一种汽车内饰聚丙烯及其制备工艺的制作方法

文档序号：12402182阅读：278来源：国知局

本发明涉及高分子材料，特别涉及一种汽车内饰聚丙烯及其制备工艺。

背景技术：

聚丙烯材料是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时相较于聚乙烯，具有质轻、透明度好的特点，且硬度高。

如公布号为CN102329457A的专利公开的一种聚丙烯复合材料及其制备方法，聚丙烯复合材料按重量百分比由以下组分组成：PP树脂52-72％；相容剂1-6％；增韧剂10-20％；滑石粉6-20％；润滑剂0.3-0.5％；偶联剂0.2-1％；成核剂0.2-1％；分散剂0.5-2％；所述的相容剂是接枝PP和/或接枝POE。具有较高的冲击强度和较低收缩率，有较好的力学性能，流动性能，易于加工成型，而且耐热性能好，尺寸稳定性好。

因此聚丙烯材料在人们生活中的应用越来越广泛，如电气、机械、日用品、周转箱、医疗卫生器材、建筑等材料、车内装饰等方面。由于聚丙烯材料的优越特性，在汽车设计中大量采用该材料，不仅可以实现汽车结构轻量化设计，而且可以综合地反映对汽车设计性能的要求，即轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等。另外，还有利于降低成本，节约材料资源。

随着人性化理念的普及，新型和谐社会的构成，对车内装饰用聚丙烯材料的耐磨性和韧性以及VOC含量都有着越来越高的要求。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种高耐磨性、高韧性且VOC排放量低的汽车内饰聚丙烯。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

.一种汽车内饰聚丙烯，所述汽车内饰聚丙烯以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：聚丙烯60～70份、三元乙丙橡胶8～15份、滑石粉18～23份、相容剂2～4份、分散剂0.8～1.2份、除味剂1.5～2.5份、偶联剂1.5～3份。

通过采用上述技术方案，现代汽车工业除了追求速度与操控外，也越来越注重油耗与绿色环保问题，汽车越轻，往往也越省油，同时速度与操控体验也越佳，聚丙烯是密度最低的高分子材料之一，它的重量只有相同大小的铁的九分之一，但这却没有妨碍其拥有比较好的强度和硬度，聚丙烯的强度和硬度得益于其高结晶度以及规整的结构，除了高机械强度外，聚丙烯没有毒性，易于加工成型，耐油污而且清洗方便，同时，聚丙烯材料质感比较细腻，体感比较舒适，用来做汽车内饰件还能起到减震、隔音和隔热的作用，不仅能提高汽车的舒适性，还能在车辆发生碰撞时为乘员提供充分的保护；三元乙丙橡胶的分子内部链结构是完全饱和的，其较佳的分子链柔性以及取代基拥有较小的空间位阻特质使三元乙丙橡胶具有卓越的耐候性、耐臭氧性、良好的低温性能以及化学稳定性，在聚丙烯中加入三元乙丙橡胶，能够明显改善聚丙烯的冲击韧性，且能够提高聚丙烯材料的抗老化能力，交联后共混物易形成支链和网状结构，有利于提高共混物的拉伸强度和断裂伸长率，同时，三元乙丙橡胶的热氧稳定性高于聚丙烯，与氧结合能力弱，在氧化后，形成的致密的交联层能够抑制氧的扩散，因此还能在一定程度上抑制聚丙烯的氧化降解速率；滑石粉是一种由层状硅酸盐晶体组成的矿物，采用滑石粉填充的聚丙烯具有耐热性好，收缩率低，尺寸稳定性好，硬度高的特点；由于滑石粉与聚丙烯两相之间界面的亲和性不强，他们之间的相容性问题往往导致聚丙烯的冲击性能降低，相容剂的添加能够改善滑石粉与聚丙烯之间的相容性；分散剂的添加能够改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，从而提高复合材料的物理力学性能；除味剂的添加能够能有效减轻或消除因塑料助剂及塑料本身残留单体引起的臭味或异味，具有低VOC排放的特点；偶联剂的添加可以和滑石粉表面的羟基发生作用，形成有力的化学键合，使滑石粉表面附有偶联剂，而偶联剂的另一部分与聚丙烯的相容性较好，从而提高滑石粉与聚丙烯的相容性；经该配方制得的聚丙烯料其加工过程中小分子含量低在除味剂的作用下，进一步降低了VOC的排放量，使其具有无味的特点，在活化滑石粉以及偶联剂、分散剂、相容剂的作用下，提升了聚丙烯的耐磨性，使其具有良好的力学强度，通过三元乙丙橡胶，在提升聚丙烯韧性的同时，又进一步提升了流动性，使该聚丙烯具有高耐磨性、高韧性且VOC排放量低的特点。

作为优选，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，所述聚丙烯中的乙烯质量分数占聚丙烯总质量分数的6～8％。

通过采用上述技术方案，无规共聚聚丙烯由丙烯单体和少量的乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下共聚得到的，乙烯单体无规、随机地分布到丙烯的长链中，降低了聚合物的结晶度的熔点、改善了聚丙烯的冲击、耐静水压、耐热氧、耐老化的性能，对聚丙烯的力学性能和加工性能都有影响，提升了聚丙烯的强度和低温韧性。

作为优选，所述三元乙丙橡胶中的乙烯质量分数占三元乙丙橡胶总质量分数的63～73％。

通过采用上述技术方案，随着乙烯含量的增大，三元乙丙橡胶的单位体积内双键增多，分子间作用力增加，其硬度、拉伸强度、撕裂强度和回弹值总体呈增大趋势，能够提升聚丙烯和三元乙丙橡胶之间的交联度，同时能够提升增容效果。

作为优选，所述滑石粉的目数为1250目。

通过采用上述技术方案，滑石粉目数过大，会导致滑石粉下料困难，且高目数的滑石粉容易出现团聚现象，对聚丙烯的断裂伸长率影响很大，目数为1250目的滑石粉，性价比较好，能够提高拉伸强度、冲击强度等，提高材料的平整度还能够降低成本。

作为优选，所述相容剂为EPDM-g-MAH、PP-g-MAH和POE-g-MAH复配而成。

通过采用上述技术方案，EPDM-g-MAH在提高体系相容性的前提下，不仅能够提高聚丙烯的韧性，还可以明显改善其涂装性能，可直接喷涂漆面；偶联剂的官能团与非极性的聚丙烯聚合物间则难有较强的相互作用，采用PP-g-MAH的界面改性效果较好，使复合材料的断裂伸长率明显降低，可获得更好的综合力学性能，POE-g-MAH能够进一步提升体系的相容性和韧性，采用复配相容剂，能够弥补了单一相容剂的缺点。

作为优选，所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺与白油按质量比为9∶1复配而成。

通过采用上述技术方案，乙撑双硬脂酰胺作为分散剂，可以降低体系内部以及外部的摩擦，提高流动性，具有良好的光洁度，脱膜性，加入白油后，能进一步提升乙撑双硬脂酰胺的分散效果，同时白油可以起到增韧三元乙丙橡胶的效果，从而提升体系的韧性。

作为优选，所述除味剂为炭白黑和肼基苯磺酸按质量比为1∶1复配而成。

通过采用上述技术方案，肼基苯磺酸的氨基氮可以与加工过程中排放的小分子物质结合，通过炭白黑的吸附效果，达到降低VOC排放量的目的，同时，炭白黑能够增强聚丙烯的韧性。

作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂能够与滑石粉表面的羟基反应，形成氢键并缩合，同时，硅烷各分子的硅醇又互相缔合，形成网状结构的膜，覆盖在填料表面，使其表面有机化，同时，偶联剂具有增塑、润滑的作用，使体系流动加工性较好，有利于提高聚丙烯的MI。

本发明的第二个目的是提供一种高耐磨性、高韧性且VOC排放量低的车内饰聚丙烯的制备工艺。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种汽车内饰聚丙烯的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将滑石粉在80℃下烘干2小时，和偶联剂在80～90℃下混合10～15min，制得活化滑石粉；

(2)称取聚丙烯、三元乙丙橡胶、相容剂、分散剂、除味剂和活化滑石粉倒入高混机中，搅拌转速为420～480r/min，搅拌10～15min；

(3)将混合完成的物料投入双螺杆挤出机中在200～240℃下，经熔融挤出，造粒。

通过采用上述技术方案，先将滑石粉通过偶联剂活化后，将各组分充分混匀，挤出成型，与其他成型方法相比，挤出成型工艺有生产连续化、生产效率高、应用范围广、成本低廉的特点，双螺杆挤出机能够促进材料混合，提高混合材料的分散和塑化效果，确保排出物料中的大量水分和低分子挥发物，能够实现稳定挤出。

作为优选，所述双螺杆挤出机的设定温度为：机头190-195℃；一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区220-230℃；五区225-230℃，六区225-230℃，七区220-225℃，八区200-220℃，转速：380～400r/min。

通过采用上述技术方案，一区温度低一些，可以防止物料在加料口熔融，避免物料在加料口堵塞，在熔融段逐步升温至所需温度，因为剪切摩擦热等机械能产热，其熔融段的加工温度无需升太高，避免物料老化而破坏物料的特性，出口的口模温度设定高点利于成型。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、该聚丙烯材料通过硅烷偶联剂活化滑石粉，使滑石粉表面有机化，提高了滑石粉与聚丙烯的相容性，从而改善聚丙烯的冲击性能，提高了聚丙烯塑料的耐磨性；

2、该聚丙烯材料通过三元乙丙橡胶和相容剂的协同作用下进行增容增韧，同时进一步提高了滑石粉与聚丙烯之间的相容性，提升了三元乙丙橡胶与聚丙烯之间的交联度，提高了聚丙烯的弯曲模量；

3、该聚丙烯材料通过对制备方法中温度以及转速的控制和改进，减少了在聚丙烯挤出成型过程中产生的小分子化合物，并通过除味剂对加工过程中产生的小分子化合物进行螯合与吸附，进一步减少了VOC的排放量；

4、该聚丙烯材料的分散剂中含有少量白油，在减小体系内摩擦的同时，起到增韧三元乙丙橡胶的效果，从而进一步提高了聚丙烯的韧性。

具体实施方式

选用无规共聚聚丙烯为本材料的基材，经红外光谱法测得聚丙烯中乙烯单体的质量分数为6％；

经红外光谱法测得三元乙丙橡胶中乙烯单体的质量分数占为70％；

选用1250目滑石粉作为材料的无机填料；

将EPDM-g-MAH、PP-g-MAH和POE-g-MAH按质量比1∶1∶2混合制得相容剂；

将乙撑双硬脂酰胺与白油按质量比为9∶1混合制得分散剂；

将炭白黑和肼基苯磺酸按质量比为1∶1混合制得除味剂。

实施例一

(1)将滑石粉18份在80℃下烘干2小时，在80℃下混合和硅烷偶联剂1.5份混合15min，制得活化滑石粉；

(2)称取聚丙烯60份、三元乙丙橡胶8份、相容剂2份、分散剂0.8份、除味剂1.5份和步骤(1)中制得的活化滑石粉一起倒入高混机中，设定搅拌转速为420r/min，搅拌15min；

(3)将双螺杆挤出机的设定温度为：一区190℃，二区200℃，三区210℃，四区220℃；五区225℃，六区225℃，七区220℃，八区200℃，机头190℃，设定转速：380r/min；