一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料及制备方法技术

本发明专利技术涉及汽车用改性聚丙烯材料的技术领域，提供了一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料及制备方法。该方法以热塑性聚氨酯对聚丙烯进行增韧改性，并以马来酸酐接枝聚丙烯与十二烷二胺制得的增容剂改善聚丙烯与热塑性聚氨酯的界面结合，同时，采用玻璃纤维对聚丙烯进行改性，以提高强度并降低线膨胀系数，并以钛酸酯偶联剂改善玻璃纤维在聚丙烯中的分散性。与传统方法相比，本发明专利技术制得的聚丙烯专用料不仅具有较高的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度，而且线膨胀系数明显降低，可使保险杠具有良好的尺寸稳定性。

A special polypropylene material with low linear expansion coefficient for bumper and its preparation method

The invention relates to the technical field of modified polypropylene material for automobiles, and provides a special polypropylene material with low linear expansion coefficient for bumpers and a preparation method thereof. In this method, polypropylene was toughened by thermoplastic polyurethane, and the interface bonding between polypropylene and thermoplastic polyurethane was improved by the compatibilizer prepared by grafting polypropylene with maleic anhydride and dodecyl diamine. At the same time, polypropylene was modified by glass fiber to increase strength and reduce linear expansion coefficient, and the dispersion of glass fiber in polypropylene was improved by titanate coupling agent. Sex. Compared with the traditional method, the special polypropylene material prepared by the invention not only has higher tensile strength, bending modulus and notch impact strength, but also has lower linear expansion coefficient, which can make the bumper have good dimensional stability.

