滑石粉改性共聚聚丙烯组合物的研制
滑石粉改性共聚聚丙烯组合物的研制[20200412223002]
摘 要
本论文使用聚烯烃弹性体POE、滑石粉对共聚聚丙烯进行增韧增强改性。同时加入聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）改善聚丙烯基料与填料滑石粉之间的相容性。POE和滑石粉分别按照5份、10份、15份、20份、25份加入体系。通过开炼塑化和压片成型的工艺制取样条，并对其进行性能测试，研究POE和滑石粉这两个组分对共混体系性能的影响，最终通过对比得出最适合的配方。
通过对实验数据的对比，以及综合考虑原料的价格，最终获得相对最合适的配方即：100份的聚丙烯基料树脂中，加入15份的POE和15份的滑石粉。此时获得的产品能够满足汽车保险杠对材料的要求，且价格低廉。
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关键字:共聚聚丙烯POE汽车保险杠滑石粉
目 录
1.前言 1
1.1 简介 1
1.2 汽车保险杠对材料的要求 1
1.3 国外的聚丙烯保险杠和专用料概况 1
1.4 国内的聚丙烯保险杠和专用料概况 2
1.5 常用的聚丙烯作汽车保险杠专用料的方法 3
1.5.1 聚丙烯与弹性体共混 3
1.5.2 聚丙烯/EPDM反应共混 3
1.5.3 共聚聚丙烯/聚烯烃热塑性弹性体共混 4
1.5.4 汽车保险杠专用树脂 4
1.6 聚丙烯改性的原理和方法 4
1.6.1 聚丙烯的化学改性 4
1.6.2 聚丙烯的物理改性 5
1.7 改性将要遇到的困难和解决方法 6
1.7.1 配方的比例问题 6
1.7.2 聚合物相容性问题 6
1.8 实验材料的选择 7
1.8.1 聚丙烯 7
1.8.2 聚烯烃弹性体（POE----Polyolefin Elastomer） 9
1.8.3 滑石粉 10
1.9 研究的目的和意义 10
2.实验部分 12
2.1 实验原料 12
2.2 实验设备 12
2.3 实验流程 12
2.4 测试标准 13
2.5 配方 13
2.5.1 探究POE的量对组合物性能的影响的配方 13
2.5.2 探究滑石粉的量对组合物性能的影响的配方 14
3.实验结果 15
3.1 聚烯烃弹性体POE对保险杠专用料的性能影响 15
3.2 滑石粉对保险杠专用料的性能影响 19
4.结论 24
参考文献 25
致谢 26
1.前言
1.1 简介
汽车保险杠是安装在汽车车身前后部的用以吸收冲击力从而起到保护车上乘客生命的安全装置。因此在设计汽车保险杠时首先需要考虑的是材料的力学性能。在汽车碰撞时材料能否较好地吸收能量，减轻碰撞是作为最重要的考虑因素。但这不是唯一因素，由于保险杠位于汽车的最前端和最后端，对汽车外观的影响很大[1-3]。因此设计师在设计汽车时，保险杠会被塑造成各种的款式。相对于金属等材料,塑料拥有更好的可塑性，因此日益受到汽车厂家和设计师的欢迎。
近些年我国汽车产业迅速发展，据统计，2013年的汽车产销量突破2000万辆大关，连续五年位居世界首位。最近几年的油价的连续上涨，使得人们在购车时更注重考虑汽车的燃料经济性，因此汽车的轻量化显得日益重要。很常见的做法是在不改变汽车原有安全性的前提下用聚合物材料代替钢铁等金属材料。与其他材料相比，塑料具有质量轻、易于成型、耐腐蚀性好、成本低等特点，因此被广泛用在汽车的制造上。有统计表明采用塑料材料的零部件质量将减少一半，而成本也减少四成左右。以热销的一汽大众速腾为例，全车塑料材料的用量超过150kg，占总车质量的10%以上。而在汽车用合成树脂中又以聚丙烯（PP）为主，而其中大部分都用于汽车用保险杠的生产。
1.2 汽车保险杠对材料的要求
