CN103524881A - 一种汽车用聚丙烯复合树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车用聚丙烯复合树脂组合物。按重量百分比该组合物由以下组分组成，40～90％的全同立构指数为96％以上的高结晶聚丙烯，5～30％的包含晶须的增强剂，5～30％的抗冲改性剂。通过将具有极好性能的高结晶型聚丙烯与滑石、晶须复合，将强度和耐热性极大化，同时确保汽车材料需要的冲击强度并将影响强度等性能的因素最小化，制得强度、耐热性和冲击强度之间达成平衡的聚丙烯树脂组合物，使其能广泛应用于汽车内外饰产品的制作中。必须考虑晶须用量的最小化，以对MD／TD方向的收缩率的影响最小。

Description

一种汽车用聚丙烯复合树脂组合物
技术领域
本发明涉及汽车用材料技术领域，特别涉及一种汽车用聚丙烯复合树脂组合物。 
背景技术
作为汽车用材料，聚丙烯复合树脂因价格低廉，材料的可再生和轻量化的优势使用量逐渐增加。为了克服自身物理性质的限制，用滑石粉、碳酸钙、玻璃纤维、云母、硅灰石等增强剂和三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-EPDM，乙烯-丁烯系弹性体，乙烯-辛烯系弹性体等与聚丙烯共混制作有优良物性的适合汽车使用的高分子材料。 
一般增强剂的纵横比(Aspect Ration)影响到聚丙烯树脂组合物的强度，这是业内众所周知的事实。纵横比大的玻璃纤维增强效果良好，但影响产品外观。相对来说纵横比小同时被广泛应用的滑石粉，为达到所需要的强度需要加入更多的数量。 
最近，晶须和滑石粉的协同使用的技术在业内被广泛关注和使用。但是如中国专利CN101070417A和韩国公开专利20110071593，大部分专利仅仅是关注了强度或是冲击韧性，难以在耐热性、强度、冲击韧性等多方面保持均衡。同时因为晶须的纵横比高，流动／垂直两方向的收缩率差距大，所以模具设计以及产品加工的时候会出现困难。在多组分的增强体系下，为满足汽车材料所需要的冲击强度，需要添加一定数量的冲击改质剂。但冲击改质剂添加量少时，很难看到效果，添加过量则影响材料的强度、耐热性。汽车部件例如仪表板(Instrument Panel)，手套箱(Console Box)，控制面板(Console Body)，立柱(Pillar)，装饰条(Trim)类和保险杠(Bumper)等使用的树脂组合物需要在强度和冲击韧性上的平衡，因此需要增强剂和抗冲改性剂之间的适当调节。不同附件需要的增强体系不同，伴随汽车部件复杂化和品种多样化，相互之间通用性很难达到。 
发明内容
为了解决目前汽车内外饰用树脂组合物需要解决强度和冲击特性难以平衡且不同部件用材料难以互换通用的问题，现提供了一种解决方案。具体技术方案如下： 
一种汽车用聚丙烯复合树脂组合物，按重量百分比该组合物由以下组分组成， 
40～90％的全同立构指数为96％以上的高结晶聚丙烯， 
5～30％的包含晶须的增强剂， 
5～30％的抗冲改性剂。 
优选的，所述高结晶性聚丙烯的熔融指数为10～100g/10min(230℃，2.16kg)，且由均聚聚丙烯和丙烯-乙烯共聚物其中的至少一种组成。 
优选的，所述的晶须是镁盐晶须，碳酸钙晶须中的一种或其组合。 
优选的，所述的晶须典型化学式为MgSO45Mg(OH)23H2O，是单晶针状构造的镁盐晶须。 
优选的，所述的增强剂是晶须和其它无机增强剂组成。无机增强剂为碳酸钙，粘土，玻璃纤维，云母，硫酸钡，滑石中的一种或多种组合。 
优选的，所述的增强剂是由晶须和无机增强剂组成，所述无机增强剂为滑石。 
优选的，所述的晶须和无机加强剂重量比为1：2～1：10。 
优选的，所述的晶须和无机加强剂重量比为1：3～1：10。 
优选的，所述的晶须和无机加强剂重量比为1：5～1：10。 
优选的，所述抗冲改性剂是丙烯／α-烯烃无规共聚物、乙烯／α-烯烃嵌段共聚物及乙烯／α-烯烃／非共轭无规共聚物的至少一种或其任意组合。 
