專利名稱：：汽車用聚丙烯納米復合物及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及的是一種無機化工
技術領域：
的復合物及其制備方法，具體是一種汽車用聚丙烯納米復合物及其制備方法。
背景技術：
：汽車塑料的用量是衡量汽車生產技術的標志之一。目前，我國每輛汽車平均塑料用量為70kg，平均占汽車總重量的6%左右，達到國外20世紀80年代中期的水平。我國車用塑料主要有聚丙烯、PVC和PU，其中聚丙烯的用量排首位，2005年，我國汽車工業約消費塑料22.4萬噸，其中聚丙烯約5.82萬噸。2007年，我國汽車工業約消費聚丙烯約8.8萬噸。國內汽車部件用聚丙烯基礎材料的熔體流動性與國外有較大差別，國外現在使用的專用樹脂大部分采用高流動性MFR大于30g/10min的共聚材料，適合薄壁注塑，具有沖擊強度高、表面性能好的特點，一般由共聚反應獲得，也可通過共混改性制得。目前，大型石化企業如果直接采用新型催化劑，在反應器中合成高流動性的聚丙烯(30-50g/10min)，比較困難，此法產生的過渡料多，生產工藝難度大，不易控制。所以，目前國產汽車專用料采用的聚丙烯基礎樹脂大部分是中、低流動性的，MFR小于18g/10min的聚丙烯。另一方面，聚丙烯本身存在成型收縮率大、脆性高，缺口沖擊強度低的問題，這就大大限制了聚丙烯的進一步應用。因此，制備高流動性的聚丙烯，并對其進行增韌、增強改性是非常必要的。經過對現有技術的檢索發現，現有技術的共同特點是描述納米無機粉體和彈性體，或者加上其他的塑料如PBT，PET，PA，PC中的一種或幾種，在分散劑和相容劑以及其他助劑的作用下，改性制得了一種高拉伸性能、高剛性的聚丙烯復合物。具體如下中國專利申請號200780012162.5記載了一種核化聚丙烯納米復合物；中國專利申請號200610155134.6記載了一種無規共聚烯烴/蒙脫土納米復合材料及其制備方法；中國專利申請號03126909.5記載了反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料及其制備方法；中國專利申請號CN200510018124.3記載了一種高流動性聚丙烯制造方法；但上述現有技術中均未針對提高汽車用聚丙烯的流動性、和抗沖擊性做出改進。
發明內容本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種汽車用聚丙烯納米復合物及其制備方法，具有良好的流動性，MFR達到25-35g/10min，具有高的抗沖性能及剛度，23°C，沖擊不斷，-20°020KJ/nT2，彎曲模量23°01500N/mnT2。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及汽車用聚丙烯納米復合物，其制備組分及其質量百分比含量為50-80%可控降解聚丙烯、0-20%共聚丙烯、0-5%改性塑料彈性體或塑料彈性體、15-25%無機粉體、0.15%-0.75%偶聯劑以及0-1.25%液體石蠟。所述的可控降解聚丙烯的組分及其質量百分比為0.2-0.3%可控降解劑和99.97-99.98%聚丙烯。所述的可控降解劑為2，5-二甲基-2，5-雙_(叔丁基過氧)己烷(DTBHP)或過氧化二異丙苯(DCP)。所述的無機粉體為滑石細粉或碳酸鈣粉。本發明涉及上述汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，包括以下步驟第一步，采用反應型雙螺桿機組，將普通聚丙烯原料在擠出機主加料口加入，將可控降解劑用精密注射機于反應型雙螺桿擠出機側加料口，通過反應擠出工藝進行可控降解處理，得到可控降解聚丙烯。所述的可控降解劑為2，5-二甲基-2，5-雙-(叔丁基過氧)己烷(DTBHP)或過氧化二異丙苯(DCP)。所述的反應擠出可控降解工藝是指設定溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定170-190。C，螺桿轉速設定120-180rpm，喂料頻率設定為6_8Hz。所述的可控降解聚丙烯的MFR為15-30g/10min，拉伸強度^26MPa;彎曲強度>25MPa，彎曲模量^llOOMPa。第二步，將滑石粉或碳酸鈣加入球磨機中，進行球磨處理后制成無機粉體，然后將無機粉體進行中溫干燥處理。所述的球磨處理是指將300顆①6的瑪瑙球置于400ml瑪瑙罐中，加入1030g的無機粉體，碳酸鈣或蒙脫土或滑石粉或空心微球等，加入占無機粉體含量廣3%(wt%)的硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑，加入1030g的純凈水，1020g乙醇，采用順時針轉30min，逆時針旋轉30min的循環方式，球磨48h。