本發(fā)明屬于有機(jī)高分子復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)的快速發(fā)展，資源和環(huán)境問題日益突出，輕量化材料在汽車上的應(yīng)用成為研究的熱點(diǎn)。汽車保險(xiǎn)杠材料不僅要有優(yōu)異的抗沖擊性、流動(dòng)性、剛性、熱穩(wěn)定性以及尺寸穩(wěn)定性，還必須具備良好的可噴涂性，而目前多數(shù)的汽車保險(xiǎn)杠材料不能同時(shí)滿足這些綜合性能要求。
聚丙烯具有強(qiáng)度高、密度低、耐熱、耐化學(xué)藥品、加工溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在汽車內(nèi)外飾件及結(jié)構(gòu)件中得到了快速的應(yīng)用發(fā)展，改性聚丙烯已經(jīng)成為生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠的主流材料。然而，聚丙烯是非極性材料，表面能較低，與油漆粘結(jié)強(qiáng)度較低，不利于保險(xiǎn)杠表面噴涂。目前提高聚丙烯復(fù)合材料噴涂性能主要有兩類途徑：1、表面處理，采用火焰、等離子體、輻射反應(yīng)等手段在材料表面生成羰基、羧基等活性基團(tuán)，改善噴涂性能，但是工序復(fù)雜，操作難度大，通常作為輔助手段；2、樹脂基體改性，通過添加PP接枝物或者其他極性助劑提高材料的表面活性，這是提高材料噴涂性能的主要手段。
公開號(hào)為CN 103087593A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種易噴涂聚丙烯復(fù)合物及其制備方法，成分配比包括聚丙烯50％-90％、官能團(tuán)的烯烴聚合物2％-15％、乙烯和辛烯共聚的增韌劑2％-10％、增強(qiáng)增剛無機(jī)材料0-25％和添加劑0.3-1.5％，加工溫度為180℃-230℃，按照一定的投料順序通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到產(chǎn)品，熔體指數(shù)為7.7～10g/10min，拉伸強(qiáng)度為23～25MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為15％～30％，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度(23℃)為8.5～10kJ/m2，涂膜附著力為I級(jí)，該材料具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的可噴涂性，但是流動(dòng)性和沖擊性能較差，不適于生產(chǎn)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的保險(xiǎn)杠產(chǎn)品。
公開號(hào)為CN 101838423A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種薄壁保險(xiǎn)杠用改性聚丙烯材料及其制備方法，利用高熔指的共聚聚丙烯提高材料的流動(dòng)性能，并通過一定配比的增韌劑和礦物纖維實(shí)現(xiàn)材料的剛性與韌性平衡，但是材料的熱變形溫度較低，不能滿足高溫環(huán)境中保險(xiǎn)杠產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。
由上可見，現(xiàn)有技術(shù)尚不能滿足汽車保險(xiǎn)杠產(chǎn)品對(duì)綜合性能的較高要求，研制一種具有優(yōu)異的抗沖擊性、流動(dòng)性、剛性、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性及可噴涂性的汽車配件材料用品成 為本領(lǐng)域的一大技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種具有優(yōu)異的抗沖擊性、流動(dòng)性、剛性、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性及可噴涂性等綜合性能的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料，還相應(yīng)提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便的該易噴涂聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，以及在制備汽車保險(xiǎn)杠產(chǎn)品中的應(yīng)用。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種可用于汽車配件的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料，所述聚丙烯復(fù)合材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分混合制備而成：
聚丙烯 40-65份；
熱塑性彈性體 10-18份；
聚乙烯 0-3份；
極性共聚物 0-3份；
礦物填料 20-30份；
抗氧劑 0.3-0.5份；
光穩(wěn)定劑 0.3-0.5份；和
其他功能性助劑 1-2份。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯和抗沖共聚聚丙烯的混合物，二者的質(zhì)量比范圍優(yōu)選為6∶5～16∶9。更優(yōu)選的，所述嵌段共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為80-110g/10min；所述抗沖共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為20-40g/10min。我們的研究表明，采用單一的聚丙烯作為樹脂基體，一般很難滿足高端保險(xiǎn)杠產(chǎn)品對(duì)材料高剛性、高韌性及良好流動(dòng)性等方面的要求，基于此，本發(fā)明作為一種改進(jìn)方案，優(yōu)選采用嵌段共聚聚丙烯和抗沖共聚聚丙烯進(jìn)行復(fù)配。嵌段共聚聚丙烯是乙烯和丙烯的嵌段共聚物，分子量分布窄，結(jié)晶度高，具有較高的剛性和流動(dòng)性，低溫韌性優(yōu)于均聚丙烯；抗沖共聚聚丙烯是乙烯和丙烯的無規(guī)共聚物，乙烯含量較高，具有較好的綜合性能。將兩種樹脂按照一定比例復(fù)配，具有很高的流動(dòng)性以及較好的剛性及韌性。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述熱塑性彈性體為乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡膠中的一種或幾種。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述聚乙烯為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一種或幾種。更優(yōu)選的，所述聚乙烯和極性共聚物擇一添加。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述極性共聚物為乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(簡(jiǎn)稱EMMA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的一種或幾種，更優(yōu)選采用EMMA?