專利名稱：汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及制備方法，尤其是涉及一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納 米二氧化硅復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是應(yīng)用較為廣泛的熱塑性通用塑料之一，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)量大、重量 輕、性價(jià)比高，具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，耐化學(xué)藥品，因而廣泛應(yīng)用于汽車、家電、家具、化 工、包裝等領(lǐng)域。但它是非極性材料，呈化學(xué)惰性，與其他極性材料，如尼龍(PA)、聚對(duì)苯二 甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)和無機(jī)填料、增強(qiáng)纖維的相容性、親和性較差，限制了進(jìn) 一步推廣及應(yīng)用。目前對(duì)于PP改性的工作和報(bào)道很多，其中相容劑法運(yùn)用十分廣泛，該法是通過不 同的改性手段使PP分子鏈上接枝上極性基團(tuán)，該類接枝物可大大改善PP與極性聚合物、無 機(jī)填料和增強(qiáng)纖維的相容性。本發(fā)明運(yùn)用聚丙烯接枝不飽和酸或酸酐的低聚物為相容劑， 將納米二氧化硅引入到PP基體中，旨在改善其低溫力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，提升PP的綜合 性能，使其滿足汽車保險(xiǎn)杠材料要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有較好的韌 性和低溫力學(xué)性能汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料及制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征在于，該材料包括以 下組分及含量):聚丙烯80-90 ；
納米二氧化硅1-5
增韌劑4-10
相容劑2-5
偶聯(lián)劑1-2
抗氧劑0. 1-0. 5
潤(rùn)滑劑0. 1-0. 5。所述的聚丙烯選自共聚聚丙烯或嵌段聚丙烯中的一種或兩種。所述的納米二氧化硅的粒徑為20-100nm。所述的增韌劑選自市售的POE或市售的EPDM中的一種或兩種。所述的相容劑為聚丙烯接枝不飽和酸或酸酐的低聚物，相容劑的熔融指數(shù)為 40-150g/10min，接枝率為 0. 5-1 %。所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，包括市售KH550或市售KH570。所述的抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種，所述的受阻酚類抗氧劑包括市售抗氧劑1010，所述的亞磷酸酯類抗氧劑包括市售抗氧劑168。所述的潤(rùn)滑劑包括硬脂酸鹽或油酸鹽。一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該 方法包括以下步驟(1)按照以下組分及含量(wt % )準(zhǔn)備原料聚丙烯80-90，納米二氧化硅1-5，增韌劑4-10，相容劑2-5，偶聯(lián)劑1-2，抗氧劑0. 1-0. 5，潤(rùn)滑劑0. 1-0. 5 ；(2)納米二氧化硅預(yù)處理將IOg內(nèi)米二氧化硅分散于甲苯中，機(jī)械攪拌下超聲波 分散30min，將偶聯(lián)劑溶于無水乙醇，用HCl調(diào)節(jié)pH值至7_8，然后與納米二氧化硅混合均 勻，通入N2及冷卻水，加熱至甲苯回流溫度并保持lh，然后冷卻至20-25°C，離心分離，干燥 后以甲苯為溶劑，用索氏提取器抽取12h，得到處理完成的納米二氧化硅，烘干備用；(3)將上述原料放入高速混合機(jī)中混合2-5min，然后出料；(4)將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿機(jī)的轉(zhuǎn)速為180_600rpm， 溫度為180-220°C，擠出造粒得到產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明混料前先用適當(dāng)偶聯(lián)劑對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行表面處理， 很大程度上防止納米二氧化硅團(tuán)聚，然后運(yùn)用聚丙烯接枝不飽和酸或酸酐的低聚物為相容 劑，大大提高了聚丙烯樹脂與顆粒填充劑中間的結(jié)合力，使引入得納米顆粒填充劑納米二 氧化硅均勻分散，提高了聚丙烯的低溫力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。增韌劑的加入，增加了該復(fù) 合材料的韌性和耐沖擊性，有利于材料綜合性能的提高?？寡鮿?010或其與亞磷酸酯類抗 氧劑復(fù)合配方的加入，使聚丙烯在加工過程中具備良好的加工穩(wěn)定性，避免色澤、性能發(fā)生 變化。硬脂酸鹽類或油酸鹽類等礦物性潤(rùn)滑劑的加入，改善了聚丙烯在加工過程中的流動(dòng) 性和脫模性。通過簡(jiǎn)易的方法向聚丙烯樹脂中加入了納米二氧化硅，其效果較為理想，該法 所制備的材料改善了聚丙烯本體的一些不足，具有較好的韌性和低溫力學(xué)性能，可用于汽 車保險(xiǎn)杠部件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1-3一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下 步驟(1)按照以下組分及含量(wt% )準(zhǔn)備原料共聚聚丙烯、納米二氧化硅、增韌劑、 相容劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑1010、潤(rùn)滑劑；其中納米二氧化硅粒徑為50nm，增韌劑為市售的 Ρ0Ε,相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸的低聚物，熔融指數(shù)為lOOg/lOmin，接枝率為0. 8%，偶聯(lián) 劑為市售KH550，潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，各組分含量如表1所示。
