CN102924815A - 一种连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

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程文超
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陈延安
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Abstract

本发明公开了一种连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物及其制备方法。所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，由以下以重量百分数计的原料制成：聚丙烯34-78％；热稳定剂0-2％；光照稳定剂0-2％；聚丙烯专用成核剂0-2％；相容剂2-10％；连续长玻璃纤维20-50％。本发明具有高刚性、高耐热、高尺寸稳定性、耐候性、耐划伤性优异以及低线性膨胀系数，满足汽车防擦条的生产要求。

Description

一种连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车防擦条专用连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
汽车防擦条在汽车通过狭窄障碍物时对车身免遭刮擦有着保护作用，因此汽车防擦条本身必须要有一定的耐划伤性能以及耐候性，同时由于防擦条属于汽车外饰件，随着外界环境温度的剧烈变化，不能出现由于热胀冷缩导致的较大尺寸变化以及产品变形，因此防擦条材料要求材料具有低线性膨胀系数(CLTE)。
随着汽车工业的发展，汽车行业对低VOC排放的要求越来越高。传统的汽车防擦条由于需要油漆喷涂提高耐候性和耐划伤性，不符合汽车材料对低VOC排放的要求，因此开发免喷涂耐划伤的汽车防擦条材料对汽车材料的低VOC趋势具有重要意义。
目前的免喷涂耐划伤防擦条主要采用聚丙烯树脂与滑石粉、热塑性弹性体共混，外加热稳定剂、光照稳定剂、耐划伤剂提高其耐候性以及耐划伤性能。但是，防擦条材料要求添加高含量的滑石粉才能达到低线性膨胀系数的要求，高含量的滑石粉对材料耐划伤性能损失很大，因此必须提高耐划伤助剂的用量来满足，而耐划伤助剂价格昂贵，造成材料成本高昂，而且存在光照析出发粘的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车防擦条专用连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足汽车防擦条材料发展的需要。
为了达到上述目的，本发明提供了一种连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，由以下以重量百分数计的原料制成：
聚丙烯                34-78％；
热稳定剂              0-2％；
光照稳定剂            0-2％；
聚丙烯专用成核剂      0-2％；
相容剂                2-10％；
连续长玻璃纤维        20-50％。
优选地，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者的混合物，其熔体流动速率为10-1000g/10min。
优选地，所述的热稳定剂为酚类热稳定剂与磷酸酯类热稳定剂和硫代酯类热稳定剂中的一种或两种的混合物。
更优选地，所述的酚类热稳定剂为抗氧化剂Irganox1010。所述的亚磷酸酯类热稳定剂为抗氧化剂Ultranox 627A或Irganox 168。所述的硫代酯类热稳定剂为抗氧化剂412S。
优选地，所述的光照稳定剂为聚丙烯专用受阻胺类光稳定剂。
优选地，所述的聚丙烯专用成核剂为超细滑石粉、山梨醇类成核剂和有机磷酸盐类成核剂中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
优选地，所述的连续长玻璃纤维为聚丙烯专用连续长玻璃纤维。
本发明还提供了上述连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将聚丙烯、热稳定剂、光照稳定剂、聚丙烯专用成核剂和相容剂按比例加入到单螺杆挤出机中，通过单螺杆挤出机塑化后，输送到高温熔体浸润模头内的高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润模头内的温度为250-350℃；
第二步：将连续长玻璃纤维以20-100m/min的速度牵引输入高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润槽长度为2-5m，充分浸润后，冷却，切粒，得到连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物。
本发明还提供了上述连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物在制备汽车防擦条中的应用。
本发明采用聚丙烯、连续长玻璃纤维、热稳定剂、光照稳定剂、聚丙烯专用成核剂，采用长玻纤PP专用模头制备了一种汽车防擦条专用连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，该复合物由于采用连续长玻璃纤维增强，提高了材料表层硬度，因此材料在遭到外部划伤时，划伤破坏不会扩散到材料内部，不加耐划伤助剂便可以解决耐划伤问题，同时由于采用连续长玻璃纤维增强，材料具有优异的刚性、尺寸稳定性、耐热性，同时赋予材料极低的线性膨胀系数(CLTE)。
本发明采用连续长玻璃纤维增加了材料表层硬度，使划伤力对材料的破坏不会扩散到材料的深层次，解决了传统耐划伤材料添加耐划伤助剂产生光照析出发粘的缺陷，同时连续长玻璃纤维还可以提高材料的刚度、耐热性、尺寸稳定性，降低材料的线性膨胀系数(CLTE)，降低由于外界环境温度的急剧变化引起的制件尺寸变化以及变形问题。
本发明中的热稳定剂的作用是抑制加工过程中聚丙烯产生的降解；光照稳定剂的作用是抑制户外可见光、紫外光对聚丙烯、相容剂等高分子聚合物产生的光照分解；聚丙烯专用成核剂的作用是提高材料注塑过程中的结晶速率，缩短注塑成型周期；相容剂的作用是增加聚丙烯和连续长玻璃纤维之间的界面相容性。
本发明提供的材料具有高刚性、高耐热、高尺寸稳定性、耐候性、耐划伤性优异以及低线性膨胀系数(CLTE)，满足汽车防擦条的生产要求。经检测，拉伸强度≥80MPa，弯曲模量≥4000MPa，(23℃)缺口冲击强度≥17KJ/m2，(-30℃)缺口冲击强度≥20KJ/m2，热变形温度(1.80Mpa)≥150℃，20N力划伤后色差ΔL≤1.0，线性膨胀系数(CLTE)≤2.5×10-5。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
第一步：将77.1公斤聚丙烯PP S700(熔体流动速率为10g/10min)、0.2公斤酚类热稳定剂Irganox1010、0.3公斤亚磷酸酯类热稳定剂Irganox168、0.2公斤受阻胺类光稳定剂770、0.2公斤聚丙烯专用成核剂TMP-5、2公斤马来酸酐接枝聚丙烯CA-100通过长径比为20∶1的单螺杆挤出机塑化(转速为200r/min，从喂料段到机头各区温度设置为140℃、200℃、240℃、240℃、250℃)后通过口模输送到高温熔体浸润模头内的高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润模头内的温度为250℃；
