CN103044774B - 汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备工艺 - Google Patents

汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备工艺，按重量份计，具有如下配方：聚丙烯48～86wt%；茂金属聚丙烯弹性体2～6wt%；热稳定剂0～2wt%；助剂0～2wt%；成核剂0～2wt%；相容剂2～10wt%；短切玻璃纤维10～30wt%。本发明采用茂金属聚丙烯弹性体来改性聚丙烯，既能够克服聚丙烯耐热性不足的缺点，又增强了聚丙烯在焊接界面处的焊接性能；另外，本发明所采用的热稳定剂能够抑制加工过程中产生的降解，并能防止热水对抗氧体系的萃取，从而有效地提高了水壶材料的耐老化性能。本发明制得的复合材料具有优异的耐热性、高刚性、耐水解性以及良好的粘合性能，很好的满足了汽车水壶的生产需求。<!--1-->

Description

汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料的加工技术领域，尤其涉及一种汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备工艺。
背景技术
目前，汽车水壶加工工艺主要是先利用聚丙烯吹塑或者注塑成型为上、下壶体，然后将成型后的上、下壶体焊接在一起，进而形成完整的部件。
但是聚丙烯的耐热性能较差，无法满足汽车水壶对材料的进一步要求。为了提高聚丙烯的耐热性能，目前常用的方法是对聚丙烯进行玻纤增强，玻纤增强后的聚丙烯的耐热性大幅度增加，完全可以满足汽车水壶对耐热的要求，但是由于玻纤的存在，玻纤增强聚丙烯的焊接性能和水解稳定性能将会变得很差，从而也无法满足汽车水壶对材料的要求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，该复合材料具有优异的耐热性、高刚性、耐水解性以及良好的粘合性能，很好的满足了汽车水壶的生产需求。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，按重量份计，具有如下配方：聚丙烯48～86wt％；茂金属聚丙烯弹性体2～6wt％；热稳定剂0～2wt％；助剂0～2wt％；成核剂0～2wt％；相容剂2～10wt％；短切玻璃纤维10～30wt％。
作为本发明的进一步改进，所述聚丙烯采用熔体流动速率为0.01～100g/10min的均聚聚丙烯。
作为本发明的进一步改进，所述茂金属聚丙烯弹性体的丙烯含量为80-99％，且其熔体流动速率为0.5～100g/10min。
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类中的任意一种或多种混合物。
作为本发明的进一步改进，所述助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的任意一种或多种混合物。
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、有机磷酸盐类中的一种或多种混合物。
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，该极性单体接枝聚合物的基体为聚乙烯、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任意一种或多种混合物；该极性单体接枝聚合物的极性单体为马来酸酐及其类似物和丙烯酸及其酯类衍生物中的任意一种或多种混合物。
作为本发明的进一步改进，所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
本发明还提供了一种所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料的制备工艺，所述工艺包括如下步骤：
(1)首先将按配方比的聚丙烯、茂金属聚丙烯弹性体、热稳定剂、助剂、成核剂和相容剂共同投入至双螺杆挤出机中进行熔融混合及分散；
(2)然后将短切玻璃纤维通过失重式计量秤从侧喂料加入到双螺杆挤出机中；
(3)最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机各段温度设置为190～240℃。
本发明的有益效果是：本发明采用茂金属聚丙烯弹性体来改性聚丙烯，既能够克服聚丙烯耐热性不足的缺点，又增强了聚丙烯在焊接界面处的焊接性能；另外，本发明所采用的热稳定剂能够抑制加工过程中产生的降解，并能防止热水对抗氧体系的萃取，从而有效地提高了水壶材料的耐老化性能。本发明制得的复合材料具有优异的耐热性、高刚性、耐水解性以及良好的粘合性能，很好的满足了汽车水壶的生产需求。
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说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1～4提供了本发明汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法。
实施例1：
本实施例汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料按如下方法制备：
首先将85份聚丙烯PPT30S、0.2份酚类热稳定剂1790、0.3份亚磷酸酯类热稳定剂627A、0.3份助剂EBS、0.2份成核剂TMP-5、2份茂金属聚丙烯弹性体VM6202、2份马来酸酐接枝聚丙烯CA-100投入至长径比40：1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散；
然后再将10份无碱短切玻璃纤维305K通过失重式计量秤从侧喂料精确加入到双螺杆挤出机中；最后通过双螺杆挤出机在210℃条件下挤出造粒，即得到所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料。
实施例2：
本实施例汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料按如下方法制备：
首先将70份聚丙烯PPS700、0.5份酚类热稳定剂1790、0.5份亚磷酸酯类热稳定剂627A、0.5份助剂EB-FF、0.5份成核剂HPN-20E、3份茂金属聚丙烯弹性体VM6102、5份马来酸酐接枝聚丙烯1001CN投入至长径比40：1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散；
然后再将20份无碱短切玻璃纤维508A通过失重式计量秤从侧喂料精确加入到双螺杆挤出机中；最后通过双螺杆挤出机在220℃条件下挤出造粒，即得到所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料。
实施例3：
本实施例汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料按如下方法制备：
首先将60.5份聚丙烯PPS900、0.7份酚类热稳定剂1790、0.8份硫代酯类热稳定剂412S、1份助剂EB-FF、1份成核剂3988、4份茂金属聚丙烯弹性体VM3980、7份马来酸酐接枝聚丙烯1001投入至长径比40：1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散；
然后再将25份无碱短切玻璃纤维248A通过失重式计量秤从侧喂料精确加入到双螺杆挤出机中；最后通过双螺杆挤出机在230℃条件下挤出造粒，即得到所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料。
实施例4：
本实施例汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料按如下方法制备：
首先将50份聚丙烯PPB1101、1份酚类热稳定剂1790、1份硫代酯类热稳定剂412S、1.5份助剂EB-FF、1.5份成核剂NX8000、5份茂金属聚丙烯弹性体VM3020、10份马来酸酐接枝聚丙烯1001投入至长径比40：1的双螺杆挤出机中进行熔融混合分散；
然后再将30份无碱短切玻璃纤维249A通过失重式计量秤从侧喂料精确加入到双螺杆挤出机中；最后通过双螺杆挤出机在240℃条件下挤出造粒，即得到所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料。
按照行业标准，分别对上述汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料进行多项基本物性测试，取其平均值。测试结果如下：表1为制得的复合材料的基本物性测试结果。
表1复合材料的基本物性测试结果
从表1可见，本发明制得的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度≥60MPa，弯曲模量≥3000MPa，缺口冲击强度≥9KJ/m2，熔接痕拉伸强度≥33Mpa，热变形温度≥140℃，水煮后拉伸强度保持率≥95％。相较于行业标准，本发明制得的复合材料具有优异的物理性能。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉本领域的技术人员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 (8)

