CN109679210A - 一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents

一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法 Download PDF

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张锴
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Abstract

本发明公开了一种用于汽车内外饰的高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料及其制备方法，材料组成配方由重量百分比的如下的组份组成：PP基料30.8～89.4％；增韧剂：0～25％；滑石粉10～30％；PP L‑Modu：0～10％；抗氧剂：0.6‑2.2％；刮擦助剂：0‑2％。本发明的有益效果为：1.利用PP L‑Modu流动性高、结晶温度低的特点解决汽车仪表板等零件经常出现的虎皮纹等外观问题；2.PP L‑Modu的加入降低了注塑温度，有利于改善散发等性能。3.PP L‑Modu可以有效的增加材料的流动性和降低材料的结晶温度，增加了材料的加工窗口，可以满足保险杠等一些零件的薄壁化的生产要求。

Description

一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料 的制备方法
技术领域
本发明涉及到改善聚丙烯材料的流动性、加工性能和散发性能，提高聚丙烯材料在注塑过程中的加工窗口、改善注塑过程中经常出现的虎皮纹等问题，实现聚丙烯材料在仪表板、门板、立柱、薄壁保险杠等零件上的应用。
背景技术
世界汽车工业的发展面临三大问题：节能、环保和安全，根据相关研究机构的试验表明，汽油乘用车减重10％可以减少3.3％的油耗，减重15％可以相应减少5％的油耗，汽车轻量化成为未来汽车发展的趋势，聚丙烯材料密度低、易染色、耐化学性好、耐冲击性能优异等特点，聚丙烯材料在汽车内外饰得到广泛的应用。
聚丙烯通过增韧、填充、共混等改性方法，使得聚丙烯材料满足汽车内外饰零件的要求，聚丙烯材料在汽车内外饰中得到了广泛的应用。不同的零部件选择材料略有不同，汽车仪表板可以分为半硬质仪表板和硬质仪表板，中高档轿车多采用半硬质仪表板，材料选择通常是长玻纤20％增强的聚丙烯，中低档轿车大多采用硬质仪表板，硬质仪表板是由三部分组成，可分为仪表板上体，仪表板下体以及骨架三个部分，仪表板上体通常选用PP+EPDM-T20、PP+EPDM.T10或PP+EPDM-T15。骨架材料通常可选PP-T20或PP-T30；手套箱外板材料也可以采用PP+EPDM-T20，内板材料可采用PP-T20或PP-T30，门护板门板材料可选择的材料有PP+EPDM-T10、PP+EPDM-T15、PP+EPDM-T20，A/B/C柱护板可选择的PP材料很多，比如：PP-T20、PP+EPDM-T20或PP/PE等。保险杠选择的材料通常是PP+EPDM-T10、PP+EPDM-T15、PP+EPDM-T20等。
由此可见，聚丙烯材料在汽车上的应用很多，应用的零件较大，但是目前聚丙烯材料在汽车上的应用也面临很多的问题，比如：1.仪表板经常出现虎皮纹等外观问题；2.零件较大，注塑工艺较为苛刻导致的注塑件的散发性能满足不了内饰材料的要求；3.汽车零件薄壁化是汽车轻量化的一个很重要的方面，目前市场上的聚丙烯材料很难满足汽车薄壁化的生产要求，解决上述问题对于实现聚丙烯材料在汽车上得到更广泛的应用，让汽车用户获得更好的使用体验具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，实现了其在汽车中的广泛应用，通过加入一种无规共聚的聚丙烯材料改善了聚丙烯的加工性能，降低了工艺参数，提升了注塑件的散发性能，并且无规共聚聚丙烯的加入改善了聚丙烯的结晶性和流动性，对于改善虎皮纹等外观问题具有积极的意义，并且满足了薄壁保险杠对材料的加工和使用要求。
本发明为解决所提出的技术问题，采用的技术方案为：
一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，其包括以下按重量百分比计的原料：
所述的聚丙烯树脂的熔融指数为10～60g/10min。
所述的硅烷偶联剂含有氨基和氧基两种不同的活性基团的液体化合物，其作用是促进硫化锌、钛白粉和尼龙的相容性。
所述的所述的PP L-Modu是一种无规共聚聚丙烯，熔点80℃，相对分子质量75000，熔指390g/10min(测试条件230℃/2.16kg)。
所述的所述的滑石粉的目数为3000目，其作用是增加聚丙烯材料的模量及尺寸稳定性。
所述的增韧剂是POE(乙烯-辛烯共聚物)，可以起到增加聚丙烯材料韧性的作用。
所述的复合材料中还可包括耐刮擦助剂、抗氧剂等功能性助剂。
所述的刮擦助剂是MB50-001，是一种以聚丙烯为载体的硅酮母粒，硅酮的含量50％。
本发明还提供了上述用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方比例称取的各原料；通过高速搅拌机混合均匀，备用；
(2)将上述混合原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述聚丙烯材料。
与现有技术相比，本发明的优势在于：PP L-Modu是一种无规共聚的聚丙烯，具有熔点低、流动性好的特点，聚丙烯的熔点在165℃，PP L-Modu只有80℃，PP L-Modu的加入不仅可以提高材料的熔指，还可以延缓分子链的结晶时间，这样可以获得更宽的加工窗口，相比于传统的单纯提高流动性的方法，更有效的解决虎皮纹等外观问题，并且可以满足薄壁化保险杠对材料性能和加工的要求，同时加工温度降低解决了经过由注塑温度高导致的散发性能差的问题。
具体实施方式
为了使本方法要解决的技术问题、技术方案及有益效果表述的更加清楚，下面将结合具体的实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的具体实施例选用下列物料：
聚丙烯树脂1(PP-l)：熔融指数30，测试条件230℃*2.16kg；
聚丙烯树脂2(PP-2)：熔融指数60，测试条件230℃*2.16kg；
聚丙烯树脂2(PP-2)：熔融指数90，测试条件230℃*2.16kg；
PP L-Modu：熔指390g/10min，测试条件230℃*2.16kg；
滑石粉：3000目，市售
增韧剂：POE-6102，埃克森美孚公司；
稳定剂-抗氧剂1010：受阻酚类抗氧剂，瑞士CIBA公司；
稳定剂-抗氧剂DSTP：β,β”'-硫代二丙酸二硬脂酸酯，市售；
稳定剂-抗氧剂168：亚磷酸酯类抗氧剂，市售；
助剂-7072：亨斯曼化工；
光稳定剂UV-5590，新秀化学(烟台)有限公司；
刮擦助剂：MB50-001道康宁公司；
助剂-硬脂酸钙CaST，润滑剂，市售；
产品性能测试方法：
熔体质量流动指数(熔融指数)：按ISO 1133方法，在230℃，2.16千克载荷下测试。
密度：按ISO 1183方法，样条尺寸：10*10*4mm。
拉伸性能：按ISO 527方法，样条尺寸：170*10*4mm，拉伸速度:50mm/min。