第二步：将20公斤PPG公司生产连续长玻璃纤维Tufrov 4575以20m/min速度的速度牵引输入高温熔体浸润槽，高温熔体浸润槽长度为2m；牵引充分浸润，冷却，通过切粒机切成12mm长粒子，即为连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，用于制备汽车防擦条。
经测试，本实施例的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物性能如下：
表1
  性能   单位   测试标准   测试结果
  拉伸强度   MPa   ISO527/2-93   88
  弯曲模量   MPa   ISO178-93   4200
  23℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   17.5
  -30℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   21.5
  热变形温度(0.45Mpa)   ℃   ISO 75-93   150
  色差ΔL(20N划伤)   --   PV3952   0.9
  线性膨胀系数(CLTE)   mm/mm/℃   ASTM E831   2.5×10-5
实施例2
第一步：将63公斤聚丙烯PP YPJ3860(熔体流动速率为60g/10min)、0.5公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤亚磷酸酯类热稳定剂627A、0.5公斤受阻胺类光稳定剂622、0.5公斤聚丙烯专用成核剂HPN-20E、5公斤马来酸酐接枝聚丙烯CA-100通过20∶1单螺杆挤出机塑化(转速为220r/min，从喂料段到机头各区温度设置为140℃、220℃、260℃、280℃、300℃)后通过口模输送到高温熔体浸润模头内的高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润模头内的温度为300℃；
第二步：将30公斤PPG公司生产连续长玻璃纤维Tufrov 4588以50m/min速度的速度牵引输入高温熔体浸润槽，高温熔体浸润槽长度为3m；牵引充分浸润，冷却，通过切粒机切成12mm长粒子，即为连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，用于制备汽车防擦条。
经测试，本实施例的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物性能如下：
表2
 性能   单位   测试标准   测试结果
 拉伸强度   MPa   ISO527/2-93   108
 弯曲模量   MPa   ISO178-93   5800
 23℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   22.5
 -30℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   25
 热变形温度(0.45Mpa)   ℃   ISO 75-93   152
 色差ΔL(20N划伤)   --   PV3952   0.8
 线性膨胀系数(CLTE)   mm/mm/℃   ASTM E831   2.4×10-5
实施例3
第一步：将49公斤聚丙烯PP BX3920(熔体流动速率为100g/10min)、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤硫代酯类热稳定剂412S、1公斤受阻胺类光稳定剂944、1公斤聚丙烯专用成核剂Millad NX8000、7公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram 1001通过20∶1单螺杆挤出机塑化(转速为240r/min，从喂料段到机头各区温度设置为140℃、240℃、260℃、300℃、320℃)后通过口模输送到高温熔体浸润模头内的高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润模头内的温度为温度为320℃；
第二步：将40公斤PPG公司生产连续长玻璃纤维Tufrov 4599以70m/min速度的速度牵引输入高温熔体浸润槽，高温熔体浸润槽长度为4m；牵引充分浸润，冷却，通过切粒机切成12mm长粒子，即为连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，用于制备汽车防擦条。
经测试，本实施例的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物性能如下：
表3
  性能   单位   测试标准   测试结果
  拉伸强度   MPa   ISO527/2-93   128
  弯曲模量   MPa   ISO178-93   8500
  23℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   28
  -30℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   33
  热变形温度(0.45Mpa)   ℃   ISO 75-93   155
  色差ΔL(20N划伤)   --   PV3952   0.6
  线性膨胀系数(CLTE)   mm/mm/℃   ASTM E831   2.2×10-5
实施例4
第一步：将34公斤聚丙烯PP EP540V(熔体流动速率为100g/10min)、1.5公斤酚类热稳定剂1010、1.5公斤硫代酯类热稳定剂412S、1.5公斤受阻胺类光稳定剂770、1.5公斤聚丙烯专用成核剂Millad 3988、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram 1001CN通过20∶1单螺杆挤出机塑化(转速为260r/min，从喂料段到机头各区温度设置为140℃、260℃、280℃、320℃、350℃)后通过口模输送到高温熔体浸润模头内的高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润模头内的温度为350℃；
第二步：将50公斤PPG公司生产连续长玻璃纤维Tufrov 4599以100m/min速度的速度牵引输入高温熔体浸润槽，高温熔体浸润槽长度为5m；牵引充分浸润，冷却，通过切粒机切成12mm长粒子，即为连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，用于制备汽车防擦条。
经测试，本实施例的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物性能如下：
表4
  性能   单位   测试标准   测试结果
  拉伸强度   MPa   ISO527/2-93   140
  弯曲模量   MPa   ISO178-93   11500
  23℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   45
  -30℃缺口冲击强度   KJ/m2   ISO180-93   52
  热变形温度(0.45Mpa)   ℃   ISO 75-93   157
  色差ΔL(20N划伤)   --   PV3952   0.3
  线性膨胀系数(CLTE)   mm/mm/℃   ASTM E831   2.0×10-5

