CN102993560A - 用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents
用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，按重量百分比计，包括高熔体强度聚丙烯54~88%、相容剂2~10%、短切玻璃纤维10~36%；本发明吹塑玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法是将高熔体强度聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、成核剂、相容剂从主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，使短切玻璃纤维通过失重式计量秤从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；本发明制得的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物具有高刚性、高耐热、耐老化性以及良好的吹塑成型性能，满足汽车空滤进气管的高刚性、耐热性、耐老化以及可吹塑成型的要求。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，具体涉及一种用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
汽车空滤进气管起着输送空气流经空气滤清器的作用，对进入汽车发动机的空气净化起着重要作用，一旦出现问题将会导致进入发动机的空气质量恶化，轻则损失发动机，重则发生安全事故。
目前空滤进气管采用聚丙烯材料吹塑成型工艺制备。由于传统的聚丙烯材料耐热性不足，导致材料在发动机周边的高温环境下长时间工作产生变形，从而影响了进气管的密封性，提高聚丙烯材料耐热性的最有效的方法是采用玻璃纤维进行增强，但是玻纤增强后聚丙烯材料吹塑过程中容易破裂，不适合吹塑，不能满足汽车空滤进气管材料吹塑成型工艺的需求。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高刚性、高耐热、耐老化性以及良好的吹塑成型性能的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物。
本发明的另一目的在于提供上述用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，按重量百分比计，包括如下组分：
高熔体强度聚丙烯 54~88%
相容剂 2~10%
短切玻璃纤维 10~36%
其中，所述高熔体强度聚丙烯在230℃、载荷2.16公斤条件下的熔体流动速率为0.01～1.0g/10min。
所述测试熔体流动速率符合ISO 1133-1-2011标准，即塑料—热塑性塑料熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动速率(MVR)的测定--第1部分：标准方法。
所述热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃类的一种或几种混合物。
所述加工助剂选自金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的一种或几种混合物。
所述成核剂选自3000~8000目滑石粉、山梨醇类、有机磷酸盐类的一种或几种混合物。
所述相容剂为极性单体接枝聚合物；其中，聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或几种混合物；极性单体选自马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸及其酯类衍生物的一种或几种混合物。
所述丙烯酸及其酯类衍生物选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧丙酯的一种或几种混合物。
所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，包括如下步骤：
将高熔体强度聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、成核剂、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，使短切玻璃纤维通过失重式计量秤从所述主喂料口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，得到所述吹塑玻纤增强聚丙烯复合物；所述螺杆挤出机的长径比为36~48:1；制备所述吹塑玻纤增强聚丙烯复合物的加工温度为190~240℃。
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：
本发明通过添加高熔体强度聚丙烯，能够在保证材料其他力学性能不下降和制作成本较低的情况下，有效改善普通玻纤增强聚丙烯的耐热性和满足适合吹塑的要求；添加热稳定剂，有效抑制加工过程中聚丙烯产生的降解，并赋予空滤进气管优异的耐老化性能；添加加工助剂，促进共混物各成分之间的良好分散性；添加成核剂，提高材料注塑过程中的结晶速率，缩短注塑成型周期；添加相容剂，有效增加HMSPP和短切玻璃纤维之间的界面相容性；本发明产品拉伸强度≥60MPa，弯曲模量≥3000MPa，缺口冲击强度≥7KJ/m2，热变形温度（1.80Mpa）≥140℃，热氧老化（150℃，1000h）后拉伸强度保持率≥95%，满足汽车空滤进气管的高刚性、耐热性、耐老化以及可吹塑成型的要求。
本发明吹塑玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法具有操作简单，材料性能容易保证的特点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
| 牌号 | 简介、来源 |
| ProfaxPF-613 | 高熔体强度聚丙烯，Himont公司 |
| ProfaxSD-613 | 高熔体强度聚丙烯，Himont公司 |
| Inspire112 | 高熔体强度聚丙烯，Dow公司 |
| HMS200F | 高熔体强度聚丙烯，三星公司 |
