CN106867178B - 一种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚合物改性和加工领域，公开了一种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，按照重量百分比计算，其包括20~50%的特定聚丙烯树脂A、30~50%的聚丙烯、0~20%的增韧剂、0~10%的相容剂、0~25%的填充物和0~3%的助剂。本发明的优点是：1.可以有效解决成型时保险杠表面出现的圆形凹痕外观缺陷，在提高产品美观的同时，可以极大降低产品的不良率，降低生产成本；2.可以提高保险杠成型时的顶出温度，从而降低成型冷却时间，缩短成型周期，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法，涉及聚合物改性和加工领域。
背景技术
近几年，随着我国经济的快速发展，汽车工业正以前所未有的速度发展，汽车越来越普及的同时，人们对汽车的外观、响应速度、更新周期等都提出了更高的要求。汽车保险杠作为汽车最前端和最后端的大型零件，在整车造型风格中起到至关重要的作用，它的外观及生产效率将大大制约着汽车的发展速度。
聚丙烯材料由于其优异的性价比和重量轻等特点，被广泛使用在汽车保险杠中。由于保险杠单重4～5kg，体积及重量较大，对材料及成型工艺要求很高。传统聚丙烯在成型保险杠时表面容易产生许多圆形的凹痕，极大影响保险杠外观及成品率，特别是在顶出温度较高时，由于圆形凹痕导致的不良率更高，导致保险杠的成型周期较长，极大制约着保险杠的生产效率。
发明内容
为了解决传统保险杠用聚丙烯材料的不足，本发明目的是提供一种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法，该聚丙烯复合材料可以解决保险杠成型时出现的圆形凹痕，提高产品的顶出温度，缩短成型周期，提高生产效率。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，按照以下重量百分比计的原料配制而成：
所述特定聚丙烯树脂A为嵌段共聚聚丙烯，其离模膨胀比为1.35～1.45，二甲苯可溶物的特性粘度为2.6～2.9dl/g。
所述聚丙烯为熔融指数为0.1～150g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和三元乙丙橡胶中的一种或两种以上的混合物。
所述相容剂为极性单体接枝物，优选马来酸酐接枝聚丙烯。
所述填充物为滑石粉、碳酸钙、晶须和玻纤中的一种或两种以上的混合物。
所述助剂为抗氧剂和耐候剂，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP中的一种或两种，所述耐候剂为受阻胺光稳定剂LA-402AF或UV-3808PP5。
制备这种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料的方法，其步骤如下：
(1)将20～50％的特定聚丙烯树脂A、30～50％的聚丙烯、0～20％的增韧剂和0～10％的相容剂放入搅拌机中搅拌3～5min，搅拌机的转速为150～300r/min；
(2)将(1)所得的混合物和助剂放入搅拌机中搅拌4～8min，搅拌机的转速为400r/min以上；
(3)将(2)所得的混合物通过主喂料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，填充物通过侧喂方式一起加到挤出机中熔融挤出造粒。双螺杆挤出机的转速频率为30～50Hz，温度一区为160℃，其余温度为180℃～240℃，真空度为-0.06MPa以上。
本发明是通过添加特定离模膨胀比的聚丙烯树脂A，保持塑料熔体适当的粘弹性。如果聚丙烯树脂A的离模膨胀比偏大，则熔体的粘弹性较高，保险杠注塑完成时引起速度梯度的应力消除，注塑过程中伸展和取向的大分子恢复蜷曲状态，则在制品厚度方向上更容易形成真空，导致圆形凹痕；离模膨胀比偏小，则保险杠容易出现虎皮纹等其他外观缺陷。
与传统保险杠用聚丙烯材料相比，本发明的优点是：
1.通过添加适当比例的特定聚丙烯树脂A，可以有效解决成型时保险杠表面出现的圆形凹痕外观缺陷，在提高产品美观的同时，可以极大降低产品的不良率，降低生产成本；
2.通过添加适当比例的特定聚丙烯树脂A，在解决圆形凹痕的外观缺陷同时，可以提高保险杠成型时的顶出温度，从而降低成型冷却时间，缩短成型周期，提高生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
按重量百分比将特定聚丙烯树脂A、聚丙烯、增韧剂和相容剂放入搅拌机中以150～300r/min的转速搅拌3～5min，再加入助剂，以高于400r/min的转速搅拌4～8min。将混合好的混合物通过主喂料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，填充物通过侧喂方式一起加到挤出机中熔融挤出造粒。双螺杆挤出机的转速频率为30～50Hz，温度一区为160℃，其余温度为180℃～240℃，真空度为-0.06MPa以上。
在实施例及对比例复合材料配方中，所用的聚丙烯为兰州石化生产的共聚聚丙烯，商品牌号为SP179。所用的增韧剂是三井化学生产的乙烯-辛烯共聚物，商品牌号为POEDF610。所用的相容剂是南海柏晨马来酸酐接枝聚丙烯，商品牌号为PC-1。所用的填充物为2500目滑石粉，平均粒径5微米。所用助剂为BASF抗氧剂Irganox 1010、BASF抗氧剂Irgafos168和ADK耐候剂LA-402AF。
实施例1～5和对比例1～3配比及测试结果见表1和2，其中各项性能测试方法：
(1)拉伸强度按照ISO 527:2012标准进行测试；
(2)弯曲强度和弯曲模量按照ISO 178:2010标准进行测试；
(3)缺口冲击强度按照ISO 180:2000标准进行测试；
(4)MFR按照ISO 1133:2011标准进行测试，测试条件为230℃，2.16kg；
(5)圆形凹痕缺陷是在注塑成型时由检验员检查判定保险杠外观缺陷；
(6)不良率是在注塑成型时由检验员统计；
(7)成型周期是在注塑成型时由注塑工艺员提供调机稳定后的单个产品成型时间。
表1实施例材料配比及测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 特定聚丙烯树脂A | 20 | 35 | 50 | 32 | 40 |
| SP179 | 37.3 | 35.3 | 30.3 | 30 | 50 |
