PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料的研制

PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料的研制

唐志兴 苏 新 牡丹江石油化工厂，牡丹江157009

工程塑料应用2003年第5期第12－14页

摘要研制了PP/共聚PP/聚烯烃弹性体（POE）汽车保险杠专用料，介绍了POE的结构特点，探讨了POE及共聚PP含量对PP力学等性能的影响。结果表明，POE对PP的增韧优于（乙烯/丙烯/二烯）共聚物（EPDM），共聚PP在PP/共聚PP/POE体系中也起到增韧作用，该共混料可以满足汽车保险杠性能的要求。

关键词 聚丙烯 共聚聚丙烯 聚烯烃弹性体 汽车保险杠 专用料

聚丙烯（PP）是汽车用塑料中用量最大、增长速度最快的品种，它具有密度小、价格低、性能好、易加工等优点，但其低温脆性和收缩率大的缺点导致制品易变形，耐冲击性差，限制了其在汽车保险杠方面的进一步应用。

随着高分子材料科学的进步和加工技术的发展，可以通过增强、填充、增韧等技术，满足汽车部件所需求的均衡的弯曲强度和冲击强度^[1]。传统的PP/（乙烯/丙烯/二烯）共聚物（EPDM）保险杠专用料性能好耐候性优，但其成本高，流动性也不太理想。牡丹江石油化工厂就共混改性PP汽车保险杠专用料进行了研究，最终采用杜邦公司的聚烯烃弹性体（POE）代替EPDM对PP进行增韧，同时添加共聚PP，组成PP/共聚PP/POE共混体系，取得了良好的改性效果，满足了汽车保险杠的性能要求，同时，降低了成本，实现了批量生产，并用于黑龙江哈飞集团松花江微型汽车保险杠的生产。

l 实验部分

1．l 原材料

    PP：71735，辽阳石油化学纤维工业公司化工三厂；

    共聚PP：K8303，北京燕山石油化工股份有限公司；

    POE：8150，美国杜邦公司；

    EPDM：4167，美国杜邦公司；

    其它助剂：工业级，市售。

1．2 设备与仪器

    双螺杆挤出机：TSSJ－58/48D型，成都晨光机械厂；

    注塑机：CJ－150NC型，广东顺德震雄塑料机械厂；

    电子万能试验机：CSS－1101C型，长春试验机研究所；

    冲击试验机：6545型，意大利CEAST公司；

    热变形温度测定仪：6521型，意大利CEAST公司；

    熔体流动速率（MFR）仪：μPXRZ－400C型，吉林大学科教仪器厂；

    低温调温调湿箱：PL－2G型，上海爱斯佩克环境仪器公司。

1．3 造粒制样

 将原材料干燥后按配比共混，由双螺杆挤出机挤出。温度为190～230℃，螺杆转速为150r/min；挤出后用水冷却，干燥，用切粒机造粒。在烘干箱烘干2h后，按ASTM标准规定的模具注塑试样。

 注塑试样温度为200～210℃，模温为40～50℃，压力为50～65 MPA，周期为1min。

1．4 性能测试

拉伸性能按ISO 527－1993测试；弯曲性能按ISO 178－1993测试；缺口冲击强度按ISO 180－1993测试；熔体流动速率按ISO 1133－1991测试；热变形温度按 ISO 75－1993测试。

1．5 状态调节

状态调节的条件为：温度23℃，相对湿度50％，压力86～106kPa，时间48h。

2 结果与讨论

2．1 POE的性能

POE是美国杜邦公司通过乙烯、辛烯的原位聚合技术生产的一种饱和的（乙烯/辛烯）共聚物。该技术生产的POE具有非常窄的分子量分布和一定的结晶度。其结构中结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶态的乙烯和辛烯长链贡献弹性且原位聚合可对POE实行结构、性能、流变性的控制，并具有两种显著特点：一是可以使POE具有多种热塑性塑料的性能，DOW化学公司可以提供23种POE产品供不同用途使用；二是POE可作改性剂，不仅加工性能好，而且力学性能也很理想^[2]。

2．2 POE含量对PP性能的影响

采用不同含量的POE对PP进行共混改性，其结果见表1，并与EPDM的改性效果进行了比较。

    （1）流动性

由表1可知，PP/POE体系的MFR明显高于PP/EPDM/体系，当 POE含量超过15％后，MFR下降速度减慢。

    （2）冲击强度

由表1可知，当POE的含量达10％时，PP/POE体系的冲击强度有一个突变，当含量达20％时，冲击强度已超过600 J/m，说明POE的增韧效果优于EPDM，最佳含量应在

15％～25％。

    （3）拉伸及弯曲强度

由表1可知，体系的拉伸强度、弯曲强度均随POE含量的增加而降低。这是由于POE的强度较低的缘故。非晶体的POE加入到PP中，破坏了其分子排列的规整性，降低了PP的结晶度，导致拉伸强度、弯曲强度下降。

2．3 共聚PP含量对PP/POE共混体系性能的影响

保持POE含量15％不变，研究了不同含量的共聚PP对PP/POE共混体系性能的影响，测试结果见表2。

由表2可知，共混体系的拉伸强度、弯曲强度及热变形温度均随共聚PP含量的增加而降低，而缺口冲击强度则随共聚PP含量的增加而有很大提高，这说明共聚PP也是一种良好的增韧剂。

2．4 POE含量对PP/共聚PP共混体系性能的影响

保持共聚PP含量30％不变，探讨了不同含量的POE对共混体系性能的影响，结果见表3。由表3可知，随着POE含量的增加，共混体系的MFR、拉伸强度、弯曲强度及热变形温度明显降低，而缺口冲击强度提高很大，当POE含量为13％时，缺口冲击强度已达500 J/m，当 POE含量为13％～19％时，共混体系的韧性、刚性都已达到汽车保险杠的要求。

2．5 PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料性能指标

表4给出了PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料的性能。

表4表明，该专用料的成型加工性及物理力学性能良好，现已批量生产，用于黑龙江哈飞集团松花江微型汽车保险杠的生产。

3 结论

    （1）POE是优良的热塑性弹性体，可有效增韧PP，在冲击强度、流动性方面均优于EPDM。

    （2）共聚PP在PP/POE体系中起到增容剂作用，同时也是一种良好的增韧剂。

    （3）该PP/共聚PP/POE保险杠专用料具有良好的成型加工性及物理力学性能，现已批量生产，并用于黑龙江哈飞集团松花江微型汽车保险杠的生产。

参考文献

1 段德晶，初伟，唐忠兴．聚烯烃在汽车制造业中的应用．现代塑料加工应用，2000（5）：48

2 张金柱．新型热塑性弹性体POE的性能及其在PP增韧改性中的应用．塑料科技，1999（2）：5

ABSTRACT PP/copolypropylene/POE blends for automobile bumpers were developed. The structure and features of POE were introduced and the contents of copolypropylene POE and on the toughened PP were discussed. Experimental results showed, compared with EPDM, POE proved itself to be a better toughness promoter and Co-PP could toughen PP/Co-PP/POE. Their blends could completely meet the need of the automobile bumper.

KEYWORDS PP, copolypropylene, POE, automobile bumper, special compound