CN113549229B - 一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强pp材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于改性PP材料技术领域，特别涉及一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料及其制备工艺。所述改性PP材料通过下述重量份原料制备而成：嵌段共聚PP 60～70份，玻璃纤维20～35份，低气味相容剂5～10份，润滑剂0.5～0.8份，光稳定剂0.2～1份，抗氧化剂0.2～1份，色粉1～2份。本发明PP材料提高了熔接线强度，从而减少因应力集中导致薄壁制件机械强度降低的负面影响，同时可改善产品外观，提高产品合格率；高刚性同时具有较高的冲击，制件具有较高的抗张强度又不易变形断裂；同时异味低，可在高质量要求的汽车内饰上使用。
Description
技术领域
本发明涉及改性PP材料领域，尤其涉及一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料及其制备工艺。
背景技术
随着汽车行业的发展，汽车轻量化、绿色化、低气味化将是汽车行业发展的趋势。汽车轻量化代表着汽车上更多配件将被改性塑料所替代，以塑代钢就要求塑料具备更高的刚性，特别是一些薄壁对外观强度要求高又要具备一定的机械强度；车内异味是目前在车内气味上的一个重要课题，尤其对汽车内饰件提出了更高的气味要求，车内低气味将是未来的汽车行业发展的重要方向之一。
影响PP材料气味的主要物质是低分子挥发物质，只有减少低分子挥发物质才可以制得低气味的PP材料，通过对低分子物质进行吸附、遮盖、化学反应、挥发、后期处理等减少其含量，以达到降低气味的要求，从而使改性PP更适用于汽车低气味内饰件领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，解决现有该类材料气味大、产品外观差、易变形等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，所述改性PP材料通过下述重量份原料制备而成：
嵌段共聚PP 60～70份，玻璃纤维20～35份，低气味相容剂5～10份，润滑剂0.5～0.8份，光稳定剂0.2～1份，抗氧化剂0.2～1份，色粉1～2份。
所述的嵌段共聚PP为多相共聚物，包含均聚物和二元共聚物，其特性粘度比为1.2-1.8：1，优选的为PP SP179。
所述的玻璃纤维为连续玻璃纤维，优选玻纤T635C。
所述的相容剂为低气味强极性马来酸酐接枝物,优选马来酸酐接枝物XB-2000。低气味相容剂，根据气味NES M0160[2016]标准检测，界定气味≤3.0级为低气味。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1024中的一种或几种的混合物，优选的为抗氧剂1010、抗氧剂168的等比混合物。
润滑剂选择润滑剂EBS、润滑剂芥酸酰胺和润滑剂硬脂酸钙中的一种或几种的混合物，优选的为润滑剂EBS。
所述的光稳定剂为光稳定剂788、光稳定剂5589和光稳定剂V703中的一种或几种的混合物，优选的为光稳定剂5589。
所述的色粉为色素炭黑、酞菁蓝和黑母粒3021中的一种或几种的混合物，优选的为黑母粒3021。
本发明进一步提供了一种优选的低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料的制备方法：
按重量份取各原料，将除了玻璃纤维之外的其他原料混合搅拌5～10分钟；然后于双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速400～600rpm的条件下加入玻璃纤维进行挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的增强PP材料，然后对上述增强PP材料于温度100-120℃烘烤6-10h，并且该过程中及时排出产生的气体。
加入玻璃纤维可从排气口加入。
聚丙烯共混改性时因高聚物之间的相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连续相中。挤出过程中玻璃纤维作为分散相分散在聚丙烯的连续相中，玻璃纤维是一种强极性的无机填充物，在非极性聚丙烯中的分散效果很差，导致两股熔体在交界处相容不充分产生熔接线，在产品制件表面熔接线处产生应力集中导致产品机械强度降低。
本发明选用的嵌段共聚聚丙烯是一种由均聚物、二元共聚物所组成的多相共聚物，具有很高的乙烯含量，并且本身内部橡胶的相大小适中、分散均匀。其均聚物和二元共聚物的特性粘度比为1.2-1.8：1，分子链运动容易在熔融状态下互溶，可减小两相表面张力，提高熔接线强度。采用连续玻璃纤维相对于短玻璃纤维具有低成本经济价值，避免混料过程短玻璃纤维生产粉尘飞扬，减少污染环境。
通过添加强极性马来酸酐接枝物，其中具有的极性基团醛基和烯烃酸酐基团，在高温和螺杆剪切的作用下，能够与极性基团(-NH2、-OH)发生广义的脱水反应并形成化学键，从而将不相容的极性和非极性物质进行化学偶联非极性链段而提高了两相的相容性，使得玻璃纤维与聚丙烯分散均匀，增大了两相之间的相互交叉程度，提高了熔接线强度。
而降低车内异味方面，一是依赖于材料的低气味特性去有效的降低车内异味，提高车内空气质量，如优质的马来酸酐接枝物具有低刺激气味、高接枝率的特点，减少在生产过程中低分子物质的产生；另外也通过工艺的处理，通过循环将加热后的小分子物质排出，最后获得的PP材料的气味强度可达到2.0-3.0。
本发明的一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料的熔融指数可达到10g/10min、悬臂梁缺口冲击强度18MPa、弯曲模量4100MPa、密度1.02-1.08g/cm3、气味强度2.0-3.0、熔接线拉伸强度95MPa左右。
本发明具有以下优点：
本发明材料拥有低气味强度可以有效的降低车内异味，提高车内空气质量，可用于高要求的汽车内饰件；高熔接线强度可减少因应力集中导致薄壁制件机械强度降低的负面影响，同时可改善产品外观，提高产品合格率；高刚性同时具有较高的抗冲击性，制件具有较高的抗张强度又不易变形断裂。所述材料可很好的用于低气味高刚性薄壁汽车内饰件。
附图说明
图1和图2分别为采用对比例1方法以及本发明实施例1方法获得的样品的照片，从中可以明显看出本发明方法获得的熔接线更浅。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，所述PP材料由下列重量份原料制得：
嵌段共聚PP SP179 70份，玻璃纤维T635C 25份，低气味相容剂XB-2000 5份，润滑剂EBS 0.5份，光稳定剂5589 0.2份，抗氧化剂1010 0.2份、抗氧化剂1680.2份，黑母粒30211份。
