CN112625348B - 一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料及其制备方法。该复合材料按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂60～80份，高密度聚乙烯10～30份，均聚聚丁烯5～15份，β型成核剂0.1～1.0份，抗氧剂0.2～2.0份，耐候剂0.2～1.0份。该复合材料具有较好的低温多轴冲击、光泽度和耐候性。

Description

一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，特别涉及一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种通用热塑性树脂，通常为半透明无色固体。聚丙烯由于合成方法简单,具有原料来源丰富、密度低以及良好的物理力学性能与加工性能。所以聚丙烯被广泛的应用在家电、通讯、交通运输等行业。
随着现代生活节奏的加快以及消费需求的增加，家电产品、日用品以及汽车外饰部件均使用改性的高光聚丙烯复合材料。高光泽PP作为理想的代替ABS、HIPS等高光泽制品的材料，已引起了人们的兴趣和关注。目前这类改性材料已大量应用于家用电器外壳产品上，由于光泽度和低温韧性仍欠佳，在汽车上的应用还未广泛展开。随着新能源汽车的高速发展，要求材料轻量化、环保化以及刚韧平衡更为苛刻，尤其是在一定模量条件下满足低温多轴韧性，因此目前适用新能源车外饰用低温多轴韧性高光泽高耐候的聚丙烯复合材料仍然是亟需解决的问题之一。
现有的聚丙烯材料在拉伸强度、耐候性、光泽度、特别是多轴冲击等的综合性能方面，不适合应用于新能源汽车外饰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料及其制备方法，以克服现有技术中聚丙烯材料低温多轴冲击、光泽和耐候性不佳的缺陷。
本发明提供一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料，所述复合材料按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂60～80份，高密度聚乙烯10～30份，均聚聚丁烯5～15份，β型成核剂0.1～1.0份，抗氧剂0.2～2.0份，耐候剂0.2～1.0份。
优选地，上述复合材料中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，在230℃，2.16Kg负荷下，其熔体质量流动速率为5～50g/10min。
优选地，上述复合材料中，所述高密度聚乙烯在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为6～20g/10min。
优选地，上述复合材料中，所述高密度聚乙烯密度为0.94～0.96g/cm3，熔点为108～115℃。
优选地，上述复合材料中，所述均聚聚丁烯在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为10～200g/10min。
优选地，上述复合材料中，所述均聚聚丁烯密度为0.89～0.93g/cm3。
优选地，上述复合材料中，所述β型成核剂为芳酰胺类成核剂、芳香族胺类成核剂和稀土金属配合物类成核剂中的一种或几种。
更优选地，上述复合材料中，所述芳酰胺类成核剂包括N，N′-二环己基对苯二甲酰胺和TMB–5等。
更优选地，上述复合材料中，所述芳香族胺类成核剂包括2,6-苯二甲酸环己酰胺等。
更优选地，上述复合材料中，所述稀土金属配合物类成核剂包括镧系稀土元素与γ晶型喹吖啶酮或三苯并二噻嗪所形成的稀土有机配合物等。
优选地，上述复合材料中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。更优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂PEP-36中的一种或几种。
优选地，上述复合材料中，所述耐候剂为二苯甲酮类耐候剂、苯并三唑类耐候剂、水杨酸酯类耐候剂中的一种或者几种。
本发明还提供一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将各组分按照重量份混合，然后加入双螺杆挤出机熔融混合分散，塑化造粒，得到新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料。
优选地，上述方法中，所述混合为：在氮气保护下混合3-5分钟。
优选地，上述方法中，所述双螺杆挤出机长径比为30:1～50:1，温度为100～200℃，螺杆转速为350～500转/分，真空度为-0.04MPa～–0.08MPa。
本发明还提供一种聚丙烯复合材料在新能源汽车外饰中的应用。
本发明中均聚聚丁烯的添加，改善了HDPE在聚丙烯中的分散性，也就是说均聚聚丁烯作为界面改善剂，同时配合β型成核剂，聚丙烯复合物的低温多轴冲击、光泽度和耐候性明显提升，并且不降低综合力学性能。
有益效果
本发明中高密度聚乙烯、均聚聚丁烯和β型成核剂之间具有协同作用，可以显著提高聚丙烯复合材料的低温多轴冲击、光泽度和耐候性，同时不降低综合力学性能，从而实现高密度聚丙烯复合材料的低温多轴、高光泽和高耐候性的平衡，使得聚丙烯复合材料能够满足新能源汽车外饰零部件的质量要求。
本发明操作简单、成本低，环保可回收，适合工业化生产和应用，具有广阔的应用前景。
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。
实施例和对比例中原料如下所示，但不限于下面原料：
聚丙烯PP：M1200HS，上海石化，在230℃，2.16Kg负荷下，其熔体质量流动速率为12g/10min。
高密度聚乙烯：HDPE，DMDA8008，兰州石化，在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为8g/10min。
低密度聚乙烯：LDPE 2426壳，中海壳，在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为1.9g/10min。
均聚聚丁烯：PB-1，PB 8510，在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为20g/10min；PB-2，PB 0801M，在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为200g/10min，PB0300M，在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为4.0g/10min，巴塞尔；
成核剂：TMB-5，苯酰胺，山西省化工研究院；TMP-6，芳基磷酸酯盐类成核剂，山西省化工研究院；
抗氧剂：牌号：1010、168、412S，巴斯夫；
耐候剂：牌号：3808PP5，索尔维。
实施例1
