本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术：
随着我国一跃成为全球最大新能源汽车生产与消费大国，新能源汽车轻量化、安全、环保与节能已经成为其产业调整的必由之路。聚丙烯及其改性产品能够满足汽车轻量化、低成本、环保等发展目标，聚丙烯应用于汽车改性研究方面也取得巨大进步。汽车塑料化趋势明显增强，汽车塑料化趋势即聚丙烯化，聚丙烯材料因其具有密度低、机械性能优异、有良好的耐应力龟裂、耐疲劳屈服和耐化学品性能、价格便宜和易于回收等特点，占总体车用塑料的45.6％。2011年国内聚丙烯材料市场用量约90万吨。
随着新能源汽车工业的发展，聚丙烯及其改性材料不再仅仅应用于新能源汽车内、外饰件方面，在很多汽车功能件上也会有越来越多的应用，这必然对聚丙烯材料有着更高的要求。
目前，我国新能源汽车材料不能同时满足力学性能及加工性能的需求，尚未取得实质性突破，从而陷入长期依赖进口受制于人的困境，严重阻碍了我国新能源汽车工业的稳步健康快速发展。
技术实现要素：
针对现有技术中技术问题，本发明提供一种新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料，所述新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯30-50份、ABS树脂25-45份、木质纤维5-9份、纳米碳酸钙3-8份、云母粉3-8份、淀粉2-7份、钛酸酯偶联剂0.5-1.5份、硬脂酸0.2-1.6份、增韧剂0.2-1份、固化剂0.6-1.8份、阻燃剂0.2-1份、阻燃协效剂0.1-0.8份。
优选的，所述新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯35-45份、ABS树脂30-40份、木质纤维6-8份、纳米碳酸钙4-7份、云母粉4-7份、淀粉3-6份、钛酸酯偶联剂0.8-1.3份、硬脂酸0.6-1.2份、增韧剂0.4-0.8份、固化剂0.9-1.5份、阻燃剂0.5-0.9份、阻燃协效剂0.3-0.6份。
优选的，所述新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯40份、ABS树脂35份、木质纤维7份、纳米碳酸钙5.5份、云母粉5.5份、淀粉4.5份、钛酸酯偶联剂1份、硬脂酸0.9份、增韧剂0.6份、固化剂1.2份、阻燃剂0.6份、阻燃协效剂0.4份。
优选的，所述改性聚丙烯的改性方法为：将0.5-1重量份的十二烷基苯磺酸钠加入30-50重量份的聚丙烯中，搅拌5-10min，再加入5-10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、5-10重量份的碳酸钙粉末，混合搅拌8-15min，即可得到改性聚丙烯。
优选的，所述增韧剂为SBS、SEBS弹性体中的至少一种。
优选的，所述ABS树脂为丁二烯含量在10-30％，在220℃×10kg条件下熔体流动速率在30-60g/10min。
优选的，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴化环氧、溴化聚苯乙烯、溴代三嗪中的一种。
优选的，所述固化剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、二氨基环乙烷、二氨基环乙基甲烷中的一种。
优选的，所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种。
一种新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、ABS树脂、木质纤维、纳米碳酸钙、云母粉、淀粉、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、固化剂投入混合机中混合7-12min，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料从双螺杆挤出机的主加料口喂入，将增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂从双螺杆挤出机的侧料口喂入，混合，挤出造粒即可，所述双螺杆挤出机的长径比为32-40，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒各区温度为80-200℃，螺杆转速为300-500r/min。
本发明提供一种新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料无机填料用量小，成本低，制备的复合材料重量轻、强度高、稳定性好、机械性能好，有利于推广应用；聚丙烯经过改性处理后能够与无机填料等其他原料相容性，不会发生团聚，原料分散均匀，该材料不仅同时满足力学性能及加工性能的需求，而且强度高耐磨性能好、阻燃性能好；
本发明加入ABS树脂，提高纳米碳酸钙、云母粉在材料中的稳定性，高温条件下ABS树脂与纳米碳酸钙、云母粉结合性高，与其紧密结合在一起，防止摩擦过程中纳米碳酸钙、云母粉受应力而被分离，加入硬脂酸对硫酸钙粉体进行表面活化改性，以提高其与淀粉、木质纤维的相容性，同时作为润滑剂来改善熔体的流动性和复合材料的光滑度，本发明新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料物理力学性能好，制造成本低，特别适于用于生产高档的复合材料，在新能源汽车、建筑材料、室内装修材料等领域广泛使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯30份、ABS树脂25份、木质纤维5份、纳米碳酸钙3份、云母粉3份、淀粉2份、钛酸酯偶联剂0.5份、硬脂酸0.2份、增韧剂0.2份、固化剂0.6份、阻燃剂0.2份、阻燃协效剂0.1份；
其中，改性聚丙烯的改性方法为：将0.5重量份的十二烷基苯磺酸钠加入30重量份的聚丙烯中，搅拌5min，再加入5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、5重量份的碳酸钙粉末，混合搅拌8min，即可得到改性聚丙烯；增韧剂为SBS弹性体；ABS树脂为丁二烯含量在10％，在220℃×10kg条件下熔体流动速率在30g/10min；阻燃剂为十溴二苯乙烷；固化剂为三乙烯四胺；阻燃协效剂为三氧化二锑；
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、ABS树脂、木质纤维、纳米碳酸钙、云母粉、淀粉、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、固化剂投入混合机中混合7min，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料从双螺杆挤出机的主加料口喂入，将增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂从双螺杆挤出机的侧料口喂入，混合，挤出造粒即可，所述双螺杆挤出机的长径比为32，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒各区温度为80℃，螺杆转速为300r/min。
实施例2：
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯50份、ABS树脂45份、木质纤维9份、纳米碳酸钙8份、云母粉8份、淀粉7份、钛酸酯偶联剂1.5份、硬脂酸1.6份、增韧剂1份、固化剂1.8份、阻燃剂1份、阻燃协效剂0.8份；
