一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。該聚丙烯復(fù)合材料按重量百分比包括如下組分：聚丙烯65～70%；三元乙丙橡膠7～12%；礦物填料18～22%；發(fā)泡劑1～2%；其它助劑0.6～1.2%。本發(fā)明以聚丙烯為基體，通過在聚丙烯中摻雜組分三元乙丙橡膠提高聚丙烯的沖擊強(qiáng)度。且通過采用礦物填料和發(fā)泡劑的協(xié)同作用，降低保險杠的收縮率，改善其作為保險杠的尺寸穩(wěn)定性，有利于提高保險杠材料的裝配精度。
【專利說明】一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]汽車保險杠除了具有吸收碰撞能量、保護(hù)行人的作用外，更主要的是作為一種外裝飾件，因此對其外觀要求及與周邊車燈、散熱格柵等部件裝配時的安裝精度要求較高。高的安裝精度反映在保險杠材料上的技術(shù)參數(shù)就是保險杠本體材料要具有低的收縮率和線性膨脹系數(shù)。
[0003]聚丙烯(Polypropylene, PP)是半透明結(jié)晶型聚合物,具有可塑性,且無臭無毒。由于聚丙烯結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點可高達(dá)167°C，具有良好的常溫抗沖擊性能，且耐熱、耐腐蝕，密度小，是目前最輕的通用塑料，俗稱“百折膠”，是應(yīng)用較為廣泛的五大通用塑料之一，可廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾，如汽車保險杠、門板、儀表板骨架、立柱等大型汽車零部件，從而實現(xiàn)以塑代鋼的汽車輕量化需求。然而，PP作為保險杠材料，最大缺點就是后收縮較大，尺寸穩(wěn)定性差，從而導(dǎo)致裝配精度差以及在噴漆烘烤過程中的二次收縮問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種聚丙烯復(fù)合材料，旨在解決現(xiàn)有的聚丙烯材料成型后收縮率較大、尺寸穩(wěn)定性差，從而導(dǎo)致在作為保險杠材料時裝配精度差的問題。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供該聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種聚丙烯復(fù)合材料，按重量百分比包括如下組分:
[0008]
聚丙烯65 ~ 70%;
三元乙丙橡膠 7 ~ 12%;
礦物填料18~22%;
發(fā)泡劑1-2%;
其它助劑0.6~1.2%。
[0009]以及，一種聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010]按上述的聚丙烯復(fù)合材料的配方稱取各組分；
[0011 ] 將各組分進(jìn)行混料處理，得混合物料；
[0012]將混合物料熔融擠出、造粒、干燥，得到上述聚丙烯復(fù)合材料。
[0013]上述聚丙烯復(fù)合材料以聚丙烯為基體，通過在聚丙烯中摻雜組分三元乙丙橡膠提高聚丙烯的沖擊強(qiáng)度。且通過采用礦物填料和發(fā)泡劑的協(xié)同作用，降低保險杠的收縮率，改善其作為保險杠的尺寸穩(wěn)定性，有利于提高保險杠材料的裝配精度。
[0014]上述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法操作簡便，成本低廉，適于聚丙烯復(fù)合材料工業(yè)化生產(chǎn)汽車保險杠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例聚丙烯復(fù)合材料制備方法的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例與附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明實施例提供一種成型后收縮率低且尺寸穩(wěn)定性良好的聚丙烯復(fù)合材料，按重量百分比包括如下組分:
[0018]
聚丙烯65 ~ 70%;
三元乙丙橡肢 7 ~ 12%;
礦物填料18~22%;
發(fā)泡劑1~2%;
其它助劑0.6~1.2%。
[0019]具體地，上述聚丙烯復(fù)合材料通過在聚丙烯基體組分中摻雜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及和聚丙烯可良好相容的三元乙丙橡膠增強(qiáng)聚丙烯的沖擊強(qiáng)度，且由于聚丙烯分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，高度結(jié)晶化，本體即可有效增強(qiáng)材料的常溫抗沖擊性。因此，聚丙烯具有以下優(yōu)選實施例:
[0020]作為優(yōu)選實施例，上述基體組分聚丙烯為均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收縮率為1.7~2.2%。由于共聚聚丙烯材料的常溫抗沖擊性好，由此，進(jìn)一步優(yōu)選地，該基體組分聚丙烯為共聚聚丙烯。而且，該優(yōu)選的聚丙烯原料本身具有較低的成型收縮率，例如，韓國SK的B380G、中石化的HHPlO等，這樣，該聚丙烯基體組分與下述的發(fā)泡劑和礦物填料協(xié)同作用，降低成型后的聚丙烯復(fù)合材料的收縮率，提高材料的尺寸穩(wěn)定性。
[0021]具體地，為降低材料的收縮率，本實施例優(yōu)選粒度為1250~3000目的滑石粉作為礦物填充料，這樣，滑石粉具有物理成核劑的作用，可有效加速聚丙烯結(jié)晶速率，避免大球晶的形成，降低了聚丙烯的結(jié)晶度，從而使得制備的聚丙烯復(fù)合材料具有較低的成型收縮率。在具體實施例中，該滑石粉的粒度為3000目。
