CN103554656A - 一种用于lft-d技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料 - Google Patents

一种用于lft-d技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料，包含75-90重量份高熔指聚丙烯、2-15重量份相容剂、0.5-5重量份流动改性剂、0.5-3重量份高目数滑石粉、0.2-2重量份复配抗氧体系和0.2-2重量份润滑剂。本发明的复合材料，高刚性、高流动，具有良好的加工性能、耐热老氧化性能，且可以防止浮纤及玻纤团聚，用普通双螺杆设备保证良好的产量，成本较低。与LFT-D技术结合，用于制备汽车底护板，符合主机厂要求，应用前景广阔。

Description

一种用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及汽车底护板，具体涉及一种用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料，及其在汽车底护板的应用。
背景技术
汽车底护板是根据各种不同车型定身设计的底部防护装置，首先是防止泥土包裹发动机，导致发动机散热不良，其次是为了行驶过程中防止由于凹凸不平的路面对汽车底部造成撞击而造成发动机等部件的损坏，另外帮助发动机下部形成稳定气流，降低高速运行时产生的噪音，并能节约燃油。
目前汽车底护板主要有三类：填充增韧聚丙烯类，短玻纤增强聚丙烯类和长玻纤增强聚丙烯类。填充增韧聚丙烯类，韧性较好，但强度不如后两类，遇高温易变形。短玻纤增强聚丙烯在低温时韧性差，该底护板冬天遇到石块撞击易开裂。长玻纤增强聚丙烯强度较高，由于玻纤长度长，低温韧性较好，但对材料和设备要求相对较高。
长玻纤增强聚丙烯分为：GMT（Glass Mat Reinforced Thermoplastics，玻璃纤维毡增强热塑性复合材料），LFT-D（Long-Fiber Reinforce ThermoplasticDirect，长纤维增强热塑性复合材料在线直接生产制品）和LFT-G（Long-FiberReinforce Thermoplastic Granules，短玻纤热塑性颗粒材料）。LFT-D技术区别于GMT和LFT-G的主要优点是省略半成品步骤，节省制造成本和物流成本，显著降低能耗，因此市场前景更好。
公开号为CN101935420A的中国专利申请公开了一种LFT-D材料的汽车底部导流板及其制造方法，主要集中在设备、工艺方面和玻纤长度方面，及与常规GMT、SMC即片状模塑料（Sheet molding compound）工艺对比，并未对相关的聚丙烯材料做深入研究。
公开号为CN101987603A的中国专利申请公开了一种长玻璃纤维增强聚丙烯树脂的乘用车发动机底护板，详细讲述了LFT-D的制作过程，也并未对相关的聚丙烯材料做深入研究。
公开号为CN103128903A的中国专利申请公开了一种汽车发动机底护板的制造成型方法，主要介绍了如何使用LFT-D技术采用不同种类的树脂基体和不同种类的纤维来生产发动机底护板，但并未对长玻纤增强聚丙烯底护板的使用效果做评价。
目前，国内LFT-D技术领域使用的聚丙烯材料主要还依靠进口，需要开发一种高流动、耐热老化、玻纤浸渍效果好、玻纤能良好分散的高刚性聚丙烯材料，用于LFT-D技术来制备汽车底护板，填补这一技术领域的国内空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯材料，用于LFT-D技术制备汽车底护板。
本发明所要解决的技术问题：针对LFT-D技术制作的车用底护板，需要一种高流动、耐热老化、玻纤浸渍效果好、玻纤能良好分散的高刚性聚丙烯材料，满足底护板成型和使用过程中遇到的刚性差机械手抓取困难，流动性差导致的缺料或难以成型，浮纤造成的制件表观难看，玻纤团聚等造成制件性能波动大，耐热老化性能差而影响使用等缺陷。
本发明提供的聚丙烯复合材料，包含如下组分：
根据本发明的优选例，所述高熔指聚丙烯，230℃、2.16kg熔体流动速率40-100g/10min的聚丙烯中的一种或两种以上。
所述高熔指聚丙烯可以采用市售产品，如博禄HJ325MO、金陵石化PP450、燕山石化K7760H、宁波甬兴PP425等。
根据本发明的优选例，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。可以采用市售产品，如上海日之升CMG5001、杜邦FUS P353、Bondyram1001等。
根据本发明的优选例，所述流动改性剂，又称降温母粒，是以聚丙烯PP为载体，含2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷的母粒，较佳地以所述母粒的总重量计，含4-10wt%的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，更佳地，含5wt%的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。
根据本发明的优选例，所述高目数滑石粉目数至少为5000目，为5000目以上。可以采用市售产品，如IMIFABI HTP05，IMIFABI HTPultra5等。
根据本发明的优选例，所述复配抗氧体系为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸中的一种或两种以上。
