CN102504411A - 一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物，以重量百分比计，包括聚丙烯95-53%、热稳定剂0-1%、润滑剂0-1%、增韧剂0-20%、界面相容剂0-5%、硅灰石5-20%，其中，所述硅灰石为长径比在10~30之间的针状硅灰石与长径比≤5的粉状硅灰石按1/4~4的比例混合的混合物。本发明聚丙烯复合物的制备方法，使硅灰石以侧向喂料的形式从侧喂料口加入挤出机中进行挤出加工，避免硅灰石的特殊结构因长时混炼遭到破坏，工艺控制简单，材料性能容易保证。本发明制得的聚丙烯复合物与现有的汽车保险杠用聚丙烯材料相比具有极低的线性膨胀系数（≤4.0×10-5），耐热性很好且具有极佳的刚韧平衡性能。

Description

一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种适合作为汽车保险杠材料的低线性膨胀系数聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
由于聚丙烯材料价格低廉，现在大部分汽车都采用聚丙烯复合物材料制作外饰件。汽车保险杠由于长期处于高低温交变的环境中，因此必须保证有极低的线性膨胀系数。汽车保险杠用聚丙烯材料线性膨胀系数的降低通常是采用添加滑石粉的方法来解决，但是要达到较低的线性膨胀系数需要添加大量的滑石粉，这样会造成材料的密度急剧上升以及韧性的下降。目前，汽车保险杠用聚丙烯材料的线性膨胀系数一般为6×10 -5 ~8×10 -5 。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种综合性能优异的低线性膨胀系数的聚丙烯复合物。
本发明还要提供一种上述低线性膨胀系数聚丙烯复合物的制备方法。
本发明第三个目的是将上述低线性膨胀系数聚丙烯复合物应用于制作汽车保险杠领域。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物，以重量百分比计，其原料配方包括：
聚丙烯          95-53%
热稳定剂          0-1%
润滑剂            0-1%
增韧剂           0-20%
界面相容剂        0-5%
硅灰石           5-20%
所述硅灰石为针状硅灰石与粉状硅灰石按1/4~4:1的比例混合的混合物，所述针状硅灰石的长径比在10~30之间，所述粉状硅灰石的长径比≤5。
优选地，所述聚丙烯的熔体流动速率为0.01～100 g/10min。
优选地，所述聚丙烯选自均聚聚丙烯或乙烯摩尔含量≤10%的共聚聚丙烯或两者的混合物。
优选地，所述热稳定剂选自酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂和杯芳烃类热稳定剂中的一种或多种的组合。
优选地，所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种的组合。
优选地，所述增韧剂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、乙丙橡胶和聚氨酯中的一种或多种的组合。
优选地，所述界面相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐和聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或者几种的混合物。
上述低线性膨胀系数聚丙烯复合物的具体制备过程如下：
将聚丙烯、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、界面相容剂从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混；使硅灰石从距离所述主喂料口1/3~2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口加入螺杆挤出机中，与其他组分一起进行熔融共混后，挤出造粒，获得所述聚丙烯复合物；所述螺杆挤出机的长径比为35~56:1。
进一步地，制备上述聚丙烯复合物的加工温度为170℃~240℃。
本发明制备而得的低线性膨胀系数聚丙烯复合物非常适合用来制作汽车保险杠。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过在聚丙烯体系的加工配方中加入特殊长径比的针状硅灰石和粉状硅灰石，达到两种硅灰石复合增强的效果，能够在保证材料其他力学性能不下降的同时有效降低聚丙烯复合物材料的线性膨胀系数。本发明聚丙烯复合物材料的线性膨胀系数≤4.0×10 -5 ，拉伸强度≥15MPa，弯曲模量≥1500MPa，常温（23℃）缺口冲击强度≥40KJ/m 2 ，断裂延伸率≥200%，低温（-30℃）缺口冲击强度≥12KJ/m 2 ，热变形温度≥60℃。
本发明聚丙烯复合物的制备方法，使硅灰石以侧向喂料的形式从侧喂料口加入挤出机中进行挤出加工，避免硅灰石的特殊结构因长时混炼遭到破坏，工艺控制简单，材料性能容易保证。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。
实施例1
将82公斤聚丙烯、0.5公斤酚类热稳定剂Irganox 1010（CIBA 公司）、0.5公斤润滑剂硬脂酸钙、5公斤增韧剂乙丙橡胶、2公斤界面相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、5公斤针状硅灰石和5公斤粉状硅灰石在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到本实施例的聚丙烯复合物。硅灰石采用侧喂料方式加入挤出机，加工温度为200℃。
本实施例所得聚丙烯复合物的性能如下：
Figure 201110351905X100002DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
将66公斤聚丙烯、0.5公斤酚类热稳定剂Irganox 1010（CIBA 公司）、0.5公斤润滑剂硬脂酸钙、15公斤增韧剂乙烯-辛烯共聚物、3公斤界面相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、10公斤针状硅灰石和5公斤粉状硅灰石在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到本实施例的聚丙烯复合物。硅灰石采用侧喂料方式加入挤出机，加工温度为200℃。
本实施例所得聚丙烯复合物的性能如下：
实施例3
将65公斤聚丙烯、0.5公斤酚类热稳定剂Irganox 1010（CIBA 公司）、0.5公斤润滑剂硬脂酸钙、18公斤增韧剂乙丙橡胶、1公斤界面相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、5公斤针状硅灰石和10公斤粉状硅灰石在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到本实施例的聚丙烯复合物。硅灰石采用侧喂料方式加入挤出机，加工温度为200℃。
本实施例所得聚丙烯复合物的性能如下：
从以上实施例可以得出，本发明聚丙烯复合物与现有的汽车保险杠用聚丙烯材料相比具有极低的线性膨胀系数（≤4.0×10 -5 ），耐热性很好且具有极佳的刚韧平衡性能。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：以重量百分比计，所述聚丙烯复合物的原料配方包括：
聚丙烯          95-53%
热稳定剂          0-1%
润滑剂            0-1%
增韧剂           0-20%
界面相容剂        0-5%
硅灰石           5-20%
所述硅灰石为针状硅灰石与粉状硅灰石按1/4~4:1的比例混合的混合物，所述针状硅灰石的长径比在10~30之间，所述粉状硅灰石的长径比≤5。
2.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯的熔体流动速率为0.01～100 g/10min。
3.根据权利要求2所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯或乙烯摩尔含量≤10%的共聚聚丙烯或两者的混合物。
4.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂和杯芳烃类热稳定剂中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：所述增韧剂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、乙丙橡胶和聚氨酯中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物，其特征在于：所述界面相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐和聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或者几种的混合物。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于：具体制备过程如下：
将聚丙烯、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、界面相容剂从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混；使硅灰石从距离所述主喂料口1/3~2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口加入螺杆挤出机中，与其他组分一起进行熔融共混后，挤出造粒，获得所述聚丙烯复合物；所述螺杆挤出机的长径比为35~56:1。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：制备所述聚丙烯复合物的加工温度为170℃~240℃。
10.用权利要求1~7中任一项所述的低线性膨胀系数聚丙烯复合物制作汽车保险杠。
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