CN107815024A - 一种耐刮擦pp汽车专用料及其制备方法 - Google Patents

一种耐刮擦pp汽车专用料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐刮擦、易加工、综合性能较好的改性PP材料，其组成成分的重量百分配比如下：共聚PP 30‑60％，均聚PP 10‑35％，POE弹性体1‑10％，填充母粒15‑30％，耐刮擦剂1‑4％，润滑剂0.1‑0.5％，抗氧剂0.1‑0.5％。本发明的耐刮擦PP汽车专用料具有良好的力学性能、冲击强度、耐刮擦性，生产工艺简单、原材料来源丰富、成本较低，可广泛用于汽车的内饰材料、仪表板和保险杠等材料，具有广阔的市场前景。

Description

一种耐刮擦PP汽车专用料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐刮擦PP汽车专用料及制造方法。
背景技术
近年来我国汽车产业发展迅速，为了保证汽车的安全性、美观、减少能耗，汽车用塑料部件越来越多，其中用量最大的为PP、ABS、PA等材料。PP原料有质轻、耐热、硬度高、成本低等优点，但也有收缩大、耐低温性差、易老化等缺点，通过PP材料与增韧剂、填料、抗老化剂等共混改性后，可以满足汽车使用的要求，因此在多个部件均采用了改性PP材料，一般车用塑料中改性PP材料占比超过30％。
PP材料的硬度比ABS、PA等偏低，加入增韧剂、填料后，表面硬度和耐磨性都会降低，制成的门内板、仪表板等产品不耐刮擦和划伤，影响车内饰的美观。因此，主流汽车厂都会要求改性PP材料具有耐刮擦的性能。一般提高改性PP材料耐刮擦性的主要方法是添加耐刮擦剂，通过耐刮擦剂在塑料表面的迁移形成保护膜，从而降低摩擦系数、提高耐刮擦性能，但耐刮擦剂一般成本较高，对材料的性能也有影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐刮擦、易加工、综合性能较好的改性PP材料，用于汽车的内饰。
本发明的耐刮擦改性PP材料，其组成成分的重量百分配比如下：共聚PP 30-60％，均聚PP 10-35％，POE弹性体1-10％，填充母粒15-30％，耐刮擦剂1-4％，润滑剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-0.5％。
上述的填充母粒，其制备方法如下：将接枝POE、POE、硼酸酯偶联剂加入到密炼机中，120℃捏合10min后，再加入无机填料滑石粉和硫酸钙晶须捏合20min，通过单螺杆挤出、模面热切后制得填充母粒；
其中接枝POE、POE、硼酸酯偶联剂、滑石粉和硫酸钙晶的重量百分配比如下：接枝POE 0-15％，POE 5-25％，硼酸酯偶联剂0-1.5％，滑石粉30-70％，硫酸钙晶须10-40％。
作为实施例的具体记载，其中增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，润滑剂为芥酸酰胺；耐刮擦剂为硅酮母粒；
本发明所提供的材料的制备方法，包括如下的步骤：
1)将共聚PP、均聚PP、POE弹性体、填充母粒、耐刮擦剂、抗氧剂、抗老化剂加入高速混合机中混合3-5min；
2)将步骤1)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒，转速为300～400r/min，温度200～230℃，经水槽冷却后切粒包装。
本发明的耐刮擦PP汽车专用料具有良好的力学性能、冲击强度、耐刮擦性，生产工艺简单、原材料来源丰富、成本较低，可广泛用于汽车的内饰材料、仪表板和保险杠等材料，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
申请人在对改性PP材料进行研究的过程中发现，在制备PP材料中加入无硫酸钙晶须和高目数滑石粉复配制成的无机填充物可有效的提高材料的尺寸稳定性和刚性，对PP/POE增韧体系起到补强作用；加入晶须材料后，能提高改性PP材料的表面硬度和光泽度，从而减少尖锐物体对改性PP材料表面的划伤和摩擦，起到耐刮擦的作用，部分代替有机耐刮擦剂；再通过密炼机将无机填料与POE、接枝POE混合后制成填充母粒，能提高POE树脂与无机填料的结合力，减少硫酸钙晶须在加工过程中的脆断、保持长径比。正是在上述发现的基础上促成了本发明。
本发明所使用的原料可以使市售的任一款产品，例如共聚PP原料是北京燕山石化生产的高流动共聚PP，熔指为60，牌号K7760H；均聚PP原料是抚顺石化生产的高流动均聚PP，熔指为26，牌号Z30S；增韧剂为POE(乙烯-辛烯共聚物)，陶氏公司生产，牌号为8150；润滑剂为英国禾大公司生产的芥酸酰胺；耐刮擦剂为道康宁公司生产的硅酮母粒，牌号为MB50-001；抗氧化剂是市售的1010和168，巴斯夫公司生产。
下面结合配比例对本发明耐刮擦PP汽车专用料及其制备方法进行详细的描述。
实施例1：
在本配比例中是普通改性PP材料。
本配比例1的改性PP材料的制备方法具体如下：
1)分别称取PP K7760H 500g、PP Z30S 200g、POE 100g、无机填料200g、抗氧剂2g、润滑剂2g备用；
