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CN103819817B - 一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物及其制备方法，高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：10-60份，共聚聚丙烯：10-40份，热塑性弹性体：10-25份，聚乙烯：3-8份，矿物填料：0-35份，热稳定剂：0.2-1份，光稳定剂：0.2-1份，偶联剂：0.3-1份，其他助剂：0.5-3份。制备方法：按上述重量份配比称取原材料；低速搅拌混合2-8分钟，得到预混料；将预混料加入双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出造粒。本发明产品具有流动性高、收缩率低、尺寸稳定性佳，本发明生产配方成熟，挤出工艺简单，产品的性能可以通过配方进行调整，性能可控，注塑成型工艺范围宽。

Description

一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，特别是一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的迅猛发展，质轻、耐腐蚀、耐热、耐老化、抗冲击、刚韧平衡的聚丙烯（PP）复合材料已越来越多地被采用，当今汽车上使用改性PP材料的零部件已十几种，用改性PP材料成型的汽车保险杠是最具代表性的零部件，且现在的保险杠设计都趋向薄壁化，要求材料流动性好，韧性高，产品尺寸稳定性佳。汽车保险杠产品在装配前有两个收缩过程，即注塑成型过程中脱模冷却后收缩与喷涂烘烤后收缩，而喷涂烘烤过程中的收缩是产品成型加工过程中无法控制的，从而会出现喷涂后尺寸波动幅度大导致产品无法装配。
近几年国内研制出了一些保险杠材料，如申请公布号为CN101993563A的中国专利文献公开了一种汽车保险杠聚丙烯专用料的制备方法，以共聚聚丙烯为基础树脂，利用马来酸酐接枝物、成核剂和无机填料滑石粉提高物料之间的相容性和体系模量，控制结晶尺寸和改善热稳定性，利用增韧剂共混增韧、加工改性母料调节加工流动性，所制得的保险杠专用料流动性为4.8g/10min，拉伸强度为21.6Mpa，悬臂梁冲击23℃和-20℃分别为548J/m、98.7J/m，成型收缩率为0.91%，材料具有较高的冲击强度和较低的收缩率，但材料流动性低注塑成型时不仅加工参数设置范围窄，而且易出现产品外观缺陷等问题。
又如申请公布号为CN101693777A的中国专利文献提供了一种汽车保险杠用材料及其制备方法，成分配比包括聚丙烯49%～69%、饱和乙烯-辛烯共聚物5%～25%、硫酸钙晶须10%～30%、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物5%～15%、成核剂0.1%～0.2%、抗氧剂0.3%～0.6%、润滑剂0.2%～0.5%，挤出加工温度为170℃～230℃，硫酸钙晶须通过侧向喂料口加入，制得的材料悬臂梁缺口冲击能达到120J/m～650J/m，熔融指数13.1g/10min～21.3g/10min，成型收缩率可达到0.9%～1.3%，该专利文献制备的汽车保险杠材料具有良好的刚韧平衡性、流动性，但材料的收缩率较大，不适合于生产模具结构设计复杂且收缩率要求低的产品。
现有技术不能有效的控制产品在注塑成型及烘烤喷涂过程中尺寸的波动范围；材料熔体速率偏低，不适合生产薄壁化、外观设计复杂且外观要求高的保险杠产品。
其他相关专利：
1、一种低收缩高流动高韧性聚丙烯的制备方法，申请号：200710047775.4；
2、一种低收缩率汽车保险杠专用聚丙烯复合物及其制备方法，申请号：201210460696.7；
3、一种薄壁化汽车保险杠专用聚丙烯复合材料及其制备方法，申请号：201210461727.0；
4、一种尺寸稳定性良好的聚丙烯组合物及其制备方法与用途，申请号：201210372018.5；
5、一种聚丙烯汽车保险杠专用料及其制备方法，申请号：201210111297.x；
6、一种薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备方法，申请号：201010196779.0；
7、一种汽车保险杠用耐候抗冲聚丙烯专用材料及制备方法，申请号：201310157330.7。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物及其制备方法，其能更好的控制大型薄壁喷涂制品在注塑成型及烘烤喷涂过程中尺寸的波动范围；解决大型薄壁喷涂制品注塑成型时易产生外观缺陷的问题。
本发明的技术方案是：所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：10-60份，共聚聚丙烯：10-40份，热塑性弹性体：10-25份，聚乙烯：3-8份，矿物填料：0-35份，热稳定剂：0.2-1份，光稳定剂：0.2-1份，偶联剂：0.3-1份，其他助剂：0.5-3份；所述其他助剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯钠、N,N’－乙撑双硬脂酰胺、丙烯酸酯-羧酸-乙烯三元共聚物和脂肪族环氧树脂中的一种或几种。
所述均聚聚丙烯熔融指数：70-120g/10min；所述共聚聚丙烯熔融指数：20-40g/10min，收缩率：0.7-0.9%。
所述热塑性弹性体为三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种或几种；
所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种；
所述矿物填料为滑石粉、云母粉、硅灰石、蒙脱石中的一种或几种；所述矿物填料的粒径为0.5到5微米；
