CN108623919A - 一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料及其制备方法 - Google Patents

一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料及其制备方法，由聚丙烯60‑88份，无机填料5‑20份，双峰聚乙烯7‑20份，抗氧剂0.2‑1.0份，光稳剂 0.2‑0.8份，其他助剂0‑0.5份经混合、挤出造粒制成。本发明中以双峰聚乙烯替代传统的POE弹性体作为保险杠材料的增韧剂，制备工艺简单、操作方便，制得的产品有更加良好的低温韧性及伸长率，扩展链双峰聚乙烯的使用范围。

Description

一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性材料技术领域，具体涉及一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料及其制备方法。
背景技术
汽车保险杠是吸收并缓和外界冲击力，达到防护车身前后部的安全装置。保险杠材料的断裂延伸率对汽车发生碰撞时吸收碰撞能量有着重要作用，材料的断裂延伸率越高，发生碰撞断裂时吸收的碰撞能量越高，因此各大汽车主机厂对保险杠材料的断裂延伸率要求越来越高。
目前在汽车的轻质化要求下，汽车保险杠材料多采用增强改性聚丙烯，其增强填料采用滑石粉，增韧橡胶采用乙烯辛烯共聚物(POE)热塑性弹性体，通过双螺杆挤出机共混制备。用这种增强改性聚丙烯制成的保险杠材料具有优异的韧性以及加工性能，但其断裂延伸率一般都低于100％，难以满足汽车主机厂对保险杠材料断裂延伸率日益提高的标准要求。另外，由于聚丙烯结构特性低温韧性不足，往往需要通过各种材料来改善其低温性能。
双峰聚乙烯是指分子量分布曲线呈现两个峰值的聚乙烯树脂，与普通聚乙烯相比双峰聚乙烯同时具备优良的物理机械强度和优异的加工性能---其中高分子量部分用以保证其物理机械强度，低分子量部分在树脂中起到润滑作用，用以改善产品加工性。这样的双峰聚乙烯在加工过程中，不仅加工性优于一般单峰分子量分布的聚烯烃，使其更容易加工且产率高、能耗低；而且由于熔体流动扰乱的减少，使产品力学性能更加稳定。如双峰高强度膜专用树脂产品具有极高的机械强度、刚度和良好的加工性能(在高速时)，可以加工成要求冲击大、振动阻力大和机械强度高的充气管状薄膜，适合于制作超薄薄膜、购物袋、废物袋、重负荷的包装袋、食品和杂物及高档商品的包装、保鲜薄膜，所产薄膜具有较强拟纸性和抗张性。正因如此，如将双峰聚乙烯用于改善聚丙烯的低温韧性及伸长特性有望取得较好的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其由以下组分按重量份制备而成：
所述聚丙烯树脂为熔体流动速率在230℃/2.16kg下为1.0-100g/10min的共聚聚丙烯。
所述无机填料为硅灰石、滑石粉、碳酸钙、碳酸钙晶须、高岭土、蒙脱土、重晶石、云母、钛白粉、粉煤灰中的一种或几种的混合物。
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、硫代二丙酸双十八醇酯(抗氧剂DSTP)中的至少一种。
所述光稳剂为2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(UV-329)、2-(2’-羟基苯基)苯并三唑、三丙酮胺或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]](TH-944)。
所述双峰聚乙烯的悬臂梁冲击强度大于50KJ/m2、断裂伸长率大于600％。
所述其他助剂为偶联剂、润滑剂、分散剂、抗静电剂中至少一种。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料的制备方法，先将聚丙烯60-88份，无机填料5-20份，双峰聚乙烯7-20份，抗氧剂0.2-1.0份，光稳剂0.2-0.8份，其他助剂0-0.5份加入高混机进行混合5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
由于双峰聚乙烯的分子量分布曲线呈现两个峰值，故具备优良的物理机械强度和优异的加工性能---其中高分子量部分用以保证其物理机械强度，低分子量部分在树脂中起到润滑作用，用以改善产品加工性。这样的双峰聚乙烯在加工过程中，不仅加工性优于一般单峰分子量分布的聚烯烃，使其更容易加工且产率高、能耗低；而且由于熔体流动扰乱的减少，使产品力学性能更加稳定。另外，本发明选择悬臂梁冲击强度大于50KJ/m2、断裂伸长率大于600％的双峰聚乙烯，进一步提高了复合材料的机械性能与断裂伸长率。
所以本发明将双峰聚乙烯用于改善聚丙烯的低温韧性及伸长特性取得显著的效果。另外，将双峰聚乙烯和聚丙烯混合能有效提高提高复合材料的冲击性能及低温韧性。同时能有效解决因为添加较多填料导致制件在注塑过程中的应力发白的问题。
具体实施方式
实施例1
先将聚丙烯60份，无机填料滑石粉20份，双峰聚乙烯20份，抗氧剂10101.0份，光稳剂UV-329 0.8份，偶联剂0.2份、润滑剂0.2份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。
实施例2
先将聚丙烯70份，无机填料蒙脱土10份、云母10份，双峰聚乙烯15份，抗氧剂10760.2份，光稳剂2-(2’-羟基苯基)苯并三唑0.6份，偶联剂0.1份、润滑剂0.2从、分散剂0.2份、抗静电剂0.1份加入高混机进行混合10min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为350转/分钟。
