CN103030887A - 低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法，该复合物由以下按重量百分数计的组分组成：聚丙烯37.5%-85%，热稳定剂0.2%-3%，加工助剂0.3%-1.5%，光照稳定剂0.2%-1.5%，成核剂0.3%-1.5%，增韧剂7%-20%，相容剂2%-10%，短切玻璃纤维5%-25%，其中，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，本发明提供的材料不仅具有高刚性、高耐热、耐候性和耐划伤性等优异性能，还具有优异的低温冲击性能，能够满足汽车立柱的高刚性、耐热性、耐候性、尺寸稳定性、耐划伤性以及低温爆破性能的要求。

Description

低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤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立柱材料，具体是涉及一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法。 

背景技术

汽车立柱对防范车内乘客受到侧面撞击有着重要的防护作用，同时又起着汽车装饰件的作用，因此汽车立柱是集功能性和装饰性于一体的汽车制件。由于涉及到装饰效果，因此立柱材料对耐划伤有着很高的要求，同时随着汽车安全性要求的提高，汽车的立柱里面都会集成安全气囊，保证发生侧面撞击，安全气囊爆出时，立柱不会产生碎片，因此立柱材料有着低温爆破的要求。 

传统的汽车立柱材料采用聚丙烯、滑石粉以及热塑性弹性体共混制备而成，这种配方体系的材料表面受到外力划伤时非常容易发白，因此需要添加很多耐划伤助剂来改善，但是耐划伤助剂的添加一方面会导致气味、雾度以及VOC超标，不符合汽车材料对低VOC排放的要求，另一方面导致光照时耐划伤助 剂的析出发粘现象。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法，不仅具有高刚性、高耐热、耐候性和耐划伤性等优异性能，还具有优异的低温冲击性能，能够满足汽车立柱的高刚性、耐热性、耐候性、尺寸稳定性、耐划伤性以及低温爆破性能的要求。 

本发明的技术方案是这样实现的： 

一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，由以下按重量百分数计的组分组成：  

其中，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。 

作为本发明的进一步改进，所述聚丙烯为熔体流动速率为0.01 g/10min～100 g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。 

作为本发明的进一步改进，所述热稳定剂为酚类、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中的至少一种。 

作为本发明的进一步改进，所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种。 

作为本发明的进一步改进，所述光照稳定剂为受阻胺类光稳定剂。 

作为本发明的进一步改进，所述成核剂为超细滑石粉、山梨醇类和有机磷酸盐类中的至少一种。 

作为本发明的进一步改进，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、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的至少一种。 

作为本发明的进一步改进，所述相容剂为极性单体接枝聚合物，其中聚合物基体为聚乙烯、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-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种，极性单体为马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种。 

一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法，包括如下步骤： 

a、将聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、光照稳定剂、成核剂、增韧剂和相容剂按配比在双螺杆挤出机中熔融混合分散； 

b、将短切玻璃纤维按配比通过失重式计量秤侧喂料加入双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的加工工艺如下：双螺杆挤出机的长径比为40:1，各段温度设置在190℃-240℃。 

本发明的有益效果是：本发明采用聚丙烯、热塑性弹性体、短切玻璃纤维、热稳定剂、光照稳定剂、聚丙烯专用成核剂共混制备了一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用聚丙烯复合物，该复合物由于采用无碱短切玻璃纤维填充，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，无需加入耐划伤助剂便可以解决耐划伤问题，避免由于耐划伤剂的存在造成的光照析出发粘现象，同时由于不需添加耐划伤助剂，解决了传统立柱材料气味、雾度和VOC易超标的问题，本发明制备方法获得的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，不仅具有高刚性、高耐热、高尺寸稳定性、耐候性、优异的耐划伤性，还具有优异的低温冲击性能，能够满足汽车立柱材料的发展需求。 

具体实施方式

一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，由以下按重量百分数计的组分组成：  

其中所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，采用无碱短切玻璃纤维能够增加材料表层硬度，使划伤力对材料的破坏不会扩散到材料的深层次，解决传统立柱材料添加耐划伤助剂产生光照析出发粘的缺陷，同时，由于不需添加耐划伤助剂，能够解决传统立柱材料气味、雾度和VOC易超标的问题。 

优选的，所述聚丙烯为熔体流动速率为0.01 g/10min～100 g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。 

优选的，所述热稳定剂为酚类、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中的至少一种，其作用是抑制加工过程中聚丙烯产生的降解。 

优选的，所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种，其作用是促进共混物各成分之间的良好分散性。 

优选的，所述光照稳定剂为受阻胺类光稳定剂，其作用是抑制汽车车窗玻璃透进来的可见光、紫外光对聚丙烯、增韧剂、 相容剂等高分子聚合物产生的光照分解。 

优选的，所述成核剂为超细滑石粉、山梨醇类和有机磷酸盐类中的至少一种，其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。 

