一种用于注塑具有良好外观汽车制件的聚丙烯组合物及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于注塑具有良好外观汽车制件的聚丙烯组合物及其制备方法。该组合物按重量百分比计由如下组份制成：聚丙烯树脂50～78％；弹性体2～20％；乙烯-丙烯嵌段共聚物2～10％；余量为助剂。本发明的聚丙烯组合物制备的汽车部件，其各种性能均达到使用要求，克服了制件产生虎皮纹外观缺陷，并且具有良好的低温性能与刚性。由于弹性体与聚丙烯的熔融粘度差别较大，导致弹性体在聚丙烯不能很好的分散，使弹性体在聚丙烯基材中分散的粒径较大，降低了刚性，注塑的制件产生了虎皮纹。通过添加乙烯-丙烯嵌段共聚物来提高弹性体在聚丙烯基材中的分散及弹性体与聚丙烯基材的相界面强度，从而提高制件的外观。

权利要求

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物按重量百分比计，由如下组份制成：聚丙烯树脂 50～78％；

弹性体 2～20％；

乙烯-丙烯嵌段共聚物 2～10％；

余量为助剂；

所述乙烯-丙烯嵌段共聚物中丙烯含量为80～98％，乙烯含量为20～2％；

所述乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子量分布为1.7～4；

所述乙烯-丙烯嵌段共聚物的数均分子量为60000～250000，结晶度为10～20％。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于该组合物按重量百分比计，由如下组份制成：聚丙烯树脂 50～78％；

弹性体 2～20％；

乙烯-丙烯嵌段共聚物 2～10％；

矿物填料 15～30％。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述弹性体为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物，其密度为0.850～3

0.900g/cm。

5.根据权利要求2所述的聚丙烯组合物，其特征在于：所述矿物填料为滑石粉，其粒径为0.1～5μm。

6.权利要求1～5所述任一项聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：将各组分混合均匀后，通过双螺杆挤出机，熔融混炼，熔融混炼温度为170～

230℃，螺杆长径比不小于32，挤出造粒，包装即可。

7.权利要求1～5所述任一项聚丙烯组合物在制备汽车制件中应用。

说明书

一种用于注塑具有良好外观汽车制件的聚丙烯组合物及其

制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及聚丙烯组合物，具体涉及一种用于注塑具有良好外观汽车制件的聚丙烯组合物。

背景技术

[0002] 聚丙烯因其具有质量轻、耐溶剂、易加工、优异的机械性能、易回收等优点，获得了广泛应用，特别是在汽车工业、家电及机械领域的应用不断提高。汽车工业未来向节能、环保、安全等方向发展。这就要求所用的材料质量轻、加工简单、易回收等，聚丙烯满足了这些要求。但是聚丙烯材料耐低温性能差，刚性低，不能满足用于汽车制件要求，必须通过改性提高其低温冲击性能和刚性，满足汽车制件要求和标准。汽车制件是指汽车内饰件与外饰件。内饰件包括仪表板、副仪表板、A、B与C立柱、手套箱、门板、后尾箱板、门槛等；外饰件包括保险杠、防擦条、翼子板与挡泥板等。这些制件均是通过注塑机按照一定的注塑工艺将聚丙烯组合物熔融注入模具模腔冷却而成。

[0003] 用于汽车制件的聚丙烯组合物为了满足汽车应用的要求与标准，特别是要具有良好低温冲击性能与刚性。通过添加弹性体(如三元乙丙胶、乙烯-辛烯共聚物等α-烯烃共聚物)提高低温冲击性能。通过添加滑石粉提高材料的刚性。但是，为了提高低温冲击性能，往往加入大量的弹性体。弹性体的加入会造成汽车制件的外观的缺陷，影响制件的外观质量。特别是在制件的表面会产生虎皮纹的现象。虎皮纹是指在垂直与材料熔融的流动方向产生规则颜色深浅的周期性条纹。为了消除这些缺陷，人们采用喷漆、改善注塑工艺或者提高材料流动性来解决。采用喷漆会造成生产效率降低，产生不稳定现象。采用改善注塑工艺会造成生产效率降低，造成制件变形等其他问题。采用提高流动性，会造成材料的低温冲击性能与强度降低。

[0004] 随着汽车行业对制件外观质量越来越严格的要求，人们提出了很多解决虎皮纹现象的方法。

[0005] 目前，许多专利通过多种途径解决汽车制件外观质量缺陷。CN1458958A通过特殊茂金属催化剂制备高熔点的丙烯均聚物或丙烯嵌段共聚物改进聚丙烯的组成解决外观缺陷。CN1803909A公开了一种通过改进聚丙烯的组成来解决。其通过合成特定乙烯-丙烯共聚物改进聚丙烯结构解决外观缺陷。CN1803910A与CN1803909A相似，也是调整聚丙烯树脂的乙烯-丙烯共聚物的组成解决外观缺陷。CN101103054A通过分子量分布宽的丙烯共聚物添加到聚丙烯树脂中解决外观缺陷。CN101550252A公开一种由聚丙烯、聚乙烯、乙烯基共聚物橡胶、滑石粉与抗氧剂组成的具有良好低温性能与良好外观的聚丙烯组合物。CN101495563A公开了一种由聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、滑石粉等组成的组合物具有良好的性能与外观。CN1241196A公开了一种特殊结构的聚丙烯，具有良好的外观。

