專利名稱：用于汽車保險杠的復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種可用于汽車保險杠的具有高韌性、高強度、低收縮率聚丙烯改性材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
汽車保險杠是汽車工業(yè)中比較重要的大型零部件。其使用環(huán)境要求材料具有優(yōu)異的高、低溫沖擊韌性、剛性、耐老化性、耐熱性、耐寒性，還要具有耐油、潤滑油、油漆等性能。 其中最重要的是要具有較高的沖擊韌性和良好的成型加工性能。聚丙烯材料在汽車用塑料中應(yīng)用非常廣泛，尤其是用于制備汽車保險杠。聚丙烯材料具有良好的綜合強度、可加工性、性價比等優(yōu)點，但是PP材料低溫脆性差、成型收縮率大、耐沖擊性能差，因此，用于汽車保險杠時需要對其改性。傳統(tǒng)的PP汽車保險杠專用料改性方法是1)用彈性體增韌聚丙烯，如用三元乙丙膠(EPDM)、POE、SBS等增韌，工藝已比較成熟，主要缺點是材料的剛性和強度下降，材料流動性能不好，成本很高；幻采用納米無機粒子增韌聚丙烯，可以提高材料韌性，同時降低成本，但增韌幅度有限。茂金屬乙烯-己烯共聚物是一種線性極低密度的聚乙烯，具有良好的沖擊韌性， 且成本相對于三元乙丙膠(EPDM)、P0E、SBS低很多。將茂金屬乙烯-己烯共聚物替代彈性體與納米粒子協(xié)同增韌改性聚丙烯具有極大的研究價值和市場推廣價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有高韌性、高強度、低收縮率的用于汽車保險杠的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)用于汽車保險杠的復(fù)合材料，特點是包含以下重量百分比成分聚丙烯60 80%，茂金屬乙烯-己烯共聚物5 20%，納米碳酸鈣10 20%，抗氧劑0. 4 0. 8%， 潤滑劑0. 2 0. 5%。進(jìn)一步地，上述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其組分具有如下的重量百分比聚丙烯72%，茂金屬乙烯-己烯共聚物12%，納米碳酸鈣15%，抗氧劑0. 6%，潤滑劑
0. 4%。更進(jìn)一步地，上述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，所述納米碳酸鈣的顆粒粒徑小于lOOnm，白度彡94%，活化率彡95%。所述茂金屬乙烯-己烯共聚物是共聚單體乙烯與 1-己烯的共聚物。所述茂金屬乙烯-己烯共聚物的密度為0. 914 0. 918g/cm3，熔融指數(shù) (溫度190°C /負(fù)荷2. 16kg) 1. Og/lOmin，熔融峰值溫度119°C。所述的抗氧劑是抗氧劑1010 與抗氧劑168的復(fù)配物。所述的潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺。本發(fā)明用于汽車保險杠的復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟①原料混合均勻按照配比將聚丙烯、茂金屬乙烯-己烯共聚物、納米碳酸鈣、抗氧劑和潤滑劑在混合機中混合均勻；②在雙螺桿擠出機內(nèi)混煉將步驟①得到的混合物加入雙螺桿擠出機內(nèi)混煉，雙螺桿擠出機的溫度設(shè)定在170 220°C之間，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速在300 !350r. mirT1 ；③將得到的物料擠出后冷卻、切粒，即得到用于汽車保險杠的復(fù)合材料。再進(jìn)一步地，上述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料的制備方法，首先，將72份聚丙烯、12份茂金屬乙烯-己烯共聚物、15份納米碳酸鈣、0. 6份抗氧劑、0. 4份乙撐雙硬脂酰胺在混合機中混合均勻；喂入雙螺桿擠出機，混合物在雙螺桿擠出機混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度分別為=T1 = 170°C，T2 = 180°C, T3 = 190°C, T4 = 205°C，T5 = 210°C，T6 = 220°C, 雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為r = 350r. mirT1，最后，擠出、冷卻、切粒即得到用于汽車保險杠的復(fù)合材料。