汽车灯罩用聚丙烯改性料的研究

1汽车灯罩用聚丙烯改性料的研究赵文聘，徐长旭，黄平（鞍山市隆兴工程塑料有限公司，鞍山辽宁114041）摘要：探讨了采用双螺杆挤出机生产汽车灯罩用聚丙稀改性料的配方和工艺；讨论了聚丙烯基体树脂、填充剂、相容剂对汽车灯罩用聚丙烯改性料性能的影响。关键词：汽车灯罩；聚丙烯；滑石粉；相容剂；力学性能StudyofModifiedPPCompoundforLamp-houseofVehicleZHAOWen-pin,XUChang-xu,HUANGPing(AnshanMunicipalLongxingEngineeringPlasticsCo.,Ltd.,Anshan114041,China)Abstract:TheformulationandtechnologyfortheproductionofthemodifiedPPcompoundforthelamp-houseofvehiclebymeansoftwin-screwextruderwerestudied.TheeffectsofPPmatrixresin,fillerandcompatibilizeronthepropertyofthemodifiedPPcompoundwerediscussed.Keywords:Lamp-houseofVehicle;PP;TalcumPowder;Compatibilizer;MechanicalProperties由于汽车灯罩是一种形状复杂的薄型制品，根据实际使用情况，汽车灯罩用聚丙烯改性料要求材料有高刚性、高耐热性、高硬度、较好的流动性、低收缩率和一定的冲击强度等。普通塑料达不到上述性能要求，这就必须经过材料改性才能使用。聚丙烯改性材料以其良好的加工性能、冲击性能、耐热性、强度以及密度小等优点在汽车零件制造中广泛使用。笔者经过反复试验优化工艺和配方，在强度、耐热、收缩率、冲击性等方面得到了综合性能较理想的汽车灯罩用聚丙稀改性专用料。1实验部分1.1主要原料及设备均聚PP：辽阳化工三厂；共聚PP：盘锦石化；滑石粉：海城滑石矿；相容剂：市售；抗氧剂：天津力生助剂厂；润滑剂：沈阳助剂厂。双螺杆挤出机：HJ65，南京金吉机械设备有限公司；注塑机：TP120T，北京信冠机械设备制造有限司；万能试验机WSM-2000，长春智能仪器设备有限公司；制样机:承德金建检测仪器有限公司;悬臂梁冲击机:XJU-5.5；承德金建检测仪器有限公司；热变形温度测定仪：XRW300型，承德宝华电公司。1．2工艺流程聚丙稀改性剂混合挤出造粒助剂制样性能检测1．3性能测试拉伸性能：ASTMD638；弯曲强度和弯曲弹性模量：ASTMD790；悬臂梁缺口冲击强度：ASTMD256熔体流动速率ASTMD1238；热变形温度：STMD648；收缩率：ASTMD955。2结果讨论2.1聚丙烯树脂的选择为了选择合适的聚丙烯树脂，分别作了均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的性能对比，如下表1所示。表1均聚聚丙稀和共聚聚丙稀的性能项目均聚聚丙稀共聚聚丙稀熔体质量流动速率/g·（10min）－11012弯曲弹性模量/MPa13501050弯曲强度/MPa4229拉伸强度/MPa3224断裂伸长率/%400500缺口冲击/kJ·m-2518作者简介：赵文聘，男，总工程师，主要从事塑料改性材料研究。[e-mail]2热变形温度/℃9590从表1中可以看出，均聚聚丙烯的拉伸强度和弯曲弹性模量、热变形温度都较共聚聚丙烯的大，但冲击强度较共聚聚丙烯的小。其原因是均聚聚丙烯的结构等规度大而且易结晶，分子内的作用力强，对于强度要求高的材料可选择均聚聚丙烯；而共聚聚丙烯，其分子链引进乙烯，因而其冲击性能得到了很大的改善，对于冲击性能要求较高的材料可选择共聚聚丙烯。对于汽车灯罩用聚丙烯改性料,根据实际使用情况和最终材料的综合性能,选用了共聚聚丙烯。2.2增强改性剂滑石粉对汽车灯罩用聚丙烯改性料性能的影响2.2.1滑石粉对汽车灯罩用聚丙烯改性料拉伸、弯曲性能的影响滑石粉对汽车灯罩用聚丙烯改性料拉伸、弯曲性能的影响见图1。