屈服伸长率：：按ISO 527方法，样条尺寸：170*10*4mm，拉伸速度:50mm/min。
弯曲性能：按ISO 178方法，样条尺寸：80*10*4mm，试验速度2mm/min。
缺口冲击强度：按ISO 179方法，样条尺寸：80*10*4mm。
总碳测试：根据PV3341标准用GC-MS进行测试，测试样品为150*100*3.2mm注塑件，注塑条件为满足无外观缺陷，无飞边的最低温度，不同对比样注塑工艺除温度外其它条件相同，注塑件测试值≤40μgC/g为合格。
气味测试：根据PV3900标准，取样质量50g，测试条件80℃*2h。
虎皮纹：通过注塑355*70*3.2mm的板子，注塑温度230℃，通过目视评判有无虎皮纹。
实施例1：
称取PP1 5.2kg，PP-2 1.5kg，PP L-Modu 0.5kg，滑石粉1.5kg，增韧剂1.5kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，光稳定剂UV-5590 20g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例2：
称取PP-1 1.0KG，PP2 4.18kg，PP L-Modu 0.5kg，滑石粉2.0kg，增韧剂1.6kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-707250g，光稳定剂UV-5590 20g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例3：
称取PP-1 1.0KG，PP2 3.68kg，PP L-Modu 1.0kg，滑石粉2.0kg，增韧剂1.6kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-707250g，光稳定剂UV-5590 20g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例4：
称取PP-2 2.0kg，PP-3 3.28KG，PP L-Modu 0.5kg，滑石粉2.0kg，增韧剂2.0kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-707250g，光稳定剂UV-5590 20g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例5：
称取PP-2 2.0kg，PP-3 2.78KG，PP L-Modu 1.0kg，滑石粉2.0kg，增韧剂2.0kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-707250g，光稳定剂UV-5590 20g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
比较例1：
称取PP1 5.28kg，PP-2 2.0kg，滑石粉1.5kg，增韧剂1.0kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，光稳定剂UV-559020g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
比较例2：
称取PP-1 1.0kg，PP-2 4.68KG，滑石粉2.0kg，增韧剂1.6kg，抗氧剂101010g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，光稳定剂UV-559020g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
比较例3：
称取PP-2 2.0kg，PP-3 3.78KG，滑石粉2.0kg，增韧剂2.0kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，光稳定剂UV-5590 20g，刮擦助剂100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为150℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、，机头220℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
表1：性能测试结果。
通过对比实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和比较例1、比较例2、比较例3可以看出，PP L-Modu的加入有助于改善注塑件的虎皮纹问题，比较实施例1和比较例1，实施例2和比较例2实施例4和比较例4可以发现加入PP L-Modu熔指明显增加，力学性能变化不大，注塑件的总碳明显得到改善，主要的原因是通过PP L-Modu熔指高、结晶温度低的特性，提高材料在注塑过程中的加工温度，有利于散发性能的提升；通过对比实施例2和实施例3，实施例4和实施例5可以发现随着聚丙烯材料配方中PP L-Modu进一步提升，材料的熔指继续增加，可以根据对熔指的需求调整PP L-Modu的含量。通过上述对比例不难发现PPL-Modu的加入提升了材料的熔指，改善了聚丙烯材料的散发性能和外观问题，对于解决聚丙烯材料在汽车中应用出现的问题，提升聚丙烯材料在汽车上的用用具有非常重要的意义。

Claims (7)

1.一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料，其特征在于：包括以下按重量百分比的原料：
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料，其特征在于：所述的PP基料的熔融指数为10～60g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料，其特征在于：所述的PP L-Modu是一种无规共聚聚丙烯，熔点80℃，相对分子质量75000，熔指390g/10min，测试条件230℃/2.16kg。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述的滑石粉的目数为3000目。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述的增韧剂是POE(乙烯-辛烯共聚物)。
6.根据权利要求1所述的一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述的刮擦助剂是MB50-001，是一种以聚丙烯为载体的硅酮母粒，硅酮的含量50％。
7.根据权利要求1-6任意之一所述一种用于汽车内外饰高外观表现、高性能、低散发聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配方比例称取的各原料；通过高速搅拌机混合均匀，备用；
(2)将上述混合原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述聚丙烯材料。
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