| EBS | 乙撑双硬脂酸酰胺，上海沪美化工 |
| EB-FF | 乙撑双硬脂酸酰胺，日本花王 |
| TMP-5 | PP专用成核剂，山西煤科院 |
| HPN-20E | PP专用成核剂，美利肯 |
| Millad 3988 | PP专用成核剂，美利肯 |
| Millad NX8000 | PP专用成核剂，美利肯 |
| CA-100 | 马来酸酐接枝聚丙烯，法国阿珂玛 |
| Bondyram 1001CN | 马来酸酐接枝聚丙烯，以色列Polyram |
| Bondyram 1001 | 马来酸酐接枝聚丙烯，以色列Polyram |
| 酚类热稳定剂1010 | 2, 6 -- 二叔丁基-4-甲基苯酚，雅宝 |
| 硫代酯类热稳定剂168 | 三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，雅宝 |
| 硫代酯类热稳定剂627A | 双（2.4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯，科聚亚 |
| 硫代酯类热稳定剂412S | 季戊四醇类十二硫代丙酯，科聚亚 |
| 305K | PP专用短玻纤，重庆玻纤 |
| 508K | PP专用短玻纤，泰山玻纤 |
| 248A | PP专用短玻纤，PPG |
| 249A | PP专用短玻纤，PPG |
实施例1
将88公斤Himont公司的熔体流动速率为0.01g/10min的高熔体强度聚丙烯ProfaxSD-613、0.2公斤酚类热稳定剂1010、0.3公斤硫代酯类热稳定剂168、0.3公斤加工助剂EBS、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从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使10公斤重庆国际公司的短切无碱玻璃纤维305K，通过失重式计量秤从主喂料口2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口精确加入双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，220℃挤出造粒，所得复合物的测试结果性能见表2。
实施例2
将73公斤 Himont公司的熔体流动速率为0.1g/10min的高熔体强度聚丙烯ProfaxSD-613、0.5公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤硫代酯类热稳定剂627A、0.5公斤加工助剂EB-FF、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Bondyram1001CN从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使20公斤浙江巨石公司的短切无碱玻璃纤维508K，通过失重式计量秤从主喂料口2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口精确加入双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，220℃挤出造粒，所得复合物的测试结果性能见表2。
实施例3
将64.5公斤 Dow公司的熔体流动速率为0.5g/10min的高熔体强度聚丙烯Inspire112、0.7公斤酚类热稳定剂1010、0.8公斤硫代酯类热稳定剂412S、1.0公斤加工助剂EB-FF、1.0公斤聚丙烯专用成核剂Millad 3988、7公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram1001从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使25公斤欧文斯康宁公司的短切无碱玻璃纤维248A，通过失重式计量秤从主喂料口2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口精确加入双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，230℃挤出造粒，所得复合物的测试结果性能见表2。
实施例4
将55公斤三星公司的熔体流动速率为0.8g/10min的高熔体强度聚丙烯HMS200F、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤硫代酯类热稳定剂412S、1.5公斤加工助剂EB-FF、1.5公斤聚丙烯专用成核剂MilladNX8000、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram1001从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为48:1的双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使30公斤欧文斯康宁公司的短切无碱玻璃纤维249A，通过失重式计量秤从主喂料口2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口精确加入双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，240℃挤出造粒，所得复合物的测试结果性能见表2。
实施例5
将54公斤 Himont公司的熔体流动速率为1.0g/10min的高熔体强度聚丙烯ProfaxSD-613、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯CA-100从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为36:1的双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使36公斤重庆国际公司的短切无碱玻璃纤维305K，通过失重式计量秤从主喂料口2/3螺杆挤出机长度的侧喂料口精确加入双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，220℃挤出造粒，所得复合物的测试结果性能见表2。
对比例1
配方与实施例1相当，高熔体强度聚丙烯的熔体流动速率为2g/10min，性能参数如表2所示。
对比例2
配方与实施例2相当，高熔体强度聚丙烯的熔体流动速率为10 g/10min，性能参数如表2所示。
对比例3
配方与实施例3相当，高熔体强度聚丙烯的熔体流动速率为30 g/10min，性能参数如表2所示。
表1 各项性能测试标准
| 性 能 | 单位 | 测试标准 |
| 热变形温度（1.80MPa） | ℃ | ISO75/1-93 |
| 拉伸强度（23℃） | MPa | ISO527/2-93 |
| 弯曲模量 | MPa | ISO178/2-93 |
| 缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 |
| 拉伸强度保持率（150℃，1000h） | % | ISO527/2-93 |
表2 实施例1~5及对比例1~3的配方表及复合物的性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| HMSPP | 88 | 73 | 64.5 | 55 | 54 | 88 | 73 | 64.5 |
| 热稳定剂：酚类+亚磷酸酯类 | 0.2+0.3 | 0.5+0.5 | 0.7+0.8 | 1.0+1.0 | 0 | 0.2+0.3 | 0.5+0.5 | 0.7+0.8 |
| 加工助剂 | 0.3 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 0 | 0.3 | 0.5 | 1.0 |
| 成核剂 | 0.3 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 0 | 0.3 | 0.5 | 1.0 |
| 相容剂 | 2 | 5 | 7 | 10 | 10 | 2 | 5 | 7 |
| 短切玻璃纤维 | 10 | 20 | 25 | 30 | 36 | 10 | 20 | 25 |
| 热变形温度 | 146 | 152 | 155 | 159 | 162 | 130 | 141 | 144 |
| 23℃拉伸强度 | 65 | 92 | 105 | 120 | 120 | 47 | 70 | 85 |
| 弯曲模量 | 3200 | 5300 | 6300 | 6800 | 7900 | 2700 | 4000 | 5000 |
| 缺口冲击强度 | 8 | 9 | 11 | 13 | 14 | 7 | 8 | 10 |
| 拉伸强度保持率 | 96 | 97 | 97 | 97 | 97 | 95 | 95 | 94 |
从上述实施例和对比例的性能测试指标可看出：制备所得的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物的拉伸强度≥65MPa，弯曲模量≥3200MPa，缺口冲击强度≥8KJ/m2，热变形温度（1.80Mpa）≥146℃，热氧老化（150℃，1000h）后拉伸强度保持率≥96%，满足汽车空滤进气管的高刚性、耐热性、耐老化以及可吹塑成型的要求。
Claims (9)
1.一种用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：
高熔体强度聚丙烯 54~88%
相容剂 2~10%
短切玻璃纤维 10~36%
其中，所述高熔体强度聚丙烯在230℃、载荷2.16公斤条件下的熔体流动速率为0.01～1.0g/10min。
2.根据权利要求1所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，还包括0~2wt%热稳定剂，0~2wt%加工助剂，0~2wt%成核剂。
3.根据权利要求1或2所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃类的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1或2所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述加工助剂选自金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1或2所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述成核剂选自3000~8000目滑石粉、山梨醇类、有机磷酸盐类的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述相容剂为极性单体接枝聚合物；其中，聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或几种混合物；极性单体选自马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸及其酯类衍生物的一种或几种混合物。
7.根据权利要求6所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述丙烯酸及其酯类衍生物选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧丙酯的一种或几种混合物。
8.根据权利要求1所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
9.根据权利要求1~8任一项所述的用于汽车空滤进气管的吹塑玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，包括如下步骤：将高熔体强度聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、成核剂、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，使短切玻璃纤维通过失重式计量秤从所述主喂料口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，得到所述吹塑玻纤增强聚丙烯复合物；所述螺杆挤出机的长径比为36~48:1，加工温度为190~240℃。
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