CN1840576B - 高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯及其制备方法。本发明的高性能、低气味汽车仪表板专用聚丙烯材料的各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了材料刚性韧性很难平衡的缺点，同时解决了汽车行业对高布氏硬度和低气味材料的要求。材料在23℃下的弯曲模量达2400MPa时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达42KJ/m2以上；气味级别能够达到GM标准的6级以上，综合其他指标已经充分达到甚至超过汽车行业对仪表板材料性能的要求。
Description
技术领域
本专利涉及一种功能性聚丙烯及其制备方法，具体涉及一种汽车仪表板专用的聚丙烯及其制备方法。
技术背景
聚丙烯是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合而成，英文缩写为PP，其熔点为165～175℃，属半结晶性塑料；在改性塑料领域，其刚性和韧性很难同时提高，且具有较高的布氏硬度；另外，在聚丙烯的聚合和改性过程中会加入一定量的助剂，产品具有较大气味。
聚丙烯树脂根据聚合方法和分子链段排列形式，主要分为共聚、均聚两大类。共聚PP冲击韧性较高，但刚性较低，通常Izod缺口冲击强度5.0～50.0KJ/m2，弯曲模量700～1500MPa；而均聚PP冲击韧性较差，刚性则较高，通常Izod缺口冲击强度3.0～5.0KJ/m2，弯曲模量1400～2200MPa。均聚PP的布氏硬度比共聚的高很多，在60-90之间，而共聚PP只有30-60之间。
改性聚丙烯材料的应用范围已经非常广泛，但如汽车、家电等行业，对改性PP的技术水平要求日益提高，同时也提出一些更高的要求，在材料的机械性能上，甚至要达到或接近工程塑料的水平，在材料的气味和耐气候性上要求也非常苛刻。如改性聚丙烯作为汽车仪表板材料，既要求高刚性、耐冲击，又要求高布氏硬度和低气味，同时还必须具有一定的耐气候性和抗热氧老化性能，普通PP树脂很难满足各种行业的应用要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯及其制备方法，以解决现有技术存在的较难平衡各项性能的难题，满足有关部门的需要。
本发明的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯的组分和重量份数包括：
聚丙烯树脂 65～75份
增韧剂 8～12份
增刚剂 15～25份
气味改性剂 0.05～5份
热稳定剂 0.2～1.0份
光稳定剂 0.1～1.0份
加工助剂 0.1～1.0份
所说的聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的共混物，共混物中共聚聚丙烯树脂的加入部分提高了材料的耐冲击韧性，均聚聚丙烯树脂的加入平衡了材料的刚性，同时提高了整体的布氏硬度。
共混物中PP的重量分数为；
均聚聚丙烯树脂 40～48份
共聚聚丙烯树脂 52～60份
所说的高刚性均聚聚丙烯树脂，其特点为，按ISO非增强类热塑性塑料测试标准，弯曲模量≥1800MPa(23℃)；
所说的共聚聚丙烯树脂，其特点为，按ISO非增强类热塑性塑料测试标准，悬臂量缺口冲击强度≥20KJ/m2(23℃)。
所说的增韧剂为聚烯烃弹性体采用乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种或其混合物，弹性体的加入可大大的改善体系的抗冲击韧性，增韧剂可采用市售产品；
所说的增刚剂选自非纤维状无机填料，优选片状滑石粉或滑石母粒，且粒径≥95％分布在1.0μm～4.0μm；
所说的气味改性剂为无机粉状分子筛，其特点是具有固定的晶体结构，其内部具有大量开口孔洞，且孔洞尺寸都十分接近，能够很容易或较缓慢的吸附大量的≥ppb级含量的小分子类物质如H2S、COS、CH2O等，可采用市售产品，如牌号为SZ-100；
所说的热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类或杯芳烃中的一种；优选的牌号为Irganox1010；
所说的光稳定剂选自：
①受阻胺类(HALS)，如：聚-[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二甲基][2-(2-2，6，6-四甲基哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)]-次氨基类，N-烷基化类，哌嗪酮结构化类；
②紫外线吸收剂，如苯并三唑类，二苯甲酮类，三嗪苄叉丙二酸酯类中的一种或其混合物；
优选的为光稳定剂TINUV 770。
所说的加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类或酰胺类等中的一种或其混合物，优选的为硬脂酸钙、硬脂酸锌；
本发明的聚丙烯的制备方法包括如下步骤：
将总重量的65～85％的聚丙烯树脂与增韧剂、增刚剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂混合均匀，再将剩余的聚丙烯树脂和气味改性剂加入上述混合物，混合均匀，然后将混合物送入双螺杆挤出机中，在180～230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒，即获得本发明的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯改性料。
本发明的产品，采用ISO标准进行检测。测试试样，由CJ80NC型注塑机在200～230℃下注塑成型。
物理机械性能的测试方法：
1)密度，按ISO1183
2)拉伸强度，按ISO527测试，速度：50mm/min
3)悬臂缺口冲击强度，按ISO180测试，冲击实验机型号：XJU-22
