一種汽車保險杆專用低後收縮聚丙烯複合材料及其製備方法與流程

2023-10-24 11:09:32

本發明涉及高分子材料改性領域，尤其涉及一種汽車保險杆專用低後收縮聚丙烯複合材料及其製備方法。
背景技術：
：：聚丙烯（PP）由於價格低廉，易於加工成型及其具有密度低，耐化學腐蝕和自身優異的物理力學性能等優點，其應用非常廣泛，成為發展最快的通用型塑料之一。對於汽車保險槓而言，需要較高的尺寸穩定性，即在注塑24h~48h後素材的收縮小且素材進行噴塗、包覆等後處理工藝後也應保持較小的後收縮。目前大多數汽車主機廠採用聚丙烯改性材料為PP+EPDM-TD15~TD30的材料，這樣的材料注塑24h~48h後素材的收縮率為0.8~1.3%，進行噴塗24h~48h後的收縮率為1.0~1.5%（註：噴塗條件為85℃、40min）。目前常用的降低聚丙烯材料收縮率的方法如：1、添加填料或增加填料的量，如滑石粉、碳酸鈣、雲母等；2、添加玻璃纖維；3、增加增韌劑的含量。上述三種方法的缺點分別為：1、添加填料或增加填料的量---勢必帶來韌性的下降；2、添加玻璃纖維---勢必帶來浮纖、翹曲等注塑問題；3、增加增韌劑的含量---勢必帶來成本的提高、模量的降低。本發明利用天然橡膠、滑石、增韌劑、成核劑復配使用的方式，製備出了綜合力學性能優異、低後收縮聚丙烯複合材料。技術實現要素：：本發明的目的在於提供一種汽車保險杆專用低後收縮聚丙烯複合材料及其製備方法。本發明的這種汽車保險杆專用低後收縮聚丙烯複合材料，其是由以下重量份的組分製成：聚丙烯100份，天然橡膠15~30份，滑石15~45份，高目數滑石粉10~35份，增韌劑25~45份，成核劑0.25~0.5份，潤滑劑0.4~0.8份，偶聯劑0.2~0.3份，抗氧劑0.15~0.4份。上述聚丙烯（PP）為共聚聚丙烯，優選兩種或以上共聚聚丙烯復配使用。上述增韌劑為乙烯-辛烯共聚物（POE）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（MBS）、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS）三者復配使用。上述滑石的進料方式由主餵料和側餵料同時進行，且質量比為主餵料進料量:側餵料進料量=3:2；所述的滑石水分含量≤0.1%，吸油量≤25(g/100g),長徑比為20。上述高目數滑石粉的粒徑在8000~11000目。上述成核劑為羧酸鹽類成核劑。上述潤滑劑為硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酸醯胺（EBS）、白油36#復配使用。上述偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷（KH550）。上述抗氧劑為四[β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧劑1010）和三[2,4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯（抗氧劑168）復配使用。上述汽車保險杆專用低後收縮聚丙烯複合材料製備方法如下：第一步：稱取15~45份滑石於高速混合機A中，接著加入0.2~0.4份潤滑劑硬脂酸鋅和乙撐雙硬脂酸醯胺混合20~30分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取10~35份高目數滑石粉於高速混合機A中混合20~30分鐘。高混機A的轉速200~300轉/分鐘，溫度50~70℃。第二步：稱取100份聚丙烯，15~30份天然橡膠，25~45份增韌劑於高速混合機B中，接著加入0.25~0.5份成核劑，0.2~0.3份偶聯劑混合20~30分鐘。高混機B的轉速200~300轉/分鐘，溫度50~70℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.15~0.4份的抗氧劑混合20~30分鐘。最後加入0.2~0.4份白油36#混合20~30分鐘。高混機B的轉速200~300轉/分鐘，溫度50~70℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。本發明的優異之處在於：1.本發明通過加入滑石且主側餵料同時進料以及與高目數滑石粉、天然橡膠復配使用，得到綜合性能優異的PP複合材料，同時大幅降低PP複合材料的收縮率。2.本發明限定了滑石水分含量≤0.1%，吸油量≤25(g/100g),長徑比為20。特種的滑石的加入使得複合材料在加工時，熔融混合均勻，不會出現機頭堵塞、拉條斷條等問題，製備得到的複合材料收縮率及其他力學性能達到最優。3.本發明通過加入成核劑使得PP複合材料在注塑24h~48h後尺寸穩定性好以及噴塗後保持較小的後收縮。4.本發明通過加入適量的增韌劑於PP中，影響PP的結晶性能從而降低PP複合材料收縮率。5.本發明工藝簡單、易進行大批量生產。具體實施例：下面結合一些實施例與對比例對本發明作進一步說明。以下實施例只是本發明的典型例，本發明的保護範圍並不局限於此。熔融指數按照ASTMD1238-10執行，在230℃、2.16kg條件下測試；拉伸性能按照ASTMD638-10執行，測試速度為50mm/min；彎曲性能按照ASTMD790-10執行，測試速度為1.25mm/min；懸臂梁衝擊性能按照ASTMD256-10執行；密度按照ASTMD792-13執行；素材收縮率按照ASTMD955-08執行（即注塑製件冷卻24h後進行測試）。