| POE DF610 | 12 | 9 | 9 | 20 | 0 |
| PC-1 | 5 | 5 | 5 | 0 | 10 |
| 滑石粉 | 25 | 15 | 5 | 15 | 0 |
| 1010 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 1 | 0 |
| 168 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 1 | 0 |
| LA-402AF | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 1 | 0 |
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 拉伸强度(MPa) | 16 | 18 | 20 | 15 | 21 |
| 弯曲强度(MPa) | 24 | 25 | 24 | 23 | 26 |
| 弯曲模量(MPa) | 1685 | 1720 | 1355 | 1435 | 1254 |
| 缺口冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) | 44 | 40 | 45 | 55 | 23 |
| MFR(g/10min) | 11 | 16 | 20 | 13.5 | 12 |
| 圆形凹痕缺陷 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 不良率(％) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 成型周期 | 42 | 41 | 40 | 42 | 42 |
表2对比例材料配比及测试结果
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 特定聚丙烯树脂A | 0 | 15 | 55 |
| SP179 | 46.3 | 46.3 | 35.3 |
| POE DF610 | 18 | 18 | 2 |
| PC-1 | 10 | 5 | 2 |
| 滑石粉 | 25 | 15 | 5 |
| 1010 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 168 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| LA-402AF | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 拉伸强度(MPa) | 15 | 16 | 19 |
| 弯曲强度(MPa) | 23 | 25 | 26 |
| 弯曲模量(MPa) | 1450 | 1580 | 1320 |
| 缺口冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) | 55 | 52 | 35 |
| MFR(g/10min) | 8 | 12 | 23 |
| 圆形凹痕缺陷 | 有 | 有 | 有 |
| 不良率(％) | 10 | 5 | 6 |
| 成型周期 | 67 | 62 | 61 |
由对比例1可以看出，未添加特定聚丙烯树脂A时，保险杠有圆形凹痕缺陷，不良率最高，成型周期最长。由对比例2～3可以看出，添加的特定聚丙烯树脂A超出配比比例时也会出现圆形凹痕缺陷，但是不良率有所下降，成型周期有所缩短。由实施例1～5可以看出，添加适当配比的特定聚丙烯树脂A后，保险杠不再出现圆形凹痕缺陷，不良率为0，成型周期大大缩短。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，按照以下重量百分比计的原料配制而成：
特定聚丙烯树脂A 20~50%
聚丙烯 30~50%
增韧剂 0~20%
相容剂 0~10%
填充物 0~25%
助剂 0~3%
所述特定聚丙烯树脂A为嵌段共聚聚丙烯，其离模膨胀比为1.35~1.45，二甲苯可溶物的特性粘度为2.6~2.9dl/g。
2.根据权利要求1所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为熔融指数为0.1~150g/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所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和三元乙丙橡胶中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的相容剂为极性单体接枝物。
5.根据权利要求4所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的填充物为滑石粉、碳酸钙、晶须和玻纤中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的助剂为抗氧剂和耐候剂。
8.根据权利要求7所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP中的一种或两种，所述耐候剂为受阻胺光稳定剂 LA-402AF或UV-3808PP5。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述的良好外观、可提高成型效率的汽车保险杠用聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，所述步骤为：
（1）将20~50%的特定聚丙烯树脂A、30~50%的聚丙烯、0~20%的增韧剂和0~10%的相容剂放入搅拌机中搅拌3~5min，搅拌机的转速为150~300r/min；
（2）将（1）所得的混合物和助剂放入搅拌机中搅拌4~8min，搅拌机的转速为400r/min以上；
（3）将（2）所得的混合物通过主喂料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，填充物通过侧喂方式一起加到挤出机中熔融挤出造粒；其中，双螺杆挤出机的转速频率为30~50Hz，温度一区为160℃，其余温度为180℃~240℃，真空度为-0.06MPa以上。
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