优选的，所述抗冲改性剂中至少一种为弹性体，或任意组合中至少一种为弹性体。 
优选的，所述高结晶性聚丙烯为包含不同的熔融指数、不同乙烯含量的混合物。 
优选的，将所述聚丙烯复合树脂组合物应用于汽车用内外饰产品上。 
与现有技术相比，上述技术方案提供的汽车用聚丙烯复合树脂组合物具有以下优点：通过将具有极好性能的高结晶型聚丙烯与滑石，晶须复合，将强度和耐热性极大化，同时确保汽车材料需要的冲击强度并将影响强度等性能的因素最小化，制得强度、耐热性和冲击强度之间达成平衡的聚丙烯树脂组合物， 使其能广泛应用于汽车内外饰产品的制作中。同时必须考虑晶须用量的最小化，以对MD／TD方向的收缩率的影响最小。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式作进一步地详细描述： 
本发明实施例聚丙烯树脂是全同立构指数为96％以上的高结晶型聚丙烯，如均聚聚丙烯和丙烯-乙烯共聚物。因要求冲击强度的汽车素材特性，丙烯-乙烯嵌段共聚体较为合适。 
上述高结晶型聚丙烯树脂的熔融指数是10～100g／10min(230℃，2.16kg)，并用两个以上不同的熔融指数的高结晶型聚丙烯树脂也是可行的。丙烯-乙烯嵌段共聚物时可以选用不同乙烯含量树脂的复配物。熔融指数未满10g／10min时，在大型附件成型时出现成型性降低的问题，高于100g／10min时，冲击强度(低温)方面是不太乐观的。高结晶型聚丙烯树脂含量在40～90重量份是最合适的，未满40重量％时晶须等增强剂和抗冲改性剂含量会增加，在加工性，产品外观，比重方面是缺点，超过90重量份时晶须等增强剂的加强效果小，产品需要的冲击韧性也难以达到，因此不推荐选用。 
适合本发明的晶须有镁盐晶须，碳酸钙晶须等，但是使用代表化学式MgSO45Mg(OH)23H2O的单结晶针状构造的镁盐晶须是最好的。为了将增强效果最大化，晶须和碳酸钙，粘土，玻璃纤维，云母，硫酸钡，滑石等其他增强剂并用，其中最理想的是增强剂是滑石。晶须和增强剂较好的的混合质量比率在1：2～1：10，更好好的是1：3～1：10，最好的是1：5～1：10。增强剂中的晶须含量变大的话会加大流向／垂直两个方向的收缩率差异，但晶须含量变少的话强度，耐热性不会充分的体现出来；同时滑石等增强剂比率增加，会出现组合物的比重也增加的弊端。使用晶须等的增强剂在5～30％的是比较合适的，未满5％时强度和耐热度提升效果很微弱，超过30％时很难满足冲击特性，需要过量的抗冲改性剂，还会出现成品的外观不良的问题。 
适合本发明的抗冲改性剂是α-烯烃共聚物，丙烯／α-烯烃无规共聚物，乙烯＼α-烯烃无规共聚物，乙烯／α-烯烃嵌段共聚物，和乙烯／α-烯烃／非 共轭聚烯随机共聚物。至少选用其中一个弹性体或者几种复配。较好的冲击改质剂的含量是5～30重量份，未满5重量份的汽车材料耐冲击性不足，超过30％时会减少强度和耐热性，所以这是并不推荐。 
在本发明实施例里聚丙烯树脂组合物，为了满足汽车需要的材料性能，可以包含抗静电剂、耐光助剂、耐热氧安定剂、成核剂、润滑剂等添加剂；为了需要的外观颜色，也可以加入有机或者无机颜料、染料。 
通过以下表格数据实例说明： 
实例g／cm3
对于以下实例和比较，1～4是使用的材料成分和特性。 
表一 
Figure BSA0000096813290000041
表二 
试验材料 比重 直径 长度
晶须 2.3 <1.0μm 10～60μm
表三 
试验材料 比重 粒度
滑石 2.7 3.5±0.5μm
表四 
Figure BSA0000096813290000042
依照表五的配比，将PP，滑石、抗冲击改性剂同抗氧剂等一同干混均匀后加入到主下料斗中供料，表二的晶须通过侧喂料加入，通过双螺杆挤出机混炼造粒。制得的聚丙烯树脂烘干后使用150吨的注塑机制测试样片。在23℃，50％RH的环境下调节48H后进行物性测试。 
物性测定方法 
本发明选用ASTM规格规定的试验方法。 
