CN112480545B - 一种低噪音车用聚丙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低噪音车用聚丙烯复合材料，所述低噪音车用聚丙烯复合材料包括以下重量百分比的组分：聚丙烯50％～80％、自润滑树脂5％～20％、相容剂1％～5％、增韧剂0％～20％、无机填料0％～30％、抗氧剂0.2％～0.8％和极性润滑剂0.1％～0.5％；所述自润滑树脂为聚甲醛、聚四氟乙烯、以及聚酰亚胺中的至少一种；所述相容剂为极性单体接枝聚丙烯。本发明的低噪音车用聚丙烯复合材料应用于汽车后，降低了零部件之间的相互摩擦阻力，从而达到降低噪音的目的。本发明通过用自润滑树脂和极性润滑剂降低聚丙烯表面的摩擦系数，从源头上降低了噪音本身的产生。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯复合材料领域，具体涉及一种低噪音车用聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯(PP)具有低密度、低成本、耐腐蚀、绝缘性好、优良的综合性能等优点，随着汽车轻量化需求的增长，PP在汽车上的应用呈现不断上涨的趋势，目前用PP制造的汽车零配件很多，如汽车保险杠、门板、立柱护板、座椅护板、各种仪表板、各类汽车内饰等等。
近年来，汽车行业对车内噪音的关注度越来越高，车内噪音主要源于车内部件的摩擦及联合部件间的挤压，噪音非常影响用户的驾驶体验，长期的噪音会损害用户的身心健康。传统手段降低车内噪音如润滑油、毛毡等工序复杂，需要额外的费用及劳动力，因此车用低噪音材料一直是汽车行业的必需品，目前对于车用低噪音材料，主要研究集中于低噪音ABS材料的开发，但是低噪音ABS材料成本高。
现有降低聚丙烯材料噪音主要通过以下几种方式实现：
降低材料线膨胀系数，减少车内部件的挤压和摩擦，如专利CN 106243518 A中加入短切玻璃纤维、专利CN 103080235 A加入具有石墨烯结构的碳材料。但是通过加入短切纤维等方式来降低聚丙烯复合材料的线性膨胀系数，只能降低噪音产生的概率，而不能降低噪音本身；而且复合材料表面外观容易产生浮纤等不良现象，限制了材料的使用范围。添加隔音材料或覆盖隔音层，如专利CN 106243518 A中加入硫酸钡隔音材料、专利CN1919915 A中加入玻璃微珠无机填料、专利CN 207052460 U中覆盖的多孔碳材料。通过添加硫酸钡等阻隔噪音的填料，需要添加份数较多，密度增大明显，不利于应用在汽车部件中。改变材料结构，使其具有吸音性能，如专利CN 203283070 U使用的蜂窝状吸音EPP材料。通过使用蜂窝状吸音EPP材料，对结构的要求严格，而且成本高。并且以上降低噪音的方法可归纳为降低噪音产生的概率和噪音产生后的吸收。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种噪音车用聚丙烯复合材料。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种低噪音车用聚丙烯复合材料，所述低噪音车用聚丙烯复合材料包括以下重量百分比的组分：聚丙烯50％～80％、自润滑树脂5％～20％、相容剂1％～5％、增韧剂0％～20％、无机填料0％～30％、抗氧剂0.2％～0.8％和极性润滑剂0.1％～0.5％；所述自润滑树脂为聚甲醛、聚四氟乙烯、以及聚酰亚胺中的至少一种；所述相容剂为极性单体接枝聚丙烯。
发明人通过研究发现，将自润滑树脂、相容剂和极性润滑剂搭配后应用在聚丙烯基体中获得低噪音车用聚丙烯复合材料，并且限定自润滑树脂和相容剂的种类搭配，可以显著降低低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音，并且不会对聚丙烯的机械性能有负面影响。上述低噪音车用聚丙烯复合材料应用于汽车后，降低了零部件之间的相互摩擦阻力，从而达到降低噪音的目的。
优选地，所述自润滑树脂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的10％～20％。
发明人通过研究发现，上述低噪音车用聚丙烯复合材料中，自润滑树脂的重量比百分比对于低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音有一定影响，并且发现自润滑树脂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的10％～20％时，摩擦系数更低，噪音更低。
优选地，所述极性单体接枝聚丙烯为马来酸酐及其衍生物接枝聚丙烯、丙烯酸及其衍生物接枝聚丙烯、以及异氰酸酯类化合物接枝聚丙烯中的至少一种。
发明人通过研究发现，将马来酸酐及其衍生物接枝聚丙烯、丙烯酸及其衍生物接枝聚丙烯、异氰酸酯类化合物接枝聚丙烯作为相容剂与上述种类的自润滑树脂、极性润滑剂搭配后可以显著降低低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音。
优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、以及共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯在230℃和2.16kg条件下的熔体流动速率为10g/10min～100g/10min。
优选地，所述的极性润滑剂为硬脂酸酰胺、N,N,_亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、以及氧化聚乙烯蜡中的至少一种。
发明人通过研究发现，上述种类的极性润滑剂与自润滑树脂、相容剂搭配后可以显著降低低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音。
优选地，所述的增韧剂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶、以及聚氨酯中至少一种。
优选地，所述无机填料为滑石粉、硅灰石、云母粉、碳酸钙、以及高岭土的至少一种。
优选地，所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、丙烯酰基官能团、硫代酯的复合物类、以及杯芳烃中的至少一种。
优选地，所述极性单体接枝聚丙烯占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的2％～4％。
发明人通过研究发现，上述低噪音车用聚丙烯复合材料中，极性单体接枝聚丙烯的重量比百分比对于低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音有一定影响，并且发现极性单体接枝聚丙烯占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的2％～4％时，摩擦系数更低，噪音更低。
