一种耐高温注塑聚丙烯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐高温注塑聚丙烯材料，按原料总重量为100％计，原料组成包括：聚丙烯55％～85％，增韧剂5％～15％，无机填料0％～30％，复合光热稳定剂0.1％～3％，色母粒0％～5％，其他助剂0％～5％。本发明专利技术解决了普通聚丙烯复合材料高温注塑下热分解快的问题，同时在保证力学性能的前提下，大大提高了聚丙烯复合材料的长期耐热老化性能。本发明专利技术还提供了一种所述的耐高温注塑聚丙烯材料的制备方法，包括：将原料按比例混合均匀后经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷、切粒、干燥，即得所述的耐高温注塑聚丙烯材料。本发明专利技术还提供了一种所述的耐高温注塑聚丙烯材料在制备汽车薄壁塑件中的应用。

A High Temperature Resistant Injection Molded Polypropylene Material and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温注塑聚丙烯材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及聚丙烯复合材料
，具体涉及一种耐高温注塑聚丙烯材料及其制备方法和应用。
技术介绍
在环保、节能双重驱动下，轻量化已发展为世界汽车行业发展的潮流。汽车轻量化包括结构设计轻量化和选材轻量化，在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整车质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。聚丙烯是一种综合性能优良的通用热塑性塑料，具有价格低廉、质量轻、耐溶剂、易回收、无毒等特点，是最重要的汽车轻质材料，它可减轻汽车零部件约40％的质量，已经广泛的应用在汽车内饰件上，如仪表板、门板、立柱、保险杠等。特别是保险杠、翼子板、尾门等汽车零部件的薄壁化已经成为汽车用塑料改性技术的重要方向之一，薄壁高刚聚丙烯材料因为有高流动性、高刚性、高韧性而应用于汽车内外饰，包括仪表板、门板、立柱、保险杠、门槛等。薄壁化的发展：20世纪70年代至80年代，壁厚>4mm；20世纪90年代，壁厚3～4mm；21世纪初，壁厚2.5～3mm；现在壁厚≤2.5mm。薄壁高刚聚丙烯材料的特点：满足薄壁注塑成型要求，满足壁厚减少带来的强度损失，满足碰撞要求。薄壁高刚聚丙烯材料的优势：轻量化，减少产品重量；缩短注塑成型周期，提高生产效率。当前塑料改性厂家主要是通过提高材料的流动性来加快注塑周期时间，但是仍旧会存在一个难以解决的痛点，薄壁制件注塑时候注塑温度高，这样会导致聚丙烯材料在高温条件下存在一定降解，如常规的聚丙烯注塑温度200～230度，超过了230度以后材料的热稳定性下降，特别明显的表现是对于汽车内饰大型薄壁制件来说，VOC会急剧增加，从而导致内饰VOC超标问题。而对于保险杠，翼子板等外部制件，则会出现表面外观气痕等不良现象，降低产品合格率，且还会对喷涂的外部制件油漆附着力有影响。有研究表明，聚丙烯材料降解老化的过程是一个自由基链式反应。材料受热和剪切产生自由基，遇氧生成过氧化自由基，过氧化自由基进一步从聚合物主链上夺走氢原子，生成相对稳定的聚合物基氢过氧化物。循环往复，链增长，反应逐步扩大。普通改性聚丙烯材料，一般选用酚类主抗氧剂(如瑞士汽巴精化生产的Irganox1010)、亚磷酸酯辅助抗氧剂(如瑞士汽巴精化生产的Irganox168)中的一种或两种来进行材料的热氧稳定性的提升，以及延长聚丙烯寿命，但在超过230度以上的高温下注塑，该抗氧剂复合体系仍旧难以解决。公开号为CN106589603A的专利说明书公开了一种耐高温聚丙烯管材及其制备方法，使得材料具有较好的耐高温、耐高压、耐腐蚀性能，能在150℃左右的温度下长时间使用，不变形，破裂。公开号为CN109456540A的专利说明书公开了一种长效耐热聚丙烯组合物及其制备方法，该专利技术长效耐热聚丙烯组合物中添加自主合成的高分子抗氧剂，不析出，且长效，有效的提高聚丙烯组合物材料耐热老化级别。公开号为CN109705466A的专利说明书公开了一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其优势在于：通过选用中低融指的均聚聚丙烯，高效低散发的受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂，添加天然硅铝酸盐吸附剂，有效吸附原材料加工过程中产生的小分子物质，达到车灯壳体对于材料低雾度的高要求；同时通过选用热稳定性更优的相容剂，结合高效的复合抗氧剂，使所获得的样品具有更优异的耐老化性能。上述专利技术都是通过在聚丙烯中添加长效热稳定剂来提高聚丙烯长期耐热老化性能，但对于注塑阶段高温下热老化降解提升效果差，并没有很好的提升高温注塑下聚丙烯的热稳定性，限制了其工业化的应用。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种耐高温注塑聚丙烯材料，解决了普通聚丙烯复合材料高温注塑下热分解快的问题，同时在保证力学性能的前提下，大大提高了聚丙烯复合材料的长期耐热老化性能，可用于制备汽车薄壁塑件。