如图1所示，随着滑石粉用量的增加，改性料的拉伸强度下降。这主要是因为,随着滑石粉的加入，滑石粉填充到高分子物间隙中，防碍了高聚物分子间的作用力，从而导致填充材料拉伸强度下降。但若滑石粉经过表面处理且混合均匀，则对改性料拉伸强度的影响会小一些，同时提高滑石粉的细度也有利于提高改性料的拉伸强度。图1滑石粉用量对改性料拉伸、弯曲性能的影响由图1还可以看出，随着滑石粉用量的增加，改性料的弯曲模量也逐步增加，从1300MPa增加到4500MPa。这说明滑石粉是聚丙烯很好的增强改性剂，可以大幅度地提高制品的刚性。2.2.2滑石粉对汽车灯罩用聚丙烯改性料热变形温度、成型收缩率的影响滑石粉对汽车灯罩用聚丙稀改性料热变形温度、成型收缩率的影响见图2，从图2可以看出，随着滑石粉用量的增加改性料的热变形温度也逐步增大。这是因为滑石粉的加入大幅度地提高了材料的刚性；在提高刚性的同时，耐热性也相应的得到了提高，从而使热变形温度逐步增加。图2滑石粉用量对改性料热变形温度、收缩率的影响由图2还可看出，滑石粉对改性料收缩率的影响较明显，随着滑石粉用量的增加,改性料的成型收缩率减小。这是由于滑石粉的加入使改性料的融体黏度增大，因此降低了聚丙烯的结晶度;且滑石粉本身无收缩性，从而降低了整体材料成型收缩率；此外微细的滑石粉还可作为聚丙烯的成核剂，起到改变聚丙烯结构的作用，防止大球晶的形成，也降低了聚丙烯的结晶度。2.2.3滑石粉对汽车灯罩用聚丙烯改性料冲击强度、流动性的影响滑石粉的加入使汽车灯罩用聚丙烯改性料的冲击强度下降，如图3所示。这是由于滑石粉的加入，使得聚丙烯与滑石粉之间的作用力小于聚丙烯分子间的相互作用力，当改性料受冲击时，滑石粉与聚丙烯两界面间易遭受破坏而断裂。但是在提高滑石粉的细度的同时，对滑石粉进行预先的表面处理，则滑石粉对改性料冲击强度的影响会减少。3图3滑石粉用量对改性料冲击性能、流动性能的影响滑石粉的加入使改性料PP的流动性增大。分析其原因，因为滑石粉在熔融体系中起到“滚珠”润滑作用，减小了熔体流动的阻力，所以使其流动较畅通，流动性增加。此外，滑石粉的加入使改性料本身的密度增加，从而使在某一时间内，相同单位体积的质量增加，也促使改性料熔体质量流动速率（MFR）的增加，图3为滑石粉含量对改性料流动性的影响。2.3相容剂对汽车灯罩用聚丙烯改性料性能影响由于聚丙烯是一种非极性、低表面能的聚合物，不易与极性无机填料结合在一起，因此，二者间的相容性较差，直接共混难以达到预期的效果。采用适当的高分子界面相容剂，如接枝聚丙烯，可以有效地改善二者之间的相容性，提高改性的力学性能。如表2列出了有相容剂和无相容剂时的性能对比。表2相容剂对该性料性能的影响有相容剂的改性料无相容剂的改性料拉伸强度/MPa2725断裂伸长率/%7545弯曲弹性模量/MPa32002900缺口冲击/kJ·m-298MFR/g·(10min)-1892.4最终的汽车灯罩用聚丙烯改性料的性能经过反复实验研究开发的汽车灯罩用聚丙烯改性料的各项性能指标均达到实际的使用要求。如表3为本实验最终确定的汽车灯罩用聚丙烯改性料的性能指标。表3汽车灯罩用聚丙烯改性料的性能项目灯罩用聚丙稀改性料拉伸强度/MPa27断裂伸长率/%60弯曲弹性模量/MPa3500MFR/g·(10min)-18密度/g·cm-31.15缺口冲击/kJ·m-29收缩率/%0.9我公司开发的汽车灯罩用聚丙烯改性料,投产几年来客户反映很好.如沈阳汽车灯厂,长春光明车灯有限公司,四平慧宇电气有限公司,用我公司生产的汽车灯罩用聚丙烯改性料所生产的汽车灯罩,其耐热性,强度,尺寸稳定性等都达到实际使用要求.在各种车型上使用.3结论1）滑石粉是汽车灯罩用聚丙烯改性料有效的增强改性剂,可以显著的提高改性料的弹性模量、耐热性、尺寸稳定性以及流动性，但对改性料的拉伸强度和冲击性有降低的影响。2）选择合适的相容剂和滑石粉也能影响汽车灯罩用聚丙烯改性料的性能。3）采用合适的原材料,适当的工艺和配方，可以制得性能优异的汽车灯罩用聚丙烯改性料,达到良好的使用效果。参考文献1赵文聘.塑料科技,2000，（4）：152陈丽珍.塑料科技,2004，（4）：1245