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明選用茂金屬乙烯-己烯共聚物作為彈性體組分，粒徑小于IOOnm的納米碳酸鈣作為增強增韌組分，改性出聚丙烯/茂金屬聚乙烯-己烯共聚物/納米碳酸鈣復(fù)合材料；②選用的茂金屬乙烯-己烯共聚物結(jié)晶度低，和傳統(tǒng)的彈性體EPDM相比，分子鏈中沒有雙鍵，具有更高的熱穩(wěn)定性和抗紫外線穩(wěn)定性，作為聚丙烯的增韌改性劑能賦予聚丙烯高的沖擊強度；③選用的納米碳酸鈣，其顆粒粒徑小于lOOnm，粒子狀填料有利提高復(fù)合材料韌性和表面硬度，另外納米碳酸鈣粒徑小，比表面積很大，具有很高的活性，可以和聚丙烯基體形成很好的粘接界面；④本發(fā)明改性聚丙烯復(fù)合材料具有很好的抗沖擊性，耐低溫性能好，耐候性好，同時保持較好的剛性，可噴涂；⑤本發(fā)明改性聚丙烯復(fù)合材料具有材質(zhì)輕、成型收縮率低、成型加工性能好、材料成本低等諸多優(yōu)點，適用于汽車保險杠等韌性要求高的飾件，具有很高的性價比。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)中采用將茂金屬聚乙烯-己烯共聚物增韌與納米機粒子納米碳酸鈣增韌增強相結(jié)合，提供一種性能與價格比較高的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其復(fù)合材料具有高韌性、高強度、低收縮率等特點。用于汽車保險杠的復(fù)合材料，成分重量比為聚丙烯60 80%，茂金屬乙烯-己烯共聚物5 20%，納米碳酸鈣10 20%，抗氧劑0. 4 0.8%，潤滑劑0. 2 0.5%。 優(yōu)選配方為聚丙烯72%，茂金屬乙烯-己烯共聚物12%，納米碳酸鈣15%，抗氧劑 0.6%，潤滑劑0.4%0其中，納米碳酸鈣的顆粒粒徑小于lOOnm，白度彡94%，活化率彡95%。茂金屬乙烯-己烯共聚物是共聚單體乙烯與1-己烯的共聚物。茂金屬乙烯-己烯共聚物的密度為0. 914 0. 918g/cm3,熔融指數(shù)(溫度190°C /負(fù)荷2. 16kg) 1. 0g/10min,熔融峰值溫度 119°C。抗氧劑是抗氧劑1010與抗氧劑168的復(fù)配物。潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺。具體的制備過程為
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①原料混合均勻按照配比將聚丙烯、茂金屬乙烯-己烯共聚物、納米碳酸鈣、抗氧劑和潤滑劑在混合機中混合均勻；②在雙螺桿擠出機內(nèi)混煉將步驟①得到的混合物加入雙螺桿擠出機內(nèi)混煉，雙螺桿擠出機的溫度設(shè)定在170 220°C之間，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速在300 !350r. mirT1 ；③將得到的物料擠出后冷卻、切粒，即得到用于汽車保險杠的復(fù)合材料。復(fù)合材料中選用的茂金屬乙烯-己烯共聚物結(jié)晶度低，與傳統(tǒng)的彈性體EPDM相比，分子鏈中沒有雙鍵，具有更高的熱穩(wěn)定性和抗紫外線穩(wěn)定性，作為聚丙烯的增韌改性劑能賦予聚丙烯高的沖擊強度；選用的納米碳酸鈣，其粒徑小于lOOnm，粒子狀填料有利提高復(fù)合材料韌性和表面硬度，另外納米碳酸鈣粒徑小，比表面積很大，具有很高的活性，可以與聚丙烯基體形成很好的粘接界面。結(jié)合茂金屬乙烯-己烯共聚物和納米碳酸鈣的作用，使改性的聚丙烯復(fù)合材料具有很好的抗沖擊性，耐低溫性能好，耐候性好，同時保持較好的剛性，可噴涂；改性的聚丙烯復(fù)合材料具有材質(zhì)輕、成型收縮率低、成型加工性能好、材料成本低等諸多優(yōu)點，適用于汽車保險杠等韌性要求高的飾件，具有很高的性價比。實施例1 將74份聚丙烯、5份茂金屬乙烯-己烯共聚物、20份納米碳酸鈣、0. 5份抗氧劑和 0. 5份乙撐雙硬脂酰胺在高速混合機中混合均勻，然后喂入雙螺桿擠出機，共混物在雙螺桿擠出機中混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度設(shè)定為T1 = 170°C，T2 = 180°C, T3 = 190°C, T4 = 205°C, T5 = 210°C, T6 = 220°C，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為330r/min ；擠出造粒，最終得到汽車保險杠專用材料。