实施例1的制备工艺：按重量配比称取原料配方中的材料，将上述PP、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、色粉按比例混合搅拌5分钟。然后在双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速500rpm的工艺条件下从排气口加入连续玻纤挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的改性PP材料。放入除味罐中120℃烘烤8h获得目标PP材料。
实施例2
一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，通过下述重量份原料制备而成：
嵌段共聚PP SP179 60份，玻璃纤维35份，低气味相容剂5份，润滑剂0.5份，光稳定剂0.2份，抗氧化剂0.2份，色粉1份。
具体原料的选择同实施例1。
实施例2的制备工艺：按重量配比称取原料配方中的材料。将上述PP、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、色粉按比例搅拌5分钟。然后在双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速500rpm的工艺条件下从排气口加入连续玻纤挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的改性PP材料。放入特制除味罐中120℃烘烤8h。
实施例3
一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，通过下述重量份原料制备而成：
嵌段共聚PP SP179 65份，玻璃纤维25份，低气味相容剂XB-2000 10份，润滑剂0.5份，光稳定剂0.2份，抗氧化剂0.2份，色粉1份。
具体原料的选择同实施例1。
实施例3的制备工艺：按重量配比称取原料配方中的材料。将上述PP、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、色粉按比例搅拌5分钟。然后在双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速500rpm的工艺条件下从排气口加入连续玻纤挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的改性PP材料。放入特制除味罐中120℃烘烤8h。
对比例1(将嵌段共聚PP替换为普通共聚PP)
一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，所述PP材料由下列重量份原料制得：
普通共聚PP K8003 70份，玻璃纤维T635C 25份，低气味相容剂XB-2000 5份，润滑剂EBS 0.5份，光稳定剂5589 0.2份，抗氧化剂1010、168各0.2份，黑母粒3021 1份。
对比例1的制备工艺：按重量配比称取原料配方中的材料，将上述PP、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、色粉按比例搅拌5分钟。然后在双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速500rpm的工艺条件下从排气口加入连续玻纤挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的改性PP材料，放入除味罐中120℃烘烤8h获得目标PP材料。
对比例2(工艺中省略最后高温除味烘烤的步骤)
一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，所述PP材料由下列重量份原料制得：
嵌段共聚PPSP179 70份，玻璃纤维T635C 25份，低气味相容剂XB-2000 5份，润滑剂EBS 0.5份，光稳定剂5589 0.2份，抗氧化剂1010、168各0.2份，黑母粒3021 1份。
对比例2的制备工艺：按重量配比称取原料配方中的材料，将上述PP、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、色粉按比例搅拌5分钟。然后在双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速500rpm的工艺条件下从排气口加入连续玻纤挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的改性PP材料。
对比例3
同实施例1不同的是，PP等量更换为均聚PP材料(K1008型号)，其他条件不变。
对比例4
与实施例1不同的是，改变玻纤类型为2400-4305，其他条件不变。
对比例5
与实施例1不同的是，采用普通相容剂MPP-J1B 5份，其他条件不变。
性能测试熔融指数：按照国标GB/T3682方法测量，检测条件为：230℃，2.16KG。悬臂梁缺口冲击强度：按照国标GB/T1843方法测量，检测条件为：A型缺口，2.75J摆锤。
弯曲模量：按照国标GB/T9341，检测条件为：2mm/min。
熔接线拉伸强度：按照国标GB/1040，检测条件：50mm/min。
气味强度：按照日产标准NES M0160[2016]。
下表1为实施例1以及对比例1-7获得的改性PP材料的性能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (5)
1.一种低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述PP材料通过下述重量份原料制备而成：
嵌段共聚PP 60～70份，玻璃纤维20～35份，低气味相容剂5～10份，润滑剂0.5～0.8份，光稳定剂0.2～1份，抗氧化剂0.2～1份，色粉1～2份，所述的玻璃纤维是连续玻璃纤维，所述的玻璃纤维为玻纤T635C，所述的嵌段共聚PP为SP179。
2.根据权利要求1所述的低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于：所述的相容剂为低气味强极性马来酸酐接枝物。
3.根据权利要求2所述的低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝物XB-2000。
4.根据权利要求1所述的低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1024中的一种或几种的混合物；所述的润滑剂为润滑剂EBS、润滑剂芥酸酰胺和润滑剂硬脂酸钙中的一种或几种的混合物；所述的光稳定剂为光稳定剂788、光稳定剂5589和光稳定剂V703中的一种或几种的混合物；所述的色粉为色素炭黑、酞菁蓝和黑母粒3021中的一种或几种的混合物。
5.权利要求1-4任一所述低气味、高熔接强度、高刚性玻璃纤维增强PP材料的制备方法，其特征在于：按重量份取各原料，将除了玻璃纤维之外的其他原料混合搅拌5～10分钟；然后于双螺杆挤出机挤出温度180～200℃、主机转速400～600rpm的条件下从排气口加入玻璃纤维进行挤出、冷却、干燥、造粒获得所述的增强PP材料，然后对上述增强PP材料于温度100-120℃烘烤6-10h，并且该过程中及时排出产生的气体。
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