轻量化改性聚丙烯材料及其制备方法与在汽车立柱护板中的应用技术

本发明专利技术公开了一种轻量化改性聚丙烯材料及其制备方法与在汽车立柱护板中的应用，属于化学材料技术领域。它包括如下质量比的各原料组分：聚丙烯70～85％；无机填料1.0～4.5％；增韧剂11～26％；抗氧剂0.2～0.8％；润滑剂0～0.2％；气味吸附剂1.0～3.0％；其中，聚丙烯为高结晶高流动性共聚聚丙烯，所述高结晶高流动性共聚聚丙烯满足结晶度在60％以上，弯曲模量为1500～1800MPa，熔融指数为50～100g/min的技术指标。采用相对较低含量的无机填料，并结合高结晶高流动性共聚聚丙烯自身具备的优异性能，保证了改性聚丙烯材料在材料密度相对较低前提下的足够刚性及韧性。

Lightweight modified polypropylene material and its preparation method and application in automobile column guard board

【技术实现步骤摘要】
轻量化改性聚丙烯材料及其制备方法与在汽车立柱护板中的应用
本专利技术涉及一种改性聚丙烯材料，属于化学材料
，具体地涉及一种轻量化改性聚丙烯材料及其制备方法与在汽车立柱护板中的应用。
技术介绍
聚丙烯材料具有耐化学药品性好、性价比高和便于回收利用等特点，广泛应用于汽车内饰护板如仪表板、门护板、立柱护板等。不同的内饰护板由于法规性能要求不同，对聚丙烯材料的性能要求也不同，这就需要对聚丙烯材料进行增强增韧等改性。目前的改性方法包括通过弹性体和无机填料进行复合得到PP复合材料。其中无机填料包括碳酸钙、滑石粉和高岭土等，无机填料的加入可以有效地提高PP材料的刚性，降低PP材料的收缩率以及耐腐蚀性能。弹性体主要包括三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚材料等，弹性体的加入可以有效提高PP材料的韧性和低温冲击性能。如中国专利技术专利申请(申请公布号：CN104744812A，申请公布日：2015-07-01)公开了一种超低温高韧性改性聚丙烯及其制备方法，其在聚丙烯中加入了5～30质量份的无机刚性粒子作为增强材料的刚性及5～30质量份的非晶态聚-a-烯烃以改善材料的低温韧性，实施例中列举了所得改性材料的密度1.031g/cm3、1.035g/cm3、1.033g/cm3、1.029g/cm3、1.036g/cm3、0.94g/cm3；室温下缺口冲击强度为15.47kJ/m3、29.04kJ/m3、39.65kJ/m3、29.51kJ/m2、30.33kJ/m2、31.53kJ/m2；-50℃下的缺口冲击强度为7.72kJ/m2、11.43kJ/m2、14.86kJ/m2、12.17kJ/m2、12.94kJ/m2、10.22kJ/m2；弯曲强度为40.56MPa、30.23MPa、24.74MPa、29.67MPa、28.75MPa、18.74MPa；弯曲模量为2113.18MPa、1794.59MPa、1471.43MPa、1752.8MPa、1678.89MPa、1226.16MPa；中国专利技术专利申请(申请公布号：CN103665570A，申请公布日：2014-03-26)公开了一种超低温韧性聚丙烯组合物及其制备方法，其在聚丙烯中加入了5～30％的填充增强剂作为增强材料的刚性及15～30％的增韧剂以改善材料的低温韧性，其中，填充增强剂为以POE为载体的滑石粉母粒；实施例中列举了所得改性材料的密度0.857g/cm3、0.864g/cm3、0.87g/cm3、0.862g/cm3、0.86g/cm3；室温下缺口冲击强度为57.1kJ/m2、58.7kJ/m2、55.3kJ/m2、56.8kJ/m2、60kJ/m2；-40℃下的缺口冲击强度为16.4kJ/m2、19.4kJ/m2、17.4kJ/m2、18.7kJ/m2、17.8kJ/m2；弯曲模量为1062MPa、1488MPa、1841MPa、1583MPa、1925MPa。研究发现填充增强剂的添加虽然能改善材料的刚性，但随着其含量的增加必然带来材料密度增加，并不利于整车的轻量化，为减轻车身重量，中国专利技术专利申请(申请公布号：106188845A，申请公布日：2016-12-07)公开了一种轻量化汽车立柱护板及其制备方法，其中，该立柱护板的材质主要由两部分组成，一部分为主体复合材料，另一部分为包裹在主体复合材料表面的织物，其中，主体复合材料包括结晶度大于等于70％，熔融指数为5-30g/10min的聚丙烯、矿物粉体、支化聚丙烯、成核剂、抗氧剂、润滑剂、耐刮擦助剂及功能母粒，织物的材质为玻璃纤维、碳纤维、麻纤维、合成纤维中的任意一种。该申请将模内装饰技术与聚合物微孔发泡技术相结合，能够在汽车立柱护板即使重量减轻超过18％情况下，利用织物补强作用，还能保持材料高机械强度，实现低密度、高强度性能与应用平衡，并最终实现汽车立柱护板轻量化。