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1、东北石油大学工程硕士专业论文聚丙烯汽车保险杠专用料的研究与开发摘 要聚丙烯(PP)由于原材料来源丰富，力学均衡性好，耐化学腐蚀，价格低廉等特点，广泛应用于包装、农业、建筑、汽车、电子电气等行业，用聚丙烯制作的汽车零部件品种较多，汽车保险杠是主要的零部件之一。但聚丙烯强度低，低温韧性较差，限制了它在结构材料领域中的拓展应用，因此要对其进行增强增韧。本文以聚丙烯(PP)为基础树脂，橡胶(POE)作为弹性体，聚乙烯7042为增韧剂，滑石粉(talc)作为填充剂并且添加碳酸钙（CaCO3），采用双螺杆挤出工艺制作汽车保险杠专用料，并研究了其组成对共混物性能的影响。通过试验确定了聚丙烯汽车保险杠专用料的
2、最佳工艺和配方，弹性体POE与滑石粉的最佳配比均为15，采用简单的工艺、廉价的增强材料，提高聚丙烯的综合性能。该产品具有良好的加工性能，较高的抗冲击性能并易于喷涂，是综合性能优良的抗冲击聚丙烯新产品，可替代进口同类产品关键词：聚丙烯；汽车保险杠；专用料 IIIResearch and Development of Functionalized Polypropylene Materials for Automobile BumperAbstract Polypropylene (PP) is widely used for abundant material, good mechanical
3、performance, chemistry-resisting, and low price. Polypropylene has been widely applied in fields of packing agriculture building automobile, electrical equipment et al. There are a lot of types auto spare parts those are used PP. Bumpers are one of the primary parts. But the disadvantages of low rig
4、idity, low strength and low toughness seriously limit their further applications in fields of high-performance structural materials. So Polypropylene should be strengthened and toughness. In this paper, PP as fundamental resin was toughed by elastomeric of polyolefin elastomeric (POE) as primary tou
5、ghness agent, polyethylene 7042 as toughening agent, talcum (talc) as filler and calcium carbonate for the Special Compound of Car bumper by extrusion technology on twin-screw extruder. And the contents influence the mechanical performance of the Special Compound of Car bumper. The results show that
6、 he optimum processing parameter and formulation for the Special Compound of Car bumper were determined, which the most appropriate ratio of POE and talc is all 15 percent. Blends could be improved by using simple composite crafts and cheap reinforcements. The compound had good process ability, high
7、er impact resistance and spray-paint easily, being a new impact resistant PP with excellent overall property. It could substitute similar imported product.keywords: Polypropylene；Automobile Bumper；Special Material 创新点摘要本文主要研究的是聚丙烯汽车保险杠专用料的组成，其创新点如下：茂金属催化聚合聚乙烯弹性体(POE)用于PP的增韧改性方面，具有传统弹性无法比拟的优势。弹性体因其相对
8、分子量分布较窄和具有短支链的缘故，具有优异的物理机械性能和良好的低温性能；又因为其分子链饱和，所含的叔碳原子相对较少，所以具有优异的抗紫外和耐老化性能；窄的相对分子质量分布使材料在注塑和挤出过程中不易产生翘曲。通过填充滑石粉可以提高材料尺寸稳定性和表面硬度，提高制品刚性，与未填充滑石粉制品相比具有良好的表观质量，抗划痕性好，抗化学腐蚀性增强。增韧剂POE和滑石粉分别设三个梯度，为5、10、15，经实验表明，随增韧剂POE含量的增加，汽车保险杠专用料的熔体流动速率、拉伸强度和注塑收缩率呈降低趋势，而冲击强度随之升高；随滑石粉含量的增加，汽车保险杠专用料的熔体流动速率、拉伸强度和注塑收缩率呈降低趋
