本發(fā)明屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種合金材料，具體來說是一種汽車輪轂飾蓋用的合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚酰胺PA是一種常見的工程塑料，其力學(xué)性能高，抗沖擊、耐熱性能好，常用于汽車發(fā)動機(jī)周邊制件、汽車內(nèi)外飾等制件；但由于其所含的酰胺基團(tuán)具有較強的極性，易與水分子形成氫鍵作用，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能大幅度降低、制件變形嚴(yán)重，通常的解決方法是加入一定量的無機(jī)礦物填料，在一定程度上降低其吸水性，但這不可避免會對材料的強度帶來負(fù)面影響。

聚丙烯PP是非極性的通用塑料，其分子鏈中不含極性基團(tuán)，因而吸水性、耐溶劑性均明顯優(yōu)于聚酰胺，且由于其微結(jié)構(gòu)規(guī)則，容易規(guī)則堆砌而形成結(jié)晶，因此，具有比常規(guī)的烯烴類聚合物更好的力學(xué)性能，且保留了聚烯烴材料良好的加工流動性及成本低廉的優(yōu)勢。

隨著近年來汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，輕量化、環(huán)?；陌l(fā)展理念日益深入人心，對汽車零部件用材料的性能也提出新的要求。聚酰胺的加工穩(wěn)定高(250～260℃以上)、且加工窗口較窄，一旦溫度過高則容易導(dǎo)致聚合物降解，制件也隨之報廢，從而產(chǎn)生材料、能源上的雙重浪費。汽車輪轂飾蓋是安裝于汽車輪轂外側(cè)的裝飾性部件，其力學(xué)性能要求并不像發(fā)動機(jī)周邊部件用聚酰胺材料那么高，且從各大主機(jī)廠的性能標(biāo)準(zhǔn)來看，聚酰胺的濕態(tài)力學(xué)性能指標(biāo)還是較低的，這為聚丙烯類合金材料替代聚酰胺材料提供了良好的先決條件。從已有的聚丙烯/聚酰胺合金材料來看，由于兩者在化學(xué)性質(zhì)上的巨大差異，其分散相的分布狀況及相間相容性一直是未能有效解決的技術(shù)性。CN201510618103所記述的耐水解耐老化聚酰胺/聚丙烯合金材料就是通過相容劑、界面穩(wěn)定劑來改善合金材料的力學(xué)性能及耐水解耐老化性能，但合金體系中聚丙烯含量較少，耐化學(xué)穩(wěn)定性改進(jìn)的意義相對更大，類似的研究還可見于CN201110062768所述的低吸水性PA66聚丙烯合金材料。綜上來看，真正意義上的高性能聚丙烯/聚酰胺合金一直是當(dāng)前相關(guān)研究所較少涉及的領(lǐng)域，若能在力學(xué)性能、制件外觀及尺寸、耐候性能等方面有所突破，其必將在汽車用輕量化、環(huán)?；虏牧祥_發(fā)及應(yīng)用中獲得廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種汽車輪轂飾蓋用的合金材料及其制備方法，所述的這種汽車輪轂飾蓋用的合金材料及其制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的車輪轂飾蓋用的合金材料其力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性不佳的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種汽車輪轂飾蓋用的合金材料，包括以下重量百分比的原料：

所述的聚丙烯為均聚丙烯，其在230℃、2.16Kg的測試條件下，其熔融指數(shù)為30～100g/10min；

所述的復(fù)配型界面增容劑由聚丙烯接枝物和丙烯酸類多嵌段共聚物組成，所述的聚丙烯接枝物和丙烯酸類多嵌段共聚物的質(zhì)量比為5～10：5～15；

所述的聚丙烯接枝物為馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH、或者甲基丙烯酸甲酯接枝PP-GMA中的任意一種或兩種的組合，經(jīng)化學(xué)法測定接枝率為0.8～1.5％；

所述的丙烯酸類多嵌段共聚物為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA、乙烯-甲基丙烯酸共聚物EMA、或者甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS中的任意一種或兩種以上的組合；

所述的無機(jī)填充體為納米級滑石粉、鎂鹽晶須、硫酸鈣晶須、鈦酸鉀晶須、或者納米碳化硅晶須中的任意一種或兩種以上的組合。

進(jìn)一步的，所述的聚酰胺為聚酰胺6，熔體黏度范圍為0.5～6。

進(jìn)一步的，所述的聚酰胺6的熔體黏度范圍為2～4。

本發(fā)明還提供了上述的一種汽車輪轂飾蓋用的合金材料的制備方法，包括以下步驟：

1)按所述的重量百分比稱取聚丙烯、聚酰胺、復(fù)配型界面增容劑，然后混合均勻，得到混合原料；

2)按比例稱取無機(jī)填充體；

3)將干燥后的混合原料放置于緊密嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，經(jīng)喂料螺桿加入到擠出機(jī)的機(jī)筒內(nèi)，將無機(jī)填充體從側(cè)喂料口加入到擠出機(jī)中，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度從加料口到機(jī)頭出口設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理后得到汽車輪轂飾蓋用的合金材料。