實施例2 將80份聚丙烯、9. 4份茂金屬乙烯-己烯共聚物、10份納米碳酸鈣(納米碳酸鈣的顆粒粒徑小于lOOnm，白度彡94%，活化率彡95% )、0. 4份抗氧劑和0. 2份潤滑劑在高速混合機中混合均勻，然后喂入雙螺桿擠出機，共混物在雙螺桿擠出機中混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度設(shè)定為 T1 = 170°C, T2 = 190°C, T3 = 195°C, T4 = 200°C, T5 = 205°C, T6 = 210°C，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min，雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為300r/ min ；最后擠出造粒，最終得到汽車保險杠專用材料。實施例3 將72份聚丙烯、12份茂金屬乙烯-己烯共聚物(共聚單體乙烯與1-己烯的共聚物，茂金屬乙烯-己烯共聚物的密度為0. 914 0. 918g/cm3，熔融指數(shù)(溫度190°C /負(fù)荷 2. 16kg) 1. Og/lOmin，熔融峰值溫度119°C )、15份納米碳酸鈣(納米碳酸鈣的顆粒粒徑小于 IOOnm,白度彡94%，活化率彡95% )、0. 6份抗氧劑(抗氧劑1010與抗氧劑168的復(fù)配物) 和0. 4份乙撐雙硬脂酰胺在高速混合機中混合均勻，然后喂入雙螺桿擠出機，共混物在雙螺桿擠出機中混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度設(shè)定為T1 = 170°C，T2 = 180°C, T3 = 190°C, T4 = 200°C, T5 = 205°C, T6 = 220°C，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min， 雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為350r/min ；最后擠出造粒，最終得到汽車保險杠專用材料。實施例4 將60份聚丙烯、20份茂金屬乙烯-己烯共聚物(共聚單體乙烯與1-己烯的共聚
5物)、18. 8份納米碳酸鈣、0. 8份抗氧劑、0. 4份乙撐雙硬脂酰胺在高速混合機中混合均勻， 然后喂入雙螺桿擠出機，共混物在雙螺桿擠出機混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度分別為!\ =170°C，T2 = 180°C, T3 = 190°C, T4 = 205°C，T5 = 210°C，T6 = 220°C，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為r = 320r. mirT1，最后，擠出、冷卻、 切粒即得到汽車保險杠用材料。實施例5 將74份聚丙烯、15份茂金屬乙烯-己烯共聚物(共聚單體乙烯與1-己烯的共聚物，茂金屬乙烯-己烯共聚物的密度為0. 914 0. 918g/cm3，熔融指數(shù)(溫度190°C /負(fù)荷 2. 16kg) 1. Og/lOmin，熔融峰值溫度119°C )、10份納米碳酸鈣(納米碳酸鈣的顆粒粒徑小于 IOOnm,白度彡94%，活化率彡95% ),0.8份抗氧劑(抗氧劑1010與抗氧劑168的復(fù)配物) 和0. 2份乙撐雙硬脂酰胺在高速混合機中混合均勻，然后喂入雙螺桿擠出機，共混物在雙螺桿擠出機中混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度設(shè)定為T1 = 170°C，T2 = 180°C, T3 = 190°C, T4 = 195°C, T5 = 200°C, T6 = 210°C，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min， 雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為310r/min ；最后，擠出造粒，最終得到汽車保險杠專用材料。將以上實施例所得產(chǎn)品干燥后注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，按國家標(biāo)準(zhǔn)測試其性能，結(jié)果如表ι所示。