所述热稳定剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类热稳定剂、硫酯类热稳定剂中的一种或几种；
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、水杨酸酯类紫外线吸收剂、苯酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、取代丙烯腈类紫外线吸收剂和三嗪类紫外线吸收剂中的一种或几种。
上述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的用途，用于制备大型薄壁喷涂制品或外观非喷涂制品；所述大型薄壁喷涂制品是汽车保险杠。
一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
A、原材料混合：按下列重量份配比称取原材料：均聚聚丙烯：10-60份，共聚聚丙烯：10-40份，热塑性弹性体：10-25份，聚乙烯：3-8份，矿物填料：0-35份，热稳定剂：0.2-1份，光稳定剂：0.2-1份，偶联剂：0.3-1份，其他助剂：0.5-3份，所述其他助剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯钠、N,N’－乙撑双硬脂酰胺、丙烯酸酯-羧酸-乙烯三元共聚物和脂肪族环氧树脂中的一种或几种；先将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、热塑性弹性体和聚乙烯加入混料机均混，然后加入偶联剂均混，再加入其他助剂、热稳定剂、光稳定剂和矿物填料均混；低速搅拌混合2-8分钟，得到预混料；
B、将上述步骤中获得的预混料加入双螺杆挤出机中，在170-240℃的温度下熔融共混，挤出造粒，得到高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物。
本发明中的高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物具有流动性高、收缩率低、尺寸稳定性佳，本发明提供的高流动性、低收缩、低后收缩、耐低温、耐老化、尺寸稳定性佳的聚丙烯组合物及其制备方法，通过加入低收缩聚丙烯、矿粉、热塑性弹性体及相关助剂来控制产品注塑成型冷确过程，通过高流动性聚丙烯和相应助剂来解决产品注塑成型时易产生的外观缺陷。本发明生产配方成熟，挤出工艺简单，产品的性能可以通过配方进行调整，性能可控，注塑成型工艺范围宽，适合于生产对装配尺寸要求高的汽车保险杠等大型薄壁喷涂制品及外观非喷涂制品，能满足当前汽车保险杠产品的成型要求和装配要求。
具体实施方式
本发明的关键点是：汽车保险杠薄壁化，设计结构复杂，材料熔体流动速率高才能满足产品的外观要求。汽车保险杠材料要求低收缩、低后收缩。
所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物包括以下组分（重量份）：均聚聚丙烯10-60，共聚聚丙烯10-40，热塑性弹性体10-25，聚乙烯3-8，矿物填料0-35，热稳定剂0.2-1，光稳定剂0.2-1，偶联剂0.3-1，其他助剂0.5-3。
所述均聚聚丙烯熔融指数为70-120g/10min。
所述共聚聚丙烯熔融指数：20-40g/10min，收缩率：0.7-0.9%。
所述热塑性弹性体为三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种或几种。
所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种。
所述矿物填料，粒径为0.5到5微米。
所述酚类热稳定剂为抗氧剂1010，亚磷酸酯类热稳定剂为抗氧剂168，硫酯类热稳定剂为高分子量、耐高温型抗氧剂412S。
所述光稳定剂为受阻胺HALS与紫外光吸收剂的复配，受阻胺为3808PP5，紫外光吸收剂为UV-531。
所述偶联剂为硅烷类、钛酸酯、钛铝酸酯中的一种或几种。
所述其他助剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡、白油、N,N’－乙撑双硬脂酰胺、丙烯酸酯-羧酸-乙烯三元共聚物、脂肪族环氧树脂中的一种或几种。
所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份配比将相应份量的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、热塑性弹性体、线性低密度聚乙烯加入混料机均混，然后加入偶联剂均混，再加入其他助剂、热稳定剂、光稳定剂、矿物填料，混合低速搅拌2-8min，得到预混料。
步骤二、将步骤一获得的预混料加入到双螺杆挤出机中，设置喂料频率为6-10Hz，主机频率22-26Hz，挤出段温度设置为170-180℃，190-230℃，190-230℃，190-230℃，190-230℃，185-225℃，185-225℃，185-225℃，200-240℃，挤出塑料条经水冷，水槽温度20-60℃，风干切粒，得到高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物。
本发明产品经实验装车应用，无不良反馈，本发明已经覆盖了汽车保险杠所用技术的改性聚烯烃配方。
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
表一是按上述方法制备高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的五个实施例的组分配比
