本发明属于阻燃技术领域，尤其涉及一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料及其制备方法和应用。
背景技术：
近几年因为大巴自燃引发的火灾屡见报端，给人们的生命、财产造成了极大伤害，引发了社会对客车内饰材料的燃烧安全性能的高度关注，客车内饰材料种类多、数量大，一旦发生火灾，很容易产生熔融滴落物，并伴有大量浓烟，短时间内就导致乘客缺氧、窒息。因此，汽车内饰材料不仅要求一定的阻燃程度，还对燃烧后起烟的程度提出更高的要求，之前客车内饰材料的阻燃要求仅参考国家强制性标准gb8410-2006来控制水平燃烧，不足以有效防止、延缓火势的蔓延。而《jt/t1095-2016客车内饰材料的燃烧特性》对内饰材料的极限氧指数、水平垂直燃烧速度、烟密度提出了更高、更细致的要求，其中，燃烧测试项目中水平燃烧≤50mm/min，垂直燃烧≤100mm/min，氧指数≥24％，烟密度等级≤70。另外，当出现火情时，大量的有毒气体是产生二次伤害的原因。同时，随着环保意识的增强，乘用车车内空气质量也是人们关注的焦点，特别是与驾驶者近距离接触的内饰材料，散发要求也会越来越高。
聚丙烯(pp)通过增韧、填充、增强、共混等改性方法，可得到性能各不相同的材料，又因其成本较低、综合性能优异，在汽车内饰中改性pp得到了广泛的应用。但是因为pp材料易燃，燃烧会有滴落，容易快速引发火势的蔓延与扩大。因此，有必要提出一种新的聚丙烯复合阻燃材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料，旨在解决现有用于车辆内饰的聚丙烯阻燃材料无法同时具有高极限氧指数，低水平、垂直燃烧速度，低烟密度，以及综合力学性能优、低散发、耐光照、耐刮擦等特性的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种车辆内饰。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料，以所述聚丙烯复合阻燃材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：
优选地，所述聚丙烯包括均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；和/或，
所述三氧化二锑为环保三氧化二锑，其中三氧化二锑的含量≥99.5％；和/或，
所述溴系阻燃剂包括十溴二苯乙烷和/或八溴醚。
优选地，所述抑烟剂包括：八钼酸铵、三氧化二钼、锡酸锌、硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石中的至少一种；和/或，
所述抗滴落剂包括包覆型聚四氟乙烯；和/或，
所述耐刮擦剂包括芥酸酰胺和/或油酸酰胺。
优选地，所述无机填料的平均粒径为1～20微米；和/或，
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中，所述主抗氧剂包括受阻酚和/或硫酯类抗氧剂；所述辅助抗氧剂包括亚磷酸盐和/或酯类抗氧剂。
优选地，所述无机填料包括：滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种；和/或，
所述主抗氧剂选自：抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂dstp中的至少一种；和/或，
所述辅助抗氧剂选自：抗氧剂168、抗氧剂618中的至少一种。
优选地，所述光稳定剂包括受阻胺、受阻苯甲酸酯中的至少一种；和/或，所述增韧剂包括：聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
优选地，所述其他添加剂包括：着色剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、偶联剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的至少一种。
一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料的制备方法，包括步骤：将配方量的聚丙烯、溴系阻燃剂、三氧化二锑、增韧剂、无机填料、抑烟剂、抗滴落剂、耐刮擦剂、抗氧剂、光稳定剂和其他添加剂混合后，在工作温度为200℃～250℃，双螺杆转速为250～350转/分钟的条件下经双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯复合阻燃材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的主机筒中从加料口至机头出口工作温度分为190～210℃、190～210℃、200～220℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃和200～220℃十段控制；和/或，
所述双螺杆挤出机挤出造粒在多级真空条件下进行。
一种车辆内饰，所述车辆内饰采用上述的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料制成，或者采用上述的制备方法制得的聚丙烯复合阻燃材料制成。
本发明提供的聚丙烯复合阻燃材料适用于车辆内饰，通过2-15％的溴系阻燃剂，1-5％的三氧化二锑，0-10％的增韧剂，0-40％的无机填料，0.2-10％的抑烟剂，0.1-0.5％的抗滴落剂，0.2-2％的耐刮擦剂，0.2-2％的抗氧剂，0.2-2％的光稳定剂以及其他添加剂等组分对聚丙烯的改性，其中，通过溴系阻燃剂和三氧化二锑的溴锑阻燃体系能够显著增强复合阻燃材料的阻燃效果，同时对复合阻燃材料的力学性能保持率高，使复合阻燃材料满足阻燃性能的同时，保持力学性能，满足车辆内饰对材料力学性能的要求；另外，通过添加抑烟剂有效抑制溴锑阻燃体系产生的高烟密度；通过添加滴落剂有效避免聚丙烯燃烧滴落导致的快速引发火势等危害；通过无机填料、耐刮擦剂、增韧剂等组分增强复合阻燃材料的力学、机械性能；通过抗氧剂、光稳定剂等组分提高复合阻燃材料的稳定性。本发明提供的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料，通过上述各组分的相互之间的协同作用，使聚丙烯复合阻燃材料不但具有良好的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度等力学性，而且具有高极限氧指数、低烟密度等级、低气味、低总碳以及耐光照等性能，满足jt/t1095-2016对新版营运车国标内饰阻燃要求。
本发明提供的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料的制备方法，将配方量的各原料组分混合后，在工作温度为200℃～250℃，双螺杆转速为250～350转/分钟的条件下经双螺杆挤出机挤出造粒，即可制得聚丙烯复合阻燃材料，制备方法操作简单，适用于工业化生产和应用。
本发明提供的车辆内饰，由于采用了上述同时具有良好的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度等力学性，高极限氧指数、低烟密度等级、低气味、低总碳以及耐光照等性能的聚丙烯复合阻燃材料制成，因而车辆内饰也具有这些优良特性，满足jt/t1095-2016对新版营运车国标内饰阻燃要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，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。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供了一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料，以所述聚丙烯复合阻燃材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：
本发明实施例提供的聚丙烯复合阻燃材料适用于车辆内饰，通过2-15％的溴系阻燃剂，1-5％的三氧化二锑，0-10％的增韧剂，0-40％的无机填料，0.2-10％的抑烟剂，0.1-0.5％的抗滴落剂，0.2-2％的耐刮擦剂，0.2-2％的抗氧剂，0.2-2％的光稳定剂以及其他添加剂等组分对聚丙烯的改性，其中，通过溴系阻燃剂和三氧化二锑的溴锑阻燃体系能够显著增强复合阻燃材料的阻燃效果，同时对复合阻燃材料的力学性能保持率高，使复合阻燃材料满足阻燃性能的同时，保持力学性能，满足车辆内饰对材料力学性能的要求；另外，通过添加抑烟剂有效抑制溴锑阻燃体系产生的高烟密度；通过添加滴落剂有效避免聚丙烯燃烧滴落导致的快速引发火势等危害；通过无机填料、耐刮擦剂、增韧剂等组分增强复合阻燃材料的力学、机械性能；通过抗氧剂、光稳定剂等组分提高复合阻燃材料的稳定性。本发明实施例提供的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料，通过上述各组分的相互之间的协同作用，使聚丙烯复合阻燃材料不但具有良好的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度等力学性，而且具有高极限氧指数、低烟密度等级、低气味、低总碳以及耐光照等性能，满足jt/t1095-2016对新版营运车国标内饰阻燃要求。
在一些实施例中，所述聚丙烯包括均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，其中，均聚聚丙烯分子链排列规整，透明性好，适用于同时对透明性和阻燃性能要求高的车辆内饰；其中，共聚聚丙烯分子链排列规整度较低，呈无规则排布的聚丙烯分子连接在一定，相对于均聚丙烯有更强的机械性能，能够有效提高聚丙烯复合阻燃材料的力学性能，使其能够满足车辆内饰的不同需求。在一些具体实施例中，所述聚丙烯可以是均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或者两者的混合物。
在一些实施例中，所述三氧化二锑为环保三氧化二锑，其中三氧化二锑的含量≥99.5％，三氧化二锑在高温下能与含溴系阻燃剂反应能生成溴化锑，能阻止火苗的蔓延而达到较好的防火的作用。本发明实施例采用的三氧化二锑含量≥99.5％的环保型三氧化二锑中锑含量高与溴系阻燃剂有更好的结合阻燃效果，且环保型三氧化二锑中不含有其他有害金属等杂质，更加绿色环保。
在一些实施例中，所述溴系阻燃剂包括十溴二苯乙烷和/或八溴醚。本发明实施例采用的溴系阻燃剂含有十溴或八溴，溴原子含量高，在高温下与三氧化锑有更好的反应结合效果，从而通过溴系阻燃剂与三氧化二锑的协同阻燃作用，使聚丙烯复合阻燃材料具有优异的阻燃性能，满足车辆对内饰材料阻燃性能的要求。
在一些实施例中，所述抑烟剂包括：八钼酸铵、三氧化二钼、锡酸锌、硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石中的至少一种，这些抑烟剂均具有较好的抑烟效果，能够有效抑制溴锑阻燃体系的高烟密度，从而降低聚丙烯复合阻燃材料的烟密度，使其更加环保安全。
在一些实施例中，所述增韧剂包括：聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种，其中，聚丁二烯橡胶具有优异的高弹性、耐寒性和耐磨损性能等，能有赋予聚丙烯复合阻燃材料优异的韧性，使其满足车辆内饰的不同需求，应用更加灵活多样化；乙烯-丙烯-二烯橡胶压缩应变性能好，同时具有低密度高填充性、耐老化、耐腐蚀、弹性好等特点，能够提高复合阻燃材料的韧性、耐候性以及抗老化性，使用寿命长；乙烯-辛烯共聚物具有性能更柔软、韧性好，粘结强度高，薄膜的拉伸强和撕裂强度突出，耐穿刺，热封性好等特性，能够使复合阻燃材料具有韧性的同时，使用稳定性好。
在一些实施例中，所述抗滴落剂包括包覆型聚四氟乙烯，本发明实施例采用的抗滴落剂为包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂是在聚四氟乙烯粒子外部包覆一层聚合物，使之在与聚丙烯等组分混合过程中具有更好的分散性，外部包覆的壳层聚合物一般为聚丙烯腈、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂，分子量较大，在受到螺杆的剪切力的作用下纤维化形成网状结构，从而起到防滴落的作用，具有分散性好、易使用、常温下不结团、容易储存、制品表面无晶点、表面光洁度高等优点，能够更全面的与复合阻燃材料中各组分作用，达到更好的抗滴落效果，防止熔化滴落并提高阻燃性能，减少阻燃剂的用量。
在一些实施例中，所述耐刮擦剂包括芥酸酰胺和/或油酸酰胺，其中，芥酸酰胺具有较高的熔点和良好的热稳定性，能够降低本发明聚丙烯复合阻燃材料制备的车辆内饰的表面的动态和静态摩擦系数，提高耐磨性、耐划伤性，以及表面的光滑性。油酸酰胺性能优越，能够使复合阻燃材料制备的车辆内饰具有抗擦伤性，抗污损性，耐磨损性等性能。
在一些实施例中，所述无机填料的平均粒径为1～20微米，小粒径的无机填料既能够有效增加聚丙烯复合阻燃材料的力学性能，又能够避免颗粒过大降低复合阻燃材料的加工性能，便于无机填料与其他组分均匀分散混合，降低制品的表面粗糙度。在一些具体实施例中，所述无机填料包括：滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种。
在一些实施例中，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中，所述主抗氧剂包括受阻酚和/或硫酯类抗氧剂；所述辅助抗氧剂包括亚磷酸盐和/或酯类抗氧剂。通过主抗氧化剂和辅助抗氧化剂的共同作用，充分确保聚丙烯复合阻燃材料的抗氧化性能，使其有较好的稳定性和使用寿命。
在一些实施例中，所述主抗氧剂选自：抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂dstp中的至少一种。在另一些实施例中，所述辅助抗氧剂选自：抗氧剂168、抗氧剂618中的至少一种。这些具体抗氧化剂均有较好的抗氧化效果，通过主抗氧化剂和辅助抗氧化剂的协同增效作用能够进一步确保聚丙烯复合阻燃材料具有较好的阻燃效果。
在一些实施例中，所述光稳定剂包括受阻胺、受阻苯甲酸酯中的至少一种，其中，受阻胺、受阻苯甲酸酯等光稳定剂对聚丙烯等高聚物和有机化合物的光氧降解反应有很好的抑制效果，是一类性能优良的光稳定剂，能够提高聚丙烯复合阻燃剂的光稳定性。
在一些实施例中，本发明实施例用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料中还可以包含有着色剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、偶联剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的至少一种其他添加剂，可根据实际需求进行合理添加。
在一些具体实施例中，用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料包括40-90％的共聚聚丙烯，2-15％的十溴二苯乙烷和/或八溴醚，1-5％的锑含量≥99.5％的环保三氧化二锑，0-10％的聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种增韧剂，0-40％的平均粒径为1～20微米的滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种无机填料，0.2-10％的抑烟剂，0.1-0.5％的包覆型聚四氟乙烯的抗滴落剂，0.2-2％的芥酸酰胺和/或油酸酰胺，0.2-2％的抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂dstp中的至少一种主抗氧剂和抗氧剂168、抗氧剂618中的至少一种辅助抗氧化剂，0.2-2％的受阻胺、受阻苯甲酸酯中的至少一种光稳定剂。
本发明实施例提供的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料可以通过下述方法制备获得。
本发明实施例还提供了一种用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料的制备方法，包括步骤：将配方量的聚丙烯、溴系阻燃剂、三氧化二锑、增韧剂、无机填料、抑烟剂、抗滴落剂、耐刮擦剂、抗氧剂、光稳定剂和其他添加剂混合后，在工作温度为200℃～250℃，双螺杆转速为250～350转/分钟的条件下经双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯复合阻燃材料。
本发明实施例提供的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料的制备方法，将配方量的各原料组分混合后，在工作温度为200℃～250℃，双螺杆转速为250～350转/分钟的条件下经双螺杆挤出机挤出造粒，即可制得聚丙烯复合阻燃材料，制备方法操作简单，适用于工业化生产和应用。
在一些实施例中，所述双螺杆挤出机的主机筒中从加料口至机头出口工作温度分为190～210℃、190～210℃、200～220℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃和200～220℃十段控制，通过分段控制双螺杆挤出机主机筒中温度，使各原料组分在料筒中各个部位、阶段均受热均匀，使原料各原料组分混合更均匀。在一些具体实施例中，所述双螺杆挤出机的主机筒中从加料口至机头出口工作温度分为200℃、200℃、210℃、205℃、205℃、205℃、205℃、205℃、205℃、210℃九段控制。