噴塗後收縮按照ASTMD955-08執行（即在注塑冷卻24h後進行噴塗後處理，噴塗後處理24h後進行測試。註：噴塗條件為85℃、40min）。以上所有測試環境為：23℃、50%RH。實施例和對比例中用到的主要原材料如下：共聚聚丙烯型號：BX3920廠家：韓國SK；共聚聚丙烯型號：BX3900廠家：韓國SK；共聚聚丙烯型號：K7760H廠家：中石化；共聚聚丙烯型號：EP5077廠家：利安德巴塞爾；增韌劑POE型號：POE8150廠家：美國陶氏；增韌劑MBS型號：EM-500A廠家：韓國LG化學；增韌劑SEBS型號：G1652廠家：美國科藤；成核劑型號：HPN-20E廠家：美國美利肯；高目數滑石粉型號：8000目滑石粉廠家：遼寧艾海；高目數滑石粉型號：11000目滑石粉廠家：遼寧艾海；潤滑劑型號：硬脂酸鋅廠家：連雲港華明泰；潤滑劑型號：EBS廠家：印尼朝陽化學；潤滑劑型號：白油36#廠家：茂名市中海南聯石化；偶聯劑型號：KH550廠家：天長市綠色化工助劑廠；抗氧劑型號：1010廠家：宜興市天使合成化學；抗氧劑型號：168廠家：宜興市天使合成化學。實施例1第一步：稱取15份滑石於高速混合機A中，接著加入0.08份潤滑劑硬脂酸鋅和0.12份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合20分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取10份8000目滑石粉於高速混合機A中混合20分鐘。高混機A的轉速200轉/分鐘，溫度50℃。第二步：稱取60份聚丙烯BX3900，40份聚丙烯EP5077，15份天然橡膠，15份增韌劑POE8150，7份增韌劑EM-500A，3份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.25份成核劑HPN-20E，0.2份偶聯劑KH550混合20分鐘。高混機B的轉速200轉/分鐘，溫度50℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.06份抗氧劑1010，0.09份抗氧劑168混合20分鐘。最後加入0.2份白油36#混合20分鐘。高混機B的轉速200轉/分鐘，溫度50℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。實施例2第一步：稱取45份滑石於高速混合機A中，接著加入0.21份潤滑劑硬脂酸鋅和0.19份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合30分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取35份11000目滑石粉於高速混合機A中混合30分鐘。高混機A的轉速300轉/分鐘，溫度70℃。第二步：稱取58份聚丙烯BX3920，42份聚丙烯EP5077，30份天然橡膠，30份增韌劑POE8150，10份增韌劑EM-500A，5份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.5份成核劑HPN-20E，0.3份偶聯劑KH550混合30分鐘。高混機B的轉速300轉/分鐘，溫度70℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.22份抗氧劑1010，0.18份抗氧劑168混合30分鐘。最後加入0.4份白油36#混合30分鐘。高混機B的轉速300轉/分鐘，溫度70℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。實施例3第一步：稱取21份滑石於高速混合機A中，接著加入0.09份潤滑劑硬脂酸鋅和0.17份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合23分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取12份11000目滑石粉於高速混合機A中混合27分鐘。高混機A的轉速234轉/分鐘，溫度57℃。第二步：稱取43份聚丙烯K7760H，57份聚丙烯EP5077，19份天然橡膠，19份增韌劑POE8150，7份增韌劑EM-500A，5份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.29份成核劑HPN-20E，0.24份偶聯劑KH550混合24分鐘。高混機B的轉速209轉/分鐘，溫度59℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.16份抗氧劑1010，0.19份抗氧劑168混合22分鐘。最後加入0.23份白油36#混合21分鐘。高混機B的轉速262轉/分鐘，溫度62℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。實施例4第一步：稱取29份滑石於高速混合機A中，接著加入0.08份潤滑劑硬脂酸鋅和0.12份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合27分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取18份8000目滑石粉於高速混合機A中混合22分鐘。高混機A的轉速260轉/分鐘，溫度53℃。