【技术实现步骤摘要】
一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料及制备方法
本专利技术属于汽车用改性聚丙烯材料的
，提供了一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料及制备方法。
技术介绍
汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。汽车保险杠在应用之初，主要以金属材料为主，随着汽车工业的发展和工程塑料在汽车工业的大量应用，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路。目前汽车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。因此，目前轿车的前后保险杠主要采用塑料制成，称为塑料保险杠。用于汽车保险杠的材料主要有聚丙烯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚烯烃热塑性弹性体等。其中，聚丙烯由于具有密度低、原料来源丰富、价格便宜等特点，成为汽车用塑料增长最快的品种之一，聚丙烯汽车保险杠专用料与其他材料相比，具有成型性好、成本低、可回收等特点，并且具有密度小、性能好、易加工、价格低、易回收等特点，已经成为制作保险杠的主要原材料。 汽车保险杠作为汽车安全装置，发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体乃至驾驶人员的人身安全，这也是其最主要的用途，对于此用途的工作条件，保险杠在瞬间承受巨大的冲击载荷，因此，汽车保险杠必须具有良好的强度、冲击韧性等力学性能，而聚丙烯材料具有韧性差，尤其是在低温下易脆裂、缺口冲击强度低的缺点。并且，随着对汽车材料的要求越来越高，以及塑料改性技术的发展，汽车厂家对保险杠的尺寸稳定性也提出了更高要求，而原有的聚丙烯保险杠材料表现出过高的线膨胀系数，需进行改性以达到更高的性能要求。
技术实现思路
为满足保险杠对力学性能及尺寸稳定性的综合要求，本专利技术提出了一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料及制备方法，制得的聚丙烯专用料不仅具有较高的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度，而且线膨胀系数明显降低，可使保险杠具有良好的尺寸稳定性。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料的制备方法，所述聚丙烯专用料制备的具体步骤如下：（1）将钛酸酯偶联剂加入无水乙醇中配成偶联剂溶液，将玻璃纤维在70~80℃下真空干燥4~5h，加入高速搅拌器中，升温至70~80℃，然后加入偶联剂溶液，继续搅拌15~20min，出料，在70~80℃下真空干燥4~5h，制得改性玻璃纤维；（2）将马来酸酐接枝聚丙烯与十二烷二胺混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥4~5h，制得增容剂；（3）将步骤（2）制得的增容剂、聚丙烯、聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯、滑石粉、抗氧剂1010、聚乙烯蜡混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥6~8h，制得高韧性聚丙烯改性料；（4）将步骤（3）制得的高韧性聚丙烯改性料与步骤（1）制得的改性玻璃纤维混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥12~18h，制得保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料。采用玻璃纤维对聚丙烯进行改性，有以下优势：一、良好的增强效果；二、降低材料的线膨胀系数；三、成本低；四、密度小，符合轻量化要求。采用热塑性聚氨酯对聚丙烯进行共混改性，可显著提高聚丙烯的韧性，尤其是低温下的冲击韧性。采用偶联剂对玻璃纤维进行表面处理，是改善玻璃纤维在有机基体中分散性的有效手段，本专利技术优选采用钛酸酯偶联剂。进一步优选的，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（异硬脂酰基）钛酸酯中的一种。当玻璃纤维在材料中分布不均时，会产生性能薄弱区域，因此必须控制玻璃纤维的分布。一方面通过混合工艺及表面改性促进纤维的剪切和分散，另一方面，玻璃纤维的选材也尤为重要，当玻璃纤维的长度合适且长度分布相对集中时，有利于提高其均匀性，既有利于材料强度的提高，又有利于降低材料的线膨胀系数。优选的，所述玻璃纤维的平均长度为0.2~0.3mm，平均直径为15~20μm。采用马来酸酐接枝聚丙烯与十二烷二胺制备的相容剂，可使聚丙烯的球晶尺寸明显减小，增加共混的牢固程度，既可改善聚丙烯与热塑性聚氨酯的界面结合，又可改善玻璃纤维在材料中的均匀分散。优选的，所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.8~1%。优选的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯，熔体流动速率为3.0g/10min。优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，钛酸酯偶联剂1~1.5重量份、无水乙醇20~25重量份、玻璃纤维73.5~79重量份。优选的，步骤（2）所述各原料的重量份为，马来酸酐接枝聚丙烯85~90重量份、十二烷二胺10~15重量份。优选的，步骤（3）所述各原料的重量份为，增容剂4~6重量份、聚丙烯54.5~67.2重量份、聚酯型热塑性聚氨酯5~8重量份、聚醚型热塑性聚氨酯13~15重量份、滑石粉10~15重量份、抗氧剂10100.5~1重量份、聚乙烯蜡0.3~0.5重量份；聚酯型热塑性聚氨酯与聚醚型热塑性聚氨酯在力学性能上的差别在于，聚酯型热塑性聚氨酯具有更高的强度，而聚醚型热塑性聚氨酯具有更高的低温冲击韧性，由于聚丙烯材料本身具有韧性差、尤其是低温冲击性差的缺陷，为改善这一缺陷，在进行原料配比优化时，我们对聚酯型热塑性聚氨酯与聚醚型热塑性聚氨酯的用量进行了考量。试验表明，当聚酯型热塑性聚氨酯5~8重量份、聚醚型热塑性聚氨酯13~15重量份时，可得到综合性能良好的改性聚丙烯料。优选的，步骤（4）所述各原料的重量份为，高韧性聚丙烯改性料82~90重量份、改性玻璃纤维10~18重量份。优选的，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为50~60mm，长径比为35~40:1。优选的，步骤（1）所述高速搅拌器的转速为1800~2200r/min。双螺杆挤出机的加热温度和螺杆转速，对各物料的混合效果起到重要影响。优选的，步骤（2）所述双螺杆挤出机的各区段加热温度分别为140~150℃、150~160℃、160~170℃、145~155℃，螺杆转速为50~80r/min；优选的，步骤（3）所述双螺杆挤出机的各区段加热温度分别为170~180℃、190~210℃、210~230℃、180~190℃，螺杆转速为120~180r/min；优选的，步骤（4）所述双螺杆挤出机的各区段加热温度分别为155~165℃、170~180℃、180~190℃、160~170℃，螺杆转速为120~180r/min。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料。所述聚丙烯专用料的制备包括以下过程：（1）采用钛酸酯偶联剂对玻璃纤维进行改性；（2）采用马来酸酐接枝聚丙烯与十二烷二胺制备聚丙烯与热塑性聚氨酯的增容剂；（3）将增容剂、聚丙烯、聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯、滑石粉、抗氧剂1010、聚乙烯蜡在双螺杆挤出机中进行共混挤出造粒，制得高韧性聚丙烯改性料；（4）将高韧性聚丙烯改性料与改性玻璃纤维在双螺杆挤出机中进行共混挤出造粒，制得保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料。制得的聚丙烯专用料的拉伸强度达20~22MPa，弯曲模量达1600~1800MPa，23℃的缺口冲击强度达42~45kJ/m2，-30℃的缺口冲击强度达10~12kJ/m2，线膨胀系数仅为3~5×10-5℃-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯专用料制备的具体步骤如下：（1）将钛酸酯偶联剂加入无水乙醇中配成偶联剂溶液，将玻璃纤维在70~80℃下真空干燥4~5h，加入高速搅拌器中，升温至70~80℃，然后加入偶联剂溶液，继续搅拌15~20min，出料，在70~80℃下真空干燥4~5h，制得改性玻璃纤维；（2）将马来酸酐接枝聚丙烯与十二烷二胺混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥4~5h，制得增容剂；（3）将步骤（2）制得的增容剂、聚丙烯、聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯、滑石粉、抗氧剂1010、聚乙烯蜡混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥6~8h，制得高韧性聚丙烯改性料；（4）将步骤（3）制得的高韧性聚丙烯改性料与步骤（1）制得的改性玻璃纤维混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥12~18h，制得保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料。

【技术特征摘要】
1.一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯专用料制备的具体步骤如下：（1）将钛酸酯偶联剂加入无水乙醇中配成偶联剂溶液，将玻璃纤维在70~80℃下真空干燥4~5h，加入高速搅拌器中，升温至70~80℃，然后加入偶联剂溶液，继续搅拌15~20min，出料，在70~80℃下真空干燥4~5h，制得改性玻璃纤维；（2）将马来酸酐接枝聚丙烯与十二烷二胺混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥4~5h，制得增容剂；（3）将步骤（2）制得的增容剂、聚丙烯、聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯、滑石粉、抗氧剂1010、聚乙烯蜡混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥6~8h，制得高韧性聚丙烯改性料；（4）将步骤（3）制得的高韧性聚丙烯改性料与步骤（1）制得的改性玻璃纤维混合，在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，切粒，在70~80℃下真空干燥12~18h，制得保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料。2.根据权利要求1所述一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料的制备方法，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂为异丙基三（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（异硬脂酰基）钛酸酯中的一种；所述玻璃纤维的平均长度为0.2~0.3mm，平均直径为15~20μm；所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.8~1%；所述聚丙烯为均聚聚丙烯，熔体流动速率为3.0g/10min。3.根据权利要求1所述一种保险杠用低线膨胀系数聚丙烯专用料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原料的重...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡杰，
申请(专利权)人：成都市水泷头化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51