优选的，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、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的至少一种，其作用是增加材料在低温状态下的韧性，保证在-30℃的条件下，立柱里面的安全气囊打开爆出时，立柱不会产生尖锐碎片。 

优选的，所述相容剂为极性单体接枝聚合物，其中聚合物基体为聚乙烯、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-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种，极性单体为马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种，其作用是增加聚丙烯和短切玻璃纤维之间的界面相容性，保证聚丙烯和玻纤之间不会产生相分离。 

一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法，包括如下步骤： 

a、将聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、光照稳定剂、成核剂、增韧剂和相容剂按配比在双螺杆挤出机中熔融混合分散； 

b、将短切玻璃纤维按配比通过失重式计量秤侧喂料加入双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的加工工艺如下：双螺杆挤出机的长径比为40:1，各段温度设置在190℃-240℃。 

下面结合具体实施例对本发明是如何实现的做进一步详细、清楚、完整地说明，所列实施例仅对本发明予以进一步的说明，并不因此而限制本发明。 

实施例1 

将85公斤聚丙烯PP 7033N、0.1公斤酚类热稳定剂1010、0.1公斤亚磷酸酯类热稳定剂168、0.3公斤加工助剂EBS、0.2公斤受阻胺类光稳定剂770、0.3公斤聚丙烯专用成核剂TMP-5、7公斤乙烯辛烯共聚物POE LC670、2公斤马来酸酐接枝聚丙烯CA-100在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散。 

5公斤重庆国际短切无碱玻璃纤维305K，短切玻璃纤维通过失重式计量秤从侧喂料精确加入，200℃挤出造粒，最终得到产品，性能测试结果如表1所示： 

实施例2 

将68.5公斤聚丙烯PP K9017、0.5公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤亚磷酸酯类热稳定剂168、0.5公斤加工助剂A-C540A、0.5公斤受阻胺类光稳定剂944、0.5公斤聚丙烯专用成核剂HPN-20E、12公斤乙烯辛烯共聚物POE 5062、4公斤 马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram 1001CN在长径比为1:40的双螺杆挤出机中熔融混合分散。 

13公斤浙江巨石短切无碱玻璃纤维508A，短切玻璃纤维通过失重式计量秤从侧喂料精确加入，200℃挤出造粒，最终得到产品。性能测试结果如表1所示： 

实施例3 

将52公斤聚丙烯PP K9026、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤亚磷酸酯类热稳定剂627A、1公斤加工助剂硬脂酸锌、1公斤受阻胺类光稳定剂622、1公斤聚丙烯专用成核剂HTPUTRA5、16公斤乙烯辛烯共聚物POE 8130、7公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram 1001在长径比为1:40的双螺杆挤出机中熔融混合分散。 

20公斤浙江巨石短切无碱玻璃纤维508B，短切玻璃纤维通过失重式计量秤从侧喂料精确加入，200℃挤出造粒，最终得到产品。性能测试结果如表1所示： 

实施例4 

将37.5公斤聚丙烯PP K9026、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公斤加工助剂硬脂酸锌、1.5公斤受阻胺类光稳定剂622、1.5公斤聚丙烯专用成核剂Millad 3988、20公斤乙烯辛烯共聚物POE 8130、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram 1001在长径比为1:40的双螺杆挤出机中熔融混合分散。 

25公斤欧文斯康宁短切无碱玻璃纤维249A维通过失重式 计量秤从侧喂料精确加入，220℃挤出造粒，最终得到产品。性能测试结果如表1所示： 

表1 实施例1-4性能测试结果 

由上述各实施例制得试样的测试结果可知，本发明各实施例试样的拉伸强度≥30MPa，弯曲模量≥2000MPa，（23℃）缺口冲击强度≥35kJ/m²，（-30℃）缺口冲击强度≥15kJ/m²，多轴冲击（-30℃）为韧性破坏，热变形温度（0.45MPa）≥140℃， 20N力划伤后色差ΔL≤1.5，气味等级（80℃，2hr）≤3.5，因此，本发明提供的材料具有高刚性、高耐热、耐候性、耐划伤性和低温冲击性能优异，能够满足汽车立柱的高刚性、耐热性、耐候性、尺寸稳定性、耐划伤性以及低温爆破性能的要求。 

Claims (9)

1.一种低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于：由以下按重量百分数计的组分组成：

其中，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。

2.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率为0.01 g/10min～100 g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于：所述热稳定剂为酚类、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中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于：所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于：所述光照稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

6.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于：所述成核剂为超细滑石粉、山梨醇类和有机磷酸盐类中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物，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、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用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，其中聚合物基体为聚乙烯、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-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种，极性单体为马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的至少一种。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的低温爆破性能优异的汽车立柱专用玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、将聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、光照稳定剂、成核剂、增韧剂和相容剂按配比在双螺杆挤出机中熔融混合分散；

b、将短切玻璃纤维按配比通过失重式计量秤侧喂料加入双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的加工工艺如下：双螺杆挤出机的长径比为40:1，各段温度设置在190℃-240℃。