[发明专利]一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法，该聚丙烯复合材料由超细粒径、超高径厚比的新型滑石粉5～18份、常规聚丙烯60～85份、弹性体8～20份、抗氧剂0.1～1份、其他助剂0～3份组成。本发明针对传统的矿粉填充聚丙烯填充量大、刚性差，难以应对汽车保险杠的低密度、薄壁化需求，提出了使用超细超高厚径比的滑石粉填充聚丙烯，提高与聚丙烯基体的接触面积，构建良好分布合理、界面优良的无机增强体系结构。所得的聚丙烯复合材料，在17份的低滑石粉填充量下，即可获得高的刚性，弯曲模量最高可达2200MPa。

技术领域

本发明涉及一种功能性聚丙烯材料及其制备方法，尤其涉及一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法，属于聚丙烯技术领域。

背景技术

聚丙烯PP具有低密度，性价比高，易加工成型，耐化学性等优点。广泛应用于汽车内外饰，电子和家用电器等领域，是发展速度最快的塑料品种之一。随着当前汽车轻量化、环保化需求的日益突出，高性能、高性价比，轻质可塑性高的填充聚丙烯热塑性复合材料已成为当前汽车轻量化“以塑代钢”的焦点领域。

近年来，汽车内外饰件，尤其是在一些重要的大型汽车内外饰结构件如仪表板骨架、中央通道骨架、保险杠等结构件有着结构设计复杂化和轻量化的发展趋势。其中，实现轻量化的最有效方法就是减少填充矿物含量(即降低样件密度)和对样件进行薄壁化设计。但是，减少矿物含量无疑会对PP材料的刚度和高低温尺寸稳定性产生不利影响。针对这些问题，目前主要的解决方案是通过将玻璃纤维，矿物晶须与传统的矿物填充物(碳酸钙，滑石粉等)复配，降低填充改性PP材料的收缩率，同时提高刚性来满足薄壁化保险杠的需求。如专利CN 101838423B，专利CN 105778297A，专利CN 105385041A和CN 108329599A。这种方法存在两个明显的缺点，一是晶须纤维的加入会降低材料整体的韧性，同时纤维填充物容易外露，影响成品外观。二是这些矿物晶须成本高于传统矿物填充物滑石粉，增加了复合材料的成本不利于市场竞争。此外，汽车产业的竞争加剧，各大主机厂的越来越大的降本压力，为提高生产效率，尤其对于保险杠这类大尺寸零件，主机厂提出减少注塑时间(即快节拍生产)的新要求。

综上，保险杠材料的薄壁化和轻量化设计时，不仅仅是降低材料的收缩率，提高刚性，还需要综合保证一定的韧性，优异的外观品质。保险杠是易损件，整体成本是不可忽视的一个因素。最后，还需要提高材料的可加工性，流动性以满足主机厂高效率，快节拍的生产要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于快节拍生产的低密度薄壁保险杠用改性聚丙烯材料，具体涉及到用于汽车保险杠的一种低矿物填充、高流动、高韧性、高刚性、低收缩和低线性热膨胀收缩率的改性聚丙烯材料。

为实现以上目的，该方法主要采用相应配比及一定种类的超高径厚比、片层高度完整的超细滑石粉，高熔融指数聚丙烯，弹性体、抗氧剂、光照助剂等经双螺杆挤出机挤出造粒制备而来。在本发明的体系中采用的超高径厚比、片层高度完整的超细滑石粉，具有超高比表面积，充分提高填料和聚丙烯基体之间的接触面积。因此，相较于常用的滑石粉，能够在较低的填充量下即可有效的提升复合材料的刚性，降低材料线性膨胀系数及收缩率，进而保证轻量化，薄壁化的保险杠的尺寸稳定性。所采用的高熔融指数聚丙烯基体能够有效的提高材料的加工流动性，使得保险杠成型周期缩短，以符合汽车产业的快节拍生产需求。所采用的的高韧性弹性体能显著提高材料的韧性并降低收缩率。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种快节拍、低密度、薄壁化汽车保险杠用聚丙烯复合材料，有下列按照重量份计的原料制备而成：

聚丙烯：60-85份

超细超高径厚比滑石粉：5-18份，

弹性体：8-20份，

抗氧剂：0.1-1.0份，