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂69.6份，高密度聚乙烯19.9份，均聚聚丁烯PB-1 9.9份，β型成核剂TMB-5 0.1份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法为：将各组分混合均匀，然后加入带有侧向喂料口(长径比L/D＝40)双螺杆挤出机，加工温度(从喂料口到模头)分别是：100℃，180℃，180℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主机转速是500rpm，真空度为-0.04MPa～–0.08MPa，最后挤出切粒。
实施例2
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂74.6份，高密度聚乙烯14.9份，均聚聚丁烯PB-1 9.9份，β型成核剂TMB-5 0.1份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂69.4份，高密度聚乙烯19.9份，均聚聚丁烯PB-1 9.9份，β型成核剂TMB-5 0.3份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂64.6份，高密度聚乙烯19.9份，均聚聚丁烯PB-1 14.9份，β型成核剂TMB-5 0.1份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂64.6份，高密度聚乙烯24.9份，均聚聚丁烯PB-1 9.9份，β型成核剂TMB-5 0.1份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
根据实施例5，本实施例提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法，将均聚聚丁烯改为PB-2，其余均与实施例5相同。
实施例7
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂61份，高密度聚乙烯30份，均聚聚丁烯PB-1 5份，β型成核剂TMB-5 1份，抗氧剂1010 2份，耐候剂1份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂80份，高密度聚乙烯10份，均聚聚丁烯PB-1 8份，β型成核剂TMB-5 0.5份，抗氧剂1010 0.5份，耐候剂1份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂74.5份，高密度聚乙烯24.9份，β型成核剂TMB-5 0.1份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例2
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂89.5份，均聚聚丁烯PB-1 9.9份，β型成核剂TMB-5 0.1份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例5相同。
对比例3
一种聚丙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂64.7份，高密度聚乙烯24.9份，均聚聚丁烯PB-1 9.9份，抗氧剂1010 0.2份，耐候剂0.3份。
上述聚丙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
对比例4
根据实施例5，本对比例提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法，将高密度聚乙烯改为低密度聚乙烯，其余均与实施例5相同。
对比例5
根据实施例5，本对比例提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法，将β型成核剂TMB-5改为α型成核剂TMP-6，其余均与实施例5相同。
对比例6
根据实施例5，本对比例提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法，将均聚聚丁烯PB-1改为PB 0300M，其余均与实施例5相同。
将实施例1-8和对比例1-6中的聚丙烯复合材料放入鼓风烘箱中于80℃干燥4小时后，用塑料注射成型机注塑成标准样条，注塑温度为200℃；将注塑好的样条和样板在50％的相对湿度、23℃放置24小时后进行如下性能测试，测试结果如表1所示：
(1)拉伸强度：按照ISO 527-2标准进行测试，拉伸速率为10mm/min；
(2)耐候性：按照ISO 4892标准进行测试，2500KJ辐照能量；
(3)60°光泽度：通过BYK Pvlt0925光泽仪测试60°角光泽度；
(4)低温多轴冲击：按照ASTM D3763标准进行测试，冲击速度为6.6m/s，冲击头直径为12.7mm，支撑圈直径为76.2mm，-30℃。
表1
Figure BDA0002836454830000061
由表1可知，对比例1不添加均聚聚丁烯，对比例2不添加高密度聚乙烯，对比例3不添加β型成核剂，对比例1-3中聚丙烯复合材料的低温多轴冲击、光泽度和耐候性均不如实施例5。对比例4添加低密度聚乙烯，其聚丙烯复合材料的低温多轴冲击、光泽度均不如实施例5。对比例5添加α型成核剂，其聚丙烯复合材料的低温多轴冲击、光泽度和耐候性均不如实施例5，尤其是低温多轴冲击相差甚大。对比例6添加均聚聚丁烯0300M，其耐候性、低温冲击性能不如实施例5。实施例1-8中聚丙烯复合材料具有低温-30℃多轴韧性以及良好的光泽度和耐候性。由此可见，本发明中均聚聚丁烯、高密度聚乙烯和β型成核剂之间具有协同作用，可以显著提高聚丙烯复合材料的低温多轴冲击、光泽度和耐候性。

Claims (5)

1.一种新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料按照重量份包括如下组分：聚丙烯树脂60～80份，高密度聚乙烯10～30份，均聚聚丁烯5～15份，β型成核剂0.1～1.0份，抗氧剂0.2～2.0份，耐候剂0.2～1.0份，所述高密度聚乙烯在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为6～20g/10min，所述均聚聚丁烯在190℃，2.16KG负荷下熔体质量流动速率为10～200g/10min，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，在230℃，2.16Kg负荷下，其熔体质量流动速率为5～50g/10min，所述β型成核剂为芳酰胺类成核剂。
2.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；耐候剂为二苯甲酮类耐候剂、苯并三唑类耐候剂、水杨酸酯类耐候剂中的一种或者几种。
3.一种如权利要求1所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将各组分按照重量份混合，然后加入双螺杆挤出机熔融混合分散，塑化造粒，得到新能源汽车外饰用聚丙烯复合材料。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机长径比为30:1～50:1，温度为100～200℃，螺杆转速为350～500转/分，真空度为-0.04MPa～–0.08MPa。
5.一种如权利要求1所述复合材料在新能源汽车外饰中的应用。
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