一种耐高温注塑聚丙烯材料，按原料总重量为100％计，原料组成包括：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。作为优选，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合物，其中共聚聚丙烯占原料总重量的40wt％～60wt％，均聚聚丙烯占原料总重量的5wt％～20wt％。所述的共聚聚丙烯优选乙烯含量为7wt％～15wt％，乙烯单体存在嵌段相中，一定程度上保证了聚丙烯材料的抗冲击性能，所述的均聚聚丙烯由单一的丙烯单体聚合而成，分子链中不含乙烯单体，因此分子链的规整度很高，因此材料的结晶度高、冲击性能较差，因此共聚和均聚聚丙烯适量互配，可以同时保持良好的韧性与刚性平衡，使得需要薄壁高温注塑的制件同时满足高刚性、高韧性、制件薄等优势。所述的共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下均为20～100g/10min。耐高温注塑的材料通常都是薄壁制件，针对薄壁制件，需要材料具有超高流动性，才能满足流程长，壁薄，结构复杂的制件成型要求，从而降低注塑加工温度，减少能耗，提高生产效率，减少制品因成型过程中形成的内应力面导致的翘曲变形，以及减少因材料流动性不好而形成的熔接线、流痕等外观问题。所述的增韧剂为热塑性弹性体乙烯-辛烯共聚物(POE)，玻璃化转变温度低于-50℃。通过选择玻璃化转变温度低的该类弹性体，可提高材料的低温冲击性能。所述的热塑性弹性体的熔体流动速率一般在190℃、2.16kg条件下为0.3～40g/10min，密度一般为0.855～0.871g/cm3，弯曲模量一般为5～12MPa。所述的无机填料包括滑石粉和镁盐晶须。所述滑石粉的粒径为10～50μm，其中SiO2重量百分含量大于60％，优选60％～99％。高目数滑石粉填充聚丙烯使得材料的结晶度提高，此外，选择SiO2重量百分含量高于60％的滑石粉可进一步增强聚丙烯材料的刚性。镁盐晶须为白色松散颗粒，其中超过70％的晶须长径比在20～35之间，本专利技术使用合适的偶联剂使得镁盐晶须与聚丙烯材料具有良好的界面性能，能很好的传递应力、分散应力，起到增强作用，当晶须含量最佳用量时，材料的刚性韧性平衡，制件的外观良好。作为优选，按重量百分比计，所述的原料中，无机填料占10％～20％，进一步优选为20％。薄壁制件由于壁厚减薄，导致制件强度和刚性的降低，需要通过提高材料的强度来加以弥补，纯聚丙烯或者低矿物填充料材料刚性不够，因此需要添加适量的特殊矿物来提升材料的刚性同时还不降低材料的韧性，因此本专利技术优选了滑石粉和镁盐晶须互配，比例设定在20％，以确保薄壁制件材料的弯曲模量均保持在1500MPa以上。所述的复合光热稳定剂选自羟胺类不含酚的主抗氧剂、螺亚磷酸酯类辅助抗氧剂、受阻胺光稳定剂中的至少一种，均可采用市售产品。聚丙烯的耐候性较差，易降解，为了有效利用资源、延长聚丙烯寿命，添加复合热稳定剂是必须的，这种复合光热稳定剂能防止材料在生产过程中的降解，同时提高产品在使用过程中的耐热性、耐光性及变色性，且能有效满足汽车饰件材料的耐候性能。作为优选，按重量百分比计，所述的原料中，复合光热稳定剂占0.8％～1.5％。这种组合可以作为一种高效熔融加工处理的稳定剂，适用于薄壁制件高温注塑下的材料的性能稳定，同时这样的复合光热稳定剂比例使得聚丙烯复合材料的光老化性能、热老化性能保持，特别能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，按原料总重量为100％计，原料组成包括：

【技术特征摘要】
1.一种耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，按原料总重量为100％计，原料组成包括：2.根据权利要求1所述的耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，所述的增韧剂为热塑性弹性体乙烯-辛烯共聚物，玻璃化转变温度低于-50℃。4.根据权利要求1所述的耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，所述的无机填料包括滑石粉和镁盐晶须；所述滑石粉的粒径为10～50μm，其中SiO2重量百分含量大于60％。5.根据权利要求1所述的耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，所述的复合光热稳定剂选自羟胺类不含酚的主抗氧剂、螺亚磷酸酯类辅助抗氧剂、受阻胺光稳定剂中的至少一种。6.根据权利要求5所述的耐高温注塑聚丙烯材料，其特征在于，所述的复合光热稳定剂包括羟胺类不含酚的主抗氧剂和螺亚磷酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，陈晓敏，郑京连，安孝善，孙心克，周云国，周志强，
申请(专利权)人：中广核俊尔浙江新材料有限公司，中广核俊尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33