一般来说汽车保险杠在设计的时候要遵守三个原则：①被动安全性②主动安全性③美观性。被动安全性是就是指前文讲到的汽车在受到碰撞的时候，保险杠能够起到很好的吸能作用，减少汽车受到的冲击,保证安全。主动安全性是指汽车在撞击行人或者非机动车的时候能够很好地保护行人或者非机动车上人员的安全。相对来说，传统的金属保险杠在这方面有所欠缺。美观性是指保险杠与汽车其他部位的协调，不显得突兀，能突出汽车的设计风格。
在遵循以上三个原则的前提下，在开发保险杠时候也要考虑以下几点因素：①良好的性能；②优良的加工性能；③成本的控制。价格低廉的聚丙烯在通过改性之后能很好的满足上述的要求。
1.3 国外的聚丙烯保险杠和专用料概况
国外从上世纪六十年代开始研究保险杠用材料，到后期随着聚丙烯合成和改性技术的成熟，聚丙烯改性材料因成本低，易于成型加工和回收利用，成为汽车保险杠最常用的材料。
最早的用于商用的聚丙烯材料的保险杠是1976年由意大利FAIT公司开发的，并且应用在菲亚特126型小轿车上。其改性路线是将聚丙烯和乙丙共聚物共混改性。从此以后聚丙烯这种廉价的通用塑料开始在汽车工业上广泛地应用。
到上个世纪末，欧洲有90%以上的保险杠是由改性的聚丙烯制造的，这个其中最多的是由三元乙丙橡胶（EPDM）等弹性体改性的聚丙烯[4] 。而同时期的日本大量的采用改性聚丙烯材料制造保险杠。日本汽车工业快速发展，随着日本汽车在美国市场的畅销，对汽车塑料的需求量很大。日本的汽车公司和石油化工企业对汽车用塑料的研发投入很大，也取得了不错的成果。日本本田的思域轿车是世界上最早使用注塑法生产的改性聚丙烯保险杠的汽车[5]。同时像三菱和日产等公司也有很大的突破，成功地研发出一些刚性好、耐冲击并且易于喷漆的保险杠用聚丙烯料。大量的采用聚合物材料，能使制造的配件减轻1/3以上，这也是日系轿车普遍较轻的原因。在北美地区，通用、福特和克莱斯勒等几大汽车公司也主要采用聚烯烃改性材料制造汽车用保险杠。近些年世界最大的聚丙烯制造商意大利海蒙特（Himont）公司直接在聚合过程中对聚丙烯性能进行改进[6]，达到了直接用于注塑保险杠的要求，拥有很好的耐热性、耐老化、较好的韧性等。
1.4 国内的聚丙烯保险杠和专用料概况
我国由于工业基础较弱的客观原因，聚合物工业起步也较晚，因此在很多技术上面远远落后于发达国家，如POE等用于聚丙烯改性的原材料还依赖进口。随着国家经济的发展，技术的引进以及科研人员的不懈努力，我国的聚合物工业呈现追赶之势。我国最早的汽车采用塑料保险杠开始于上世纪80年从德国大众引进的奥迪和桑塔纳的生产线，使用的材料是三元乙丙橡胶(EPDM)改性的聚丙烯。在后期引进的一些车型中其保险杠已普遍是采用改性的聚丙烯制造的。由此可见汽车保险杠专用聚丙烯塑料有着巨大的市场潜力，国家和政府也相当重视，汽车工业“十五”规划中明确指出“把PP改性塑料作为汽车工业需要重点发展的品种之一”。国内的很多石化公司、研究机构和汽车企业在这方面做了很多的工作。
燕山石化旗下的树脂应用研究所研究出一种新型的聚丙烯保险杠专用材料，并且被桑塔纳轿车所采用[7]。此种专用料达到甚至领先国外先进水平，是汽车企业取代进口料较好的选择。表1是改性专用料与国外某知名公司保险杠专用料的性能比较。
表1 进口保险杠与国外专用料性能比较
项目 进口料 该型国产料
拉伸强度/Mpa 5.2 16.8
熔体质量流动速率/g/(10min) 11.5 13.5
断裂伸长率/% 588% 525%
弯曲强度/Mpa 15.6 17.23
弯曲模量/Mpa 686 727
冲击强度/Jm 725.5 626.8
由表格可以看出此种专用料在拉伸强度、熔体流动性、弯曲强度等方面超过国外先进产品，同时冲击强度也能接近国外产品。
国内其它研究聚丙烯保险杠材料的研究机构主要有：化工部北京化学研究院、中科院长春应用化学所、扬子石化研究所、北京化工大学、清华大学等。他们生产或者研发的聚丙烯汽车保险杠专用料都达到了较高的水平。
