一种增强聚丙烯复合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增强聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份的组分：单峰均聚聚丙烯30～78份，单峰无规共聚聚丙烯5～30份，双峰聚丙烯5～20份，扁平玻璃纤维粉末10～30份，相容剂2～10份，抗氧剂0.1～1份，成核剂0.05～0.5份，协效剂0.1～0.5份；所述扁平玻璃纤维粉末的长度为30～50μm；所述协效剂包括环氧树脂、三异丙醇胺、水滑石和硬脂酸锌。本发明专利技术通过三种聚丙烯材料的复配，作为基体树脂，配合扁平玻璃纤维粉末与特定的协效剂，使得增强聚丙烯复合材料具有优异的气密封性能、高温静压耐久性能和耐高、低温交变性能。低温交变性能。

【技术实现步骤摘要】
一种增强聚丙烯复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及改性塑料
，更具体的，涉及一种增强聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着汽车行业的发展，轻量化的要求越来越高，尤其对于汽车功能件领域，出现了以塑代钢、工程塑料烯烃化等趋势，如汽车冷却系统的膨胀水箱，最早是由金属制备的，后来改成塑料制备，包括聚丙烯材料。
[0003]膨胀水箱用于闭式冷却液循环系统中，容纳系统中因加热膨胀而增加体积的冷却液，起到了平衡冷却液量及压力的作用。因此，用于制备膨胀水箱的材料需要具有优异的综合性能，可以在长时间、高温低温交替的环境下，保持良好的气密封性能、高温静压耐久性能和耐高低温交变性能。
[0004]现有技术CN102775718A公开了一种汽车膨胀水箱用聚丙烯改性材料及其制备方法，使用共聚聚丙烯和LLDPE、EPDM、成核剂等制备了膨胀水箱用聚丙烯材料，具有较高的低温冲击强度、良好的高温蠕变性能，可以满足110℃的耐高温性能试验；还有现有技术CN103980611A公开了一种汽车膨胀水箱用聚丙烯组合物，使用均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、耐热聚乙烯、成核剂等制备了膨胀水箱用聚丙烯材料，具有良好的气密封性能、高温静压耐久性能，可以满足 130℃、300h的高温耐久性能。
[0005]但是，随着膨胀水箱集成度越来越高，冷却液的温度也越来越高，目前已有部分膨胀水箱要求满足140℃、850h的高温耐久性能试验。然而上述现有技术的汽车膨胀水箱用聚丙烯材料均无法满足这样的高温耐久要求，会出现泄露、开裂、破损等情况。
[0006]因此，需要开发出一种增强聚丙烯复合材料，具有优异的气密封性能、高温静压耐久性能和耐高低温交变性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术为克服上述现有技术所述的高温耐久性能差的缺陷，提供一种增强聚丙烯复合材料；通过三种聚丙烯材料的复配，作为基体树脂，配合扁平玻璃纤维粉末与特定的协效剂，使得增强聚丙烯复合材料具有优异的气密封性能、高温静压耐久性能和耐高低温交变性能。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供上述增强聚丙烯复合材料的制备方法。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供上述增强聚丙烯复合材料在制备汽车用膨胀水箱中的应用。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0011]一种增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份的组分：
[0012]单峰均聚聚丙烯30～78份，
[0013]单峰无规共聚聚丙烯5～30份，
[0014]双峰聚丙烯5～20份，
[0015]扁平玻璃纤维粉末10～30份，
[0016]相容剂2～10份，
[0017]抗氧剂0.1～1份，
[0018]成核剂0.05～0.5份，
[0019]协效剂0.1～0.5份；
[0020]所述扁平玻璃纤维粉末的宽度为10～32μm，厚度为4～10μm，长度为30～50μm；
[0021]所述协效剂包括如下重量份的组分：
[0022]环氧树脂70～80份，三异丙醇胺5～10份，水滑石5～10份，硬脂酸锌5～10 份。
[0023]本专利技术中，所述单峰均聚聚丙烯或单峰无规共聚聚丙烯，是指分子量分布仅呈现单一峰值的聚丙烯。双峰聚丙烯为分子量分布呈现两个峰值的聚丙烯。通常来说，市面上未强调双峰的常规聚丙烯树脂一般是单峰聚丙烯。
[0024]单峰无规共聚聚丙烯具有良好耐蠕变性能，赋予了增强聚丙烯复合材料较好的高温静压耐久性能；但单峰无规共聚聚丙烯的量不宜过多，单峰无规共聚聚丙烯与单峰均聚聚丙烯复配使用，可以避免单峰无规共聚聚丙烯的熔点温度低的缺陷，使得增强聚丙烯复合材料的耐热性能更优。双峰聚丙烯的分子量分布呈现两个峰值，改善了增强聚丙烯复合材料的加工性能和焊接性能，保证了气密封性能。