熔融指数：依据ASATM D1238在230℃，2.16kg下测定。 
密度：用ASTM D1505方法来测定 
弯曲弹性率：用ASTM D790来测定 
冲击强度：用ASTM D256方法来测定 
热变形温度：用ASTM D648方法在0.45MPa的条件下测定。 
成型后的收缩率：注塑形成厚度为2mm，宽和长各为100mm的薄片。在23℃，50％RH的环境下调节48H后测定流动方向(MD)和垂直流动方向(TD)的收缩率。 
实例1～3和比较例1～3 
表五 
表六 
Figure BSA0000096813290000061
从上述表六的物性结果来看，使用部分晶须的实例1比只使用滑石的比较例1，弯曲弹性率和耐热性都更加优秀。据实例1～3来中可知，在使用高结晶性聚丙烯树脂材料的材料中，通过调整晶须和滑石的重量比率可最少化MD(流向／TD(垂直流向)方的收缩率差异，并实现最佳弯曲特性和冲击特性。根据上述方案制作的聚丙烯组合物可用作仪表板，控制箱，控制主体，支柱和装饰条，保险杠等。 
本发明的聚丙烯复合树脂组合物，在耐热性、强度、耐冲击性之间有优秀的的平衡性，适用于汽车部件例如仪表板(Instrument Panel)，手套箱(Console  Box)，控制面板(Console Body)，立柱(Pillar)，装饰条(Trim)类和保险杠(Bumper)等。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，按重量百分比该组合物由以下组分组成：
40～90％的全同立构指数为96％以上的高结晶聚丙烯；
5～30％的包含晶须的增强剂；
5～30％的抗冲改性剂。
2.根据权利要求1所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述高结晶性聚丙烯的熔融指数为10～100g／10min(230℃，2.16kg)，且由均聚聚丙烯和丙烯-乙烯共聚物其中的至少一种组成。
3.根据权利要求1所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述的晶须是镁盐晶须，碳酸钙晶须中的一种或其组合。
4.根据权利要求3所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于：所述的晶须典型化学式为MgSO45Mg(OH)23H2O，是单晶针状构造的镁盐晶须。
5.根据权利要求1所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述的增强剂是晶须和其它无机增强剂组成。无机增强剂为碳酸钙，粘土，玻璃纤维，云母，硫酸钡，滑石中的一种或多种组合。
6.根据权利要求5所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述的增强剂是由晶须和无机增强剂组成，所述无机增强剂为滑石。
7.根据权利要求1所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述的晶须和无机加强剂重量比为1：2～1：10。
8.根据权利要求7所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述的晶须和无机加强剂重量比为1：5～1：10。
9.根据权利要求1所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述抗冲改性剂是丙烯／α-烯烃无规共聚物、乙烯／α-烯烃嵌段共聚物及乙烯／α-烯烃／非共轭无规共聚物的至少一种或其任意组合。
10.根据权利要求9所述的汽车用聚丙烯复合树脂组合物，其特征在于，所述抗冲改性剂中至少一种为弹性体，或任意组合中至少一种为弹性体。
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