2)将PP原料、POE、少量硅油加入高速搅拌机混合5min，再依次加入抗氧剂和润滑剂混合均匀，最后加入无机填料混合5min；
3)将步骤2)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒，转速为300～400r/min，温度210～225℃，经水槽冷却后切粒制成耐刮擦PP汽车专用料。
按照配比例1的制备方法，按照下表1的配比进行配比例2-6的耐刮擦PP汽车专用料的制备及指标的分析：
表1：配比例1-6的组份重量配比表1
配比例中的滑石粉和硫酸钙晶须都为市售产品，滑石粉平均粒径为3.5微米，硫酸钙晶须直径2微米，长径比为40-80。
对制成的耐刮擦PP汽车专用料进行拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、熔体流动速率、洛氏硬度等指标的检测，耐刮擦性的测试按照大众PV3952标准的方法，即使用刻痕工具在试样表面刻划出一个至少为40*40MM的格子后，测试试样在刻划前后的明度差(ΔL)，测试力为10N。
上述配比例中耐刮擦PP汽车专用料的性能如下表2：
可以看出，普通的改性PP材料的耐刮擦性较差，不能满足轿车的内饰、仪表板等产品耐刮擦的要求；配比例3、4中加入硅酮类的耐刮擦剂后，改性PP材料的耐刮擦性得到了改善，但还不能达到大众ΔL＜1.5的要求，而且加入了较多柔性的硅酮后，材料会变软、强度变低，成本也增加较多；配比例5、6中用硫酸钙晶须代替滑石粉后，改性PP材料的耐刮擦性有所提高，但材料的弯曲性能降低较多。
硫酸钙晶须是一种纤维状的结晶体，晶体结构完整，加有晶须的PP材料中经过注塑时，晶须会沿注射方向形成取向，在塑料的表面形成光滑、坚硬的表层，从而能改善PP改性材料的耐刮擦性。从电子显微镜的分析结果看，硫酸钙晶须经过高速搅拌机的搅拌和挤出机的螺杆剪切后，长径比减小到15以下，增强的作用得不到体现。
为了保持晶须在改性PP材料中的单晶长度，同时改善无机填料的分散性，采用了密炼机对填料进行了处理。
填充母粒A的制备方法具体如下：
1)将POE、硼酸酯偶联剂等加入到密炼机中，120℃捏合10min，待POE原料完全熔化；
2)加入滑石粉继续捏合20min，使POE原料完全包覆住填料；
3)胶料通过单螺杆挤出、模面热切后制得填充母粒，加工温度150℃。
按照填充母粒A的制备方法，按照下表3的配比进行填充母粒B-E的制备：
其中，接枝POE为市售的POE接枝马来酸酐，接枝率约为0.5％；偶联剂为市售的硼酸酯偶联剂，牌号为ZB-99。
照下表4进行配比例7到配比例11的改性PP材料的制备
上述配比例7-11中耐刮擦PP汽车专用料的性能如下表5：
表5材料性能 测试标准 单位 配比例7 配比例8 配比例9 配比例10 配比例11
熔体流动速率 ISO 1133 g/10min 32.6 33.4 33.1 31.8 31.4
拉伸强度 ISO 527 MPa 22.1 23.0 22.8 23.5 23.3
断裂伸长率 ISO 527 ％ 94 56 90 95 100
弯曲强度 ISO 178 MPa 35.2 32.8 33.5 35.6 37.4
弯曲模量 ISO 178 MPa 2100 1800 1900 2100 2200
简支梁缺口冲击强度 ISO 179-2 KJ/m2 18.8 17.5 18.2 19.5 21.3
悬臂梁缺口冲击强度 ISO 180 MPa 17.5 17.0 17.1 18.0 20.6
洛氏硬度 ISO 2039-2 R标尺 64 66 64 63 64
耐刮擦性 PV3952 ΔL 4.12 2.66 2.83 2.77 2.85
对比配比例7-11和配比例6可以看出，加入包覆处理的无机填料后，改性PP材料的性能提高较多，耐刮擦性也有改善；从电子显微镜的分析结果看，硫酸钙晶须的单晶长度保持较好，长径比超过25，起到了较好的增强、耐磨效果。
为了进一步提高改性PP材料的耐刮擦性，按照配比例10和配比11的配方体系进一步改进实验，具体配比例如下表6：
上述配比例12-15中耐刮擦PP汽车专用料的性能如下表7：
表7材料性能 测试标准 单位 配比例12 配比例13 配比例14 配比例15
熔体流动速率 ISO 1133 g/10min 32.7 33.4 32.2 32.5
拉伸强度 ISO 527 MPa 23.0 22.0 22.7 21.4
断裂伸长率 ISO 527 ％ 100 96 105 90
弯曲强度 ISO 178 MPa 34.8 32.3 38.2 36.8
弯曲模量 ISO 178 MPa 2000 1800 2300 2100
简支梁缺口冲击强度 ISO 179-2 KJ/m2 16.5 16.2 18.3 18.2
悬臂梁缺口冲击强度 ISO 180 MPa 14.6 14.3 17.8 17.5
洛氏硬度 ISO 2039-2 R标尺 64 63 65 64
耐刮擦性 PV3952 ΔL 1.65 1.12 1.71 1.19
综合上述的数据，本发明的耐刮擦PP汽车专用料的缺口冲击强度＞15KJ/m2，拉伸强度＞20MPa，弯曲强度＞35MPa，耐刮擦性ΔL＜1.5，整体性能满足大众汽车内饰件的相关标准。

