CN114907642B - 一种用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料及其制备方法，该聚丙烯复合材料包括聚丙烯树脂、增韧剂、高性能无机填料、虎皮纹改性剂、抗氧剂、光稳定剂；其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂。在制备时，按重量份数配比称取原料，并将称取的原料置于高速混合器中混合3～5分钟；按比例将各组分原料混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。在注塑成型过程中，该虎皮纹改性剂可快速流动到制品表面，且结晶慢，使材料与模具冷却慢，对熔体料流的流动阻力小，使得制品表面均一，无虎皮纹。
Description
技术领域
本发明涉及汽车材料技术领域，尤其是涉及一种用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
汽车保险杠等零部件一般采用聚丙烯复合材料制成，在汽车保险杠注塑成型时，容易出现明暗相间的虎皮纹外观缺陷，特别是零部件在实际使用中因经受自然环境应力侵蚀老化，会将虎皮纹明暗相间的现象进一步放大为老化发白条纹缺陷，严重影响零部件的美观，给人一种劣质感。同时，汽车保险杠作为一个防护件，其面积、结构跨度较大，要求材料具有良好的抗冲击性。因此，如何在兼顾材料抗冲击性的同时改善材料特性，消除虎皮纹缺陷是本领域的技术难点。
现有的技术方案中，主要通过乙烯-辛烯弹性体和线性低密度聚乙烯来改善虎皮纹，会导致材料的抗冲击性降低，且需要分步先制备出来作为虎皮纹改善剂，工艺过程复杂，人工成本高，不利于大规模生产。
为此，需要提供一种在保证材料抗冲击性能的同时又能消除虎皮纹缺陷的技术方案。
发明内容
本发明提出一种用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料及其制备方法，其目的是在保证保险杠抗冲击性能的同时又能消除保险杠虎皮纹的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，包括以下按重量份计的原料：
其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，低等规聚丙烯树脂的等规度小于80％。
在一个实施方式中，虎皮纹改性剂的份数为2～4份。
在一个实施方式中，低等规聚丙烯树脂的熔融指数范围为500～1500g/10min。
在一个实施方式中，低等规聚丙烯树脂的熔融指数范围为800～1200g/10min。
在一个实施方式中，增韧剂为POE弹性体，POE弹性体为聚烯烃弹性体，密度在0.88g/cm3到0.90g/cm3之间，熔融指数范围为0.5～18g/10min。
在一个实施方式中，抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫代酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种。
在一个实施方式中，光稳定剂选用受阻胺类、苯并三唑类和水杨酸酯类光稳定剂的一种或者两种的组合。
在一个实施方式中，高性能无机填料为超细滑石粉，其粒径为1250目以上。
在一个实施方式中，聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，熔融指数范围为15～50g/10min。
一种用于制备上述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料的方法，包括以下步骤：
按上述的重量份数配比称取聚丙烯树脂、增韧剂、高性能无机填料、虎皮纹改性剂、抗氧剂、光稳定剂，并将称取的原料置于高速混合器中混合3～5分钟；按比例将各组分原料混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明的有益效果是：
本发明通过在聚丙烯树脂材料中添加低等规聚丙烯树脂作为虎皮纹改性剂，该虎皮纹改性剂的熔融指数范围为500～1500g/10min，在聚丙烯树脂材料注塑成型过程中，该虎皮纹改性剂可快速流到制品表面，虎皮纹改性剂结晶慢，使材料冷却较慢，并且使模具对熔体料流表面的流动阻力变小，从而使得制品表面均一，无虎皮纹。相比现有技术，本发明操作实施简单，无需单独事先制备虎皮纹改性剂，而是直接在配方中加入一定量的低等规聚丙烯树脂即可消除虎皮纹缺陷，同时不降低材料的抗冲击韧性。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在一个实施方式中，增韧剂为POE弹性体，POE弹性体为聚烯烃弹性体，密度在0.88g/cm3到0.90g/cm3之间，熔融指数范围为0.5～18g/10min，测试条件为190℃，2.16kg。抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫代酯类抗氧剂中的一种或几种，例如可以是抗氧剂1010；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种，例如可以是抗氧剂168。光稳定剂选用受阻胺类、苯并三唑类和水杨酸酯类光稳定剂的一种或者两种的组合，例如可以是光稳定剂3808PP5。高性能无机填料为超细滑石粉，其粒径为1250目以上。聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，熔融指数范围为15～50g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。
接下来，列举多个实施例和多个对比例。
对比例1
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数69.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
对比例2
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数62.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂7份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1000g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
对比例3
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数66.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂3份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为500g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
对比例4
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数66.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂3份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1500g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例1
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数68.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂1份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1000g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例2