[0022]同時，本發(fā)明實施例在配方中還添加有發(fā)泡劑，這樣，發(fā)泡劑的使用可促進(jìn)聚丙烯復(fù)合材料在注塑成型的保險杠產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)微發(fā)泡的現(xiàn)象，不僅避免收縮，且通過摻雜的礦物填料與微發(fā)泡的泡孔緊密配合，進(jìn)一步抵制成型后二次收縮，賦予了保險杠良好的尺寸穩(wěn)定性。作為優(yōu)選實施例，上述發(fā)泡劑優(yōu)選為改性的碳酸鹽類發(fā)泡劑，該發(fā)泡劑物美價廉，適于工業(yè)化應(yīng)用，在具體實施例中，該發(fā)泡劑選自深圳市成企鑫科技有限公司的DC-1000
[0023]由于聚丙烯組分在使用中易受光、熱和氧的作用而老化，且聚丙烯在高溫條件下易降解，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能明顯下降，因此，上述聚丙烯復(fù)合材料中還加入其它助劑，以其它助劑的重量百分比為100%計算，其它助劑按重量百分比包括如下組分:
[0024]抗氧劑 50~70% ；
[0025]潤滑劑 30~50%。
[0026]作為優(yōu)選實施例，上述抗氧劑包括主氧化劑和輔助氧化劑，其中，主氧化劑為1010或1076，和/或輔助抗氧劑為168。選擇該類抗氧劑有利于其與復(fù)合材料的各組分相容，從而可提高聚丙烯復(fù)合材料性能的穩(wěn)定性能。進(jìn)一步優(yōu)選地，該抗氧劑由主抗氧劑與輔抗氧劑按照重量比1:2進(jìn)行復(fù)配獲得。
[0027]為改善加工中材料的流動性和脫模性，防止材料在機(jī)內(nèi)或模具內(nèi)粘附而產(chǎn)生魚眼等缺陷，以及為提高上述各組分在制備過程中如熔融擠出過程中的分散均勻性，上述實施例中加入潤滑劑。優(yōu)選地，該潤滑劑包括內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑，其中，在加工過程中內(nèi)潤滑劑可減少聚合物分子鏈間內(nèi)摩擦力，提高聚合物的流動性，并改進(jìn)制品表面光潔度，具體地，該內(nèi)潤滑劑優(yōu)選為PE蠟或OP蠟；而外潤滑劑在加工過程中很容易從聚合物的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面，在界面處形成一個潤滑劑分子層，進(jìn)而降低聚合物在成型加工過程中與成型加工機(jī)械表面的界面摩擦，防止聚合物黏附于機(jī)械表面，具體地，該外潤滑劑為硬脂酸鈣。進(jìn)一步優(yōu)選地，上述潤滑劑由內(nèi)潤滑劑與外潤滑劑按照重量比1:2進(jìn)行復(fù)配獲得。
[0028]上述聚丙烯復(fù)合材料以聚丙烯為基體，通過在聚丙烯中摻雜組分三元乙丙橡膠提高聚丙烯的沖擊強(qiáng)度。且通過加入可抵制聚丙烯結(jié)晶的礦物填料滑石粉和經(jīng)改性處理使保險杠產(chǎn)品內(nèi)部微發(fā)泡的發(fā)泡劑的協(xié)同作用，賦予保險杠較低的收縮率和良好的尺寸穩(wěn)定性，進(jìn)一步減小甚至消除保險杠裝配時的精度差，有利于保險杠材料的大力推廣和獲得巨大的經(jīng)濟(jì)價值。
[0029]相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還`提供上述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其工藝流程如圖1所示。該方法包括以下步驟:
[0030]S01.稱取聚丙烯復(fù)合材料的各組分:按上述聚丙烯復(fù)合材料的配方稱取各組分；
[0031]S02.將各組分進(jìn)行混料處理:將步驟SOl中稱取的各組分進(jìn)行混料處理，得混合物料；
[0032]S03.對混合物料進(jìn)行熔融擠出處理:將混合物料熔融擠出、造粒、干燥，得到聚丙烯復(fù)合材料。
[0033]上述步驟S02中，混料處理在混合器中進(jìn)行，具體地，該混合器為低速混合器，混合時間為5~8分鐘。
[0034]上述步驟S03中，熔融擠出的工藝參數(shù)優(yōu)選為:一區(qū)溫度170-200°C，二區(qū)溫度180-200 °C，三區(qū)溫度190-210 °C，四區(qū)溫度200-220 °C，五區(qū)溫度200-220 °C，六區(qū)溫度200-2200C，七區(qū)溫度200-220°C，機(jī)頭220_230°C，壓力為12_18MPa。其中，只要能實現(xiàn)上述熔融擠出過程，具體擠出機(jī)的總類在此不加以限定。
[0035]通過上述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法即可獲得一種成型后收縮率低且尺寸穩(wěn)定性良好的聚丙烯復(fù)合材料，提高保險杠產(chǎn)品的良率。另外，該制備方法操作簡便，成本低廉，適于聚丙烯復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)。[0036]現(xiàn)以聚丙烯復(fù)合材料的配方和制備方法為例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]下述所有實施例中聚丙烯為共聚聚丙烯，選自中國石化HHP10，其成型收縮率為1.93%;三元乙丙橡膠源于市售產(chǎn)品；礦物填料為3000目的的滑石粉，；發(fā)泡劑為深圳市成企鑫科技有限公司的DC-1000 ;主抗氧劑選自1010 ;輔助抗氧劑選自168:內(nèi)潤滑劑選自PE蠟；外潤滑劑選自硬脂酸鈣。
[0038]實施例1~5
[0039]實施例1~5中各聚丙烯復(fù)合材料按重量百分比的具體組分見下表1。
[0040]上述實施例1~5中各聚丙烯復(fù)合材料的制備方法相同，均包括以下步驟:
[0041]S1.將上述實施例1~5中各聚丙烯復(fù)合材料的全部組分分別按表1中的具體比例稱取各組分；
[0042]S2.將上述各組分在混合器中進(jìn)行混料處理5分鐘，得混合物料；