Claims (9)

1.一种连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，由以下以重量百分数计的原料制成：
聚丙烯                34-78％；
热稳定剂              0-2％；
光照稳定剂            0-2％；
聚丙烯专用成核剂      0-2％；
相容剂                2-10％；
连续长玻璃纤维        20-50％。
2.如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者的混合物，其熔体流动速率为10-1000g/10min。
3.如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述的热稳定剂为酚类热稳定剂与磷酸酯类热稳定剂和硫代酯类热稳定剂中的一种或两种的混合物。
4.如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述的光照稳定剂为聚丙烯专用受阻胺类光稳定剂。
5.如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述的聚丙烯专用成核剂为超细滑石粉、山梨醇类成核剂和有机磷酸盐类成核剂中的任意一种或两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
7.如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述的连续长玻璃纤维为聚丙烯专用连续长玻璃纤维。
8.权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将聚丙烯、热稳定剂、光照稳定剂、聚丙烯专用成核剂和相容剂按比例加入到单螺杆挤出机中，通过单螺杆挤出机塑化后，输送到高温熔体浸润模头内的高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润模头内的温度为250-350℃；
第二步：将连续长玻璃纤维以20-100m/min的速度牵引输入高温熔体浸润槽中，高温熔体浸润槽长度为2-5m，充分浸润后，冷却，切粒，得到连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物。
9.权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合物在制备汽车防擦条中的应用。
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