所得到的無機粉體的細度為0.2-1.5iim;所述的中溫干燥處理是指采用真空烘箱，在0.08MPa真空度、6(TC的環境下將無機粉體干燥4h。第三步，將可控降解聚丙烯與共聚丙烯、塑料彈性體或改性塑料彈性體通過高混機進行高速混合處理，然后依次將無機粉體、偶聯劑和液體石蠟進行二次高速混合處理，制成復合原料。所述的可控降解聚丙烯、共聚丙烯、塑料彈性體或改性塑料彈性體、無機粉體、偶聯劑和液體石蠟的質量配比依次為50-80%可控降解聚丙烯、0-20%共聚丙烯、0-5%改性塑料彈性體或塑料彈性體、15_25%無機粉體、0.15%-0.75%偶聯劑以及0_1.25%液體石蠟。所述的高速混合處理是指以730rpm的轉速攪拌混合5min;所述的共聚丙烯的MFR為15-30g/10min，拉伸強度^21MPa;彎曲強度^25MPa，彎曲模量^900MPa;所述的塑料彈性體是指C4或C8聚烯烴彈性體；所述的改性塑料彈性體是指經雙馬來酸酐接枝改性的塑料彈性體；所述的偶聯劑的用量為無機粉體質量的1%_3%，該偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑；所述的液體石蠟的用量為無機粉體質量的0-5%;所述的偶聯劑和液體石蠟采用針筒噴射的方式噴灑至無機粉體上；所述的二次高速混合處理是指以730rpm的轉速攪拌混合10min。第四步，將復合原料再次加入雙螺桿機組中，通過雙螺桿擠出制備獲得聚丙烯納米復合物。所述的雙螺桿擠出工藝是指設定一區至九區的溫度在195-22(TC的范圍，模頭溫度設定210-215t:，螺桿轉速設定100-200rpm，喂料頻率設定為8-12Hz。本發明制備所得的聚丙烯，具有良好的流動性，MFR達到25g/10min以上，具有高的抗沖性能及剛度，23。C，沖擊不斷，-2(TO20KJ/nT2，彎曲模量23。01500N/mnT2。本發明方法適用于目前各大石化廠的大型專用生產裝置生產出的PP，能克服目前大型專用裝置生產中存在的諸多缺點。目前，國產大裝置生產出來的PP的熔融流動性普遍偏低，國產汽車專用料采用的聚丙烯基礎樹脂大部分是中、低流動性的，MFR小于18g/10min的聚丙烯，限制了注塑工序的發展。同時，此方法將可控降解技術和納米改性技術有機結合，可根據需要，生產出可控流動性的原料，同時，在力學性能方面，又能達到良好的剛性和低溫抗沖性能。具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1:第一步、采用雙螺桿機組，將99.98%(wt%)的普通聚丙烯原料在擠出機主加料口加入，將O.2%(wt%)的DTBHP用精密注射機于雙螺桿測加料口，通過反應擠出工藝進行可控降解處理，得到的可控降解聚丙烯的MFR為20.5g/10min。所述的反應擠出可控降解工藝是指設定一區至九區的溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定19(TC，螺桿轉速設定120rpm，喂料頻率設定為6Hz。第二步、可控降解聚丙烯、共聚丙烯、塑料彈性體、球磨后的粒徑為1000nm的滑石細粉、硅烷偶聯劑和液體石蠟的質量分別為700g，100g，50g，150g，3g，6g，配料后經高速混料機以730rpm的轉速攪拌混合5min后，用雙螺桿擠出造粒。所述的硅烷偶聯劑為KH-550;所述的硅烷偶聯劑和液體石蠟均用5ml針筒噴灑在滑石細粉中。所述的雙螺桿一區至九區的設定溫度為195-22(TC，模頭設定215t:，螺桿轉速180rpm，喂料頻率為8Hz，將生產出的粒子按國標的GB/T11997-2008制成標準A樣條。制備所得納米聚丙烯復合物的組分如表1所示，對本實施例產物進行表2中各項性能檢測，得出相應數據如表3所示。實施例2第一步、采用雙螺桿機組，將99.97%(wt%)的普通聚丙烯原料在擠出機側加料口加入，將O.3%(wt%)的DTBHP用精密注射機于雙螺桿測加料口，通過反應擠出工藝進行可控降解處理，得到可控降解聚丙烯的MFR為25.2g/10min。所述的反應擠出可控降解工藝是指設定一區至九區的溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定19(TC，螺桿轉速設定180rpm，喂料頻率設定為8Hz。第二步、可控降解聚丙烯、改性塑料彈性體、球磨后的粒徑為1000nm的滑石細粉、硅烷偶聯劑和液體石蠟的質量分別為800g，50g，150g，3g，6g，配料后經高速混料機以730rpm的轉速攪拌混合5min后，用雙螺桿擠出造粒。所述的硅烷偶聯劑為KH-550;所述的硅烷偶聯劑和液體石蠟均用5ml針筒噴灑在滑石細粉中。