同时，功能母粒实现了发泡剂、发泡助剂在树脂中的预分散，有利于提高立柱护板中泡孔均匀性，减少了工厂粉尘，提高生产效率、降低了生产制造成本。实施例中列举了所得产品的密度为0.926g/cm3、0.910g/cm3、0.915g/cm3、0.938g/cm3；拉伸强度为38.6MPa、63.2MPa、34.7MPa、65.3MPa、弯曲模量为3350MPa、4720MPa、2710MPa、3950MPa、室温下的悬臂梁缺口冲击强度为24.6kJ/m2、16.3kJ/m2、17.7kJ/m2、26.8kJ/m2；热变形温度为113℃、125℃、110℃、120℃。而立柱护板还需要满足低温，如极端-35℃气帘爆破要求，因此立柱护板需要在保证零件足够的刚性提前下还具有优异的低温韧性要求，而刚性和低温韧性体现在产品性能上通常是相反的两个技术指标，如何保证改性聚丙烯材料在具较好备足够刚性的基础上，其低温韧性性能也较优，是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种轻量化改性聚丙烯材料及其制备方法与在汽车立柱护板中的应用，通过采用相对较低含量的无机填料，并结合高结晶高流动性聚丙烯自身具备的优异性能，保证了改性聚丙烯材料在材料密度相对较低前提下的足够刚性。同时该改性聚丙烯材料低温性能优异，-30℃无缺口冲击强度≥80kJ/m2；-50℃无缺口冲击强度≥20kJ/m2；用该材料制造的立柱护板可以通过-35℃低温箱内气帘爆破，气帘爆破后立柱护板完好无损，无飞溅。为实现上述目的，本专利技术公开了一种轻量化改性聚丙烯材料，它包括如下质量比的各原料组分：气味吸附剂1.0～3.0％；其中，所述聚丙烯为高结晶高流动性共聚聚丙烯，所述高结晶高流动性共聚聚丙烯满足结晶度在60％以上，弯曲模量为1500～1800MPa，熔融指数为50～100g/min的技术指标。优选的，所述高结晶高流动性聚丙烯满足结晶度为72～88％，弯曲模量为1550～1800MPa，熔融指数为55～90g/min的技术指标。本专利技术中公开选择的高结晶高流动性共聚聚丙烯在具备优秀的加工性能的基础上，同时还能保证材料的刚性及高温耐变形性。进一步地，所述无机填料的粒度大于3000目。虽然无机填料填充于聚丙烯的空隙中，与聚丙烯一起协同发挥提高产品刚性的作用，但随着无机填料含量的增加，必然会带来产品的密度或质量的增加，并不利于产品的轻量化要求。本专利技术通过高目数，且相对较低含量的无机填料对高结晶高流动性聚丙烯的均匀填充，保证了产品具备相对较高的刚性及低密度，弥补了因为添加大量增韧剂对产品刚性的不利影响。进一步地，所述无机填料包括滑石粉、晶须、硅灰石、云母粉、碳酸钙或高岭土中的至少一种，且所述滑石粉的粒度为3000～5000目。进一步地，所述增韧剂为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物中的一种以上。优选的，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的至少一种。优选的，所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯的质量百分含量为25％，熔融指数为5g/10min。...

【技术保护点】
1.一种轻量化改性聚丙烯材料，它包括如下质量比的各原料组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种轻量化改性聚丙烯材料，它包括如下质量比的各原料组分：



其中，所述聚丙烯为高结晶高流动性共聚聚丙烯，所述高结晶高流动性共聚聚丙烯满足结晶度在60％以上，弯曲模量为1500～1800MPa，熔融指数为50～100g/min的技术指标。


2.根据权利要求1所述轻量化改性聚丙烯材料，其特征在于：所述高结晶高流动性共聚聚丙烯满足结晶度为72～88％，弯曲模量为1550～1800MPa，熔融指数为55～90g/min的技术指标。


3.根据权利要求1所述轻量化改性聚丙烯材料，其特征在于：所述无机填料的粒度大于3000目。


4.根据权利要求3所述轻量化改性聚丙烯材料，其特征在于：所述无机填料包括滑石粉、晶须、硅灰石、云母粉、碳酸钙或高岭土中的至少一种，且所述滑石粉的粒度为3000～5000目。


5.根据权利要求1～4中任意一项所述轻量化改性聚丙烯材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物中的一种以上。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘洲，胡玉洁，付丹，沈鹏，郭文博，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42