[发明专利]聚丙烯材料及其制备方法、结构件及其制作方法

说明书

本发明涉及一种聚丙烯材料及其制备方法、结构件及其制作方法，该聚丙烯材料可适用于振动摩擦焊接，其是通过在线形均聚丙烯中添加特定比例的长链支化聚丙烯，由于长链支化聚丙烯的引入，使得在振动熔融后冷却过程中产生大量的分子链的缠结，获得更快的晶核生成速率，形成更多的晶核，从而提高焊缝位置材料的结晶度；并且，振动熔融过程中，由于长链支化聚丙烯的存在，使得线形聚丙烯分子链在振动方向形成的取向相对减少，有利于保持材料在垂直于振动方向的拉伸强度。

技术领域

本发明涉及振动摩擦焊接技术领域，特别是涉及一种聚丙烯材料及其制备方法、结构件及其制作方法。

背景技术

振动摩擦焊接是一种热焊接，其效率高，能耗低，焊接时无需添加溶剂、粘结剂或其他辅助品，并且焊接材料无表面损坏，操作简单，便于实现机械化、自动化，尤其适用于制备各种不规则零件、无法通过一次性注塑或挤出成型的产品，如车用水壶、异性管材等，因而在汽车、电子、航空航天等领域得到广泛应用。

对于一些聚丙烯异形结构件，如汽车内饰零件，难以通过一次注塑成型，可设计成较为简易的多个部件，再通过振动摩擦焊接完成一体组装。聚丙烯为半结晶性聚合物，焊接时需要高振幅、高焊接压强和长熔接时间以使焊接面熔融而实现焊接，然而这会导致焊缝强度和强度保持率降低等问题。具体地，高振幅时，熔化材料流动速率较快，导致分子链取向增加，产生大量飞边及焊缝强度降低；高焊接压强时，容易产生零件压痕、零件变形、溢料和造成分子取向，降低焊缝强度；较长的熔接时间，容易造成局部过热，漏隙，造成焊缝强度下降，焊缝处的强度保持率极低。

为了提高振动摩擦焊接的焊缝强度和强度保持率，传统的方法是在聚丙烯中填充滑石粉、玻璃纤维等增强填料，然而这会增加材料的密度，不利于最终产品的轻质化，也有采用添加碳纤维的方式以降低密度，然而材料成本将大幅提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种聚丙烯材料及其制备方法、结构件及其制作方法，以提高聚丙烯振动摩擦焊接的焊缝强度和强度保持率。

一种聚丙烯材料，所述聚丙烯材料的原料包括线形聚丙烯、长链支化聚丙烯以及热稳定剂，所述线形聚丙烯、所述长链支化聚丙烯和所述热稳定剂的质量比为(79～98):(1～20):1。

在其中一个实施例中，所述线形聚丙烯、所述长链支化聚丙烯和所述热稳定剂的质量比为(89～97):(2～10):1。

在其中一个实施例中，所述线形聚丙烯的重均分子量为1×10⁴～1×10⁶，分子量分布宽度为1～20，在230℃下的熔体流动速率为0.1g/10min～100g/10min。

在其中一个实施例中，所述线形聚丙烯的重均分子量为2×10⁵～4×10⁵，分子量分布宽度为2～8，在230℃下的熔体流动速率为1g/10min～10g/10min。

在其中一个实施例中，所述长链支化聚丙烯的支化度为0.05～0.5，在230℃下的熔体流动速率为0.1g/10min～10g/10min。

在其中一个实施例中，所述长链支化聚丙烯的支化度为0.2～0.4，在230℃下的熔体流动速率为1g/10min～4g/10min。

在其中一个实施例中，所述热稳定剂选自酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂、半受阻酚类热稳定剂、硫代酯类热稳定剂和杯芳烃类热稳定剂中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述热稳定剂为酚类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂和硫代酯类热稳定剂的混合物，所述酚类热稳定剂、所述亚磷酸酯类热稳定剂和所述硫代酯类热稳定剂的质量比为(1～3):(1～3):(1～3)。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯材料的结晶度为45％～55％，弹性模量为1500MPa～2000MPa，拉伸强度为30MPa～45MPa。