CN111073155A - 一种填充改性聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种填充改性聚丙烯材料及其制备方法,包括以下组分:共聚聚丙烯、增韧剂A、增韧剂B、云母粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂。与现有技术相比,本发明聚丙烯材料一方面对900‑1100nm近红外光有良好的透过性,可以满足激光焊接的要求;另一方面,由于云母粉和增韧剂B的加入,通过配方设计可以实现更多不同性能的材料和良好的激光焊接强度,突破性能瓶颈,极大的拓宽了激光焊接技术在汽车上塑料部件的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于热塑性塑料领域,特别涉及一种填充改性聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
摩擦振动焊是目前汽车保险杠及其装配零件链接的一种主要方式。但随着汽车轻量化的需求,薄壁保险杠是主要发展趋势。在实际生产过程中,采用摩擦振动焊进行保险杠与雷达支架或气帘等链接时,会在保险杠正面出现焊接印,影响外观。而激光焊接可以很好的解决这个问题。其原理是借助激光束产生的热量使塑料接触面表层熔化,进而使制件粘接在一起。
以保险杠和雷达支架焊接为例,激光焊接技术要求雷达支架具有一定的透光性,而保险杆具有阻光性。激光从雷达支架一侧照射,透过雷达支架,停留在保险杠与雷达支架的接触面上,因保险杆不透激光,能量被其表面吸收,保险杠与雷达支架的接触面熔融后实现二者的连接。目前用于激光焊接的激光波长主要集中在900nm-1100nm之间。
秦玉洁等在CN107652653A专利中用到一种苝系黑色色粉,开发了带颜色的激光焊接材料,但是涉及的聚丙烯材料为非填充或玻纤增强产品,不涉及矿粉填充材料的开发。油科平八等在JP3857989B2中通过采用嗪颜料开发了带有颜色效果的可激光焊接材料,但也不是针对填充聚丙烯材料而言。由于保险杠周边零件对材料的刚韧都有较高要求,且通常为填充改性聚丙烯材料,常规的填料,如滑石粉、碳酸钙、硅灰石等对900-1100nm的激光都具有较高的阻隔性,因此添加到聚丙烯中会严重影响材料的激光透过率,无法进行激光焊接。因此很有必要开发一种具有优异刚韧平衡且具备一定的近红外波段激光可透过性的填充改性聚丙烯材料,实现激光焊接在汽车内外饰零部件粘接方面的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种填充改性聚丙烯材料及其制备方法,通过配方设计可以实现更多不同性能的材料和良好的激光焊接强度,突破性能瓶颈,极大的拓宽了激光焊接技术在汽车上塑料部件的应用领域。
本发明提供了一种填充改性聚丙烯材料,按重量份计,包括以下组分:
共聚聚丙烯:45-90份;
增韧剂A:0-15份;
增韧剂B:0-10份;
云母粉:10-30份;
抗氧剂:0.1-0.5份;
光稳定剂:0.1-0.5份;
润滑剂:0.05-0.5份。
所述共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,熔融指数为1-40g/10min。
所述增韧剂A为乙烯和包含3-10个碳原子的α-烯烃的共聚物,在190℃、2.16kg的测试条件下,熔融指数为0.5-30g/10min,生产厂商为陶氏化学。
所述增韧剂B为丙烯和乙烯的共聚物弹性体,在190℃、2.16kg的测试条件下,熔融指数为0.5-15g/10min,生产厂商为埃克森美孚。
所述云母粉目数为500-5000目,且表面采用有机硅氧烷进行处理,以提高与聚丙烯的相容性。
所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
所述光稳定剂为受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类和三嗪苄叉丙二酸酯类光稳定剂中的至少一种。
所述润滑剂为酰胺类、硬脂酸类、脂肪酸类和酯类润滑剂中的至少一种。
本发明提供了一种填充改性聚丙烯材料的制备方法,包括如下步骤:
按配比称取原材料,然后放入高速搅拌机中混合,混合速度为600-1000转/分钟,混合时间为1-2min;将混合后的原材料加入双螺杆挤出机中,在180-230℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得填充改性聚丙烯材料。
有益效果
(1)本发明通过在聚丙烯材料中加入云母粉、增韧剂,可获得具有优异刚韧平衡的聚丙烯改性材料,扩大可激光焊接聚丙烯材料的应用领域。
(2)本发明聚丙烯优选无规共聚聚丙烯,具有非常高的透明性,且云母粉也存在一定的透光性,再加上采用增韧剂B的丙烯基弹性体,与PP基材具有很好的相容性,可降低聚丙烯的结晶性能,进一步提高材料透明度,使本发明的聚丙烯材料对900nm-1100nm的激光束具有优异的光透过性,满足零件粘接所需要的强度要求。
附图说明
图1为实施例和对比例聚丙烯材料的透光率数据(截取了900~1200nm波段范围)。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
配方:无规共聚聚丙烯83.9份,云母粉15份,受阻酚类抗氧化剂0.3份,亚磷酸酯类抗氧剂0.3份,受阻胺类光稳定剂0.3份,硬脂酸类润滑剂0.2份。
将上述原材料放入高速搅拌机中混合,混合速度为600转/分钟,混合时间为1min。
将上述混合后的原材料加入双螺杆挤出机,在180℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得产品。
实施例2