，F(xiàn)有技術(shù) 一般采用PP接枝物提升材料表面極性，由于PP接枝物是在PP分子鏈上形成自由基反應(yīng)而形成，有單體殘余，反應(yīng)活性高，熱穩(wěn)定性差，經(jīng)過擠出造粒和注塑成型兩個(gè)熱加工過程后性能易下降。而本發(fā)明通過采用乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物與聚丙烯進(jìn)行配合，可顯著提高材料可噴涂性，尤其是EMMA熱穩(wěn)定性優(yōu)于PP接枝物及同類乙烯-極性單元共聚物，分子鏈中的酯基能夠促進(jìn)樹脂與填料的相容，提高材料的表面極性。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述礦物填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或幾種；所述礦物填料的粒徑為3～7μm。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述抗氧劑為受阻酚類與亞磷酸酯類復(fù)合型抗氧劑；所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑與鄰羥基二苯甲酮類紫外線吸收劑的復(fù)合物。
上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述其他功能性助劑為硬脂酸鈣、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、脂肪族環(huán)氧共聚物、白油、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
①按照所述的質(zhì)量份數(shù)向低速混合機(jī)中依次添加聚丙烯、熱塑性彈性體、聚乙烯、極性共聚物、礦物填料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和其他功能性助劑，按前述順序添加完后，再混合至少2min；一般2-5min即可；
②將以上得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混煉，擠出溫度設(shè)置為170℃-240℃，擠出造粒，均混后得到易噴涂聚丙烯復(fù)合材料。
作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料在制備汽車保險(xiǎn)杠產(chǎn)品中的應(yīng)用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明提供了一種易噴涂聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，其在PP/EPDM/滑石粉體系的基礎(chǔ)上，提高了材料的可噴涂性，并且使材料同時(shí)具備高流動(dòng)、高抗沖以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案還特別針對(duì)高性能汽車保險(xiǎn)杠產(chǎn)品的性能要求以及注塑特點(diǎn)，提供了易噴涂聚丙烯復(fù)合材料的多種優(yōu)選配方，優(yōu)選改進(jìn)的聚丙烯復(fù)合材料不僅流動(dòng)性好(熔融指數(shù)在20-25之間)、加工溫度范圍寬(190℃-240℃)，而且便于成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型保險(xiǎn)杠產(chǎn)品。在保證可噴涂性的同時(shí)，本發(fā)明的聚丙烯復(fù)合材料具有很高的韌性和斷裂伸長(zhǎng)率，抗沖擊性能很好，并且具有較高的熱變形溫度，能夠滿足不同環(huán)境下的產(chǎn)品應(yīng)用要求。
具體實(shí)施方式
為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實(shí)施例。
除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場(chǎng)購(gòu)買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。
一種可用于汽車配件的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料，該聚丙烯復(fù)合材料主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分混合制備而成：
聚丙烯；該聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯(各實(shí)施例中熔融指數(shù)為95±10g/10min)和抗沖共聚聚丙烯(各實(shí)施例中熔融指數(shù)為30±5g/10min)的混合物；在不同的實(shí)施例中采用了不同的用量及配比，具體參見下表1；
熱塑性彈性體乙烯-辛烯共聚物15份；
線性低密度聚乙烯3份或0份(具體參見下表1)；
乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物3份或0份(具體參見下表1)；
礦物填料20-30份(礦物填料的粒徑為3～7μm)；在不同的實(shí)施例中采用了不同的用量及配比，具體參見下表1；
受阻酚類與亞磷酸酯類復(fù)合型抗氧劑0.3份；
受阻胺類光穩(wěn)定劑與鄰羥基二苯甲酮類紫外線吸收劑的復(fù)合物0.3份；和
其他功能性助劑2份(具體組成參見下表1)。
表1：各實(shí)施例的原材料配比(單位：質(zhì)量份)
一種本實(shí)施例上述的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
①按照上述的質(zhì)量份數(shù)向低速混合機(jī)中依次添加聚丙烯、熱塑性彈性體、聚乙烯、極性共聚物、礦物填料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和其他功能性助劑，按前述順序添加完后，再混合2min-5min；
②將以上得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混煉，擠出溫度設(shè)置為170℃-240℃，擠出造粒，均混后得到易噴涂聚丙烯復(fù)合材料。
對(duì)上述各實(shí)施例得到的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)測(cè)試及性能指標(biāo)測(cè)試，得到的測(cè)試結(jié)果如下表2所示。
表2：各實(shí)施例測(cè)試結(jié)果
從上表2的測(cè)試結(jié)果可以看出，本發(fā)明各實(shí)施例制得的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料同時(shí)具備高流動(dòng)、高抗沖以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性，而且實(shí)施例2、實(shí)施例4和實(shí)施例5的噴涂性能更優(yōu)于實(shí)施例1和實(shí)施例3。在相同比例填充時(shí)，只添加極性共聚物比添加聚乙烯噴涂效果更優(yōu)。因?yàn)闃O性共聚物和聚乙烯韌性高、強(qiáng)度低，為保證材料剛性，更優(yōu)選只添加一種。
由上可見，本發(fā)明的易噴涂聚丙烯復(fù)合材料綜合性能均優(yōu)于現(xiàn)有一般的聚丙烯復(fù)合材料 產(chǎn)品，在制備高端汽車保險(xiǎn)杠產(chǎn)品中可廣泛應(yīng)用。