CN103554663A - 一种形状记忆吹塑聚丙烯及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚丙烯材料技术领域，公开了一种形状记忆吹塑聚丙烯及其制备方法和应用。该形状记忆吹塑聚丙烯包含以下重量份计的组分：聚丙烯59～98%；PA6和/或PA661～30%；相容剂1～10%；热稳定剂0～1%。本发明的形状记忆吹塑聚丙烯既具有优异的力学性能和耐热性能，还具有优异的形状记忆性能，外力作用下产生的形变可以通过加热来回复，满足了汽车空滤进气管对吹塑聚丙烯材料的要求。经检测，其拉伸强度≥33MPa，断裂伸长率≥200%，热变形温度（0.45MPa）≥90℃，形状回复率≥95%，形状回复温度≤175℃，形状回复响应时间≤100s。

Description

一种形状记忆吹塑聚丙烯及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于聚丙烯材料技术领域，特别涉及一种形状记忆吹塑聚丙烯及其制备方法和应用。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，汽车轻量化成为汽车行业发展的一个趋势，因此越来越多的汽车零部件采用塑料来替代金属，减轻汽车重量。
聚丙烯以其来源丰富，加工成型容易，力学性能优异，成为汽车内饰材料的最重要材料。例如，汽车空滤进气管一般采用聚丙烯材料吹塑成型的方法制备，但是汽车塑料零部件在运输和装配过程中极易因外力作用产生不可回复的变形，造成汽车零部件不合格品率的增加。
形状记忆高分子材料近些年来的发展突飞猛进，其中热致形状记忆高分子材料是其中的重点。高分子材料要达到形状记忆功能，必须具有固定相和可逆相两种相态，当形状记忆高分子产生形变时，升高温度，可逆相的分子链段开始解冻，产生的形变在内应力的作用下回复到起始状态，而固定相此时起着物理交联点固定形状的作用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种形状记忆吹塑聚丙烯。
本发明另一目的在于提供一种上述形状记忆吹塑聚丙烯的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述形状记忆吹塑聚丙烯在汽车工业中的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种形状记忆吹塑聚丙烯，包含以下重量份计的组分：
聚丙烯              59～98%；
PA6和/或PA66        1～30%；
相容剂              1～10%；
热稳定剂            0～1%。
优选地，所述的聚丙烯选用熔体流动速率为0.1～2g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯以及无规共聚聚丙烯中的至少一种。
优选地，所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物以及乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物中的至少一种。
本发明中的相容剂含有极性基团，与PA6和/或PA66分子中的官能团发生偶联反应，提高聚丙烯和PA6或PA66的相容性。
所述的PA6和/或PA66作为固定相，起形状记忆的作用。
优选地，所述的热稳定剂是指汽车工艺通用热稳定剂中的至少一种。
优选地，所述的热稳定剂指酚类、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热稳定剂中的至少一种。
更优选地，所述的热稳定剂指热稳定剂1010和热稳定剂168中的至少一种。
热稳定剂的作用是抑制加工过程中产生的降解。
本发明还提供了一种上述形状记忆吹塑聚丙烯的制备方法，包含以下具体步骤：
将聚丙烯、PA6和/或PA66、相容剂以及热稳定剂在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，得到汽车风道专用形状记忆聚丙烯。
本发明利用PA6和/或PA66与聚丙烯进行反应挤出共混改性，赋予了聚丙烯形状记忆的特性，成功制备了一种形状记忆吹塑聚丙烯，该材料既具有优异的力学性能和耐热性能，还具有优异的形状记忆性能，外力作用下产生的形变可以通过加热来回复，满足了汽车空滤进气管对吹塑聚丙烯材料的要求。
上述形状记忆吹塑聚丙烯在汽车工业中的应用。
本发明的机理为：
聚丙烯的熔融温度为165℃左右，要想通过共混改性赋予聚丙烯形状记忆功能，必须使第二相态的熔融温度远远超过165℃，而尼龙6（PA6）熔点为220℃，尼龙66（PA66）熔点为260℃，是赋予聚丙烯形状记忆的理想材料。
