專利名稱：一種利用回收聚乙烯/尼龍復(fù)合膜料生產(chǎn)的汽車保險(xiǎn)杠專用材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料的改性技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種利用回收PE/PA 復(fù)合膜料生產(chǎn)的汽車保險(xiǎn)杠專用材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前隨著塑料使用量的日益增加，每年淘汰的塑料制品也隨之增多，如果不能及時(shí)回收處理，不僅造成資源的極大浪費(fèi)，還給環(huán)境造成很大的污染。特別是在包裝材料市場上，每年產(chǎn)生大量的廢舊包裝薄膜，其中產(chǎn)量較大的聚乙烯/尼龍(PE/PA)復(fù)合膜由于其聚乙烯(PE)和尼龍(PA)相容性差而回收利用率低，通常采用填埋和焚燒方式處理，因此給環(huán)境造成很大的污染。汽車保險(xiǎn)杠是一種表面積大，形狀復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)部件，不僅要求具有優(yōu)異的高低溫沖擊韌性、剛性、耐老化性、耐熱性，還要有耐油性、可噴涂性。聚丙烯(PP)由于具有價(jià)格低、原材料豐富、力學(xué)均衡性好、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，近年來異軍突起，成為最熱門的汽車零部件材料。用PP制作的汽車零部件品種較多，汽車保險(xiǎn)杠是主要的零部件之一。但是PP 的低溫脆性大，成型收縮率大，耐沖擊性能差，因此用于汽車保險(xiǎn)杠時(shí)需要對其進(jìn)行改性。目前，PP汽車保險(xiǎn)杠專用料的生產(chǎn)方法主要是采用雙螺桿擠出機(jī)將共混均勻的聚丙烯、增韌劑、無機(jī)填料及其助劑等擠出造粒，其中的增韌劑大多采用三元乙丙橡膠 (EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、二元乙丙橡膠(EHO、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物 (SBS)等，填料包括滑石粉、云母、玻璃纖維、碳酸鈣等。目前大多數(shù)的保險(xiǎn)杠專用料采用的體系有ΡΡ/Ρ0Ε共混體系，PP/EPDM/滑石粉共混體系，PP/CPP/P0E/硅灰石共混改性體系等。中國發(fā)明專利CN101190981A公開了一種利用廢棄印刷電路板非金屬粉末制備汽車保險(xiǎn)杠專用料的生產(chǎn)方法，該發(fā)明為廢印刷電路板中非金屬材料的再資源化利用提供了一種新的途徑，但是廢棄印刷電路板中的非金屬材料主要是用熱固性樹脂涂覆的玻璃纖維布，將其粉碎后添加到聚丙烯中將大大降低材料的加工流動性，很難滿足汽車保險(xiǎn)杠的注塑成型要求，另外，這種非金屬粉末與聚丙烯基體的相容性也較差，制備的復(fù)合材料沖擊韌性也欠佳。中國發(fā)明專利CN101864110A公開了一種利用回收塑料生產(chǎn)的汽車專用料，其中所涉及的回收塑料包括PI3R管、洗衣機(jī)筒、電瓶殼、汽車保險(xiǎn)杠、空調(diào)室外機(jī)殼等PP塑料，生產(chǎn)的汽車專用料可用于汽車保險(xiǎn)杠、檔泥板、儀表板、門內(nèi)飾板、車燈座等。該方法所回收的塑料制品種類較多，而各類制品所用的PP的物性差別較大，這為材料的配方設(shè)計(jì)帶來較大困難，而且產(chǎn)品的質(zhì)量很難穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于解決當(dāng)前存在的資源再生利用和減少環(huán)境污染的問題，提供了一種利用回收PE/PA復(fù)合膜料制備的汽車專用材料。不僅降低了資源浪費(fèi)和減少了環(huán)境污染，而且降低了材料成本，為企業(yè)和社會創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種汽車保險(xiǎn)杠專用材料，由以下組分按質(zhì)量百分比組成
PE/PA復(fù)合膜料5 ；35%，
聚丙烯20 55%，
熱塑性彈性體接枝物3 15%，
無機(jī)填充物5 30%，
抗氧劑0. 1 0.5%，
偶聯(lián)劑0.2 1%，
潤滑劑0. 1 2%，
成核劑0. 1 2%，
其它功能助劑1 2%。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述PE/PA復(fù)合膜料為LDPE/PA6復(fù)合膜、 LDPE/PA66復(fù)合膜、HDPE/PA6復(fù)合膜或HDPE/PA66復(fù)合膜或其混合物或由其經(jīng)過擠出
造粒得到的PE/PA再生粒。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述聚丙烯為各種粒狀、粉狀、塊狀的共聚或均聚
聚丙烯。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述熱塑性彈性體接枝物為三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐EPDM-g-MAH、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐SBS-g-MAH、聚烯烴熱塑性彈性體接枝馬來酸酐TPO-g-MAH、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH中的一種或兩種。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述無機(jī)填充物為碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、云母、 硫酸鈣晶須、硫酸鎂晶須、玻璃纖維中的一種、兩種或兩種以上的混合物。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑 DLTP中的一種或幾種混合。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑(如KH550，KH560等)、鈦酸酯偶聯(lián)劑(如NDZ101，NDZOl等)、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、白油、 乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種的混合物；
