[发明专利]一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料、制备方法及其应用。

背景技术

聚丙烯，简称：PP是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。PP是在汽车用塑料中用量最大的品种，具有密度小、性能好、易加工等优点。但聚丙烯材料的难以获得优异的刚性和韧性之间的平衡，且低温脆性和收缩率大等缺点导致其制品耐冲击性差且易变形，限制了其在汽车上进一步的应用。

因此，研究者们对PP进行改性，改性聚丙烯材料是迄今为止适用性最强的汽车非金属材料之一，被广泛应用于制造汽车各零部件。尤其是对于材料的低温韧性有相当高要求的部件，如保险杠、无缝气囊、仪表板材料等。汽车受到车外意外冲击能量时，需要保证仪表板及时将安全气囊爆开，用以保护司乘人员受到的损伤减到最小，同时不能因为破坏产生碎片或者锐角使司乘人员受到伤害。因此在受到冲击时，材料的低温韧性成为汽车内饰和仪表板用材料中有限考虑的性能。

无缝附气囊汽车仪表板由于其更安全、美观,使用越来越广泛。由于其特殊的安全需求，使用环境和加工工艺，要求材料满足常温下的刚韧平衡性和低温下高冲击韧性，这样方可确保在不同温度环境中安全气囊受到撞击弹出时仪表板弱化位置在顺利打开的同时又不会产生碎片溅伤驾乘人员。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料，通过控制原料的配比，提供了一种在超低温高韧性高刚性高流动，易于加工成型的改性聚丙烯复合材料。

本发明还提供了一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料的制备方法，用复合偶联剂处理超细滑石粉，提高复合聚丙烯材料的刚性，使该材料的断裂方式趋于韧性断裂；采用预自制性能的聚丙烯和乙烯-α烯烃共同改性聚丙烯，可以提供材料所需要的常低温韧性。

本发明还提供了一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料的应用，应用于无缝附气囊汽车仪表板。

本发明提供的一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料，包括以下重量百分比原料：25-53wt％聚丙烯,12-35wt％预自制改性聚丙烯、10～20wt％增韧剂、10～30wt％的预处理超细填料、0.3～0.5wt％的抗氧剂，0.5～1.5wt％的润滑剂。

所述预自制改性聚丙烯的制备方法为：按质量份，将100份聚丙烯、5-9份增韧剂、4-8份分子量调节剂，搅拌3-5min，得混合物料，加入双螺杆挤出机主喂料料斗中挤出，得预自制改性聚丙烯。所述的分子量调节剂具体为DCP母粒。

进一步地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯。

进一步地，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的一种或多种；优选为POE5030S。

所述预处理超细填料制备方法为：按质量份，将100份超细填料，1～2份复合偶联剂在高速搅拌机下混合搅拌5-20min，得到预处理超细填料；所述超细填料为平均粒径在5～15um之间的滑石粉、云母粉、硫酸钡、碳酸钙中的一种或多种；所述复合偶联剂为钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、稀土偶联剂、含磷偶联剂、硅烷偶联剂、含硼偶联剂中的一种或多种；所述双金属偶联剂优选的有：铝-锆酸酯、铝钛复合偶联剂。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复配而成，质量比为1:1或1:2。

进一步地，所述润滑剂为EBS、TAF、EB-FF、TR251、PE蜡、硬脂酸盐中的一种或多种。

本发明提供的一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将配方量的聚丙烯、增韧剂、预自制聚丙烯、预处理超细填料、抗氧剂和润滑剂，加入白矿油，搅拌混匀后，然后加入双螺杆挤出机喂料斗中待挤出；

(2)设定双螺杆挤出机各温区温度以及主机转速；

(3)挤出造粒，干燥切粒。

进一步地，步骤(2)中设定双螺杆挤出机各温区温度以及主机转速为：一区150-250℃，二区160-260℃，三区160-260℃，四区160-260℃，五区160-255℃，六区160-250℃，七区160-250℃，八区160-255℃，九区160-260℃，机头160-260℃，主机转速350～450rpm。

本发明提供的一种超低温下高韧性的聚丙烯复合材料的应用，应用于无缝附气囊汽车仪表板。