其中，改性聚丙烯的改性方法为：将1重量份的十二烷基苯磺酸钠加入50重量份的聚丙烯中，搅拌10min，再加入10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、10重量份的碳酸钙粉末，混合搅拌15min，即可得到改性聚丙烯；增韧剂为SEBS弹性体；ABS树脂为丁二烯含量在30％，在220℃×10kg条件下熔体流动速率在60g/10min；阻燃剂为四溴双酚A；固化剂为四乙烯五胺；阻燃协效剂为五氧化二锑；
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、ABS树脂、木质纤维、纳米碳酸钙、云母粉、淀粉、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、固化剂投入混合机中混合12min，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料从双螺杆挤出机的主加料口喂入，将增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂从双螺杆挤出机的侧料口喂入，混合，挤出造粒即可，所述双螺杆挤出机的长径比为40，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒各区温度为200℃，螺杆转速为500r/min。
实施例3：
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯40份、ABS树脂35份、木质纤维7份、纳米碳酸钙5.5份、云母粉5.5份、淀粉4.5份、钛酸酯偶联剂1份、硬脂酸0.9份、增韧剂0.6份、固化剂1.2份、阻燃剂0.6份、阻燃协效剂0.4份；
其中，改性聚丙烯的改性方法为：将0.8重量份的十二烷基苯磺酸钠加入40重量份的聚丙烯中，搅拌7min，再加入7重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、8重量份的碳酸钙粉末，混合搅拌11min，即可得到改性聚丙烯；增韧剂为SBS、SEBS弹性体按照质量比1:1复配而成；ABS树脂为丁二烯含量在20％，在220℃×10kg条件下熔体流动速率在45g/10min；阻燃剂为溴化环氧；固化剂为二氨基环乙烷；阻燃协效剂为硼酸锌；
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、ABS树脂、木质纤维、纳米碳酸钙、云母粉、淀粉、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、固化剂投入混合机中混合9min，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料从双螺杆挤出机的主加料口喂入，将增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂从双螺杆挤出机的侧料口喂入，混合，挤出造粒即可，所述双螺杆挤出机的长径比为36，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒各区温度为140℃，螺杆转速为400r/min。
实施例4：
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯35份、ABS树脂30份、木质纤维6份、纳米碳酸钙4份、云母粉4份、淀粉3份、钛酸酯偶联剂0.8份、硬脂酸0.6份、增韧剂0.4份、固化剂0.9份、阻燃剂0.5份、阻燃协效剂0.3份；
其中，改性聚丙烯的改性方法为：将0.6重量份的十二烷基苯磺酸钠加入35重量份的聚丙烯中，搅拌6min，再加入6重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、6重量份的碳酸钙粉末，混合搅拌10min，即可得到改性聚丙烯；增韧剂为SBS、SEBS弹性体按照质量比1:1复配而成；ABS树脂为丁二烯含量在15％，在220℃×10kg条件下熔体流动速率在35g/10min；阻燃剂为溴化聚苯乙烯；固化剂为二氨基环乙基甲烷；阻燃协效剂为八钼酸铵；
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、ABS树脂、木质纤维、纳米碳酸钙、云母粉、淀粉、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、固化剂投入混合机中混合9min，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料从双螺杆挤出机的主加料口喂入，将增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂从双螺杆挤出机的侧料口喂入，混合，挤出造粒即可，所述双螺杆挤出机的长径比为36，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒各区温度为140℃，螺杆转速为400r/min。
实施例5：
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯45份、ABS树脂40份、木质纤维8份、纳米碳酸钙7份、云母粉7份、淀粉6份、钛酸酯偶联剂1.3份、硬脂酸1.2份、增韧剂0.8份、固化剂1.5份、阻燃剂0.9份、阻燃协效剂0.6份；
其中，改性聚丙烯的改性方法为：将0.9重量份的十二烷基苯磺酸钠加入45重量份的聚丙烯中，搅拌9min，再加入9重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、9重量份的碳酸钙粉末，混合搅拌13min，即可得到改性聚丙烯；增韧剂为SBS、SEBS弹性体按照质量比1:1复配而成；ABS树脂为丁二烯含量在25％，在220℃×10kg条件下熔体流动速率在55g/10min；阻燃剂为溴代三嗪；固化剂为二氨基环乙烷；阻燃协效剂为氧化铝；
本实施例新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、ABS树脂、木质纤维、纳米碳酸钙、云母粉、淀粉、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、固化剂投入混合机中混合9min，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料从双螺杆挤出机的主加料口喂入，将增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂从双螺杆挤出机的侧料口喂入，混合，挤出造粒即可，所述双螺杆挤出机的长径比为36，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒各区温度为140℃，螺杆转速为400r/min。
根据相关检测标准，对具体实施例1-5制得的新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料进行测试，主要测试物性指标如下：拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、阻燃性能UL-94、悬臂梁缺口冲击强，摩擦系数(玻璃面上的摩擦系数)，耐磨耗程度，其中耐磨耗程度采用GB/T15-92检测方法，采用同等磨耗下所需要的摩擦周期进行评价。其检测标准与性能检测结果如表1所示：
表1新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的性能指标
从表1可看出，本发明制备的新能源汽车用高韧性耐磨阻燃改性聚丙烯材料的拉伸强度、韧性好、阻燃性能好、耐磨性能好、弯曲强度等机械性能好。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。