第二步：稱取40份聚丙烯BX3900，60份聚丙烯EP5077，22份天然橡膠，14份增韌劑POE8150，12份增韌劑EM-500A，7份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.37份成核劑HPN-20E，0.28份偶聯劑KH550混合28分鐘。高混機B的轉速287轉/分鐘，溫度59℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.08份抗氧劑1010，0.09份抗氧劑168混合29分鐘。最後加入0.21份白油36#混合20分鐘。高混機B的轉速220轉/分鐘，溫度66℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。實施例5第一步：稱取32份滑石於高速混合機A中，接著加入0.09份潤滑劑硬脂酸鋅和0.17份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合21分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取21份11000目滑石粉於高速混合機A中混合29分鐘。高混機A的轉速252轉/分鐘，溫度67℃。第二步：稱取31份聚丙烯BX3920，69份聚丙烯EP5077，23份天然橡膠，15份增韌劑POE8150，7份增韌劑EM-500A，4份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.33份成核劑HPN-20E，0.23份偶聯劑KH550混合27分鐘。高混機B的轉速290轉/分鐘，溫度70℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.07份抗氧劑1010，0.09份抗氧劑168混合27分鐘。最後加入0.26份白油36#混合25分鐘。高混機B的轉速250轉/分鐘，溫度60℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。實施例6第一步：稱取38份滑石於高速混合機A中，接著加入0.07份潤滑劑硬脂酸鋅和0.14份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合29分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取29份8000目滑石粉於高速混合機A中混合25分鐘。高混機A的轉速240轉/分鐘，溫度58℃。第二步：稱取50份聚丙烯K7760H，50份聚丙烯EP5077，25份天然橡膠，21份增韌劑POE8150，9份增韌劑EM-500A，6份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.39份成核劑HPN-20E，0.24份偶聯劑KH550混合29分鐘。高混機B的轉速290轉/分鐘，溫度67℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.06份抗氧劑1010，0.09份抗氧劑168混合20分鐘。最後加入0.22份白油36#混合22分鐘。高混機B的轉速260轉/分鐘，溫度70℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。實施例7第一步：稱取43份滑石於高速混合機A中，接著加入0.08份潤滑劑硬脂酸鋅和0.18份潤滑劑乙撐雙硬脂酸醯胺混合30分鐘，之後取出混合好的滑石的2/5的量用於側餵料進料，再接著稱取34份8000目滑石粉於高速混合機A中混合23分鐘。高混機A的轉速208轉/分鐘，溫度64℃。第二步：稱取72份聚丙烯BX3920，28份聚丙烯EP5077，29份天然橡膠，23份增韌劑POE8150，12份增韌劑EM-500A，8份增韌劑SEBSG1652於高速混合機B中，接著加入0.46份成核劑HPN-20E，0.27份偶聯劑KH550混合28.4分鐘。高混機B的轉速200轉/分鐘，溫度56.3℃。第三步：將高速混合機A中的滑石和滑石粉混合物加入到高速混合機B中，再加入0.06份抗氧劑1010，0.09份抗氧劑168混合20分鐘。最後加入0.27份白油36#混合26.7分鐘。高混機B的轉速289轉/分鐘，溫度52℃。第四步：將上述第三步混合好的料加入雙螺杆擠出機中拉絲造粒、冷卻、裝包。雙螺杆擠出機的溫度從餵料段到機頭依次為170℃、195℃、215℃、220℃、220℃、225℃、225℃、215℃、215℃、210℃。螺杆直徑為75毫米，螺杆長徑比為44。性能見表-1。表-1測試項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7對比例（聚丙烯F401）密度/(g/cm3)1.021.141.031.071.081.131.140.9拉伸強度/MPa4741444246464323彎曲強度/MPa5358565452555732彎曲模量/MPa44145053374135233210354241211510懸臂梁缺口衝擊/(KJ/m2)47NB524543NBNB12素材收縮率/%0.320.350.320.360.450.340.362.1噴塗後收縮率/%0.300.220.220.310.290.210.221.9從以上實施例可以看出，本發明製備出的聚丙烯複合材料綜合性能優異，收縮率低，可以用於高端汽車中作為保險槓使用。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp