CN112679860B - 一种汽车硬塑爆破仪表板专用聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法。该合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯45‑72.5份，弹性体10‑25份，离子聚合物3‑7份，滑石粉10‑25份，热稳定剂0.2‑1.0份，光稳定剂0.2‑0.5份，加工助剂0.1‑0.5份。该组合物具有较好的刚性和韧性，可以满足汽车硬塑爆破仪表板材料的使用需求。

Description

一种汽车硬塑爆破仪表板专用聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于聚丙烯材料领域，特别涉及一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯由于其高性价比优势，已经逐渐取代ABS、PC/ABS等工程塑料在汽车内饰零部件中得到了广泛的应用。为了美观需求，现在的汽车硬塑仪表板全部要求无缝化，但是无缝化对于硬塑仪表板材料的韧性提出了极高的要求，无论在常温、高温还是-40℃的低温环境中，在紧急情况下，副驾驶处的安全气囊爆出时，不允许出现韧性不足导致的材料碎片，以免威胁到副驾驶处成员的安全。聚丙烯材料增韧通常采用乙烯/辛烯共聚物弹性体，这种弹性体的缺点在于与聚丙烯相容性太差，导致其在聚丙烯中的分散效果极差，要达到硬塑爆破仪表板的低温爆破效果必须大量添加，而大量添加导致仪表板的刚性和耐热性变差，在阳光的直接暴晒下容易出现塌陷现象。因此，采用乙烯/辛烯共聚物增韧聚丙烯制备仪表板，如何实现刚韧平衡至关重要。

中国专利CN106928544A公开了一种耐寒高抗冲长玻纤增强聚丙烯专用材料及其制作方法，该材料按照重量份包括以下原料：聚丙烯50～80份，长玻纤20～50份，乙烯/辛烯共聚物10～15份，苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物5～10份，改性矿物添加剂10～15份，聚丙烯接枝马来酸酐1～3份，苯乙烯/马来酸酐的无规共聚物2～6份，乙撑双硬脂酰胺0.5～2份，抗氧剂0.5～1.5份。该材料具有优良的可加工性、抗冲击性、高低温柔柔性以及耐弯曲性，但是该材料还不能满足对刚韧性平衡苛刻的汽车内饰尤其是汽车硬塑爆破仪表板的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，以克服现有技术中聚丙烯材料刚韧性平衡不佳的缺陷。

本发明提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物，所述组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯45-72.5份，弹性体10-25份，离子聚合物3-7份，滑石粉10-25份，热稳定剂0.2-1.0份，光稳定剂0.2-0.5份，加工助剂0.1-0.5份；

所述组合物是将聚丙烯与弹性体混合后在引发剂作用下发生化学反应得到物料，将离子聚合物、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂和加工助剂混合后与得到的物料进行物理共混得到。

所述组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯54份，弹性体20份，离子聚合物5份，滑石粉20份，热稳定剂0.5份，光稳定剂0.3份，加工助剂0.2份。

所述聚丙烯为共聚聚丙烯，熔融指数在230℃、2.16Kgf下为20g/10min-60g/10min，测试方法为GB/T 3682-2000。

所述弹性体为乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物和乙烯/丙烯共聚物中的一种或几种。

所述离子聚合物为乙烯/甲基丙烯酸共聚物皂化产物，阳离子为钠离子。

所述滑石粉为3000目以上超细滑石粉。

所述热稳定剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或几种。

所述加工助剂为硬脂酸盐。

所述引发剂为过氧化物。

本发明还提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将弹性体、聚丙烯与引发剂混合后，在第一阶双螺杆挤出机中化学反应，得到物料；(2)将离子聚合物、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂混合后与步骤(1)中物料在第二阶双螺杆挤出机进行物理共混，并挤出造粒，得到聚丙烯组合物。

所述步骤(1)中第一阶双螺杆挤出机长径比为40:1，双螺杆挤出机设置温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

所述步骤(2)中第二阶双螺杆挤出机长径比为30:1，双螺杆挤出机设置温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

本发明还提供一种聚丙烯组合物在汽车硬塑爆破仪表板中的应用。

本发明采用双阶反应型双螺杆挤出机为反应器，在第一阶双螺杆挤出机，弹性体与聚丙烯在过氧化物引发剂的作用下反应，一部分弹性体接枝到了聚丙烯分子链上形成了接枝共聚物，从而起到了二者相容剂的作用；在第二阶双螺杆挤出机，离子聚合物、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂混合后与第一阶反应完成的物料进行单纯的物理共混，在第二步共混挤出加工过程中，由于存在接枝共聚物相容剂，弹性体在聚丙烯中实现了良好的分散，所有的配方组分得到了均化，同时接枝物与离子聚合物发挥着优异的协同作用，显著的提升了最终材料的刚性和韧性。

有益效果

本发明中弹性体接枝到聚丙烯分子链上形成接枝共聚物，该接枝共聚物起到相容剂的作用，同时该接枝共聚物与离子聚合物之间具有协同作用，显著提高聚丙烯组合物的刚性和韧性，提升了聚丙烯组合物的刚韧平衡效果，保证了聚丙烯组合物在汽车硬塑爆破仪表板中的应用。