摘 要
本论文使用聚烯烃弹性体POE、滑石粉对共聚聚丙烯进行增韧增强改性。同时加入聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）改善聚丙烯基料与填料滑石粉之间的相容性。POE和滑石粉分别按照5份、10份、15份、20份、25份加入体系。通过开炼塑化和压片成型的工艺制取样条，并对其进行性能测试，研究POE和滑石粉这两个组分对共混体系性能的影响，最终通过对比得出最适合的配方。
通过对实验数据的对比，以及综合考虑原料的价格，最终获得相对最合适的配方即：100份的聚丙烯基料树脂中，加入15份的POE和15份的滑石粉。此时获得的产品能够满足汽车保险杠对材料的要求，且价格低廉。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:共聚聚丙烯POE汽车保险杠滑石粉
目 录
1.前言 1
1.1 简介 1
1.2 汽车保险杠对材料的要求 1
1.3 国外的聚丙烯保险杠和专用料概况 1
1.4 国内的聚丙烯保险杠和专用料概况 2
1.5 常用的聚丙烯作汽车保险杠专用料的方法 3
1.5.1 聚丙烯与弹性体共混 3
1.5.2 聚丙烯/EPDM反应共混 3
1.5.3 共聚聚丙烯/聚烯烃热塑性弹性体共混 4
1.5.4 汽车保险杠专用树脂 4
1.6 聚丙烯改性的原理和方法 4
1.6.1 聚丙烯的化学改性 4
1.6.2 聚丙烯的物理改性 5
1.7 改性将要遇到的困难和解决方法 6
1.7.1 配方的比例问题 6
1.7.2 聚合物相容性问题 6
1.8 实验材料的选择 7
1.8.1 聚丙烯 7
1.8.2 聚烯烃弹性体（POE----Polyolefin Elastomer） 9
1.8.3 滑石粉 10
1.9 研究的目的和意义 10
2.实验部分 12
2.1 实验原料 12
2.2 实验设备 12
2.3 实验流程 12
2.4 测试标准 13
2.5 配方 13
2.5.1 探究POE的量对组合物性能的影响的配方 13
2.5.2 探究滑石粉的量对组合物性能的影响的配方 14
3.实验结果 15
3.1 聚烯烃弹性体POE对保险杠专用料的性能影响 15
3.2 滑石粉对保险杠专用料的性能影响 19
4.结论 24
参考文献 25
致谢 26
1.前言
1.1 简介
汽车保险杠是安装在汽车车身前后部的用以吸收冲击力从而起到保护车上乘客生命的安全装置。因此在设计汽车保险杠时首先需要考虑的是材料的力学性能。在汽车碰撞时材料能否较好地吸收能量，减轻碰撞是作为最重要的考虑因素。但这不是唯一因素，由于保险杠位于汽车的最前端和最后端，对汽车外观的影响很大[1-3]。因此设计师在设计汽车时，保险杠会被塑造成各种的款式。相对于金属等材料,塑料拥有更好的可塑性，因此日益受到汽车厂家和设计师的欢迎。
近些年我国汽车产业迅速发展，据统计，2013年的汽车产销量突破2000万辆大关，连续五年位居世界首位。最近几年的油价的连续上涨，使得人们在购车时更注重考虑汽车的燃料经济性，因此汽车的轻量化显得日益重要。很常见的做法是在不改变汽车原有安全性的前提下用聚合物材料代替钢铁等金属材料。与其他材料相比，塑料具有质量轻、易于成型、耐腐蚀性好、成本低等特点，因此被广泛用在汽车的制造上。有统计表明采用塑料材料的零部件质量将减少一半，而成本也减少四成左右。以热销的一汽大众速腾为例，全车塑料材料的用量超过150kg，占总车质量的10%以上。而在汽车用合成树脂中又以聚丙烯（PP）为主，而其中大部分都用于汽车用保险杠的生产。
1.2 汽车保险杠对材料的要求