配方:无规共聚聚丙烯73.9份,增韧剂A10份,云母粉15份,受阻酚类抗氧化剂0.3份,亚磷酸酯类抗氧剂0.3份,受阻胺类光稳定剂0.3份,硬脂酸类润滑剂0.2份。
将上述原材料放入高速搅拌机中混合,混合速度为600转/分钟,混合时间为1min。
将上述混合后的原材料加入双螺杆挤出机,在180℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得产品。
实施例3
配方:无规共聚聚丙烯73.9份,增韧剂B10份,云母粉15份,受阻酚类抗氧化剂0.3份,亚磷酸酯类抗氧剂0.3份,受阻胺类光稳定剂0.3份,硬脂酸类润滑剂0.2份。
将上述原材料放入高速搅拌机中混合,混合速度为600转/分钟,混合时间为1min。
将上述混合后的原材料加入双螺杆挤出机,在180℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得产品。
实施例4
配方:无规共聚聚丙烯58.7份,增韧剂A15份,增韧剂B 5份,云母粉20份,受阻酚类抗氧化剂0.3份,亚磷酸酯类抗氧剂0.3份,受阻胺类光稳定剂0.4份,硬脂酸类润滑剂0.3份。
将上述原材料放入高速搅拌机中混合,混合速度为600转/分钟,混合时间为1min。
将上述混合后的原材料加入双螺杆挤出机,在180℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得产品。
实施例5
配方:无规共聚聚丙烯48.3份,增韧剂A10份,增韧剂B10份,云母粉30份,受阻酚类抗氧化剂0.4份,亚磷酸酯类抗氧剂0.4份,受阻胺类光稳定剂0.5份,硬脂酸类润滑剂0.4份。
将上述原材料放入高速搅拌机中混合,混合速度为600转/分钟,混合时间为1min。
将上述混合后的原材料加入双螺杆挤出机,在180℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得产品。
对比例
配方:无规共聚聚丙烯83.7份,滑石粉15份,受阻酚类抗氧化剂0.3份,亚磷酸酯类抗氧剂0.3份,受阻胺类光稳定剂0.4份,硬脂酸类润滑剂0.3份。
将上述原材料放入高速搅拌机中混合,混合速度为600转/分钟,混合时间为1min。
将上述混合后的原材料加入双螺杆挤出机,在180℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得产品。
将上述实施例1-5及对比例制得的产品,在相同的注塑工艺条件下,注射成型为标准ISO力学样条进行力学性能测试(按ISO标准方法测试);并注射成型厚度为2mm的样板,用海洋光学的近红外光谱仪NIRQUEST 512测试样板在900nm~1700nm波段范围的透过率;同时注塑成型尺寸为150mm×15mm×2mm的样条,通过大族激光焊接仪与选定的非透光保险杠材料注塑的同尺寸样条进行激光焊接后,在拉力机上测试焊接力,结果见表1。
表1
从表1和图1结果可以看出,通过本发明制得的改性聚丙烯材料(实施例1-5)在900-1100nm都具有良好的光透过率和焊接强度,特别的添加增韧剂B的实施例3要比添加增韧剂A的实施例2的透光率和焊接强度高。并且可以在满足激光焊接要求的基础上,通过配方设计得到不同刚性和韧性的材料。相比之下,对比例的透光率和焊接强度要比对应填充含量的实施例1低很多,无法通过激光焊接获得良好的焊接力。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。
Claims (9)
1.一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:按重量份计,包括以下组分:
共聚聚丙烯:45-90份;
增韧剂A:0-15份;
增韧剂B:0-10份;
云母粉:10-30份;
抗氧剂:0.1-0.5份;
光稳定剂:0.1-0.5份;
润滑剂:0.05-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,熔融指数为1-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述增韧剂A为乙烯和包含3-10个碳原子的α-烯烃的共聚物,在190℃、2.16kg的测试条件下,熔融指数为0.5-30g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述增韧剂B为丙烯和乙烯的共聚物弹性体,在190℃、2.16kg的测试条件下,熔融指数为0.5-15g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述云母粉目数为500-5000目,且表面采用有机硅氧烷进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述光稳定剂为受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类和三嗪苄叉丙二酸酯类光稳定剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种填充改性聚丙烯材料,其特征在于:所述润滑剂为酰胺类、硬脂酸类、脂肪酸类和酯类润滑剂中的至少一种。
9.一种如权利要求1所述的填充改性聚丙烯材料的制备方法,包括如下步骤:
按配比称取原材料,然后放入高速搅拌机中混合,混合速度为600-1000转/分钟,混合时间为1-2min;将混合后的原材料加入双螺杆挤出机中,在180-230℃的温度下进行熔融共混、挤出造粒,最终获得填充改性聚丙烯材料。
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