CN108047552A - 用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法，按重量份数计，包括如下组分：低流动性聚丙烯60‑83份；高密度聚乙烯5‑10份；接枝聚丙烯相容剂2‑10份；短切玻璃纤维10‑20份。本发明所述的聚丙烯复合材料适用于三维吹塑成型机进行加工。用这种方式生产类似汽车上的空气导管或输油管，不但飞边少，而且制品上无合模线并且可顺序挤出，从而得到复杂形状且壁厚均匀的多种吹塑零件。本发明制备的增强聚丙烯复合材料具有高刚性、高耐热、耐老化性以及良好的三维吹塑成型性能，满足汽车形状复杂、高模量、长效耐热氧老化的要求。

Description

用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，尤其是涉及一种用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法。
背景技术
目前汽车管道采用聚丙烯材料三维吹塑成型工艺制备，也称为少飞边、无废料中空吹塑工艺，可以做到无合模线的连续成型。对于三维吹塑所需要的聚丙烯复合材料，由于传统的聚丙烯材料耐热性不足，导致材料在发动机周边的高温环境下长时间工作产生变形，从而影响了进气管的密封性，提高聚丙烯材料耐热性的最有效的方法是采用玻璃纤维进行增强，但是玻纤增强后聚丙烯普通材料三维吹塑过程中容易破裂，表面浮纤严重，不适合三维吹塑，不能满足汽车管道材料三维吹塑成型工艺的需求。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高刚性、高耐热、耐老化性以及良好的三维吹塑成型性能的用于汽车管道的玻纤增强聚丙烯复合材料。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下组分：
其中，所述低流动性聚丙烯在230℃、载荷2.16kg条件下的熔体流动速率为1.0-4.0g/10min。所述高密度聚乙烯树脂在190℃、载荷2.16kg条件下的熔体流动速率为0.2-1.0g/10min。。
进一步的，所述相容剂为接枝单体接枝聚合物；其中，聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或几种混合物；接枝单体选自马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸及其酯类衍生物的一种或几种混合物。
进一步的，所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
进一步的，还包括0-2份抗氧剂，0.1-1份加工助剂。
进一步的，所述抗氧剂选自酚类、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材料类和杯芳烃类的一种或几种混合物。
进一步的，所述加工助剂选自金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的一种或几种混合物。
用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将低流动性聚丙烯、高密度聚乙烯、抗氧剂、加工助剂、相容剂从位于螺杆挤出机主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融物理共混，短切玻璃纤维通过侧喂料口加入螺杆挤出机中，与其他组分共同进行熔融共混后，挤出，水冷，切粒，从而得到所述三维吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料；所述螺杆挤出机的长径比为(36～48):1，加工温度为180～240℃。
相对于现有技术，本发明所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法具有以下优势：
本发明通过使用低流动性聚丙烯，能够在保证材料其他力学性能不下降和制作成本较低的情况下，有效改善普通玻纤增强聚丙烯的耐热性和满足适合三维吹塑的要求；
添加高密度聚乙烯，在较低添加量(5-10％)的情况下，有效改善聚丙烯复合材料的流变行为，在保持吹塑成型的要求下，有效改善制件外观，使玻纤不会出现明显的外露。
添加抗氧剂，有效抑制加工过程中聚丙烯产生的降解，并赋予吹塑管道优异的耐老化性能。
添加加工助剂，促进共混物各成分之间的良好分散性，改善玻纤在制件表面的分散状态，优化制件的表面更为光滑，减少玻纤在零件的表面分布状态。
添加相容剂，有效增加聚丙烯/聚乙烯复合体系和短切玻璃纤维之间的界面相容性。
本发明产品拉伸强度40-60MPa，弯曲模量2000-3000MPa，悬臂梁缺口冲击强度7-30kJ/m2，热变形温度(0.45MPaMpa)≥140℃，热氧老化(150℃，1000h)后拉伸强度保持率≥95％，满足汽车管道的高刚性、耐热性、耐老化以及可三维吹塑成型便捷生产、高精度、高效性的要求。
本发明三维吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法具有操作简单、材料性能稳定、适合三维吹塑成型的特点。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