根据本发明的优选例，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS、TAF、TR044中的一种或两种以上。
本发明的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按权利要求1的配方秤取原料；
（2）将步骤（1）获得的原料在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上；
（3）采用双螺杆挤出机将步骤（2）获得的混合物熔融挤出，造粒，其工艺为：一区120±10℃，二区180±10℃，三区200±10℃，四-九区210±10℃，主机转速500±50rpm，主喂料20±5Hz，得到所述复合材料。
本发明的复合材料，可以用于制备汽车底护板。较佳地，使用该聚丙烯复合材料，在LFT-D设备上制备汽车底护板。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供了一种用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料，高刚性、高流动改善加工性能、耐热老化，用普通双螺杆设备保证良好的产量，成本较低，实测综合性能与北欧化工HJ060BUC性能接近。
本发明的聚丙烯复合材料，玻纤浸渍效果好、玻纤能良好分散，防止浮纤及玻纤团聚，用于LFT-D技术制备汽车底护板，克服底护板成型和使用过程中遇到的刚性差机械手抓取困难，流动性差导致的缺料或难以成型，浮纤造成的制件表观难看，玻纤团聚等造成制件性能波动大，耐热老化性能差而影响使用等缺陷。本发明的用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料，制备的底护板产品性能符合主机厂要求，应用前景广阔。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文（如实施例）中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
如表1所示，称量金陵石化PP450（熔体流动速率40-100g/10min），89重量份，上海日之升公司马来酸酐接枝聚丙烯相容剂CMG5001（MAH接枝率≥1%），6重量份，流动改性剂（以PP为载体，含5%的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷的母粒），1重量份，10000目滑石粉HTP05，2重量份，抗氧剂1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）0.4重量份，抗氧剂DSTP（硫代二丙酸双十八酯）0.6重量份，润滑剂硬脂酸钙1重量份。将各组分混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出料条冷却、风干、切粒、均混、包装。
所述双螺杆挤出机温度设置，一区120±10℃，二区180±10℃，三区200±10℃，四-九区210±10℃，主机转速500±50rpm，主喂料20±5Hz，温度控制调整熔指范围在75-85g/10min，得到所述复合材料。
将制得的聚丙烯复合材料在鼓风干燥箱，90℃干燥1小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按DIN EN ISO1183-1标准执行；拉伸强度和断裂伸长率量按DIN EN ISO527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO178标准执行，速度为2mm/min；简支梁缺口冲击强度按DIN ENISO179-1/1eA标准执行；熔体流动速率按DIN EN ISO1133标准执行，230℃、2.16kg。
将制得的聚丙烯复合材料在LFT-D设备上生产，主喂料下制得的聚丙烯复合材料，LFT-D设备中引入泰山玻纤EDR240-T838T，玻纤含量设定20%，温度180-220℃挤出料块，在线压制成汽车底护板。
将制得的底护板裁样测试。密度测试按DIN EN ISO1183-1标准执行；玻纤含量按DIN EN ISO3451-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO178标准执行，速度为14mm/min；冲击强度按DIN EN ISO179-1/1fU标准执行；热老化温度150℃；低温落球按PV3905标准执行，落球重量500±5g，落球高度400±10mm，样品尺寸70×70mm，-30℃处理24±2h。水平燃烧按TL1010标准执行。
表1 用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯材料各组分的配比（重量份）
组分 实施例1 实施例2
高熔指聚丙烯 89 84
相容剂 6 10
流动改性剂 1 2
高目数滑石粉 2 2
复配抗氧体系 1 1
润滑剂 1 1
实施例2