本发明采用PA6和/或PA66与聚丙烯以及相容剂共混形成合金，赋予聚丙烯可以产生形状记忆的固定相，开发成功一种形状记忆吹塑聚丙烯，采用该发明制备的汽车空滤进气管在运输和装配过程中一旦由于外部应力产生了形变，将其加热至聚丙烯的熔点以上，形变便可以回复。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明的形状记忆吹塑聚丙烯既具有优异的力学性能和耐热性能，还具有优异的形状记忆性能，外力作用下产生的形变可以通过加热来回复，满足了汽车空滤进气管对吹塑聚丙烯材料的要求。经检测，其拉伸强度≥33MPa，断裂伸长率≥200%，热变形温度（0.45MPa）≥90℃，形状回复率≥95%，形状回复温度≤175℃，形状回复响应时间≤100s。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：对比例1
将99.8公斤PP B8101、0.1公斤热稳定剂1010、0.1公斤热稳定剂168在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例2：对比例2
将79.8公斤PP B8101、20公斤PA6Volgamid25、0.1公斤热稳定剂1010、0.1公斤热稳定剂168在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例3：形状记忆吹塑聚丙烯的制备
将75.8公斤PP B8101、4公斤聚丙烯接枝马来酸酐Bondyram1001、20公斤PA6Volgamid25、0.1公斤热稳定剂1010、0.1公斤热稳定剂168在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例4：形状记忆吹塑聚丙烯的制备
将40公斤PP B1101、38.5公斤PP AS164、6公斤乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐493D、15公斤PA66Volgamid27、0.2公斤热稳定剂1010、0.3公斤热稳定剂168在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例5：形状记忆吹塑聚丙烯的制备
将81.5公斤PP B1101、8公斤乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物560D、10公斤PA6670K20HSL、0.5公斤热稳定剂1010、0.5公斤热稳定剂168在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例6：形状记忆吹塑聚丙烯的性能参数
对实施例1～5制备得到的聚丙烯材料性能进行测定，测试标准：拉伸屈服强度ISO527-2/5A/50；断裂伸长率ISO527-2/5A/50；热变形温度（0.45MPa）ISO75。测试结果见表1。
由表1可见，本发明的形状记忆吹塑聚丙烯既具有优异的力学性能和耐热性能，还具有优异的形状记忆性能，外力作用下产生的形变可以通过加热来回复，其拉伸强度≥33MPa，断裂伸长率≥200%，热变形温度（0.45MPa）≥90℃，形状回复率≥95%，形状回复温度≤175℃，形状回复响应时间≤100S。
表1形状记忆吹塑聚丙烯的性能参数
上述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上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种形状记忆吹塑聚丙烯，其特征在于包含以下重量份计的组分：
聚丙烯            59～98%；
PA6和/或PA66      1～30%；
相容剂            1～10%；
热稳定剂          0～1%。
2.根据权利要求1所述的形状记忆吹塑聚丙烯，其特征在于：所述的聚丙烯选用熔体流动速率为0.1～2g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯以及无规共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的形状记忆吹塑聚丙烯，其特征在于：所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物以及乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的形状记忆吹塑聚丙烯，其特征在于：所述的热稳定剂指酚类、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热稳定剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的形状记忆吹塑聚丙烯，其特征在于：所述的热稳定剂指热稳定剂1010和热稳定剂168中的至少一种。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的形状记忆吹塑聚丙烯的制备方法，其特征在于包含以下具体步骤：
将聚丙烯、PA6和/或PA66、相容剂以及热稳定剂在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230～280℃，挤出造粒，得到汽车风道专用形状记忆聚丙烯。
7.根据权利要求1～5任一项所述的形状记忆吹塑聚丙烯在汽车工业中的应用。
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