CN102276925B - 一种利用回收聚乙烯/尼龙复合膜料生产的汽车保险杠专用材料及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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- B29C47/92—
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用回收聚乙烯/尼龙复合膜料生产的汽车保险杠专用材料及其制备方法，包括：PE/PA复合膜料5～35％，聚丙烯20～55％，热塑性弹性体接枝物3～15％，无机填充物5～30％，抗氧剂0.1～0.5％，偶联剂0.2～1％，润滑剂0.1～2％，成核剂0.1～2％，其它功能助剂1～2％。采用回收的PE/PA复合膜料做为原料，来源丰富，成本低，变废为宝；采用热塑性弹性体接枝物做为相容剂，能够改善PE和PA的相容性，形成微观形态上的均相体系，提高材料的综合性能和冲击韧性；采用聚丙烯材料和无机填充物有利于改善材料的加工流动性和赋予其均衡的物理力学性能；复合材料中的尼龙PA对于油漆的吸附力强，有利于汽车保险杠材料后期的表面喷漆处理。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料的改性技术领域，具体地说，涉及一种利用回收PE/PA复合膜料生产的汽车保险杠专用材料及其制备方法。
背景技术
目前随着塑料使用量的日益增加，每年淘汰的塑料制品也随之增多，如果不能及时回收处理，不仅造成资源的极大浪费，还给环境造成很大的污染。特别是在包装材料市场上，每年产生大量的废旧包装薄膜，其中产量较大的聚乙烯/尼龙（PE/PA）复合膜由于其聚乙烯（PE）和尼龙（PA）相容性差而回收利用率低，通常采用填埋和焚烧方式处理，因此给环境造成很大的污染。
汽车保险杠是一种表面积大，形状复杂的大型结构部件，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，还要有耐油性、可喷涂性。聚丙烯(PP)由于具有价格低、原材料丰富、力学均衡性好、耐化学腐蚀等特点，近年来异军突起，成为最热门的汽车零部件材料。用PP制作的汽车零部件品种较多，汽车保险杠是主要的零部件之一。但是PP的低温脆性大，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进行改性。
目前，PP汽车保险杠专用料的生产方法主要是采用双螺杆挤出机将共混均匀的聚丙烯、增韧剂、无机填料及其助剂等挤出造粒，其中的增韧剂大多采用三元乙丙橡胶（EPDM）、乙烯-辛烯共聚物（POE）、二元乙丙橡胶（EPR）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）等，填料包括滑石粉、云母、玻璃纤维、碳酸钙等。目前大多数的保险杠专用料采用的体系有PP/POE共混体系，PP/EPDM/滑石粉共混体系，PP/CPP/POE/硅灰石共混改性体系等。
中国发明专利CN101190981A公开了一种利用废弃印刷电路板非金属粉末制备汽车保险杠专用料的生产方法，该发明为废印刷电路板中非金属材料的再资源化利用提供了一种新的途径，但是废弃印刷电路板中的非金属材料主要是用热固性树脂涂覆的玻璃纤维布，将其粉碎后添加到聚丙烯中将大大降低材料的加工流动性，很难满足汽车保险杠的注塑成型要求，另外，这种非金属粉末与聚丙烯基体的相容性也较差，制备的复合材料冲击韧性也欠佳。
中国发明专利CN101864110A公开了一种利用回收塑料生产的汽车专用料，其中所涉及的回收塑料包括PPR管、洗衣机筒、电瓶壳、汽车保险杠、空调室外机壳等PP塑料，生产的汽车专用料可用于汽车保险杠、档泥板、仪表板、门内饰板、车灯座等。该方法所回收的塑料制品种类较多，而各类制品所用的PP的物性差别较大，这为材料的配方设计带来较大困难，而且产品的质量很难稳定。
发明内容
本发明的目的是在于解决当前存在的资源再生利用和减少环境污染的问题，提供了一种利用回收PE/PA复合膜料制备的汽车专用材料。不仅降低了资源浪费和减少了环境污染，而且降低了材料成本，为企业和社会创造了巨大的经济效益。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种汽车保险杠专用材料，由以下组分按质量百分比组成：
PE/PA复合膜料5～35％，
聚丙烯20～55％，
热塑性弹性体接枝物3～15％,
无机填充物5～30％，
抗氧剂0.1～0.5％，
偶联剂0.2～1％，
润滑剂0.1～2％，
成核剂0.1～2％，
其它功能助剂1～2％。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述PE/PA复合膜料为LDPE/PA6复合膜、
LDPE/PA66复合膜、HDPE/PA6复合膜或HDPE/PA66复合膜或其混合物或由其经过挤出造粒得到的PE/PA再生粒。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述聚丙烯为各种粒状、粉状、块状的共聚或均聚聚丙烯。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述热塑性弹性体接枝物为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐EPDM-g-MAH、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐SBS-g-MAH、聚烯烃热塑性弹性体接枝马来酸酐TPO-g-MAH、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH中的一种或两种。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述无机填充物为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、玻璃纤维中的一种、两种或两种以上的混合物。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DLTP中的一种或几种混合。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述偶联剂为硅烷偶联剂（如KH550,KH560等）、钛酸酯偶联剂(如NDZ101,NDZ01等)、铝酸酯偶联剂中的一种或两种。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、白油、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种的混合物；