[0025]扁平玻璃纤维粉末可以为聚丙烯复合材料带来优异的机械性能和尺寸稳定性，从而避免了焊接处理过程和高低温交变过程中产生翘曲导致的气密封性下降，极大地提高了增强聚丙烯的气密封特性和高低温交变性能。长度较高、非粉末状的扁平玻璃纤维添加至聚丙烯树脂中，虽然也可以通过熔融挤出，在剪切力的作用下实现较低的保留长度，但无法确保扁平玻璃纤维经剪切力后保留长度均一、合适，对增强聚丙烯复合材料的气密封性、高低温交变性能的改善有限。
[0026]由于市售抗氧剂的生产制备过程中聚合单体无法100％完全聚合，抗氧剂产品中总会有部分游离单体残留，如受阻酚类抗氧剂或部分亚磷酸酯类会残留有游离酚单体。相容剂中也通常会有极性单体残留物。这些残留单体或残留物会对聚丙烯的稳定体系造成负面影响，特别是在长时间高温或高低温交替的极端条件下，这些负面影响会进一步扩大，造成材料的高温静压耐久性能较差。本专利技术所述协效剂中，三异丙醇胺和水滑石可以对抗氧剂带来的游离单体进行吸附或反应，硬脂酸锌能够针对相容剂中的残留物进行反应，通过三异丙醇胺、水滑石、硬脂酸锌的共同作用，极大地消除了残留单体或残留物对聚丙烯稳定性的负面影响。
[0027]本专利技术通过三种聚丙烯材料的复配，作为基体树脂，配合扁平玻璃纤维粉末与特定的协效剂，使得增强聚丙烯复合材料具有优异的气密封性能、高温静压耐久性能和耐高、低温交变性能。
[0028]优选地，所述单峰均聚聚丙烯按照GB1T 3682
‑
2018标准测得在230℃、 2.16kg条件下的熔体流动速率为0.01～5g110m11。
[0029]优选地，所述单峰无规共聚聚丙烯按照GB1T 3682
‑
2018标准测得在230℃、 2.16kg条件下的熔体流动速率为0.01～1g110m11。
[0030]优选地，所述双峰聚丙烯按照GB1T 3682
‑
2018标准测得在230℃、2.16kg 条件下
的熔体流动速率为0.5～3g110m11。
[0031]优选地，所述双峰聚丙烯在升温速率10℃1m11条件下的DSC第二次升温曲线谱图呈现两个峰值，且两个峰值的差异≥5℃。
[0032]更优选地，所述双峰聚丙烯在升温速率10℃1m11条件下的DSC第二次升温曲线谱图的两个峰值的差异≥8℃。
[0033]双峰聚丙烯的DSC第二次升温曲线谱图呈现两个峰值，表示双峰聚丙烯的分子量分布为两个峰值。DSC第二次升温曲线谱图中两个峰值的差异越大，说明双峰聚丙烯分子量分布越宽，对于增强聚丙烯复合材料的加工性能和焊接性能的改善越好。
[0034]优选地，所述扁平玻璃纤维粉末的宽度与厚度之比为(3～4)∶1。
[0035]更优选地，所述扁平玻璃纤维粉末的宽度与厚度之比为4∶1。
[0036]优选地，所述扁平玻璃纤维粉末的长度为30～45μm。
[0037]所述扁平玻璃纤维粉末可以通过市售的扁平玻璃纤维产品经研磨、筛选后得到。
[0038]优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：单峰均聚聚丙烯30～78份，单峰无规共聚聚丙烯5～30份，双峰聚丙烯5～20份，扁平玻璃纤维粉末10～30份，相容剂2～10份，抗氧剂0.1～1份，成核剂0.05～0.5份，协效剂0.1～0.5份；所述扁平玻璃纤维粉末的宽度为10～32μm，厚度为4～10μm，长度为30～50μm；所述协效剂包括如下重量份的组分：环氧树脂70～80份，三异丙醇胺5～10份，水滑石5～10份，硬脂酸锌5～10份。2.根据权利要求1所述增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述扁平玻璃纤维粉末的宽度与厚度之比为(3～4)∶1，长度为30～45μm。3.根据权利要求1所述增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述双峰聚丙烯在升温速率10℃1m11条件下的DSC第二次升温曲线谱图中呈现两个峰值，且两个熔融峰温度之差≥5℃。4.根据权利要求3所述增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述双峰聚丙烯在升温速率10℃1m11条件下的DSC第二次升温曲线谱图的两个熔融峰温度之差≥8℃。5.根据权利要求1所述增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述单峰无规共聚聚丙烯按照GB1T3682
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2018标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春怀，陶四平，王中林，陈平绪，叶南飚，陈桂吉，张海洋，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：