[0006] 这些专利一定程度上解决了聚丙烯组合物制件的外观问题。但是这些专利都是以乙烯-丙烯共聚物来提高聚丙烯的低温冲击性能，通过其特殊结构来提高低温性能。对低温冲击性能与刚性并没有很好的平衡。另外对由于添加乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或者乙烯-己烯共聚物弹性体提高低温冲击性能的聚丙烯组合物产生的虎皮纹并没有涉及或者没有明确说明。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于注塑具有良好外观汽车制件的聚丙烯组合物。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

[0009] 一种聚丙烯组合物，该组合物按重量百分比计，由如下组份制成：

[0010] 聚丙烯树脂 50～78％；

[0011] 弹性体 2～20％；

[0012] 乙烯-丙烯嵌段共聚物 2～10％；

[0013] 余量为助剂。

[0014] 上述聚丙烯组合物按重量百分比计，优选方案由如下组份制成：

[0015] 聚丙烯树脂 50～78％；

[0016] 弹性体 2～20％；

[0017] 乙烯-丙烯嵌段共聚物 2～10％；

[0018] 矿物填料 15～30％。

[0019] 在上述聚丙烯组合物中，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂。共聚聚丙烯的熔体2
流动速率(MFR)为5～35g/10min，其悬臂梁缺口冲击强度在≥5KJ/m(23℃)，共聚聚丙烯可以选择无规、嵌段或枝形共聚物。可以采用正离子配位聚合、Ziegler-Natta负离子配位聚合或者用茂金属催化剂合成的聚丙烯。

[0020] 在上述聚丙烯组合物中，所述弹性体为α-烯烃共聚物，添加弹性体保证了用于汽车制件低温韧性要求，对提高低温冲击起到关键作用。可采用乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物等中的一种或几种；本发明的弹性体在选择时，选择密3 3
度为0.850～0.900g/cm，优先选择密度为0.855～0.870g/cm 的弹性体。这些弹性体有埃克森埃克森美孚(Exxonmobil)的EXACT牌号系列，陶氏(DOW)的ENGAGE牌号系列，三井化学(Mitsuichemicals)的TFMER牌号系列。

[0021] 在上述聚丙烯组合物中，所述乙烯-丙烯嵌段共聚物中丙烯含量为80～98％，乙烯含量为20～2％。乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子量分布为1.7～4。乙烯-丙烯嵌段共聚物的数均分子量为60000～250000，结晶度为10～20％。可以用凝胶渗透色谱法测定重均分子量与数均分子量，然后计算重均分子量与数均分子量比值，即是分子量分布。

[0022] 在上述聚丙烯组合物中，所述矿物填料为滑石粉，其粒径为0.1～5μm。优先选择0.1～1μm粒径的滑石粉。其二氧化硅含量≥61％，烧失量(1000℃)≤6％。滑石粉是一种片状填料，其作用是提高聚丙烯改性材料的刚性，提高弯曲模量和热变形温度。

[0023] 在上述聚丙烯组合物中，还可以包含有机颜料和无机颜料。由于本发明用于注塑汽车制件，为了达到美观需要，常制作不同颜色。所以本发明组合物中还包含有微量有机颜料和无机颜料。有机颜料有永固红、永固黄、酞菁蓝、酞菁绿等，无机有二氧化钛、碳黑、氧化铁红、氧化铁黑、群青等。这些颜料可以根据注塑件颜色要求单独使用，也可以复合使用。

[0024] 本发明的另一个目的在于提供上述聚丙烯组合物的制备方法。

[0025] 上述聚丙烯组合物的制备方法包括如下步骤：将各组分混合均匀后，通过双螺杆挤出机，熔融混炼，熔融混炼温度为170～230℃，螺杆长径比不小于32，挤出造粒，包装即可。

[0026] 本发明的进一步目的在于提供上述聚丙烯组合物在制备汽车制件中的应用。本发明的聚丙烯组合物可用于制备汽车用制件，汽车制件是指汽车内饰件与外饰件。内饰件包括仪表板、副仪表板、A、B与C立柱、手套箱、门板、后尾箱板、门槛等；外饰件包括保险杠、防擦条、翼子板与挡泥板等。按标准测试试样由CJ80C型注塑机在200～230℃温度下成型。成型条件和试样制备符合ISO294.1-96和ISO1873.2-97的要求。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0028] 本发明通过研究发现了一种聚丙烯组合物，经过测试，该聚丙烯材料制备的汽车部件，其各种性能均达到使用要求，克服了制件产生虎皮纹外观缺陷，并且具有良好的低温性能与刚性。由于弹性体与聚丙烯的熔融粘度差别较大，导致弹性体在聚丙烯不能很好的分散，使弹性体在聚丙烯基材中分散的粒径较大，降低了刚性，注塑的制件产生了虎皮纹。通过添加乙烯-丙烯嵌段共聚物来提高弹性体在聚丙烯基材中的分散及弹性体与聚丙烯基材的相界面强度，从而提高制件的外观。随着汽车使用量逐年增加，汽车生产销售量也逐年增加。这必将带动汽车制件聚丙烯材料使用。