将80kg燕山石化公司产的熔体流动速率为1.5g/10min的低流动性聚丙烯、5kg中沙石化产熔体流动速率为0.3g/10min的高密度聚乙烯、0.2kg酚类抗氧剂、0.3kg硫代酯类抗氧剂、0.3kg加工助剂EBS(N,N'-亚乙基双硬脂酰胺，下同)、4kg南海柏晨高分子新材料有限公司产的马来酸酐接枝聚丙烯PC-1从位于螺杆挤出机主喂料口加入长径比为40:1的同向双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使10kg巨石公司产的短切无碱玻璃纤维508H，通过侧喂料口精确加入同向双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，160-240℃挤出造粒，所得复合材料的测试结果性能见表1。
实施例2
将69.5kg大庆石化公司产的熔体流动速率为2.5g/10min的低流动性聚丙烯、7kg独山子石化产熔体流动速率为0.5g/10min的高密度聚乙烯，1kg酚类抗氧剂1010、0.5kg硫代酯类抗氧剂627AV、0.5kg美国Struktol公司产的加工助剂TR016、7kg广州润峰化工产的马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram1001CN从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为36:1的同向双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使15kg泰山公司的短切无碱玻璃纤维T635B，通过侧喂料口精确加入同向双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，160-240℃挤出造粒，所得复合材料的测试结果性能见表1。
实施例3
将抚顺石化产熔体流动速率为3.5g/10min的低流动性聚丙烯、10kg盘锦石化产熔体流动速率0.4g/10min的高密度聚乙烯、0.7kg酚类抗氧剂1010、0.8kg硫代酯类抗氧剂412S、1.0kg加工助剂EBS、10kg广州润峰化工产马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram1001CN从位于螺杆挤出机一端的主喂料口加入长径比为40:1的同向双螺杆挤出机中，进行熔融共混；
使20kg欧文斯康宁公司产的短切无碱玻璃纤维249A，通过侧喂料口精确加入同向双螺杆挤出机中，与其他组分进行熔融共混后，160-240℃挤出造粒，所得复合材料的测试结果性能见表1。
对比例1
配方与实施例1相当，但无添加高密度聚乙烯。聚丙烯的熔体流动速率为2g/10min，测试得到的物理性能参数如表1所示。
对比例2
配方与实施例2相当，但无添加高密度聚乙烯。聚丙烯的熔体流动速率为3g/10min，测试得到的物理性能参数如表1所示。
对比例3
配方与实施例3相当，但无添加高密度聚乙烯。聚丙烯的熔体流动速率为5g/10min，测试得到的物理性能参数如表1所示。
表1 实施例1-3及对比例1-3的配方表及复合材料的性能测试结果
从上述实施例和对比例的性能测试指标可看出：制备所得的三维吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料的伸强度40-60MPa，弯曲模量2000-3500MPa，悬臂梁缺口冲击强度7-30kJ/m2，热变形温度(0.45MPa)≥140℃，(150℃，1000h)后拉伸强度保持率≥95％，满足汽车管道的高刚性、耐热性、耐老化、外观较光滑以及可三维吹塑成型的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括如下组分：
其中，所述低流动性聚丙烯在230℃、载荷2.16kg条件下的熔体流动速率为1.0-4.0g/10min。所述高密度聚乙烯树脂在190℃、载荷2.16kg条件下的熔体流动速率为0.2-1.0g/10min。。
2.根据权利要求1所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为接枝单体接枝聚合物；其中，聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或几种混合物；接枝单体选自马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸及其酯类衍生物的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：还包括0-2份抗氧剂，0.1-1份加工助剂。
5.根据权利要求4所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自酚类、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材料类和杯芳烃类的一种或几种混合物。
6.根据权利要求4所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述加工助剂选自金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的一种或几种混合物。
7.权利要求1-6任一所述的用于汽车管道的吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：将低流动性聚丙烯、高密度聚乙烯、抗氧剂、加工助剂、相容剂从位于螺杆挤出机主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融物理共混，短切玻璃纤维通过侧喂料口加入螺杆挤出机中，与其他组分共同进行熔融共混后，挤出，水冷，切粒，从而得到所述三维吹塑玻纤增强聚丙烯复合材料；所述螺杆挤出机的长径比为(36～48):1，加工温度为180～240℃。
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