所述成核劑為α晶型成核劑(如有機(jī)磷系列成核劑，山梨醇類成核劑)或β晶型成核劑中的一種或兩種。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，所述其它功能助劑為抗紫外線吸收劑、色粉或色母粒。在上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料中，回收ΡΕ/ΡΑ復(fù)合膜料經(jīng)過改善其相容性后具有較優(yōu)異的沖擊韌性和拉伸性能；采用熱塑性彈性體接枝物一方面解決了 ΡΕ/ΡΑ復(fù)合膜的相容性問題，另一方面做為增韌劑可以提高復(fù)合材料的沖擊韌性，尤其是滿足汽車保險(xiǎn)杠對低溫沖擊韌性的要求；采用超細(xì)的無機(jī)填充物一方面不會給材料的沖擊韌性造成太大的影響，另一方面可以很好地提高材料的剛性和模量以及降低材料的收縮率；抗氧劑的加入可有效防止材料在加工和使用過程中的氧化降解；偶聯(lián)劑作為表面處理劑，可有效改善無機(jī)
5填料與高聚物之間的界面粘結(jié)力，從而提高材料的綜合性能；加入合適的潤滑劑將有效改善材料在加工過程中與機(jī)器設(shè)備的摩擦，降低能耗，以及提高其流動性和脫模性；成核劑的加入可以有效改善聚丙烯材料的成核效果，提高材料的剛性和耐熱性；其它顏料和紫外吸收劑等助劑可根據(jù)需求選擇添加。上述汽車保險(xiǎn)杠專用材料的制備方法，包括如下步驟
(1)將無機(jī)填充物、抗氧劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、成核劑及其它功能助劑按照配比稱量，采用攪拌機(jī)攪拌均勻，然后將回收PE/PA復(fù)合膜料、聚丙烯、熱塑性彈性體接枝物加入到攪拌機(jī)中繼續(xù)攪拌均勻；
(2)將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為160 170°C，170 190°C，190 200 °C，190 210°C，200 210°C，200 220°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為250 330r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為M 35r/ min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；
(3)上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的汽車保險(xiǎn)杠專用材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)采用回收的PE/PA復(fù)合膜料做為制備汽車保險(xiǎn)杠的原料之一，其來源非常豐富，而且成本很低，另一方面減少了環(huán)境污染， 實(shí)現(xiàn)了變廢為寶、資源循環(huán)利用的目的；(2)由于PE和PA相容性差，不能形成熱力學(xué)均相體系，本發(fā)明采用熱塑性彈性體接枝物做為相容劑，一方面能夠改善PE和PA的相容性，使其形成微觀形態(tài)上的均相體系，提高了材料的綜合性能，另一方面熱塑性彈性體可以提高復(fù)合材料的沖擊韌性，使其滿足汽車保險(xiǎn)杠材料的要求；(3)復(fù)合材料中的尼龍PA由于屬于極性高聚物，對于油漆的吸附力強(qiáng)，有利于汽車保險(xiǎn)杠材料后期的表面噴漆處理?？傊?， 采用此方法制備的汽車保險(xiǎn)杠專用料具有工藝簡單、成本低廉、綜合性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比回收PE/PA復(fù)合膜料10% (東莞普能塑料科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn))，共聚聚丙烯68% (大慶煉化公司生產(chǎn)，牌號SP178)，乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH 5% (廣州合成化學(xué)有限公司生產(chǎn)，牌號HS2-010A)，滑石粉15% (5000目，表面活化處理，市購常規(guī)型號)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0. 1% (瑞士汽巴公司生產(chǎn))，硅烷偶聯(lián)劑KH550 0.5% (杭州沸點(diǎn)化工有限公司生產(chǎn))，硬脂酸鈣0.2%，成核劑NAll 0. 1%，色母粒(自制)。首先將上述物料加入到高速攪拌機(jī)中攪拌均勻；
然后將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))160°C，175°C，1900C，200°C，205°C，210°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為28r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；
上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得汽車保險(xiǎn)杠專用料。
實(shí)施例2
按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比回收PE/PA復(fù)合膜料15% (東莞普能塑料科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn))，共聚聚丙烯60% (燕山石化公司生產(chǎn)，牌號K8303)，乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH 5% (廣州合成化學(xué)有限公司生產(chǎn)，牌號HS2-010A)，滑石粉18% (5000目，表面活化處理，市購常規(guī)型號)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0. 1% (瑞士汽巴公司生產(chǎn))，硅烷偶聯(lián)劑KH550 0.5% (杭州沸點(diǎn)化工有限公司生產(chǎn))，硬脂酸鋅0.2%，成核劑NAll 0. 1%，色母粒(自制)。首先將上述物料加入到高速攪拌機(jī)中攪拌均勻；