所述成核剂为α晶型成核剂（如有机磷系列成核剂，山梨醇类成核剂）或β晶型成核剂中的一种或两种。
在上述汽车保险杠专用材料中，所述其它功能助剂为抗紫外线吸收剂、色粉或色母粒。
在上述汽车保险杠专用材料中，回收PE/PA复合膜料经过改善其相容性后具有较优异的冲击韧性和拉伸性能；采用热塑性弹性体接枝物一方面解决了PE/PA复合膜的相容性问题，另一方面做为增韧剂可以提高复合材料的冲击韧性，尤其是满足汽车保险杠对低温冲击韧性的要求；采用超细的无机填充物一方面不会给材料的冲击韧性造成太大的影响，另一方面可以很好地提高材料的刚性和模量以及降低材料的收缩率；抗氧剂的加入可有效防止材料在加工和使用过程中的氧化降解；偶联剂作为表面处理剂，可有效改善无机填料与高聚物之间的界面粘结力，从而提高材料的综合性能；加入合适的润滑剂将有效改善材料在加工过程中与机器设备的摩擦，降低能耗，以及提高其流动性和脱模性；成核剂的加入可以有效改善聚丙烯材料的成核效果，提高材料的刚性和耐热性；其它颜料和紫外吸收剂等助剂可根据需求选择添加。
上述汽车保险杠专用材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将无机填充物、抗氧剂、偶联剂、润滑剂、成核剂及其它功能助剂按照配比称量，采用搅拌机搅拌均匀，然后将回收PE/PA复合膜料、聚丙烯、热塑性弹性体接枝物加入到搅拌机中继续搅拌均匀；
（2）将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为：160～170℃，170～190℃，190～200℃，190～210℃，200～210℃，200～220℃，主机的螺杆转速为250～330r/min，料斗进料螺杆的转速为24～35r/min，进而将物料共混熔融挤出；
（3）上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的汽车保险杠专用材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：（1）采用回收的PE/PA复合膜料做为制备汽车保险杠的原料之一，其来源非常丰富，而且成本很低，另一方面减少了环境污染，实现了变废为宝、资源循环利用的目的；（2）由于PE和PA相容性差，不能形成热力学均相体系，本发明采用热塑性弹性体接枝物做为相容剂，一方面能够改善PE和PA的相容性，使其形成微观形态上的均相体系，提高了材料的综合性能，另一方面热塑性弹性体可以提高复合材料的冲击韧性，使其满足汽车保险杠材料的要求；（3）复合材料中的尼龙PA由于属于极性高聚物，对于油漆的吸附力强，有利于汽车保险杠材料后期的表面喷漆处理。总之，采用此方法制备的汽车保险杠专用料具有工艺简单、成本低廉、综合性能优异的特点。
具体实施方式
实施例1
按以下质量百分比组成进行配比：回收PE/PA复合膜料10％（东莞普能塑料科技实业有限公司生产），共聚聚丙烯68％（大庆炼化公司生产，牌号SP178），乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH 5％（广州合成化学有限公司生产，牌号HS2-010A），滑石粉15％（5000目，表面活化处理，市购常规型号），抗氧剂1010 0.1％和抗氧剂168 0.1％（瑞士汽巴公司生产），硅烷偶联剂KH550 0.5％（杭州沸点化工有限公司生产），硬脂酸钙0.2％，成核剂NA11 0.1％，色母粒1％（自制）。
首先将上述物料加入到高速搅拌机中搅拌均匀；
然后将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为（共六区）：160℃，175℃，190℃，200℃，205℃，210℃，主机的螺杆转速为300r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，进而将物料共混熔融挤出；
上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得汽车保险杠专用料。
实施例2
按以下质量百分比组成进行配比：回收PE/PA复合膜料15％（东莞普能塑料科技实业有限公司生产），共聚聚丙烯60％（燕山石化公司生产，牌号K8303），乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH 5％（广州合成化学有限公司生产，牌号HS2-010A），滑石粉18％（5000目，表面活化处理，市购常规型号），抗氧剂1010 0.1％和抗氧剂168 0.1％（瑞士汽巴公司生产），硅烷偶联剂KH550 0.5％（杭州沸点化工有限公司生产），硬脂酸锌0.2％，成核剂NA11 0.1％，色母粒1％（自制）。
首先将上述物料加入到高速搅拌机中搅拌均匀；
然后将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为（共六区）：165℃，180℃，195℃，200℃，205℃，210℃，主机的螺杆转速为310r/min，料斗进料螺杆的转速为30r/min，进而将物料共混熔融挤出；
上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得汽车保险杠专用料。
实施例3
按以下质量百分比组成进行配比：回收PE/PA复合膜料20％（东莞普能塑料科技实业有限公司生产），共聚聚丙烯47.9％（燕山石化公司生产，牌号1947），乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH 10％（广州合成化学有限公司生产，牌号HS2-010A），滑石粉20％（5000目，表面活化处理，市购常规型号），抗氧剂1010 0.1％和抗氧剂168 0.1％（瑞士汽巴公司生产），硅烷偶联剂KH550 0.5％（杭州沸点化工有限公司生产），硬脂酸锌0.2％，成核剂NA11 0.2％，色母粒1％（自制）。
首先将上述物料加入到高速搅拌机中搅拌均匀；
然后将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为（共六区）：170℃，180℃，190℃，190℃，200℃，210℃，主机的螺杆转速为290r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，进而将物料共混熔融挤出；