本發(fā)明通過高效、穩(wěn)定的多組分界面增容劑的選擇、搭配，輔以特殊的無機(jī)填充體，以及合適比例的聚酰胺，使制得的改性聚丙烯復(fù)合材料具備較常規(guī)聚丙烯材料更高的強度指標(biāo)如拉伸、彎曲強度，主要的剛性指標(biāo)如彎曲模量也有大幅度提升，材料的加工流動性較聚酰胺材料更好，加工窗口更寬，熔體性質(zhì)更穩(wěn)定，同時材料的尺寸特性如收縮率、線性膨脹系數(shù)CLTE均與常規(guī)的聚酰胺復(fù)合材料相類似，能滿足通用、大眾、吉利等國內(nèi)主機(jī)廠的關(guān)于汽車輪轂飾蓋專用材料標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明的高性能聚丙烯/聚酰胺合金材料，已經(jīng)從力學(xué)性能、加工表現(xiàn)、長期耐候性等方面具備了替代汽車飾件用聚酰胺復(fù)合材料的可能性。首先，聚丙烯/聚酰胺合金材料的相間相容性有了明顯的提升，以材料的斷裂伸長率為例，選擇合理種類、用量復(fù)配型界面增容劑的配方材料，其拉伸強度也從30MPa左右提升至40MPa以上，與濕態(tài)聚酰胺材料的拉伸強度接近，主要的剛性指標(biāo)如彎曲模量提升至3800MPa左右，已明顯高于濕態(tài)的聚酰胺復(fù)合材料的對應(yīng)指標(biāo)，聚丙烯/聚酰胺合金材料的收縮率保持在0.4-0.6％之間，CLTE的測試值也非常接近于聚酰胺材料，需要指出的是，聚丙烯/聚酰胺合金材料的吸水率有了大幅度的降低，僅為0.08％～0.15％，這為制件在實際使用環(huán)境中的性能保持率、尺寸穩(wěn)定性改善提供良好的材料基礎(chǔ)。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明針對汽車輪轂飾蓋的力學(xué)性能及實際使用環(huán)境需求，以高性能、高耐候的聚丙烯/聚酰胺合金材料來替代傳統(tǒng)的聚酰胺材料，提出了復(fù)配型界面增容劑，著重改善聚合物合金的相間相容性及分散合理性能；以特定的無機(jī)填充體來替代普通的礦物填料，具有更好的增剛效果；所得的聚丙烯/聚酰胺合金的主要強度指標(biāo)如拉伸強度、彎曲強度均優(yōu)于濕態(tài)聚酰胺材料接近，彎曲模量更是同比提升150％以上，最高可達(dá)3800MPa左右，同時材料收縮率低，尺寸穩(wěn)定性與輪轂飾蓋專用聚酰胺材料類似，但加工、注塑工藝條件更溫和、穩(wěn)定，是一種特點突出、綜合性能優(yōu)良、易加工的汽車外飾件專用改性材料。

具體實施方式

下面通過具體的實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，所述實施例僅用于說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明實施例所用原料：

PP:均聚丙烯，結(jié)晶度Xc≥65％，韓國PolyMirae，熔融指數(shù)MFR為120g/10min(230℃、2.16Kg)。

PA-1：聚酰胺6，熔體相對黏度2.45，寧波亨潤聚合有限公司。

PA-2：聚酰胺6，熔體相對黏度1.0，美國朗盛化學(xué)。

聚丙烯接枝物-1：馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 1001，接枝率1.0％，上海莊景化工。

聚丙烯接枝物-1：馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 5001C，，接枝率0.8％，南通日之升公司。

丙烯酸類多嵌段共聚物-1：甲基丙烯酸甲酯PMMA CM 205，鎮(zhèn)江奇美化學(xué)。

丙烯酸類多嵌段共聚物-2：乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA-460，VA含量60％，日本三井化學(xué)。

無機(jī)填充體-1：HAR T84，10000目，高壓縮級，無錫恒茂工貿(mào)有限公司。

無機(jī)填充體-2：納米級滑石粉(型號為HTP05)，10000目，意大利AIHAI-IMI。

無機(jī)填充體-3：硫酸鈣晶須，上海峰竺晶須有限公司。

產(chǎn)品性能測試：

拉伸性能：按ISO527-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測試速率為5mm/min。

彎曲性能：按IS178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，跨距為64mm，測試速率為2mm/min。

沖擊性能：按ISO179-1標(biāo)準(zhǔn)在簡支梁沖擊試驗機(jī)上進(jìn)行，樣條缺口為A型。

收縮率測試：按ISO 294-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，標(biāo)準(zhǔn)樣板為210×140×3.2mm。