所述的雙螺桿一區至九區的設定溫度為195-22(TC，模頭設定215t:，螺桿轉速180rpm，喂料頻率為8HZ，將生產出的粒子按國標的GB/T11997-2008制成標準A樣條。制備所得納米聚丙烯復合物的組分如表1所示，對本實施例產物進行表2中各項性能檢測，得出相應數據如表3所示。實施例3第一步、采用雙螺桿機組，將99.97%(wt%)的普通聚丙烯原料在擠出機側加料口加入，將O.3%(wt%)的DTBHP用精密注射機于雙螺桿測加料口，通過反應擠出工藝進行可控降解處理，得到的可控降解聚丙烯的MFR為25.2g/10min。所述的反應擠出可控降解工藝是指設定一區至九區的溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定19(TC，螺桿轉速設定180rpm，喂料頻率設定為8Hz。第二步、可控降解聚丙烯、改性塑料彈性體、球磨后的粒徑為1000nm的滑石細粉、硅烷偶聯劑和液體石蠟的質量分別為750g，50g，200g，4g，8g，配料后經高速混料機以730rpm的轉速攪拌混合5min后，用雙螺桿擠出造粒。所述的硅烷偶聯劑為KH-550;所述的硅烷偶聯劑和液體石蠟均用5ml針筒噴灑在滑石細粉中。所述的雙螺桿一區至九區的設定溫度為195-22(TC，模頭設定215。C，螺桿轉速180rpm，喂料頻率為8HZ，將生產出的粒子按國標的GB/T11997-2008制成標準A樣條。制備所得納米聚丙烯復合物的組分如表1所示，對本實施例產物進行表2中各項性能檢測，得出相應數據如表3所示。實施例4第一步、采用雙螺桿機組，將99.97%(wt%)的普通聚丙烯原料在擠出機側加料口加入，將O.3%(wt%)的DTBHP用精密注射機于雙螺桿測加料口，通過反應擠出進行可控降解處理，得到的可控降解聚丙烯的MFR為25.2g/10min。所述的反應擠出可控降解工藝是指設定一區至九區的溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定19(TC，螺桿轉速設定180rpm，喂料頻率設定為8Hz。第二步、將可控降解聚丙烯、改性塑料彈性體、球磨后的粒徑為1000nm的滑石細粉、硅烷偶聯劑和液體石蠟的質量分別為700g，50g，250g，5g，10g，配料后經高速混料機以730rpm的轉速攪拌混合5min后，用雙螺桿擠出造粒。所述的硅烷偶聯劑為KH-550;所述的硅烷偶聯劑和液體石蠟均用5ml針筒噴灑在滑石細粉中。所述的雙螺桿一區至九區的設定溫度為195-22(TC，模頭設定215t:，螺桿轉速180rpm，喂料頻率為8HZ，將生產出的粒子按國標的GB/T11997-2008制成標準A樣條。制備所得納米聚丙烯復合物的組分如表1所示，對本實施例產物進行表2中各項性能檢測，得出相應數據如表3所示。實施例5第一步、采用雙螺桿機組，將99.97%(wt%)的普通聚丙烯原料在擠出機側加料口加入，將O.3%(wt%)的DTBHP用精密注射機于雙螺桿測加料口，通過反應擠出進行可控降解處理，得到的可控降解聚丙烯的MFR為25.2g/10min。所述的反應擠出可控降解工藝是指設定一區至九區的溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定19(TC，螺桿轉速設定180rpm，喂料頻率設定為8Hz。第二步、可控降解聚丙烯、改性塑料彈性體、球磨后的粒徑為1000nm的碳酸鈣粉、硅烷偶聯劑質量分別為800g，50g，150g，3g，配料后經高速混料機以730rpm的轉速攪拌混合5min后，用雙螺桿擠出造粒。所述的鈦酸酯偶聯劑為NDZ-201;所述的鈦酸酯偶聯劑用5ml針筒噴灑在滑石細粉中。所述的雙螺桿一區至九區的設定溫度為195-22(TC，模頭設定215°C，螺桿轉速180rpm，喂料頻率為8HZ，將生產出的粒子按國標的GB/T11997-2008制成標準A樣條。制備所得納米聚丙烯復合物的組分如表1所示，對本實施例產物進行表2中各項性能檢測，得出相應數據如表3所示。各實施例的配比表(表1)實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5普通聚丙烯原料％可控降解劑％99.980.299.970.399.970.399.970.399.970.3可控降解聚丙烯的MFR，g/10min20.525.225.225.225.2可控降解聚丙烯重量，g700800750700800共聚丙烯重量，g1000000塑料彈性體重量，g50雙馬來酸酐改性塑料彈性體重量，g50505050滑石細粉重量，g1501502002500碳酸鈣粉重量，g0000150硅垸偶聯劑重量，g3345鈦酸酯偶聯劑重量，g3液體石蠟重量，g6681007各性能檢測對照標準表(表2)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>各實施例性能測試結果表(表3):<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>與現有技術相比，上述實施例將可控降解技術結合到無機粉體改性PP制備方法中，制備所得的納米聚丙烯復合物具有良好的流動性(MFR達到25g/10min以上)的同時，也具有高的抗沖性能及剛度(23t:，沖擊不斷，-20°O20KJ/nT2，彎曲模量23。