[發明專利]低密度長玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710494516.X
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107236189A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 田潤;馬秋;李莉;趙海瀾;顧鵬云
• 申請（專利權）人: 吉利汽車研究院（寧波）有限公司;浙江吉利控股集團有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/14;C08L51/06;C08L53/00;C08K13/04;C08K5/54;C08K7/14;C08K7/28;C08K5/134;C08K5/526;C08J5/04
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司31264
• 代理人: 孫燕娟

技術領域

本發明涉及汽車用復合材料技術領域，尤其涉及一種汽車用的低密度長玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

長玻纖增強聚丙烯材料由于力學性能優異、耐腐蝕、易成型和可回收利用等特點廣泛用于汽車前端框架、儀表板骨架等結構部件，單車材料用量也在逐漸增多。由于長玻纖增強聚丙烯材料優異力學性能，在汽車應用上可以替代部分金屬材料。長玻纖增強聚丙烯材料中玻璃纖維的加入提高了材料的力學性能，但是長玻纖的加入同時也增大了材料的密度，導致汽車配件的重量增加，限制了輕量化程度。

然而，出于環保和節能的需要，汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。所謂汽車的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，汽車質量降低一半，燃料消耗也會降低將近一半。在汽車輕量化的發展趨勢下，保持長玻纖增強聚丙烯材料力學性能的前提下降低材料密度是重要的發展方向。但是，迄今為止，材料行業還沒有為降低長玻纖增強聚丙烯材料密度而做出的技術方案。

有鑒于此，開發更低密度的汽車應用材料，降低長玻纖增強聚丙烯材料密度成為業界亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種低密度長玻纖增強聚丙烯復合材料，包含如下組分：按照重量百分比計，聚丙烯樹脂30-60％、相容劑5-10％、偶聯劑0.5-1.5％、玻璃纖維30-50％、空心玻璃微珠3-6％以及抗氧劑0.4-1％。

根據本發明的一個實施例，當所述聚丙烯樹脂為無規共聚聚丙烯與均聚聚丙烯的混合物時，該無規共聚聚丙烯與均聚聚丙烯的質量比為0.5:1～2:1，優選為1:1。

根據本發明的一個實施例，當該聚丙烯樹脂為無規共聚聚丙烯與嵌段共聚聚丙烯的混合物時，該無規共聚聚丙烯與嵌段共聚聚丙烯的質量比為0.5:1～2:1，優選為1:1。

根據本發明的一個實施例，當該聚丙烯樹脂為無規共聚聚丙烯與均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯的混合物時，該無規共聚聚丙烯、均聚聚丙烯與嵌段共聚聚丙烯的質量比為1:1:1～2:1:1。

根據本發明的一個實施例，所述聚丙烯樹脂的熔融指數為80g/10min以上，優選為80g/10min～120g/10min。

根據本發明的一個實施例，所述空心玻璃微珠的粒徑為10-250μm，優選為15～135μm，其中90％的空心玻璃微珠的粒徑小于25μm。。

根據本發明的一個實施例，所述空心玻璃微珠的耐壓強度為15000PSI以上，優選15000PSI～20000PSI。

根據本發明的一個實施例，所述每個空心玻璃微珠上含有1個微孔，孔徑為0.4～2μm。

根據本發明的一個實施例，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的混合物。該受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的質量比為1:1～1:3。

本發明還提供一種上述低密度長玻纖增強聚丙烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：按照重量百分比稱取以下原料：聚丙烯樹脂30-60wt％、相容劑5-10wt％、偶聯劑0.5～1.5wt％、玻璃纖維30-50wt％、空心玻璃微珠3-6wt％、抗氧劑0.4-1wt％；將聚丙烯樹脂、相容劑、偶聯劑、空心玻璃微珠、抗氧劑充分混合后，經過雙螺桿擠出機，在擠出機模頭處于長玻纖完成熔融浸漬，經牽引切粒后形成低密度長玻纖增強聚丙烯復合材料；其中，該雙螺桿擠出機的擠出溫度為250-280℃，模頭溫度為270-290℃。

本發明還提供上述低密度長玻纖增強聚丙烯復合材料在汽車前端框架、儀表板骨架中的應用。

本發明利用本發明利用空心玻璃微珠在相容劑及偶聯劑的作用下對聚丙烯材料進行改性，在不降低復合材料的力學性能的前提下降低材料的密度，從而實現材料的輕量化。同時，通過對聚丙烯樹脂的選取，進一步提升材料的力學性能。進一步地，通過選取合適的空心玻璃微珠粒徑，得到有利于提升復合材料力學性能的恰當的粒徑范圍。最后，通過對空心玻璃微珠的微孔的孔徑的選擇，保證在提升力學性能的同時降低材料的密度，最終實現最佳的輕量化解決方案，適應當前汽車行業輕量化的發展趨勢，開發更低密度的汽車應用材料，滿足汽車行業的發展需求。