如表1所示，称量博禄HJ325MO（熔体流动速率40-100g/10min），84重量份，上海日之升公司马来酸酐接枝聚丙烯相容剂CMG5001（MAH接枝率≥1%），10重量份，流动改性剂（以PP为载体，含5%的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷的母粒），2重量份，10000目滑石粉HTP05，2重量份，抗氧剂1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）0.3重量份，抗氧剂168（三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）各0.3重量份，抗氧剂DLTP（硫代二丙酸双月桂酯）0.4重量份，润滑剂TAF1重量份。将各组分混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出料条冷却、风干、切粒、均混、包装。
所述双螺杆挤出机温度设置，一区120±10℃，二区180±10℃，三区200±10℃，四-九区210±10℃，主机转速500±50rpm，主喂料20±5Hz，温度控制调整熔指范围在75-85g/10min，得到所述材料。
将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，90℃干燥1小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按DIN EN ISO1183-1标准执行；拉伸强度和断裂伸长率量按DIN EN ISO527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按DINEN ISO178标准执行，速度为2mm/min；简支梁缺口冲击强度按DIN EN ISO179-1/1eA标准执行；熔体流动速率按DIN EN ISO1133标准执行，230℃、2.16kg。
将制得的聚丙烯材料在LFT-D设备上生产，主喂料下制得的聚丙烯材料，LFT-D设备中引入OWENS CORNING公司SE41212400TEX玻纤，玻纤含量设定20%，温度180-220℃挤出料块，在线压制成汽车底护板。
将制得的底护板裁样测试。密度测试按DIN EN ISO1183-1标准执行；玻纤含量按DIN EN ISO3451-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO178标准执行，速度为14mm/min；冲击强度按DIN EN ISO179-1/1fU标准执行；热老化温度150℃；低温落球按PV3905标准执行，落球重量500±5g，落球高度400±10mm，样品尺寸70×70mm，-30℃处理24±2h。水平燃烧按TL1010标准执行。
如表2，对比实施例1、实施例2和北欧化工HJ060UBC性能可以看出，采用本发明所制备的用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯材料性能与北欧化工HJ060UBC基本接近，在流动性方面较进口材料有更大优势，更适合成型如汽车底护板类的大型制件。
表2 制得的聚丙烯材料测试结果
Figure BDA0000395223220000071
表3 制得的底护板上裁样测试结果
如表3，应用实施例1和实施例2，得到的用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯材料，在LFT-D设备上加入不同种类玻纤制备汽车底护板，性能均满足主机厂要求，应用前景广阔。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料包含如下组分：
Figure FDA0000395223210000011
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述高熔指聚丙烯，是指230℃、2.16kg熔体流动速率40-100g/10min的聚丙烯中的一种或两种以上。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述流动改性剂为含过氧化物的聚丙烯母粒，又称降温母粒。
5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述高目数滑石粉目数至少为5000目。
6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述复配抗氧体系为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸中的一种或两种以上。
7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS、TAF中的一种或两种以上。
8.如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）按权利要求1的配方秤取原料；
（2）将步骤（1）获得的原料在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上；
（3）采用双螺杆挤出机将步骤（2）获得的混合物熔融挤出，造粒，其工艺为：一区120±10℃，二区180±10℃，三区200±10℃，四-九区210±10℃，主机转速500±50rpm，主喂料20±5Hz，得到所述复合材料。
9.如权利要求1～7任一项所述的复合材料的应用，其特征在于，用于制备汽车底护板。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述制备汽车底护板是在LFT-D设备上制备汽车底护板。
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