(2)納米二氧化硅預(yù)處理將納米二氧化硅分散于甲苯中，機(jī)械攪拌下超聲波分 散30min，將偶聯(lián)劑溶于無水乙醇，用HCl調(diào)節(jié)pH值至7，然后與納米二氧化硅混合均勻，通 入N2及冷卻水，加熱至甲苯回流溫度并保持lh，然后冷卻至25°C，離心分離，干燥后以甲苯 為溶劑，用索氏提取器抽取12h，得到處理完成的納米二氧化硅，烘干備用；(3)將上述原料放入高速混合機(jī)中混合％iin，然后出料；(4)將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿機(jī)的轉(zhuǎn)速為200rpm，溫度 為200 °C，擠出造粒得到產(chǎn)品。表 權(quán)利要求
1.一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征在于，該材料包括以下 組分及含量):聚丙烯80-90 ；納米二氧化硅1-5 ；增韌劑4-10 ；相容劑2-5 ；偶聯(lián)劑1-2 ；抗氧劑0. 1-0. 5 ；潤(rùn)滑劑0.1-0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征 在于，所述的聚丙烯選自共聚聚丙烯或嵌段聚丙烯中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征 在于，所述的納米二氧化硅的粒徑為20-100nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征 在于，所述的增韌劑選自市售的POE或市售的EPDM中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其 特征在于，所述的相容劑為聚丙烯接枝不飽和酸或酸酐的低聚物，相容劑的熔融指數(shù)為 40-150g/10min，接枝率為 0. 5-1 %。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征 在于，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，包括市售KH550或市售KH570。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征 在于，所述的抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種，所述的受 阻酚類抗氧劑包括市售抗氧劑1010，所述的亞磷酸酯類抗氧劑包括市售抗氧劑168。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料，其特征 在于，所述的潤(rùn)滑劑包括硬脂酸鹽或油酸鹽。
9.一種汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方 法包括以下步驟(1)按照以下組分及含量(wt% )準(zhǔn)備原料 聚丙烯 80-90，納米二氧化硅1-5，增韌劑4-10，相容劑2-5，偶聯(lián)劑1-2，抗氧劑0. 1-0. 5，潤(rùn)滑劑0. 1-0. 5 ；(2)納米二氧化硅預(yù)處理將IOg納米二氧化硅分散于甲苯中，機(jī)械攪拌下超聲波分散 30min，將偶聯(lián)劑溶于無水乙醇，用HCl調(diào)節(jié)pH值至7_8，然后與納米二氧化硅混合均勻，通 入N2及冷卻水，加熱至甲苯回流溫度并保持lh，然后冷卻至20-25°C，離心分離，干燥后以 甲苯為溶劑，用索氏提取器抽取12h，得到處理完成的納米二氧化硅，烘干備用；(3)將上述原料放入高速混合機(jī)中混合2-5min，然后出料；(4)將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿機(jī)的轉(zhuǎn)速為180-600rpm，溫度 為180-220°C，擠出造粒得到產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車保險(xiǎn)杠用聚丙烯/納米二氧化硅復(fù)合材料及制備方法，該材料包括以下組分及含量(wt％)聚丙烯80-90、納米二氧化硅1-5、增韌劑4-10、相容劑2-5、偶聯(lián)劑1-2、抗氧劑0.1-0.5、潤(rùn)滑劑0.1-0.5，利用偶聯(lián)劑處理納米二氧化硅后，將上述原料放入高速混合機(jī)中混合，再放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒得到產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有剛性好、韌性好，同時(shí)材料具有致密性、光潔度和耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造汽車保險(xiǎn)杠部件。
文檔編號(hào)C08K9/06GK102108160SQ20091024729
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者孟成銘, 楊濤, 楊艷, 陳曉東 申請(qǐng)人:上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司