[0043]S3.將混合物料置于雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出、造粒、干燥，得到聚丙烯復(fù)合材料。其中，擠出機(jī)各區(qū)段溫度為:一區(qū)溫度180°C，二區(qū)溫度190°C，三區(qū)溫度200°C，四區(qū)溫度210°C，五區(qū)溫度210°C，六區(qū)溫度210°C，七區(qū)溫度210°C，機(jī)頭225°C，壓力為16MPa，螺桿轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分鐘。。
[0044]對比例I~2
[0045]對比例I~2中復(fù)合材料按重量百分比的具體組分見下表1。
`[0046]對比例I~2中各復(fù)合材料的制備方法與上述實施例1~5中各聚丙烯復(fù)合材料的制備方法相同。
[0047]性能測試:
[0048]將上述實施例1~5以及對比例I~2制備得到的聚丙烯復(fù)合材料在70_90°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥4-6小時，再將干燥的材料按照同樣的注塑條件在80T注塑機(jī)上制備測試樣條，具體的注塑條件為，注塑溫度:220-250°C，注塑壓力:
[0049]70-120Mpa,模具溫度:40-70°C。具體的物理性能檢測項目如下:
[0050]拉伸強(qiáng)度按ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm):(176±2)(長)X (12.6±0.2)(端部寬度)X (3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度為 50mm/min ;
[0051]彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按ASTM D-790標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm):(128±2) X (12.67±0.2) X (3.11 ±0.2)，彎曲速度為 20mm/min ；
[0052]懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按ASTM D-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm):(63±2) X (12.45±0.2) X (3.1±0.2);缺口類型為 A 類，缺口剩余厚度為 1.9mm ；
[0053]收縮率按ASTM D-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，將成型圓片在23°C、相對濕度50%下放置24h后用游標(biāo)卡尺測試其尺寸L，模腔直徑Lci,然后按下式計算其成型收縮率，即收縮率(%) = (L0-L)/L0。
[0054]上述實施例1~5以及對比例I~2制備得到的聚丙烯復(fù)合材料的性能測試結(jié)果見下表1。
[0055]表1
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種聚丙烯復(fù)合材料，按重量百分比包括如下組分:聚丙烯65 ~ 70%;三元乙丙橡膠 7 ~ 12%;礦物填料18~22%;發(fā)泡劑1-2%;其它助劑0.6~1.2%。
2.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述聚丙烯為均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收縮率為1.7~2.2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述礦物填料為滑石粉，其粒度為1250~3000目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述發(fā)泡劑為改性的碳酸鹽類發(fā)泡劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，以所述其它助劑的重量百分比為100%計算，所述其它助劑按重量百分比包括如下組分: 抗氧劑 50~70% ； 潤滑劑 30~50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑包括主氧化劑和輔助氧化劑，其中，所述主抗氧劑為1010或1076，和/或所述輔助抗氧劑為168。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述潤滑劑包括內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑，其中，所述內(nèi)潤滑劑為PE蠟或OP蠟，和/或所述外潤滑劑為硬脂酸鈣。
8.一種聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟: 按權(quán)利要求1~7任一所述的聚丙烯復(fù)合材料的配方稱取各組分； 將所述各組分進(jìn)行混料處理，得混合物料； 將所述混合物料熔融擠出、造粒、干燥，得到所述聚丙烯復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述熔融擠出的工藝參數(shù)為:一區(qū)溫度170-200°C，二區(qū)溫度180-200°C，三區(qū)溫度190_210°C，四區(qū)溫度200-220 °C，五區(qū)溫度200-220 °C，六區(qū)溫度200-220 °C，七區(qū)溫度200-220 °C，機(jī)頭.220_230°C，壓力為 l2_l8MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述混合時間為.5 ~8min。
【文檔編號】C08K13/02GK103756154SQ201410030583
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】馬旭輝 申請人:深圳市科聚新材料有限公司