优选地，所述极性单体接枝聚丙烯占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的3％～4％。
发明人通过研究发现，上述低噪音车用聚丙烯复合材料中，极性单体接枝聚丙烯的重量比百分比对于低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音有一定影响，并且发现极性单体接枝聚丙烯占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的3％～4％时，摩擦系数更低，噪音更低。
优选地，所述极性润滑剂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的0.2％～0.5％。
发明人通过研究发现，上述低噪音车用聚丙烯复合材料中，极性润滑剂的重量比百分比对于低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音有一定影响，并且发现极性润滑剂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的0.2％-0.5％时，摩擦系数更低，噪音更低。
本发明还提供上述任一所述低噪音车用聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将聚丙烯、自润滑树脂、相容剂、极性润滑剂、增韧剂、无机填料和抗氧剂混合；
(2)将步骤(1)得到的混合物经熔融挤出后造粒。
本发明还提供上述任一所述低噪音车用聚丙烯复合材料在汽车保险杠、汽车门板、汽车立柱护板、汽车座椅护板、汽车仪表板或汽车内饰材料中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本发明的低噪音车用聚丙烯复合材料将自润滑树脂、相容剂和极性润滑剂搭配后应用在聚丙烯基体中获得低噪音车用聚丙烯复合材料，并且限定自润滑树脂和相容剂的种类搭配，可以显著降低低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音，并且不会对聚丙烯的机械性能有负面影响。上述低噪音车用聚丙烯复合材料应用于汽车后，降低了零部件之间的相互摩擦阻力，从而达到降低噪音的目的。本发明通过用自润滑树脂和极性润滑剂降低聚丙烯表面的摩擦系数，从源头上降低了噪音本身的产生。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
应用与本发明实施例的低噪音车用聚丙烯复合材料如下：
共聚聚丙烯牌号：PP 548R，厂家：中海壳牌。在230℃、2.16kg条件下熔体质量流动速率为30g/10min，密度为0.900g/cm3。
共聚聚甲醛牌号：POM KP20，厂家：美国塞拉尼斯。在230℃、2.16kg条件下熔体质量流动速率为10g/10min，密度为1.4g/cm3；
聚四氟乙烯微粉，厂家：杭州博隆氟材料有限公司。其平均粒径为1.5um；
相容剂：马来酸酐接枝PP，厂家：佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司；
极性润滑剂：芥酸酰胺类，牌号：KT0340，厂家：禾大西普化学有限公司；
非极性润滑剂：硬脂酸锌类润滑剂，牌号：GZ 1042，厂家：江西宏远化工有限公司
增韧剂：乙烯-辛烯共聚物，牌号：ENGAGE 7467，厂家：陶氏塑料；
无机填料：滑石粉，牌号：TYT-777A，厂家：辽宁艾海；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，牌号：1010，厂家：宜兴市天使合成化学；
亚磷酸酯类抗氧剂，牌号：168，厂家：宜兴市天使合成化学。
实施例1
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，所述低噪音车用聚丙烯复合材料包括以下重量百分比的组分：自润滑树脂10％、相容剂3％、增韧剂10％、无机填料10％、抗氧剂0.4％、极性润滑剂0.3％和共聚聚丙烯余量；所述自润滑树脂为共聚聚甲醛；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，所述无机填料为滑石粉；所述极性润滑剂为芥酸酰胺，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂0.2％和亚磷酸酯类抗氧剂0.2％。
本实施例的低噪音车用聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将聚丙烯、自润滑树脂、相容剂、极性润滑剂、增韧剂、无机填料和抗氧剂在高速混合机中混合3～5min；
(2)将步骤(1)得到的混合物在双螺杆挤出机中；经熔融挤出、拉条、水冷、造粒得到低噪音车用聚丙烯复合材料；挤出温度为190～220℃，螺杆转速为500rpm，总喂料量为800～1200kg/h，真空度≤-0.08bar；
(3)将以上得到的低噪音车用聚丙烯复合材料在烘干罐中120℃干燥4h。
实施例2
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述自润滑树脂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的5％。
实施例3
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述自润滑树脂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的8％。
实施例4
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述自润滑树脂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的15％。
实施例5
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述自润滑树脂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的20％。
实施例6
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述自润滑树脂为聚四氟乙烯微粉。
实施例7
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述自润滑树脂为聚酰亚胺。
实施例8
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂为硬脂酸酰胺。
实施例9
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂为N,N,_亚乙基双硬脂酰胺。
实施例10