C，>1500N/mnT2)，此外，該方法可制備出可控流動性的聚丙烯復合物。權利要求一種汽車用聚丙烯納米復合物，其特征在于，其組分及其質量百分比含量為50-80％可控降解聚丙烯、0-20％共聚丙烯、0-5％改性塑料彈性體或塑料彈性體、15-25％無機粉體、0.15％-0.75％偶聯劑以及0-1.25％液體石蠟。2.根據權利要求1所述的汽車用聚丙烯納米復合物，其特征是，所述的可控降解聚丙烯的組分及其質量百分比為0.2-0.3%可控降解劑和99.97-99.98%聚丙烯。3.根據權利要求1所述的汽車用聚丙烯納米復合物，其特征是，所述的可控降解劑為2，5-二甲基-2，5-雙-(叔丁基過氧)己烷或過氧化二異丙苯。4.根據權利要求1所述的汽車用聚丙烯納米復合物，其特征是，所述的無機粉體為滑石細粉或碳酸鈣粉。5.根據權利要求1至4中任一所述的汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，采用反應型雙螺桿機組，將普通聚丙烯原料在擠出機側加料口加入，將可控降解劑用精密注射機于雙螺桿測加料口，通過反應擠出工藝進行可控降解處理，得到可控降解聚丙烯；第二步，將滑石粉或碳酸鈣加入球磨機中，進行球磨處理后制成無機粉體，然后將無機粉體進行中溫干燥處理；第三步，將可控降解聚丙烯與共聚丙烯、塑料彈性體或改性塑料彈性體通過高混機進行高速混合處理，然后依次將無機粉體、偶聯劑和液體石蠟并進行二次高速混合處理，制成復合原料；第四步，將復合原料加入雙螺桿擠出機中，通過擠出工藝制備得聚丙烯納米復合物。6.根據權利要求5所述的汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，其特征是，所述的通過反應擠出工藝進行可控降解處理是指所述的反應擠出可控降解工藝是指設定一區至九區的溫度區間范圍在170-21(TC，模頭溫度設定170-190。C，螺桿轉速設定120-180rpm，喂料頻率設定為6-8Hz。7.根據權利要求5所述的汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，其特征是，所述的可控降解所得的聚丙烯的MFR為15-30g/10min，拉伸強度^26MPa;彎曲強度^25MPa，彎曲模量>llOOMPa。8.根據權利要求5所述的汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，其特征是，所述的可控降解聚丙烯、共聚丙烯、塑料彈性體或改性塑料彈性體、無機粉體、偶聯劑和液體石蠟的質量配比依次為50-80%可控降解聚丙烯、0-20%共聚丙烯、0-5%改性塑料彈性體或塑料彈性體、15-25%無機粉體、0.15%-0.75%偶聯劑以及0-1.25%液體石蠟。9.根據權利要求5所述的汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，其特征是，所述的共聚丙烯的MFR為15-30g/10min，拉伸強度^21MPa;彎曲強度^25MPa，彎曲模量^900MPa。10.根據權利要求5所述的汽車用聚丙烯納米復合物的制備方法，其特征是，所述的擠出工藝是指設定一區至九區的溫度在195-22(TC的范圍，模頭溫度設定210-215t:，螺桿轉速設定100-200rpm，喂料頻率設定為8-12Hz。全文摘要一種無機化工
技術領域：
的汽車用聚丙烯納米復合物及其制備方法，包括使用雙螺桿擠出機，在溫度190～210℃的條件下，可控降解PP，使其MFR為15-30g/10min。再在此PP基礎上，用球磨過的無機粉體、彈性體、共聚PP進行雙螺桿共混造粒，在獲得良好的流動性的同時，也具備了較好的高低溫抗沖性能和剛度。制備的PP復合物的MFR為25~35g/10min，常溫沖擊強度23℃，沖擊不斷，低溫沖擊強度-20℃，≥20KJ/m^2，彎曲模量23℃，≥1500N/mm^2。文檔編號C08L23/12GK101709122SQ200910196269公開日2010年5月19日申請日期2009年9月24日優先權日2009年9月24日發明者何丹農,吳娟娟,洪月蓉,盛小海,金彩虹,陳超申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司