一般来说汽车保险杠在设计的时候要遵守三个原则：①被动安全性②主动安全性③美观性。被动安全性是就是指前文讲到的汽车在受到碰撞的时候，保险杠能够起到很好的吸能作用，减少汽车受到的冲击,保证安全。主动安全性是指汽车在撞击行人或者非机动车的时候能够很好地保护行人或者非机动车上人员的安全。相对来说，传统的金属保险杠在这方面有所欠缺。美观性是指保险杠与汽车其他部位的协调，不显得突兀，能突出汽车的设计风格。
在遵循以上三个原则的前提下，在开发保险杠时候也要考虑以下几点因素：①良好的性能；②优良的加工性能；③成本的控制。价格低廉的聚丙烯在通过改性之后能很好的满足上述的要求。
1.3 国外的聚丙烯保险杠和专用料概况
国外从上世纪六十年代开始研究保险杠用材料，到后期随着聚丙烯合成和改性技术的成熟，聚丙烯改性材料因成本低，易于成型加工和回收利用，成为汽车保险杠最常用的材料。
最早的用于商用的聚丙烯材料的保险杠是1976年由意大利FAIT公司开发的，并且应用在菲亚特126型小轿车上。其改性路线是将聚丙烯和乙丙共聚物共混改性。从此以后聚丙烯这种廉价的通用塑料开始在汽车工业上广泛地应用。
到上个世纪末，欧洲有90%以上的保险杠是由改性的聚丙烯制造的，这个其中最多的是由三元乙丙橡胶（EPDM）等弹性体改性的聚丙烯[4] 。而同时期的日本大量的采用改性聚丙烯材料制造保险杠。日本汽车工业快速发展，随着日本汽车在美国市场的畅销，对汽车塑料的需求量很大。日本的汽车公司和石油化工企业对汽车用塑料的研发投入很大，也取得了不错的成果。日本本田的思域轿车是世界上最早使用注塑法生产的改性聚丙烯保险杠的汽车[5]。同时像三菱和日产等公司也有很大的突破，成功地研发出一些刚性好、耐冲击并且易于喷漆的保险杠用聚丙烯料。大量的采用聚合物材料，能使制造的配件减轻1/3以上，这也是日系轿车普遍较轻的原因。在北美地区，通用、福特和克莱斯勒等几大汽车公司也主要采用聚烯烃改性材料制造汽车用保险杠。近些年世界最大的聚丙烯制造商意大利海蒙特（Himont）公司直接在聚合过程中对聚丙烯性能进行改进[6]，达到了直接用于注塑保险杠的要求，拥有很好的耐热性、耐老化、较好的韧性等。
1.4 国内的聚丙烯保险杠和专用料概况
我国由于工业基础较弱的客观原因，聚合物工业起步也较晚，因此在很多技术上面远远落后于发达国家，如POE等用于聚丙烯改性的原材料还依赖进口。随着国家经济的发展，技术的引进以及科研人员的不懈努力，我国的聚合物工业呈现追赶之势。我国最早的汽车采用塑料保险杠开始于上世纪80年从德国大众引进的奥迪和桑塔纳的生产线，使用的材料是三元乙丙橡胶(EPDM)改性的聚丙烯。在后期引进的一些车型中其保险杠已普遍是采用改性的聚丙烯制造的。由此可见汽车保险杠专用聚丙烯塑料有着巨大的市场潜力，国家和政府也相当重视，汽车工业“十五”规划中明确指出“把PP改性塑料作为汽车工业需要重点发展的品种之一”。国内的很多石化公司、研究机构和汽车企业在这方面做了很多的工作。
燕山石化旗下的树脂应用研究所研究出一种新型的聚丙烯保险杠专用材料，并且被桑塔纳轿车所采用[7]。此种专用料达到甚至领先国外先进水平，是汽车企业取代进口料较好的选择。表1是改性专用料与国外某知名公司保险杠专用料的性能比较。
表1 进口保险杠与国外专用料性能比较
项目 进口料 该型国产料
拉伸强度/Mpa 5.2 16.8
熔体质量流动速率/g/(10min) 11.5 13.5
断裂伸长率/% 588% 525%
弯曲强度/Mpa 15.6 17.23
弯曲模量/Mpa 686 727
冲击强度/Jm 725.5 626.8
由表格可以看出此种专用料在拉伸强度、熔体流动性、弯曲强度等方面超过国外先进产品，同时冲击强度也能接近国外产品。
国内其它研究聚丙烯保险杠材料的研究机构主要有：化工部北京化学研究院、中科院长春应用化学所、扬子石化研究所、北京化工大学、清华大学等。他们生产或者研发的聚丙烯汽车保险杠专用料都达到了较高的水平。
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