[发明专利]一种汽车用增强改性聚丙烯发泡材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种汽车用增强改性聚丙烯发泡材料，所述聚丙烯发泡材料，石墨烯的含量为9.5‑10.1wt%；拉伸强度为85‑90MPa；本发明还提供上述发泡材料的制备方法。本发明制备的增强改性聚丙烯发泡材料，石墨烯的含量为9.5‑10.1wt%；石墨烯、玻璃微珠与高熔体强度聚丙烯的相容性好，同时拉伸强度达85‑90MPa，缺口冲击强度（23℃）为58‑62KJ/m2，缺口冲击强度（‑30℃）为10‑13 KJ/m2，弯曲模量为2300‑2350MPa；密度为0.2‑0.3g/cm3；泡孔直径在12‑15微米，孔的密度在9‑9.5x10⁸个/cm3，材料无穿孔、破泡现象，材料表面平整。本发明制备的发泡增强改性聚丙烯材料，强度分布均匀、气泡分布均匀。

技术领域

本发明涉及一种汽车用增强改性聚丙烯发泡材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

降低汽车油耗的关键因素之一就是为汽车减重。相关数据显示，汽车车身自重约消耗70％的燃油，汽车整车质量每减少 100公斤，百公里油耗可降低0.3～0.6升，同时汽车轻量化直接提高汽车的比功率，使汽车的动力性能提高。因此，轻量化成为汽车工业发展的必然趋势。

微发泡技术是汽车轻量化 的最有效途径之一，将其引入汽车材料的制备技术中,在保证材料基本性能的前提下,显著减轻制件重量,有利于实现汽车轻量化。其中,具有轻量化特征的聚丙烯微发泡材料替代未发泡材料,在性能满足的情况下,零部件减重10％以上。已在部分汽车部件，如仪表板、座 椅、后备箱盖板等部件得到应用，市场前景广阔。

通常非晶态聚合物（如ABS、PS）在较宽的温度范围内存在类似橡胶一样的弹性行为，而处于半结晶的聚丙烯则没有。这一缺点影响了聚丙烯不能在较宽的温度范围内进行热成型，它的软化点和熔点非常接近，一旦到达熔点，熔体粘度急剧下降，随之熔体强度也大幅下降，导致在热成型时制品壁厚不均，挤出发泡泡孔塌陷等问题，大大限制了聚丙烯在某些方面的应用。

CN106084453A公开了一种汽车用微发泡增强改性聚丙烯及其制备方法，重量分数的原料组成：聚丙烯60-90份；高熔体强度聚丙烯6-12份；3000目刚玉粉1.2-1.8份；5000目蓝晶石粉0.9-1.2份；8000目滑石粉8-16份；抗氧化剂0.1-3份；增韧剂1-30份；碳酸氢钠发泡剂0.5-8份。制备方法：在长径比为42:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散,挤出造粒,最终得到产品。发明制得的微发泡增强改性聚丙烯泡孔结构的壁厚较大，破裂现象明显减少。泡孔结构均匀，发泡后密度低，耐高温性能大大提高，该专利虽然可以解决聚丙烯发泡材料的泡孔容易破裂的现象，泡孔结构均匀，但是其采用碳酸氢钠产生的二氧化碳作为发泡剂，发泡倍率低，发泡后的密度仍然较大，不能有效的减少汽车重量。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，强度高，具有很高的导电性，是世界上电阻率最小的材料，现有技术把石墨烯添加到聚丙烯中制备发泡材料，可以提高聚丙烯的强度和导电性。但是石墨烯和聚丙烯，特别是高熔体强度聚丙烯的相容性差，导致制备的发泡材料的强度分布不均匀，发泡材料的发泡密度较大，因为石墨烯可以充当异相成核点，如果石墨烯分布不均匀，就会导致泡孔分布不均匀。

氧化石墨烯进一步经过改性提高其亲油性，可以提高与聚丙烯的相容性，比如CN107987400A公开了一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法，其采用有机胺改性剂对氧化石墨烯进行接枝改性，在氧化石墨烯表面引入亲油基团，改善了石墨烯与聚丙烯的相容性，同时提高其力学性能。但是其采用的聚丙烯为共聚聚丙烯，熔体流动速率为30-100g/10min，虽然可以提高氧化石墨烯与共聚聚丙烯的相容性，并不适用于石墨烯-高熔体强度聚丙烯体系，因为高熔体强度聚丙烯的熔体流动速度很低，小于2g/10min，有的甚至小于1g/10min,氧化石墨烯的改性方法并不能提高与高熔体强度聚丙烯的相容性。