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。

实施例和对比例中涉及原料如下所示，但不限于下面原料：

聚丙烯：共聚聚丙烯PP M2600R，上海石化，在GB/T 3682-2000，230℃、2.16Kgf的测试条件下，熔融指数为25g/10min。

过氧化物引发剂：偶氮二异丁腈AIBN，法国阿科玛；过氧化苯甲酰BPO，日本艾迪科；过氧化二异丙苯DCP，阿克苏诺贝尔。

滑石粉：TYT-899，广西桂林天成，3000目。

弹性体：乙烯/辛烯共聚物POE 8842，美国陶氏化学。

离子聚合物：乙烯/甲基丙烯酸共聚物皂化产物Surlyn 8920、Surlyn 8900、Surlyn 9910，阳离子为钠离子，陶氏化学。

热稳定剂：受阻酚Irganox 1010，亚磷酸酯Irganox 168，巴斯夫。

光稳定剂：受阻胺770，日本艾迪科。

加工助剂：硬脂酸锌ZN-ST，日本花王。

实施例1

本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯PP M2600R 54份，弹性体POE 8842 20份，离子聚合物Surlyn 8920 5份，滑石粉TYT-899 20份，受阻酚类主抗氧剂Irganox 1010 0.25份，亚磷酸酯类辅助抗氧剂Irganox 168 0.25份，受阻胺类光稳定剂770 0.3份，硬脂酸锌ZN-ST 0.2份。

上述组合物的制备方法为：

(1)将弹性体POE 8842 20份、聚丙烯PP M2600R 54份与偶氮二异丁腈AIBN 0.1份混合后，在引发剂的作用下，在第一阶双螺杆挤出机中化学反应，得到物料；

(2)将其他原料按照重量份混合后与步骤(1)中物料在第二阶双螺杆挤出机进行物理共混，并挤出造粒，得到聚丙烯组合物；

上述制备方法中采用挤出机为双阶双螺杆挤出机，第一阶作用为反应挤出，长径比为40:1，第二阶作用为物理共混，长径比为30:1。双螺杆挤出机，按本领域常规工艺设置参数，温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

实施例2

根据实施例1，本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，除引发剂为过氧化苯甲酰BPO外，其余均与实施例1相同。

实施例3

根据实施例1，本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，除引发剂为过氧化二异丙苯DCP外，其余均与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯PP M2600R 59份，弹性体POE 8842 15份，离子聚合物Surlyn 8920 5份，滑石粉TYT-899 20份，受阻酚类主抗氧剂Irganox 1010 0.25份，亚磷酸酯类辅助抗氧剂Irganox 168 0.25份，受阻胺类光稳定剂770 0.3份，硬脂酸锌ZN-ST 0.2份。

上述组合物的制备方法为：

(1)将弹性体POE 8842 15份、聚丙烯PP M2600R 59份与过氧化二异丙苯DCP 0.1份混合后，在引发剂的作用下，在第一阶双螺杆挤出机中化学反应，得到混合物料；

(2)将其他原料按照重量份混合后与步骤(1)中物料在第二阶双螺杆挤出机进行物理共混，并挤出造粒，得到聚丙烯组合物；

上述制备方法中采用挤出机为双阶双螺杆挤出机，第一阶作用为反应挤出，长径比为40:1，第二阶作用为物理共混，长径比为30:1。双螺杆挤出机(双螺杆挤出机工艺为本领域常规工艺)设置温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

实施例5

根据实施例4，本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，将离子聚合物修改为Surlin 8900，其余均与实施例4相同。

实施例6

根据实施例4，本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，将离子聚合物修改为Surlin 9910，其余均与实施例4相同。

实施例7

本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯PP M2600R 45份，弹性体POE 8842 25份，离子聚合物Surlyn 8920 7份，滑石粉TYT-899 22份，受阻酚类主抗氧剂Irganox 1010 0.25份，亚磷酸酯类辅助抗氧剂Irganox 168 0.25份，受阻胺类光稳定剂770 0.3份，硬脂酸锌ZN-ST 0.2份。

上述组合物的制备方法为：

(1)将弹性体POE 8842 25份、聚丙烯PP M2600R 45份与过氧化二异丙苯DCP 0.1份混合后，在引发剂的作用下，在第一阶双螺杆挤出机中化学反应，得到混合物料；

(2)将其他原料按照重量份混合后与步骤(1)中物料在第二阶双螺杆挤出机进行物理共混，并挤出造粒，得到聚丙烯组合物；

上述制备方法中采用挤出机为双阶双螺杆挤出机，第一阶作用为反应挤出，长径比为40:1，第二阶作用为物理共混，长径比为30:1。双螺杆挤出机，按本领域常规工艺设置参数，温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

实施例8

本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯PP M2600R 72.5份，弹性体POE 8842 10份，离子聚合物Surlyn 8920 6.5份，滑石粉TYT-899 10份，受阻酚类主抗氧剂Irganox 1010 0.25份，亚磷酸酯类辅助抗氧剂Irganox 168 0.25份，受阻胺类光稳定剂770 0.3份，硬脂酸锌ZN-ST0.2份。