9、势，而冲击强度则随之先升高后降低。综合考虑，聚丙烯汽车保险杠专用料中弹性体POE最适比例为15%，滑石粉的最适比例为也15%。东北石油大学工程硕士专业论文目 录摘 要IIABSTRACTIII创新点摘要IV第一章 前言11.1聚丙烯的概况11.2聚丙烯的化学改性21.2.1交联改性21.2.2共聚改性21.2.3茂金属聚合催化剂31.2.4接枝改性31.3聚丙烯的物理改性31.3.1填充改性31.3.2共混改性51.3.3结晶改性71.4聚合物共混体系的基本问题81.4.1共混相容性问题81.4.2共混方法问题101.5改性聚丙烯的应用101.6汽车保险杠101.6.1汽车保险杠的设计及对材料
10、的要求111.6.2聚丙烯汽车保险杠专用料的分类121.7国内外聚丙烯汽车保险杠及技术指标131.7.1国内概况131.7.2国外概况14第二章 实验部分162.1主要设备162.2 主要试剂172.3 原料配比182.4 工艺条件192.5 性能测试20第三章 结果与讨论213.1 结果分析213.1.1弹性体POE对汽车保险杠专用料性能的影响213.1.2滑石粉对汽车保险杠专用料性能的影响233.2 结果讨论273.2.1弹性体POE对汽车保险杠专用料性能的影响273.2.2 滑石粉对汽车保险杠专用料性能的影响273.2.3 聚丙烯填充改性性能特点283.2.4 聚丙烯填充改性发展趋势28
11、第四章 结论30参考文献31致 谢35第一章 前言聚丙烯(PP)由于原材料来源丰富，力学均衡性好，耐化学腐蚀，价格低廉等特点，广泛应用于包装、农业、建筑、汽车、电子电气等行业，这是其快速发展的原因。但聚丙烯也有许多缺点，如耐老化性差、韧性还有待提高、强度不高、透明性不好、易燃、戎型收缩率大、制品易翘曲等。这些缺陷限制了聚丙烯在汽车、家电等行业中的应用，因此必须进行改进1-3。对聚丙烯的改性主要集中在以下几个方面。增强:与玻璃纤维、晶须等增强剂进行复合，提高聚丙烯的强度、刚性和耐热性。共混:与其它聚合物共混制备聚合物合金，从而提高聚丙烯的综合性能。抗老化:采用添加抗氧剂等方法，改进聚丙烯的耐老化
12、性，使其可用于户外产品中。接枝:采用接枝改性制备具有极性的聚丙烯，从而提高聚丙烯的印刷性、与无机填料的勃结性、与极性聚合物的混合能力、改善抗静电性等4。透明化:采用添加成核剂等方法，制备高透明的聚丙烯新材料，可用于透明包装等领域。共聚:采用共聚技术，改进聚丙烯的韧性、流动性等5。填充:与碳酸钙、滑石粉等无机粒子混合，提高聚丙烯的耐热性和刚性，降低成本等。阻燃:采用添加阻燃剂的方法，制备阻燃性聚丙烯材料，满足家电、汽车等对材料的阻燃要求。从上可以看出，聚丙烯的改性非常广泛，改性手段也较多，改性品种多，可制备满足各行各业不同要求的专用料，所以，聚丙烯的改性正迅速发展，成为改性塑料最大的品种和应用最
13、广泛的新材料。本文以共聚聚丙烯(PP)为基础树脂，聚乙烯橡胶(POE)作为弹性体，聚乙烯7042作为极性改善剂，滑石粉(talc)作为填充剂，采用双螺杆挤出工艺制作汽车保险杠专用料，并研究了其组成对共混物性能的影响。通过试验确定了聚丙烯汽车保险杠专用料的最佳工艺和配方，用简单的工艺、廉价的增强材料，提高聚丙烯的综合性能。该产品具有良好的加工性能，较高的抗冲击性能并易于喷涂，是综合性能优良的抗冲击聚丙烯新产品，可替代进口同类产品1.1聚丙烯的概况随着世界上汽车普及率迅速提高, 降低车身重量、节能降耗及降低成本已成为汽车工业发展的主要目标之一。聚丙烯材料因具有质轻、耐腐蚀、设计自由度大等特点在汽车
14、上得到了广泛应用6-7。20世纪50年代国外就开始研究聚丙烯材料在汽车上的应用，20世纪60年代聚丙烯材料汽车进入商业化生产，到20世纪70年代后迅速发展，用量占汽车自重的2% -3%，在20世纪80年代占到8左右，具有强度高，重量轻，材料系统。聚丙烯部件在汽车中的应用已由小轿车、轻型卡车发展到重型卡车, 应用的范围也由内装件发展到外装件和机能件。用于汽车零部件的聚丙烯品种有十几种，聚丙烯是丰富的原材料，密度低，而且价格便宜，成为增长最快的汽车用塑料品种之一。聚丙烯（PP）生产品种的汽车零部件更多的保险杠是最有代表性的组成部分之一。 聚丙烯汽车保险杠其它材料相比，成本低，成形性好，可回收，应用
15、非常广泛8。但是聚丙烯自身也有很多不足限制了它的发展（1) 加工成型时收缩率较大，导致聚丙烯制品的尺寸稳定性较低。（2) 分子链节上的侧甲基降低了链柔韧性。（3) 不耐老化降解，致使材料寿命短。（4) 耐冲击性能比较差，高温刚性差，球晶颗粒比较大，使聚丙烯的脆化温度较高。（5）它是一种非极性聚合物，其染色性、粘结性、抗静电性以及与无机填料的相容性都较差。通过对聚丙烯性能的改变可以克服以上不足，对聚丙烯的改性大致分为两种：化学改性和物理改性。1.2聚丙烯的化学改性化学改性是通过接枝、嵌段共聚，在聚丙烯（PP）大分子链中引入其他组分；或是通过交联剂等进行交联；或是通过成核剂、发泡剂进行改性，由此赋予聚丙烯（PP）较高的抗冲击性能，优良的耐热性和抗老化性9。1.2.1交联改性聚丙烯的交联是已经在工业应用，但由于聚丙烯结构，交联是困难的。交联，为了提高抗蠕变性，形状稳定性，强度和耐热性和熔体强度，缩短成型周期。聚丙烯交联可用于氮化物，有机过氧化物交联，热交联，辐射交联交联。聚丙烯交联后，都同时具有高硬度，耐溶剂性好，热可塑性，高弹性和优良的耐低温性能。1.2.2共聚改性提高聚丙烯（PP）的性能可以采用乙烯，丙烯单体和苯乙烯单体进行交替共聚或无视