上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得汽车保险杠专用料。
实施例4
按以下质量百分比组成进行配比：回收PE/PA复合膜料15％（东莞普能塑料科技实业有限公司生产），共聚聚丙烯53.7％（齐鲁石化公司生产，牌号EPF30R），三元乙丙橡胶接枝马来酸酐EPDM-g-MAH 8％（佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司生产），碳酸钙20％（纳米级，表面活化处理，市购常规型号），抗氧剂1010 0.1％和抗氧剂168 0.2％（瑞士汽巴公司生产），硅烷偶联剂KH560 0.5％（杭州沸点化工有限公司生产），硬脂酸锌0.3％，成核剂NA11 0.2％，色母粒2％（自制）。
首先将上述物料加入到高速搅拌机中搅拌均匀；
然后将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为（共六区）：170℃，180℃，190℃，190℃，200℃，210℃，主机的螺杆转速为310r/min，料斗进料螺杆的转速为32r/min，进而将物料共混熔融挤出；
上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得汽车保险杠专用料。
实施例5
按以下质量百分比组成进行配比：回收PE/PA复合膜料20％（东莞普能塑料科技实业有限公司生产），共聚聚丙烯43.7％（齐鲁石化公司生产，牌号EPF30R），三元乙丙橡胶接枝马来酸酐EPDM-g-MAH 8％（佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司生产），碳酸钙25％（纳米级，表面活化处理，市购常规型号），抗氧剂1010 0.1％和抗氧剂168 0.2％（瑞士汽巴公司生产），硅烷偶联剂KH560 0.5％（杭州沸点化工有限公司生产），硬脂酸钙0.3％，成核剂NA11 0.2％，色母粒2％（自制）。
首先将上述物料加入到高速搅拌机中搅拌均匀；
然后将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为（共六区）：170℃，180℃，190℃，190℃，200℃，210℃，主机的螺杆转速为330r/min，料斗进料螺杆的转速为34r/min，进而将物料共混熔融挤出；
上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得汽车保险杠专用料。
上述实施例中所得材料的物理力学性能如表1所示：
表1
Claims (9)
1.一种汽车保险杠专用材料，其特征在于由以下组分按质量百分比组成：
回收PE/PA复合膜料5～35％，
聚丙烯20～55％，
热塑性弹性体接枝物3～15％, 所述热塑性弹性体接枝物为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐EPDM-g-MAH、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐SBS-g-MAH、聚烯烃热塑性弹性体接枝马来酸酐TPO-g-MAH、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH中的一种或两种，
无机填充物5～30％，
抗氧剂0.1～0.5％，
偶联剂0.2～1％，
润滑剂0.1～2％，
成核剂0.1～2％，
其它功能助剂1～2％。
2.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述回收PE/PA复
合膜料为LDPE/PA6复合膜、LDPE/PA66复合膜、HDPE/PA6复合膜或HDPE/PA66复合膜或其混合物或由其经过挤出造粒得到的PE/PA再生粒。
3.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述聚丙烯为各种粒状、粉状、块状的共聚或均聚聚丙烯。
4.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述无机填充物为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、玻璃纤维中的一种、两种或两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DLTP中的一种或几种混合。
6.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或两种。
7.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、白油、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种的混合物；
所述成核剂为α晶型成核剂或β晶型成核剂中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的汽车保险杠专用材料，其特征在于，所述其它功能助剂为抗紫外线吸收剂、色粉或色母粒。
9.权利要求1所述汽车保险杠专用材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将无机填充物、抗氧剂、偶联剂、润滑剂、成核剂及其它功能助剂按照配比称量，采用搅拌机搅拌均匀，然后将回收PE/PA复合膜料、聚丙烯、热塑性弹性体接枝物加入到搅拌机中继续搅拌均匀；
（2）将搅拌均匀的上述物料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为：160～170℃，170～190℃，190～200℃，190～210℃，200～210℃，200～220℃，主机的螺杆转速为250～330r/min，料斗进料螺杆的转速为24～35r/min，进而将物料共混熔融挤出；
（3）上述粒条经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，即可得到长度为3～5mm的汽车保险杠专用材料。
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