在一些实施例中，所述双螺杆挤出机挤出造粒在多级真空条件下进行，通过多级真空对气味和总碳的控制有明显贡献，抽除去制备过程中材料释放的有害气体，从而使制备的聚丙烯复合阻燃材料更加环境友好。
在一些具体实施例中，聚丙烯复合阻燃材料的各原料组分可以是上述任一实施例中的具体配方中的组分和配比。
相应地，本发明实施例还提供了一种车辆内饰，所述车辆内饰采用上述的用于车辆内饰的聚丙烯复合阻燃材料制成，或者采用撒花姑娘述的制备方法制得的聚丙烯复合阻燃材料制成。
本发明实施例提供的车辆内饰，由于采用了上述同时具有良好的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度等力学性，高极限氧指数、低烟密度等级、低气味、低总碳以及耐光照等性能的聚丙烯复合阻燃材料制成，因而车辆内饰也具有这些优良特性，满足jt/t1095-2016对新版营运车国标内饰阻燃要求。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例聚丙烯复合阻燃材料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
本发明实施例所用原料为：
聚丙烯：熔指为30g/10min(230℃，2.16kg)的共聚丙烯，中石化公司。
增韧剂：熔指为1g/10min(190℃，2.16kg)的poe，韩国lg公司。
无机填料：平均粒径为4.5μm的滑石粉，意大利imifabi。
溴系阻燃剂：十溴二苯乙烷，市售。
三氧化二锑：环保级，市售。
抑烟剂：八钼酸铵，市售。
抗滴落剂：包覆ptfe微粉，市售。
耐刮擦剂：芥酸酰胺，英国禾大。
抗氧剂：1010(受阻酚类抗氧剂)，168(磷酸酯类抗氧剂)，市售。
光稳定剂：uv-3808，氰特化工。
其他添加剂：炭黑，市售。
实施例1～实施例3和对比例1～对比例2提供一种聚丙烯复合阻燃材料，各原料组分和配比如下表1所示，其制备包括步骤：
将各实施例和对比例的配方量的原料组分混合均匀后添加到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比l/d＝40)主机筒中；
主机筒分10段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、200℃、210℃、205℃、205℃、205℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆转速为300转/分钟，经多级真空抽提有害气体，挤出料条经过水槽冷却后切粒，得到产品。
表1
进一步的，为了验证本发明实施例聚丙烯复合阻燃材料进步性，本发明实施例进行了性能测试。
测试例1
将实施例1～3和对比例1～2制得的产品切粒完成后批混，然后用塑料注射成型机注塑成标准样条和标准光板(150*100*3.2mm)，注塑温度210℃。注塑好的样条和光板立即放入玻璃干燥器中在室温放置至少24小时后进行力学性能和光照测试，测试结果如下表2所述。
各性能测试方法：
拉伸强度：按iso527方法，试样规格：1a样条。
弯曲强度/弯曲模量：按iso178方法，试样规格：80*10*4mm。
悬臂梁缺口冲击强度：按iso180方法，试样规格：80*10*4mm。
氙灯加速老化：按saej2412标准，能量值：600kj/m2，测量色差δe值。
极限氧指数loi：按gb/t2406.2标准测试，4毫米厚度的试样。
烟密度等级sdr：按gb/t8627标准测试，25×25×3.2毫米的试样，丙烷气体，燃气压力276千帕。
总碳voc测试：按vda277：测试值≤50μgc/g为合格。
气味：按pv3900，80℃/2hr，50g粒子：测试值≤3.5级为合格。
表2
由上述测试结果可知，未添加抑烟剂八钼酸铵的对比例1制得的材料烟密度严重超标，随着八钼酸铵含量的不断增加，组合物烟密度有明显下降，尤其是实施例2当八钼酸铵添加量为10％时，烟密度等级达到了59.5。同时，多级真空对气味和总碳有明显贡献，使用两级真空后气味和总碳均有明显改善。以上实施例1～3制备的聚丙烯复合阻燃材料具有高极限氧指数，低水平、垂直燃烧速度以及低烟密度，同时兼顾综合力学性能、低散发、耐光照以及耐刮擦的pp汽车内饰材料，均能够实现优异的机械性能，严苛的新国标环保要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。