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数67.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂2份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1000g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例3
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数66.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂3份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1000g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例4
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数65.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂4份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1000g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例5
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数64.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂5份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1000g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例6
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数66.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂3份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为800g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
实施例7
按重量份计算，称取聚丙烯树脂份数66.4份、增韧剂份数20份、高性能无机填料10份、虎皮纹改性剂3份、抗氧剂1010份数0.2份、抗氧剂168份数0.2份、光稳定剂3808PP5份数0.2份，其中，虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，其熔融指数范围为1200g/10min，测试条件为230℃，2.16kg，并将称取的原料置于高速混合器中混合4分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为350转/分钟，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
各个实施例和各对比例的虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，低等规聚丙烯(英文简称为LIPP，英文全名为low isotactic polypropylene)是由等规立构和间规立构组成的嵌段共聚物，其分子链中既有等规链段，又有无规链段，其具有低的结晶性能、良好的粘接性和加工性能。等规度(也称等规指数)是指等规链段质量占总分子质量的比例，低等规聚丙烯树脂的等规度小于80％，等规度为行业内的通用指数，在此不对等规度的定义做出更加深入的解释。低等规聚丙烯树脂的熔指较高，在聚丙烯树脂材料注塑成型时，低等规聚丙烯树脂可快速填充在样品表面，且结晶速率慢，使材料熔体冷却慢，且模具对熔融料流的阻力较小，因此，材料流程更长，不容易产生虎皮纹。
各实施例和各对比例的冲击强度测试方法参照GB/T 1843-2008(塑料悬臂梁冲击强度的测定)执行。
各实施例和各对比例的样板表面虎皮纹外观评价等级包括：1级——明显可见；2级——可见；3级——隐约可见；4级——只在某一角度下隐约可见；5级——任意角度下目视无虎皮纹。
各实施例和各对比例的自然曝露试验方法参照GB/T 31973-2015(汽车非金属材料及部件自然曝露试验方法)执行。
各实施例和各对比例的聚丙烯复合材料组合物配方表如表1所示:
表1
各实施例和各对比例的聚丙烯复合材料的测试性能结果如表2所示：
表2
由表2中测试结果可得出：
从实施例3、实施例7、对比例4可知，虎皮纹改性剂的熔指(熔融指数)在1000～1500g/10min范围内，虎皮纹外观评价等级较高，并且即使熔融指数在1000g～1500g/10min范围内变化，虎皮纹改善效果依然相当，但是当虎皮纹改性剂的熔融指数过高，达到1500g/10min时，抗冲击性能大幅度降低。
从实施例3、实施例6、对比例3可知，虎皮纹改性剂的熔融指数在500～1000g/10min范围内且逐渐减小时，虎皮纹外观评价等级不断降低。
从实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、对比例1和对比例2可知，虎皮纹改性剂选用份数低于3份时，虎皮纹外观评价等级较低，虎皮纹改性剂选用份数在0至3份范围内且逐渐减少时，其虎皮纹外观评价等级不断降低。然而，当虎皮纹改性剂选用份数达到7份时，虽然虎皮纹外观评价等级较高，但是其抗冲击能力有所下降。
综合而言，采用低等规聚丙烯树脂作为虎皮纹改性剂，对消除虎皮纹缺陷有明显效果，而且，即使自然曝露在湿热环境中，也能在一定时间内有效遏制虎皮纹产生。另外，加入1～5份虎皮纹改性剂的聚丙烯复合材料组合物具有制备简单、冲击强度高的特性，当虎皮纹改性剂含量为3～4份，熔融指数为1000～1200g/10min范围时，所得聚丙烯复合材料组合物既无虎皮纹外观不良又兼具较高冲击强度，综合性能最好，优选的虎皮纹改性剂含量为3份时，其有益效果更佳。
只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，所述虎皮纹改性剂为低等规聚丙烯树脂，所述低等规聚丙烯树脂的等规度小于80％，所述低等规聚丙烯树脂的熔融指数范围为800～1200g/10min。
2.如权利要求1所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述虎皮纹改性剂的份数为2～4份。
3.如权利要求1所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为POE弹性体，密度在0.88g/cm3到0.90g/cm3之间，熔融指数范围为0.5～18g/10min。
4.如权利要求1所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂选用受阻酚和硫代酯类抗氧剂中的一种或几种；所述辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂选用受阻胺类、苯并三唑类和水杨酸酯类光稳定剂的一种或者两种的组合。
6.如权利要求1所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高性能无机填料为超细滑石粉，其粒径为1250目以上。
7.如权利要求1所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔融指数范围为15～50g/10min。
8.一种用于制备如权利要求1－7任一项所述的用于汽车保险杠的聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
按权利要求1－7任一项所述的重量份数配比称取聚丙烯树脂、增韧剂、高性能无机填料、虎皮纹改性剂、抗氧剂、光稳定剂，并将称取的原料置于高速混合器中混合3～5分钟；按比例将各组分原料混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为190～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
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