实施例3
先将聚丙烯70份，无机填料粉煤灰18份，双峰聚乙烯8份，抗氧剂抗氧剂168 0.4份，光稳剂三丙酮胺0.4份，偶联剂0.2份、润滑剂0.3份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、195℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。
实施例4
先将聚丙烯75份，无机填料高岭土15份，双峰聚乙烯10份，抗氧剂DSTP0.5份，光稳剂TH-944 0.2份，偶联剂0.1份、分散剂0.4份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、175℃、175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为300转/分钟。
实施例5
先将聚丙烯80份，无机填料碳酸钙6份、碳酸钙晶须6份，双峰聚乙烯8份，抗氧剂1010 0.6份，光稳剂UV-329 0.6份，偶联剂0.1份、润滑剂0.1份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为36，挤出螺杆转速为400转分钟。
实施例6
先将聚丙烯88份，无机填料硅灰石5份，双峰聚乙烯7份，抗氧剂1010 0.4抗氧剂1076 0.4份，光稳剂UV-329 0.2份、TH-944 0.2份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、175℃、175℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为400转分钟。
将上述实施例1-6制备的混合物分别进行性能测试，测试结果见表1。
表1
对比例1
按照以下重量份称取原材料：共聚聚丙烯70份，POE 10份，无机填料滑石粉20份，抗氧剂0.2份，光稳剂0.6份，润滑剂0.2份，偶联剂0.2粉，按照实施例2的工艺条件生产得到对比例1的聚丙烯合金。
对比例2
按照以下重量份称取原材料：共聚聚丙烯80份，POE 8份，无机填料硅灰石12份，抗氧剂0.6份，光稳剂0.2份，润滑剂0.1份，偶联剂0.1粉，按照实施例5的工艺条件生产得到对比例2的聚丙烯合金。
将对比例1-2制备的聚丙烯材料直接注塑样条，实验结果如表2所示:
表2
从表1、表2数据可以看出，实施例1-6制得的聚丙烯复合材料有着较好的流动性已经刚性及韧性，满足汽车保险杠等对材料的要求。另外，实施例1-6制得的聚丙烯复合材料断裂伸长率远远高于对比例1-2的实验数据，同时，在低温冲击方面有着较好的表现。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯 60-88份，
无机填料 5-20份，
双峰聚乙烯 7-20份，
抗氧剂 0.2-1.0份，
光稳剂 0.2-0.8份，
其他助剂 0-0.5份。
2.根据权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率在230℃/2.16kg下为1.0-100g/10min 的共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：所述无机填料为硅灰石、滑石粉、碳酸钙、碳酸钙晶须、高岭土、蒙脱土、重晶石、云母、钛白粉、粉煤灰中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5- 二叔丁基4- 羟基苯基) 丙酸] 季戊四醇酯、β-(3，5- 二叔丁基-4- 羟基苯基) 丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4- 二叔丁基苯基) 亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
5.根据权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：所述光稳剂为2-(2- 羟基-5- 叔辛基苯基) 苯并三唑、2-（2’- 羟基苯基）苯并三唑、三丙酮胺或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]。
6.根据权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：所述双峰聚乙烯的悬臂梁冲击强度大于50KJ/m2、断裂伸长率大于600%。
7.根据权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料，其特征在于：所述其他助剂为偶联剂、润滑剂、分散剂、抗静电剂中至少一种。
8.如权利要求1 所述的一种高断裂伸长率的汽车保险杠材料的制备方法，其特征在于：将聚丙烯60-88份、无机填料5-20份、双峰聚乙烯7-20份、抗氧剂0.2-1.0份、光稳剂0.2-0.8份和其他助剂0-0.5份一起加入高混机进行混合5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到汽车保险杠材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
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