为汽车保险杠构件，符合汽车保险杠要求，其有关性能见表3.1和表3.2。
表3.1利用本实施例改性后的釜内合金聚丙烯材料制造的汽车保险杠性能
Figure 828497DEST_PATH_IMAGE003
表3.2利用本实施例改性后的釜内合金聚丙烯材料制造的汽车保险杠漆膜性能
Figure 95530DEST_PATH_IMAGE004
实施例2  一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法
一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：它包括：
a)        用10重量份纳米粘土对釜内合金聚丙烯进行表面活化处理，处理温度100℃，处理时间10min；
b)        以重量份计，取经步骤a）表面处理后的釜内合金聚丙烯50份，以及PP-7555KN（由美国艾克生公司生产销售） 8份、A-172硅烷偶联剂0.5份、抗光老化剂UV-531 0.5份、抗氧化剂TH-CPL 0.5份和聚乙烯蜡1份，加入高速搅拌机中混合均匀后，经挤出机熔融挤出，挤出温度为180℃，再经螺杆混炼机挤出、造粒、干燥，即得成品。
将通过本实施例方法改性后的釜内合金聚丙烯塑料颗粒，注塑成型为汽车仪表板，符合汽车仪表板要求，其中，按实施例1表2中有关性能测试的试验方法测得其模量≥1250MPa，拉伸强度≥20MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥40kJ/cm2，弯曲强度≥20Mpa；当然，经本实施例方法改性后的釜内合金聚丙烯塑料颗粒也可以注塑成型为其它汽车构件。
实施例3  一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法
一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：它包括：
a)        用20重量份纳米氧化锆对釜内合金聚丙烯进行表面活化处理，处理温度300℃，处理时间20min；
b)        以重量份计，取经步骤a）表面活化处理后的釜内合金聚丙烯80份，以及PP-7555KN（由美国艾克生公司生产销售）5份、A-150硅烷偶联剂5份、抗光老化剂UV-9 1份、抗氧化剂1010 1份和聚乙烯蜡0.5份，加入高速搅拌机中混合均匀后，经挤出机熔融挤出，挤出温度为210℃，再经螺杆混炼机挤出、造粒、干燥，即得成品。
将通过本实施例方法改性后的釜内合金聚丙烯塑料颗粒，注塑成型为汽车门装饰板，符合汽车门装饰板要求，其中，按实施例1表2中有关性能测试的试验方法测得其模量≥1250MPa，拉伸强度≥20MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥40kJ/cm2，弯曲强度≥20Mpa；当然，经本实施例方法改性后的釜内合金聚丙烯塑料颗粒也可以注塑成型为其它汽车构件。

Claims (10)

1.一种汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：它包括： 
a）用10~20重量份纳米填料对釜内合金聚丙烯进行表面活化处理，处理温度100~300℃，处理时间10min~30min；
b）以重量份计，取经步骤a）表面活化处理后的釜内合金聚丙烯50~80份，以及PP-7555KN 5~10份、偶联剂0.5~5份、抗光老化剂0.5 ~1份、抗氧化剂0.5~1份和聚乙烯蜡0.5~2份，加入高速搅拌机中混合均匀后，经挤出机熔融挤出，挤出温度为180℃~210℃，再经螺杆混炼机挤出、造粒、干燥，即得成品。
2.如权利要求1所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米粘土或纳米氧化锆。
3.如权利要求1或2所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.如权利要求3所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为A-172硅烷偶联剂或A-150硅烷偶联剂。
5.如权利要求1或2所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述抗光老化剂为UV-531抗光老化剂或UV-9抗光老化剂。
6.如权利要求3所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述抗光老化剂为UV-531抗光老化剂或UV-9抗光老化剂。
7.如权利要求4所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述抗光老化剂为UV-531抗光老化剂或UV-9抗光老化剂。
8.如权利要求5所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂TH-CPL。
9.如权利要求6所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂TH-CPL。
10.如权利要求7所述的汽车用釜内合金聚丙烯材料的改性方法，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂TH-CPL。
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