对实施例一至实施例五所得的一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物进行性能测试，样条以国标测试，收缩率测试选用103.2×4mm的圆盘型腔模具，样条及圆盘在23±1℃，湿度55%的环境中调节48小时，圆盘的后收缩模拟保险杠产品喷涂烘烤温度，在空气鼓风烘箱90℃两小时后在在23±1℃，湿度55%的环境中调节48小时进行后收缩测试，测试结果如表二所示：
上述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的用途，用于制备对装配尺寸要求高的大型薄壁喷涂制品（如：汽车保险杠）或外观非喷涂制品。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物，其特征是，所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：10-60份，共聚聚丙烯：10-40份，热塑性弹性体：10-25份，聚乙烯：3-8份，矿物填料：0-35份，热稳定剂：0.2-1份，光稳定剂：0.2-1份，偶联剂：0.3-1份，其他助剂：0.5-3份；所述其他助剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯钠、N,N’－乙撑双硬脂酰胺、丙烯酸酯-羧酸-乙烯三元共聚物和脂肪族环氧树脂中的一种或几种；
所述均聚聚丙烯熔融指数为70-120g/10min；所述共聚聚丙烯熔融指数为20-40g/10min，收缩率为0.7-0.9%；
所述热塑性弹性体为三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种或几种；
所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种；
所述矿物填料为滑石粉、云母粉、硅灰石、蒙脱石中的一种或几种；所述矿物填料的粒径为0.5到5微米；
所述热稳定剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类热稳定剂、硫酯类热稳定剂中的一种或几种；
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、水杨酸酯类紫外线吸收剂、苯酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、取代丙烯腈类紫外线吸收剂和三嗪类紫外线吸收剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物，其特征在于，所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：31.3份，共聚聚丙烯：36份，热塑性弹性体：15份，聚乙烯：6份，矿物填料：10份，热稳定剂：0.3份，光稳定剂：0.4份，偶联剂：0.5份，其他助剂：0.5份。
3.根据权利要求1所述的高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物，其特征在于，所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：28.3份，共聚聚丙烯：28份，热塑性弹性体：18份，聚乙烯：4份，矿物填料：20份，热稳定剂：0.3份，光稳定剂：0.4份，偶联剂：0.5份，其他助剂：0.5份。
4.根据权利要求1所述的高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物，其特征在于，所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：27.3份，共聚聚丙烯：25份，热塑性弹性体：17份，聚乙烯：4份，矿物填料：25份，热稳定剂：0.3份，光稳定剂：0.4份，偶联剂：0.5份，其他助剂：0.5份。
5.根据权利要求1所述的高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物，其特征在于，所述高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的组分为（重量份）：均聚聚丙烯：22.3份，共聚聚丙烯：20份，热塑性弹性体：18份，聚乙烯：3份，矿物填料：35份，热稳定剂：0.3份，光稳定剂：0.4份，偶联剂：0.5份，其他助剂：0.5份。
6.一种权利要求1所述的高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
A、原材料混合：按下列重量份配比称取原材料：均聚聚丙烯：10-60份，共聚聚丙烯：10-40份，热塑性弹性体：10-25份，聚乙烯：3-8份，矿物填料：0-35份，热稳定剂：0.2-1份，光稳定剂：0.2-1份，偶联剂：0.3-1份，其他助剂：0.5-3份，所述其他助剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯钠、N,N’－乙撑双硬脂酰胺、丙烯酸酯-羧酸-乙烯三元共聚物和脂肪族环氧树脂中的一种或几种；先将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、热塑性弹性体和聚乙烯加入混料机均混，然后加入偶联剂均混，再加入其他助剂、热稳定剂、光稳定剂和矿物填料均混；低速搅拌混合2-8分钟，得到预混料；
B、将上述步骤中获得的预混料加入双螺杆挤出机中，在170-240℃的温度下熔融共混，挤出造粒，得到高流动高尺寸稳定性聚丙烯组合物；
在步骤B中，设置喂料频率为6-10Hz，主机频率22-26Hz，挤出段温度分别设置为170-180℃，190-230℃，190-230℃，190-230℃，190-230℃，185-225℃，185-225℃，185-225℃，200-240℃，挤出塑料条经水冷，水槽温度20-60℃，风干切粒。
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