一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料，包含以下重量份的成分：聚丙烯61～78份、滑石粉6～13份、增韧剂16～26份、成核剂0.2～0.5份。本发明通过使用滑石粉增强填充、增韧剂增韧以及成核剂，通过主配方的优化可明显改善虎皮纹等外观缺陷，有效配合制备出了低密度、良外观、低后收缩的聚丙烯复合材料，可满足现阶段汽车行业推行的轻量化要求以及短周期成型要求，即重量可减重10％左右、成型周期从目前普通保险杆的60～80秒减少到30～40秒，整个成型效率大幅提高。同时，本发明还公开一种所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法。

权利要求

1.一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：聚丙烯61～78份、滑石粉6～13份、增韧剂16～26份、成核剂0.2～0.5份；所述增韧剂为乙烯-辛烯无规共聚物，所述乙烯-辛烯无规共聚物的门尼粘度值为45～74，所述门尼粘度值的测定标准为ASTM D1646，所述门尼粘度值的测定条件为ML1+4@121℃；所述聚丙烯为高结晶嵌段共聚聚丙烯，所述聚丙烯在230℃的熔融指数为50～120g/10min；所述滑石粉的白度为80～95，所述滑石粉中二氧化硅的质量百分含量为50～60％，所述滑石粉的粒径D50为8～15μm，所述滑石粉的长径比为15～30；所述成核剂为庚烷盐类成核剂。

2.如权利要求1所述的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，还包含以下重量份的成分：润滑剂0.1～0.3份、光稳定剂0.2～0.5份、抗氧剂0.3～0.6份。

3.如权利要求2所述的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种。

4.如权利要求2所述的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

5.一种如权利要求2、3或4所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为200～300转/分钟；

(2)将滑石粉加入步骤(1)中的高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为

200～300转/分钟；

(3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料。

说明书

一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其是一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前改性聚丙烯行业，增强填充聚丙烯复合材料的主流是利用普通滑石粉填充聚丙烯改性复合材料，此类滑石粉填充改性聚丙烯复合可广泛应用于汽车内外饰件，如：仪表台、中控台、储物盒、门内饰板、立柱、保险杆、侧裙、行李箱压条等。另外，增韧剂也是选用普通的乙烯-辛烯无规共聚物，门尼粘度为4-37MU(ASTM D1646，ML1+4@121℃)。

[0003] 随着社会的发展，人们对汽车的要求越来越高，在追求良好的驾驶环境的同时，也要求其能耗降低。因此近些年来汽车轻量化的主题也不断引起各大汽车塑料改性厂的关注。

发明内容

[0004] 基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种低密度、良外观、低后收缩的汽车保险杠用聚丙烯复合材料。

[0005] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料，包含以下重量份的成分：聚丙烯61～78份、滑石粉6～13份、增韧剂16～26份、成核剂0.2～0.5份。

[0006] 本发明通过使用滑石粉增强填充、增韧剂增韧以及成核剂，通过主配方的优化可明显改善虎皮纹等外观缺陷，三者有效配合制备出了低密度、良外观、低后收缩的聚丙烯复合材料，可满足现阶段汽车行业推行的轻量化要求以及短周期成型要求，即重量可减重10％左右、成型周期从目前普通保险杆的60～80秒减少到30～40秒，整个成型效率大幅提高。

[0007] 优选地，所述的汽车保险杠用聚丙烯复合材料，还包含以下重量份的成分：润滑剂0.1～0.3份、光稳定剂0.2～0.5份、抗氧剂0.3～0.6份。

[0008] 优选地，所述聚丙烯为高结晶嵌段共聚聚丙烯，所述聚丙烯的熔融指数为50～120g/10min。本发明所述聚丙烯熔融指数是在230℃、2.16kg条件下测试所得。

[0009] 优选地，所述滑石粉的白度为80～95，所述滑石粉中二氧化硅的质量百分含量为50～60％，所述滑石粉的粒径D50为8～15μm，所述滑石粉的长径比为15～30。

[0010] 更优选地，所述滑石粉的白度为84，所述滑石粉中二氧化硅的质量百分含量为56％，所述滑石粉的粒径D50为10.5μm，所述滑石粉的长径比为15。

[0011] 本发明中滑石粉在达到与普通滑石粉相同性能的同时，添加量比普通滑石粉少近一半左右，完全满足汽车轻量化的要求。

[0012] 优选地，所述增韧剂为乙烯-辛烯无规共聚物。

[0013] 更优选地，所述乙烯-辛烯无规共聚物的门尼粘度值为45～74，所述门尼粘度值的测定标准为ASTM D1646，所述门尼粘度值的测定条件为ML1+4@121℃。

[0014] 优选地，所述成核剂为庚烷盐类成核剂。所述成核剂可明显降低复合材料的后收缩率。

[0015] 优选地，所述润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种。

[0016] 更优选地，当所述润滑剂为硬脂酸盐类润滑剂时，所述硬脂酸盐类润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种。

[0017] 优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

[0018] 同时，本发明还提供一种所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0019] (1)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为200～300转/分钟；

[0020] (2)将滑石粉加入步骤(1)中的高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为200～300转/分钟；

[0021] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得本发明所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料。

[0022] 优选地，所述步骤(3)中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0023] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：

[0024] 本发明通过使用特定的滑石粉替代传统滑石粉增强填充聚丙烯，在不降低性能的同时，可减轻制件的重量；本发明在使用高流动高结晶聚丙烯的前提下，同时使用增韧剂达到提高增韧剂与聚丙烯的粘度比、良外观的作用；本发明通过加入成核剂，使得复合材料的后收缩性能降低，对制件的生产稳定性有很大的帮助；本发明生产工艺简单、适合大批量生产。

[0025] 本发明通过使用滑石粉增强填充、增韧剂增韧以及成核剂，通过主配方的优化可明显改善虎皮纹等外观缺陷，三者有效配合制备出了低密度、良外观、低后收缩的聚丙烯复合材料，可满足现阶段汽车行业推行的轻量化要求以及短周期成型要求，即重量可减重10％左右、成型周期从目前普通保险杆的60～80秒减少到30～40秒，整个成型效率大幅提高。

具体实施方式

[0026] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明实施例和对比例中的密度均按照ISO 1183-1标准进行测试；拉伸性能均按照ISO 527-2标准进行测试，其中拉伸速度为50mm/min；弯曲性能均按照ISO 178标准进行测试，其中弯曲速度为2mm/min；悬臂梁缺口冲击均按照ISO 180标准进行测试；熔融指数均按照ISO 1133-1/2标准进行测试；收缩率均按照ISO 294标准进行测试(取MD和TD平均值)；后收缩率均按照90℃、30min后放置24h再进行测试；虎皮纹外观均按照KINGFA内部评价标准进行评价(按照流长1米来算，越短出现虎皮纹表示外观越差，即等级越低虎皮纹外观越好)，具体虎皮纹等级如表1所示：

[0027] 表1虎皮纹等级

[0028]

[0029] 本发明实施例和对比例中用到的主要代表材料如下：

[0030] 聚丙烯(PP)：

[0031] 型号：BX3920(熔融指数120) 厂家：韩国SK；

[0032] 型号：EP548R(熔融指数30) 厂家：中海壳牌；

[0033] 型号：BI997(熔融指数120) 厂家：韩国三星道达尔；

[0034] 型号：BI871(熔融指数50) 厂家：韩国三星道达尔；

[0035] 滑石粉：

[0036] 型号：HAR T84 厂家：美国Imerys；白度84、二氧化硅的质量百分含量为56％、粒径D50为10.5μm、长径比为15；

[0037] 型号：TYT-777A 厂家：辽宁添源；白度96、二氧化硅的质量百分含量为59％、粒径D50为5.8μm、长径比为6；

[0038] 成核剂：

[0039] 庚烷盐类成核剂 型号：HPN-20E 厂家：美国美利肯；

[0040] 非庚烷盐类成核剂 型号：TMP-6 厂家：山西化工研究院；

[0041] 乙烯-辛烯共聚物(POE)：

[0042] 型号：8677(门尼粘度45) 厂家：陶氏化学；

[0043] 型号：7289(门尼粘度74) 厂家：陶氏化学；

[0044] 型号：8137(门尼粘度4) 厂家：陶氏化学；

[0045] 抗氧剂：

[0046] 受阻酚类型号：1010 厂家：宜兴市天使合成化学；

[0047] 亚磷酸酯类型号：168 厂家：宜兴市天使合成化学；

[0048] 光稳定剂：

[0049] 型号：UV-3808PP5 厂家：比利时索尔维；

[0050] 润滑剂：

[0051] 酰胺类型号：TR451 厂家：美国STRUKTOL；

[0052] 硬脂酸钙型号：BS-3818 厂家：华明泰化工；

[0053] 硬脂酸锌型号：BS-2818 厂家：华明泰化工；

[0054] 硬脂酸镁型号：BS-5818 厂家：华明泰化工；

[0055] 实施例1

[0056] 本发明所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0057] 聚丙烯(BX3920)61份、增韧剂(POE：7289)26份、成核剂(HPN-20E)0.2份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.2份、润滑剂(TR451)0.1份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.3份、滑石粉(HAR T84)13份。