具体实施方式

[0029] 测试方法：

[0030] (1)密度：按ISO1183测试；

[0031] (2)拉伸强度：按ISO527测试；速度为50mm/min；

[0032] (3)悬臂梁缺口冲击强度：按ISO180测试；

[0033] (4)熔体流动速率(MFR)：按ISO1133测试，条件230℃，2.16Kg；

[0034] (5)弯曲模量：按ISO178测试，速度为2mm/min；

[0035] (6)虎皮纹评价：用注塑机注塑尺寸为225mmX35mmX2mm的表面光滑平板。观察其表面虎皮纹情况。

[0036] 本发明实施例中乙烯-丙烯嵌段共聚物的性能参数见表1。CA1至CA6是不同型号的乙烯-丙烯嵌段共聚物。

[0037] 表1乙烯-丙烯嵌段共聚物性能参数

[0038]

[0039] 实施例1

[0040] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表2所示。

[0041] 表2聚丙烯组合物的原料及用量

[0042]

[0043] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如下：

[0044] 按表2所述原料按其用量比例称好，混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在190～210℃的温度下熔融混炼，挤出造粒，水冷、风干，粒径为3mm，包装即可。

[0045] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表3所示。

[0046] 表3产品性能测试结果

[0047]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 16.6
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 58
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 8.6
熔体流动速率 g/10min 7.1
弯曲模量 MPa 1232
外观评价 好

[0048] 本实施例添加乙烯-丙烯嵌段共聚物，其外观性能较好，制件表面没有虎皮纹。

[0049] 实施例2

[0050] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表4所示。

[0051] 表4聚丙烯组合物的原料及用量

[0052]

[0053] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如实施例1。

[0054] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表5所示。

[0055] 表5产品性能测试结果

[0056]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 18.2
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 57
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 7.3
熔体流动速率 g/10min 15.8
弯曲模量 MPa 1541
外观评价 好

[0057] 实施例3

[0058] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表6所示。

[0059] 表6聚丙烯组合物的原料及用量

[0060]

[0061] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如实施例1。

[0062] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表7所示。

[0063] 表7产品性能测试结果

[0064]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 18.1
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 55
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 7.8
熔体流动速率 g/10min 23.2
弯曲模量 MPa 2104
外观评价 好

[0065] 实施例4

[0066] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表8所示。

[0067] 表8聚丙烯组合物的原料及用量

[0068]原料名称 用量％
(重量百分比)
共聚聚丙烯：SP179，中国石 60
化集团齐鲁石化分公司
滑石粉：广西贺州滑石粉有 20
限公司
增韧剂：POE，密度0.870g/ 10
cm3，埃克森美孚化工
乙烯-丙烯嵌段共聚物(型 10
号CA4)

[0069] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如实施例1。

[0070] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表9所示。

[0071] 表9产品性能测试结果

[0072]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 17.2
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 54
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 8.1
熔体流动速率 g/10min 7.8
弯曲模量 MPa 1354
外观评价 好

[0073] 实施例5

[0074] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表10所示。

[0075] 表10聚丙烯组合物的原料及用量

[0076]

[0077] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如实施例1。

[0078] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表11所示。

[0079] 表11产品性能测试结果

[0080]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 17.8
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 53
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 7.5
熔体流动速率 g/10min 7.9
弯曲模量 MPa 1405
外观评价 好

[0081] 实施例6

[0082] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表12所示。

[0083] 表12聚丙烯组合物的原料及用量

[0084]

[0085] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如实施例1。

[0086] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表13所示。

[0087] 表13产品性能测试结果

[0088]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 19.2
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 53
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 6.4
熔体流动速率 g/10min 22.5
弯曲模量 MPa 1956
外观评价 好

[0089] 由各个实施例的产品测试结果可以看出，本发明克服了现有技术中制备汽车制件外观虎皮纹缺陷等问题，采用乙烯-丙烯嵌段共聚物不但改进了材料的低温性能，使得所制备的汽车制件具有良好外观，同时还保证了材料具有良好的刚性，达到汽车材料使用的各项标准。

[0090] 对比例1

[0091] 本实施例的聚丙烯组合物，其组成如表14所示。

[0092] 表14聚丙烯组合物的原料及用量

[0093]

[0094] 本实施例的聚丙烯组合物，其制备方法如下：

[0095] 按表14所述原料按其用量比例称好，混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在190～210℃的温度下熔融混炼，挤出造粒，水冷、风干，粒径为3mm，包装即可。

[0096] 本实施例的聚丙烯组合物的检测结果，如表15所示。

[0097] 表15产品性能测试结果

[0098]性能 单位 数值
拉伸强度 MPa 19
悬臂梁缺口冲击强度23℃ KJ/m2 58
悬臂梁缺口冲击强度-30℃ KJ/m2 6.6