表1實施例測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于包含以下重量百分比成分聚丙烯60 80%，茂金屬乙烯-己烯共聚物5 20%，納米碳酸鈣10 20%，抗氧劑0. 4 0.8%， 潤滑劑0. 2 0.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于其組分具有如下的重量百分比聚丙烯72%，茂金屬乙烯-己烯共聚物12%，納米碳酸鈣15%，抗氧劑 0.6%，潤滑劑0.4%0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于所述納米碳酸鈣的顆粒粒徑小于lOOnm，白度彡94%，活化率彡95%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于所述茂金屬乙烯-己烯共聚物是共聚單體乙烯與1-己烯的共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于所述茂金屬乙烯-己烯共聚物的密度為0. 914 0. 918g/cm3，熔融指數(shù)(190°C /2. 16kg) 1. 0g/10min, 熔融峰值溫度119°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑是抗氧劑1010與抗氧劑168的復(fù)配物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料，其特征在于所述的潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺。
8.權(quán)利要求1所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟①原料混合均勻按照配比將聚丙烯、茂金屬乙烯-己烯共聚物、納米碳酸鈣、抗氧劑和潤滑劑在混合機中混合均勻；②在雙螺桿擠出機內(nèi)混煉將步驟①得到的混合物加入雙螺桿擠出機內(nèi)混煉，雙螺桿擠出機的溫度設(shè)定在170 220°C之間，混合物在雙螺桿擠出機中的總停留時間為3 8min，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速在300 350r. mirT1 ；③將得到的物料擠出后冷卻、切粒，即得到用于汽車保險杠的復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于汽車保險杠的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于首先， 將72份聚丙烯、12份茂金屬乙烯-己烯共聚物、15份納米碳酸鈣、0. 6份抗氧劑、0. 4份乙撐雙硬脂酰胺在混合機中混合均勻；喂入雙螺桿擠出機，混合物在雙螺桿擠出機混煉，雙螺桿擠出機每段的溫度分別為=T1 = 170°C, T2 = 180°C, T3 = 190°C, T4 = 205°C, T5 = 210°C, T6 = 220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為r = 350r. mirT1，最后，擠出、冷卻、切粒即得到用于汽車保險杠的復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于汽車保險杠的復(fù)合材料及制備方法，其成分為聚丙烯60～80％，茂金屬乙烯-己烯共聚物5～20％，納米碳酸鈣10～20％，抗氧劑0.4～0.8％，潤滑劑0.2～0.5％。其工藝先按照配比將各組分物料在混合機中混合均勻，混合物在雙螺桿擠出機中混煉、擠出、冷卻、切粒，得到用于汽車保險杠的復(fù)合材料。采用茂金屬乙烯-己烯共聚物作為彈性體組分，粒徑小于100nm的納米碳酸鈣作為增強增韌組分，制備出聚丙烯/茂金屬聚乙烯-己烯共聚物/納米碳酸鈣復(fù)合材料；該復(fù)合材料具有很好的抗沖擊性，耐低溫性能好，耐候性好，同時保持較好的剛性，可噴涂；適用于汽車保險杠等韌性要求高的飾件。
文檔編號C08K13/02GK102219959SQ201110136170
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者宋功品, 汪倩文 申請人:蘇州禾昌聚合材料股份有限公司