[0058] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0059] (1)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；

[0060] (2)将滑石粉加入步骤(1)中的高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；

[0061] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0062] 实施例2

[0063] 本发明所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0064] 聚丙烯(BI997)78份、增韧剂(POE：8677)16份、成核剂(HPN-20E)0.5份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.5份、润滑剂(BS-2818)0.3份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.6份、滑石粉(HAR T84)6份。

[0065] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0066] (1)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟；

[0067] (2)将滑石粉加入步骤(1)中的高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟；

[0068] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0069] 实施例3

[0070] 本发明所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0071] 聚丙烯(BI871)70份、增韧剂(POE：8677)21份、成核剂(HPN-20E)0.38份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.35份、润滑剂(BS-3818)0.24份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.47份、滑石粉(HAR T84)9份。

[0072] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0073] (1)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3.9分钟，其中高速混合机的转速为278转/分钟；

[0074] (2)将滑石粉加入步骤(1)中的高速混合机中混合4.8分钟，其中高速混合机的转速为259转/分钟；

[0075] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0076] 实施例4

[0077] 本发明所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0078] 聚丙烯(BI997)22份、聚丙烯(BI871)47份、增韧剂(POE：8677)19份、成核剂(HPN-20E)0.43份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.39份、润滑剂(BS-3818)0.29份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.47份、滑石粉(HAR T84)12份。

[0079] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0080] (1)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3.3分钟，其中高速混合机的转速为288转/分钟；

[0081] (2)将滑石粉加入步骤(1)中的高速混合机中混合4.2分钟，其中高速混合机的转速为229转/分钟；

[0082] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0083] 实施例5

[0084] 设置对比例1～4，对比例1中用PP EP548R替代实施例1中的PP BX3920，其他均与实施例1相同；对比例2中用POE 8137替代实施例1中的POE 7289，其他均与实施例1相同；对比例3中用TMP-6替代实施例1中的HPN-20E，其他均与实施例1相同；对比例4用TYT-777A替代实施例1中的T84，其他均与实施例1相同；分别对实施例1及对比例1～4中所得汽车保险杠用聚丙烯复合材料进行测试分析，具体测试分析结果如表2所示：

[0085] 表2实施例1和对比例1～4汽车保险杠用聚丙烯复合材料性能测试结果[0086]

[0087] 从表2可以看出，本发明汽车保险杠用聚丙烯复合材料配方的主要成分中任何一种被其他替换掉之后，综合性能都达不到最佳。比如，与实施例1相比，对比例1中换掉PP后，熔融指数和弯曲模量明显下降，虎皮纹外观也变得很差；对比例3换掉成核剂后，后缩率明显变大，不利于成型后期的尺寸稳定性。

[0088] 同时，对本发明实施例2～4中制备所得汽车保险杠用聚丙烯复合材料进行测试分析，具体测试分析结果如表3所示：

[0089] 表3实施例2～4汽车保险杠用聚丙烯复合材料性能测试结果

[0090]测试项目 实施例2 实施例3 实施例4
熔融指数/(g/10min) 35 28 25
密度/(g/cm-3) 0.94 0.96 0.98
拉伸强度/MPa 20.6 19.9 18.8
弯曲强度/MPa 28.8 26.9 25.7
弯曲模量/MPa 1265 1442 1496
2
悬臂梁缺口冲击/(KJ/m) 40 47 50
虎皮纹/等级 1 1 1
收缩率/‰ 9.7 8.8 8.5
后收缩率/‰ 0.3 0.4 0.3

[0091] 从表3可以看出，本发明汽车保险杠用聚丙烯复合材料的设计思路可以明显改善外观虎皮纹问题，使用本发明的材料可以达到部分免涂装或全部免涂装的效果，另外本发明的材料流动比较好，这样保险杠的壁厚可以设计到2.0-2.5mm的水平，目前现有技术的保险杆的壁厚普遍在2.7-3.0mm左右。

[0092] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。