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂为油酸酰胺。
实施例11
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂为氧化聚乙烯蜡。
实施例12
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的0.1％。
实施例13
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的0.2％。
实施例14
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的0.4％。
实施例15
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述极性润滑剂占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的0.5％。
实施例16
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述相容剂为丙烯酸接枝聚丙烯。
实施例17
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述相容剂为异氰酸酯类化合物接枝聚丙烯。
实施例18
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：不含有增韧剂。
实施例19
作为本发明实施例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：不含有无机填料。
对比例1
作为本发明对比例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本对比例与实施例1的唯一区别为：不含有自润滑树脂。
对比例2
作为本发明对比例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本对比例与实施例1的唯一区别为：用非极性润滑剂替换极性润滑剂，所述非极性润滑剂为硬脂酸锌类润滑剂。
对比例3
作为本发明对比例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本对比例与实施例1的唯一区别为：不含有极性润滑剂
对比例4
作为本发明对比例的一种低噪音车用聚丙烯复合材料，本对比例与实施例1的唯一区别为：所述相容剂由共聚聚丙烯替换马来酸酐接枝聚丙烯。
性能试验：
2、将实施例1-19、对比例1-4的低噪音车用聚丙烯复合材料，挤出成型为测试样条。检测机械性能、摩擦系数、和噪音，实验结果如表1和表2所示。
(1)拉伸强度：按ISO 527/1：2019测试，温度23℃，拉伸速率50mm/min；
(2)弯曲强度：按ISO 178：2019测试，温度23℃，弯曲速率2mm/min；
(3)弯曲模量：按ISO 178：2019测试，温度23℃，弯曲速率2mm/min；
(4)23℃缺口冲击强度：按ISO 180：2000测试；
(5)摩擦系数：按ISO 8295：1995测试；
(6)噪音测试：测试金属压头在塑料板上反复运动过程中的噪音分贝，金属压头载荷20N，速度1000mm/min。
表1低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音
表2低噪音车用聚丙烯复合材料的机械性能
由表1、表2可知，聚丙烯复合材料通过加入自润滑树脂和极性润滑剂，搭配相容剂后并且限定自润滑树脂和相容剂的种类搭配，可以显著降低低噪音车用聚丙烯复合材料的摩擦系数和噪音。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种低噪音车用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低噪音车用聚丙烯复合材料包括以下重量百分比的组分：自润滑树脂10~20%、相容剂1%~5%、增韧剂10%~20%、无机填料10%~30%、抗氧剂0.2%~0.8%、极性润滑剂0.2%~0.4%和聚丙烯余量；所述自润滑树脂为聚甲醛、聚四氟乙烯、以及聚酰亚胺中的至少一种；所述相容剂为极性单体接枝聚丙烯；所述极性润滑剂为芥酸酰胺和/或氧化聚乙烯蜡；所述无机填料为滑石粉、硅灰石、云母粉、碳酸钙、以及高岭土的至少一种。
2.根据权利要求1所述的低噪音车用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述极性单体接枝聚丙烯为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐衍生物接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、丙烯酸衍生物接枝聚丙烯、以及异氰酸酯类化合物接枝聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的低噪音车用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、以及共聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯在230℃和2.16kg条件下的熔体流动速率为10g/10min ~100g/10min。
4.根据权利要求1所述的低噪音车用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶、以及聚氨酯中至少一种。
5.根据权利要求1所述的低噪音车用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、硫代酯的复合物类、以及杯芳烃中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低噪音车用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述极性单体接枝聚丙烯占所述低噪音车用聚丙烯复合材料重量的2%~4%。
7.如权利要求1-6任一所述低噪音车用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）按照重量配比将聚丙烯、自润滑树脂、相容剂、极性润滑剂、增韧剂、无机填料和抗氧剂混合；
（2）将步骤（1）得到的混合物经熔融挤出后造粒。
8.如权利要求1-6任一所述低噪音车用聚丙烯复合材料在汽车门板、汽车立柱护板、汽车座椅护板、汽车仪表板中的应用。
9.如权利要求1-6任一所述低噪音车用聚丙烯复合材料在具有低噪音需求的车用材料中的应用。
10.如权利要求1-6任一所述低噪音车用聚丙烯复合材料在汽车内饰材料中的应用。
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