上述组合物的制备方法为：

(1)将弹性体POE 8842 10份、聚丙烯PP M2600R 72.5份与过氧化二异丙苯DCP0.1份混合后，在引发剂的作用下，在第一阶双螺杆挤出机中化学反应，得到物料，其中物料的重量份为弹性体和聚丙烯的重量份之和；

(2)将其他原料按照重量份混合后与步骤(1)中物料在第二阶双螺杆挤出机进行物理共混，并挤出造粒，得到聚丙烯组合物；

上述制备方法中采用挤出机为双阶双螺杆挤出机，第一阶作用为反应挤出，长径比为40:1，第二阶作用为物理共混，长径比为30:1。双螺杆挤出机，按本领域常规工艺设置参数，温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

实施例9

根据实施例4，本实施例提供一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物及其制备方法，将滑石粉TYT-899重量份改为25份，将离子聚合物重量份改为3份，聚丙烯PP M2600R重量份改为56份，其余均与实施例4相同。

对比例1

根据实施例1，本对比例提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，不添加离子聚合物，将聚丙烯PP M2600R重量份改为59份，其余均与实施例1相同。

对比例2

根据实施例1，本对比例提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物原料与实施例1相同，但制备方法不同，该组合物的制备方法为：

将聚丙烯PP M2600R 54份，弹性体POE 8842 20份，离子聚合物Surlyn 8920 5份，滑石粉TYT-899 20份，受阻酚类主抗氧剂Irganox 1010 0.25份，亚磷酸酯类辅助抗氧剂Irganox 168 0.25份，受阻胺类光稳定剂770 0.3份，硬脂酸锌ZN-ST 0.2份混合后通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得。挤出机长径比为30:1。双螺杆挤出机，按本领域常规工艺设置参数，温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

将实施例和对比例中聚丙烯组合物进行以下性能测试，测试结果如表1所示：

(1)橡胶粒径，采用扫描透射电镜进行测试，放大倍数为10000倍；

(2)拉伸强度，按照ISO 527-2标准进行测试，拉伸速率为50mm/min；

(3)断裂伸长率，按照ISO 527-2标准进行测试，拉伸速率为50mm/min；

(4)弯曲强度，按照ISO 178标准进行测试，拉伸速率为2mm/min；

(5)弯曲模量，按照ISO 178标准进行测试，拉伸速率为2mm/min；

(6)缺口冲击强度，按照ISO 179标准进行测试，23℃。

表1

由表1可知，对比例1不添加离子聚合物，其聚丙烯组合物的断裂伸长率和缺口冲击强度均低于实施例1，并且实施例1中聚丙烯组合物橡胶粒径显著降低，橡胶分散得到了显著改善。对比例2将所有原料共混后通过双螺杆挤出机挤出造粒制备聚丙烯组合物，其聚丙烯组合物的断裂伸长率和缺口冲击强度均低于实施例1。由此可见，本发明中弹性体与聚丙烯形成接枝共聚物，显著改善聚丙烯组合物的分散性，并且该接枝共聚物与离子聚合物之间具有协同作用，显著提高聚丙烯组合物的断裂伸长率和缺口冲击强度等性能，使得聚丙烯组合物可以满足汽车硬塑爆破仪表板等对于刚韧平衡要求苛刻的汽车内饰零部件的使用需求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车硬塑爆破仪表板用聚丙烯组合物，其特征在于，所述组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯45-72.5份，弹性体10-25份，离子聚合物3-7份，滑石粉10-25份，热稳定剂0.2-1.0份，光稳定剂0.2-0.5份，加工助剂0.1-0.5份；

所述组合物是将聚丙烯与弹性体混合后在引发剂作用下发生化学反应得到物料，将离子聚合物、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂和加工助剂混合后与得到的物料物理共混得到；

所述离子聚合物为乙烯/甲基丙烯酸共聚物皂化产物。

2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述组合物按照重量份包括以下原料：聚丙烯54份，弹性体20份，离子聚合物5份，滑石粉20份，热稳定剂0.5份，光稳定剂0.3份，加工助剂0.2份。

3.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，熔融指数在230℃、2.16Kgf下为20g/10min-60g/10min。

4.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，所述弹性体为乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物和乙烯/丙烯共聚物中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，所述离子聚合物阳离子为钠离子。

6.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，所述滑石粉为3000目以上超细滑石粉；热稳定剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，所述加工助剂为硬脂酸盐；引发剂为过氧化物。

8.一种如权利要求1所述组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将弹性体、聚丙烯和引发剂混合后，在第一阶双螺杆挤出机中化学反应，得到物料；

(2)将离子聚合物、滑石粉、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂混合后与步骤(1)中物料在第二阶双螺杆挤出机中进行物理共混，并挤出造粒，得到聚丙烯组合物。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一阶双螺杆挤出机长径比为40:1，双螺杆挤出机设置温度为180～200℃，螺杆转速为350～450转/分，真空度为-0.04MPa～0.08MPa。

10.一种如权利要求1所述组合物在汽车硬塑爆破仪表板中的应用。