Claims (8)

1.一种耐刮擦改性PP材料，其特征在于，所述的改性PP材料的组成成分及重量百分配比如下：共聚PP 30-60％，均聚PP 10-35％，POE弹性体1-10％，填充母粒15-30％，耐刮擦剂1-4％，润滑剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-0.5％。
2.如权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于，所述的填充母粒的制备方法如下：将接枝POE、POE、硼酸酯偶联剂加入到密炼机中，120℃捏合10min后，再加入无机填料滑石粉和硫酸钙晶须捏合20min，通过单螺杆挤出、模面热切后制得填充母粒。
3.如权利要求2所述的改性PP材料，其特征在于，所述的接枝POE、POE、硼酸酯偶联剂、滑石粉和硫酸钙晶的重量百分配比如下：接枝POE 0-15％，POE5-25％，硼酸酯偶联剂0-1.5％，滑石粉30-70％，硫酸钙晶须10-40％。
4.如权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。
5.如权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于，所述的润滑剂为芥酸酰胺。
6.如权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于，所述的耐刮擦剂为硅酮母粒。
7.权利要求1所述的改性PP材料的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下的步骤：
1)将共聚PP、均聚PP、POE弹性体、填充母粒、耐刮擦剂、抗氧剂、抗老化剂加入高速混合机中混合3-5min；
2)将步骤1)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒，转速为300～400r/min，温度200～230℃，经水槽冷却后切粒包装。
8.权利要求1所述的改性PP材料作为汽车内饰材料的应用。
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