1.一种汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量百分含量计，具有如下配方：聚丙烯48～86wt％；茂金属聚丙烯弹性体2～6wt％；热稳定剂0.5～2wt％；助剂0～2wt％；成核剂0.2～2wt％；相容剂2～10wt％；短切玻璃纤维10～30wt％；且各原料组份之和为百分之百；
其中，所述茂金属聚丙烯弹性体的丙烯含量为80-99％，且其熔体流动速率为0.5～100g/10min。
2.根据权利要求1所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯采用熔体流动速率为0.01～100g/10min的均聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃类中的任意一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的任意一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述成核剂为超细滑石粉、山梨醇类、有机磷酸盐类中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为极性单体接枝聚合物，该极性单体接枝聚合物的基体为聚乙烯、聚丙烯、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任意一种或多种混合物；该极性单体接枝聚合物的极性单体为马来酸酐及其类似物和丙烯酸及其酯类衍生物中的任意一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料的制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
(1)首先将按配方比的聚丙烯、茂金属聚丙烯弹性体、热稳定剂、助剂、成核剂和相容剂共同投入至双螺杆挤出机中进行熔融混合及分散；
(2)然后将短切玻璃纤维通过失重式计量秤从侧喂料加入到双螺杆挤出机中；
(3)最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述的汽车水壶用耐水解玻纤增强聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机各段温度设置为190～240℃。
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