然后將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))165°C，1800C，1950C，200°C，205°C，210°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為310r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為30r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；
上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得汽車保險(xiǎn)杠專用料。
實(shí)施例3
按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比回收PE/PA復(fù)合膜料20% (東莞普能塑料科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn))，共聚聚丙烯47. 9% (燕山石化公司生產(chǎn)，牌號1947)，乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH 10% (廣州合成化學(xué)有限公司生產(chǎn)，牌號HS2-010A)，滑石粉20% (5000目，表面活化處理，市購常規(guī)型號)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0. 1% (瑞士汽巴公司生產(chǎn))，硅烷偶聯(lián)劑KH550 0.5% (杭州沸點(diǎn)化工有限公司生產(chǎn))，硬脂酸鋅0.2%，成核劑NAll 0. 2%，色母粒(自制)。首先將上述物料加入到高速攪拌機(jī)中攪拌均勻；
然后將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))1701，1801，1901，1901，2001，2101，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為^Or/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為28r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；
上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得汽車保險(xiǎn)杠專用料。
實(shí)施例4
按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比回收PE/PA復(fù)合膜料15% (東莞普能塑料科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn))，共聚聚丙烯53. 7% (齊魯石化公司生產(chǎn)，牌號EPF30R)，三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐EPDM-g-MAH 8% (佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司生產(chǎn))，碳酸鈣20% (納米級，表面活化處理，市購常規(guī)型號)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0.2% (瑞士汽巴公司生產(chǎn))，硅烷偶聯(lián)劑KH560 0.5% (杭州沸點(diǎn)化工有限公司生產(chǎn))，硬脂酸鋅0.3%，成核劑 NAll 0.2%，色母粒2% (自制)。首先將上述物料加入到高速攪拌機(jī)中攪拌均勻；
然后將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))1701，1801，1901，1901，2001，2101，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為310r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為32r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；
上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得汽車保險(xiǎn)杠專用料。
實(shí)施例5
按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比回收PE/PA復(fù)合膜料20% (東莞普能塑料科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn))，共聚聚丙烯43. 7% (齊魯石化公司生產(chǎn)，牌號EPF30R)，三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐EPDM-g-MAH 8% (佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司生產(chǎn))，碳酸鈣25% (納米級，表面活化處理，市購常規(guī)型號)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0.2% (瑞士汽巴公司生產(chǎn))，硅烷偶聯(lián)劑KH560 0.5% (杭州沸點(diǎn)化工有限公司生產(chǎn))，硬脂酸鈣0.3%，成核劑 NAll 0.2%，色母粒2% (自制)。首先將上述物料加入到高速攪拌機(jī)中攪拌均勻；