線性膨脹系數(shù)CLTE測試：在TMA-600儀器上進(jìn)行，測試區(qū)間為-30℃～120℃，升溫速率為1℃/min。

吸水率測試：將標(biāo)準(zhǔn)沖擊樣條放置于23℃、50％RH的環(huán)境中，24h后測試樣條重量變化，計算后得到吸水率。

實施例1

按照表1中實施例1的數(shù)據(jù)稱取馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 1001、聚甲基丙烯酸甲酯CM 205，攪拌混合均勻，即可制得復(fù)配型界面增容劑1。

實施例2

按照表1中實施例2的數(shù)據(jù)稱取馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 5001、乙烯-乙酸乙烯EVA-460，攪拌混合均勻，即可制得復(fù)配型界面增容劑2。

實施例3

按照表1中實施例3的數(shù)據(jù)稱取馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 1001、乙烯-乙酸乙烯EVA-460，攪拌混合均勻，即可制得復(fù)配型界面增容劑3。

實施例4

按照表1中實施例3的數(shù)據(jù)稱取馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 5001、聚甲基丙烯酸甲酯CM 205，攪拌混合均勻，即可制得復(fù)配型界面增容劑4。

實施例5

按照表1中實施例3的數(shù)據(jù)稱取馬來酸酐接枝聚丙烯PP-MAH 1001、聚甲基丙烯酸甲酯CM 205、乙烯-乙酸乙烯EVA-460，攪拌混合均勻，即可制得復(fù)配型界面增容劑5。

表1復(fù)配型無機(jī)增強體系的配方表(單位：克)

實施例6

按表2中所示的實施例6數(shù)據(jù)稱取各組分，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

表2汽車薄壁保險杠專用的聚丙烯復(fù)合材料的配方表(單位：克)

實施例7

按表2中所示的實施例7數(shù)據(jù)稱取各組分，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

實施例8

按表2中所示的實施例8數(shù)據(jù)稱取各組分，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

實施例9

按表2中所示的實施例9數(shù)據(jù)稱取各組分，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

實施例10

按表2中所示的實施例10數(shù)據(jù)稱取各組分，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

對比例1

稱取45克PP、20克PA6-1、10克聚丙烯接枝物-1、25克無機(jī)填充體-1，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

對比例2

稱取45克PP、20克PA6-2、10克聚丙烯接枝物-2、25克無機(jī)填充體-2，將無機(jī)填充體以外的各組分于高速混合機(jī)中混合均勻，投入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料倉中，無機(jī)填充體投入到側(cè)喂料倉，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長徑比L/D為56，主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)筒的各分區(qū)溫度(從加料口到機(jī)頭出口)設(shè)定為：160℃、190℃、220℃、235℃、230℃、230℃、230℃，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒、烘干處理等工序后得到產(chǎn)品。

對比例3

普通牌號的輪轂飾蓋用改性聚酰胺復(fù)合材料，牌號為A3ZM2，德國BASF公司提供，市售牌號。

表3汽車薄壁保險杠專用的聚丙烯復(fù)合材料的性能測試結(jié)果

從表3所示的各實施例及對比例的性能測試來看，采用本發(fā)明中所述的復(fù)配型界面增容劑的各實施例，較采用常規(guī)的增容方法(對比例1、2)具有更好的界面調(diào)節(jié)、強化粘結(jié)、提高分散相的分布尺寸等作用，材料的拉伸強度明顯更高，大多數(shù)都在30MPa以上，最高可達(dá)43-45MPa，與對比例3中所示的PA6改性材料的濕態(tài)拉伸強度基本相當(dāng)；另外，由于填充體的合理搭配使用，界面改進(jìn)的效果得以進(jìn)一步發(fā)揮，材料的彎曲模量有了大幅度提升，與對比例3中所示的PA6改性材料的彎曲模量(1730MPa)相比，實施例10中彎曲模量最高可到3770MPa，提升幅度將近150％，而聚丙烯基體的引入，也使得合金材料的吸水性大幅度降低，從PA6改性材料的0.35％降至0.1％左右，這對于聚丙烯/聚酰胺合金材料在實際環(huán)境中具備良好的性能保持率、尺寸穩(wěn)定性提供了良好的先決條件，材料CLTE測試值也明顯更低，對解決制件注塑后因環(huán)境條件變化而導(dǎo)致的尺寸膨脹、收縮等外觀問題有積極的作用。另外，值得一提的是，以聚丙烯/聚酰胺合金材料來替代改性聚酰胺材料，在注塑溫度、壓力、加工周期等環(huán)節(jié)都有不同的改善效果，溫度、壓力更低，制件無需后處理，加工周期也隨之縮短，這正好反映了當(dāng)前汽車業(yè)所提倡的“輕量化、環(huán)?；钡脑O(shè)計理念，是一種綠色、環(huán)保的汽車用新型功能裝飾材料，具備極好的社會效益及市場推廣價值。