4)熔体流动速率，按ISO1133测试，条件：230℃/2.16KG
5)弯曲模量，按ISO178测试，速度：2mm/min
6)热变形温度，按ISO75测试
7)维卡耐热温度，按ISO306测试，50/h
8)布氏硬度，按ISO2039 H358/30s
9)气味实验，按汽车行业标准GME60276 A3/B3
采用上述方法结果表明，所说的高性能、低气味汽车仪表板专用聚丙烯材料的各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了材料刚性韧性很难平衡的缺点，同时解决了汽车行业对高布氏硬度和低气味材料的要求。材料在23℃下的弯曲模量达2400MPa时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达42KJ/m2以上；气味级别能够达到GM标准的6级以上，综合其他指标已经充分达到甚至超过汽车行业对仪表板材料性能的要求。
具体的实施方式
采用生产产品的主要设备有：
高速混合机：转速650～1300转/分
双螺杆挤出机螺杆转速250-400rpm，机筒温度200～230℃
水槽水温：20～50℃
切粒机转速：600～900rpm
实施例1
| 名称 | 用量(公斤) |
| 均聚聚丙烯树脂40份，共聚聚丙烯树脂60份(重量) | 70 |
| 增韧剂：乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物 | 10 |
| 增刚剂：片状滑石粉，粒径≥95％分布在1.0μm～4.0μm； | 20 |
| 气味改性剂：牌号为SZ-100 | 0.5 |
| 热稳定剂：牌号为Irganox 1010 | 0.2 |
| 光稳定剂：光稳定剂TINUV 770 | 0.1 |
| 加工助剂：硬脂酸钙 | 0.1 |
制备方法：
将总重量的80％的聚丙烯树脂与增韧剂、增刚剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂在高速混合机中混合均匀，再将剩余的聚丙烯树脂和气味改性剂加入上述混合物，混合均匀，然后将混合物送入双螺杆挤出机中，在230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒，即获得本发明的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯改性料。
高速混合机转速为1300转/分。双螺杆挤出机螺杆转速为400rpm。
对实施例1的产品进行检测，其结果如表1：
表1
| 布氏硬度 | - | 59 |
| 气味 | 级 | 6 |
实施例2
| 名称 | 用量(公斤) |
| 均聚聚丙烯树脂48份，共聚聚丙烯树脂52份(重量) | 65份 |
| 增韧剂：乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物 | 10份 |
| 增刚剂：片状滑石粉，粒径≥95％分布在1.0μm～4.0μm； | 25份 |
| 气味改性剂：牌号为SZ-100 | 0.5份 |
| 热稳定剂：牌号为Irganox 1010) | 0.2份 |
| 光稳定剂：光稳定剂TINUV 770 | 0.1份 |
| 加工助剂：硬脂酸钙 | 0.1份 |
制备方法同实施例1。对实施例2的产品进行检测，其结果如表2：
表2
Claims (8)
1.一种高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，组分和重量份数包括：
聚丙烯树脂 65～75份
增韧剂 8～12份
增刚剂 15～25份
气味改性剂 0.05～5份
热稳定剂 0.2～1.0份
光稳定剂 0.1～1.0份
加工助剂 0.1～1.0份
所说的增刚剂选自非纤维状无机填料，气味改性剂为无机粉状分子筛，所说的增韧剂为乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或其混合物。
2.根据权利要求1所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，增刚剂选自片状滑石粉或滑石母粒，且粒径≥95％分布在1.0μm～4.0μm。
3.根据权利要求1所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，所说的热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类或杯芳烃中的一种。
4.根据权利要求3所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，所说的热稳定剂为Irganox 1010。
5.根据权利要求1所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，所说的光稳定剂选自：受阻胺类或紫外线吸收剂中的一种或其混合物。
6.根据权利要求5所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，所说的光稳定剂为TINUV N770。
7.根据权利要求1所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其特征在于，所说的加工助剂为硬脂酸钙。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将总重量的65～85％的聚丙烯树脂与增韧剂、增刚剂、热稳定剂、光稳定剂、加工助剂混合均匀，再将剩余的聚丙烯树脂和气味改性剂加入上述混合物，混合均匀，然后将混合物送入双螺杆挤出机中，在180～230℃的温度下熔融混炼、挤出造粒，即获得高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯改性料。
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