然后將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))1701，1801，1901，1901，2001，2101，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為330r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為34r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；
上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得汽車保險(xiǎn)杠專用料。上述實(shí)施例中所得材料的物理力學(xué)性能如表1所示
表權(quán)利要求
1.一種汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于由以下組分按質(zhì)量百分比組成 PE/PA復(fù)合膜料5 ；35%，聚丙烯20 55%， 熱塑性彈性體接枝物3 15%， 無機(jī)填充物5 30%， 抗氧劑0. 1 0.5%， 偶聯(lián)劑0.2 1%， 潤滑劑0. 1 2%， 成核劑0. 1 2%， 其它功能助劑1 2%。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述PE/PA復(fù)合膜料為LDPE/PA6復(fù)合膜、LDPE/PA66復(fù)合膜、HDPE/PA6復(fù)合膜或HDPE/PA66復(fù)合膜或其混合物或由其經(jīng)過擠出造粒得到的PE/PA再生粒。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述聚丙烯為各種粒狀、粉狀、塊狀的共聚或均聚聚丙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述熱塑性彈性體接枝物為三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐EPDM-g-MAH、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐 SBS-g-MAH、聚烯烴熱塑性彈性體接枝馬來酸酐TPO-g-MAH、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH中的一種或兩種。
5.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述無機(jī)填充物為碳酸鈣、 滑石粉、硅灰石、云母、硫酸鈣晶須、硫酸鎂晶須、玻璃纖維中的一種、兩種或兩種以上的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010、 抗氧劑168、抗氧劑DLTP中的一種或幾種混合。
7.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、 鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種。
8.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、白油、乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種的混合物；所述成核劑為α晶型成核劑或β晶型成核劑中的一種或兩種。
9.如權(quán)利要求1所述的汽車保險(xiǎn)杠專用材料，其特征在于，所述其它功能助劑為抗紫外線吸收劑、色粉或色母粒。
10.權(quán)利要求1所述汽車保險(xiǎn)杠專用材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將無機(jī)填充物、抗氧劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、成核劑及其它功能助劑按照配比稱量，采用攪拌機(jī)攪拌均勻，然后將回收ΡΕ/ΡΑ復(fù)合膜料、聚丙烯、熱塑性彈性體接枝物加入到攪拌機(jī)中繼續(xù)攪拌均勻；(2)將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為160 170°C，170 190°C，190 200 °C，190 210°C，200 210°C，200 220°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為250 330r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為M 35r/ min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；(3)上述粒條經(jīng)過水槽冷卻，風(fēng)干后進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的汽車保險(xiǎn)杠專用材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用回收聚乙烯/尼龍復(fù)合膜料生產(chǎn)的汽車保險(xiǎn)杠專用材料及其制備方法，包括PE/PA復(fù)合膜料5～35％，聚丙烯20～55％，熱塑性彈性體接枝物3～15％，無機(jī)填充物5～30％，抗氧劑0.1～0.5％，偶聯(lián)劑0.2～1％，潤滑劑0.1～2％，成核劑0.1～2％，其它功能助劑1～2％。采用回收的PE/PA復(fù)合膜料做為原料，來源豐富，成本低，變廢為寶；采用熱塑性彈性體接枝物做為相容劑，能夠改善PE和PA的相容性，形成微觀形態(tài)上的均相體系，提高材料的綜合性能和沖擊韌性；采用聚丙烯材料和無機(jī)填充物有利于改善材料的加工流動性和賦予其均衡的物理力學(xué)性能；復(fù)合材料中的尼龍PA對于油漆的吸附力強(qiáng)，有利于汽車保險(xiǎn)杠材料后期的表面噴漆處理。
文檔編號C08L23/14GK102276925SQ20111017923
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者任萍, 袁海兵, 郝建鑫, 郝源增 申請人:廣州市聚賽龍工程塑料有限公司