一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰abs复合材料及制备方法
【专利说明】一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰ABS复合材料及制备 方法
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技术领域： 本发明涉及高分子材料改性领域，尤其涉及一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰ABS 复合材料及制备方法。
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【背景技术】： 笼型聚倍半硅氧烷（简称P0SS)是近年来新兴的一类真正分子水平上的有机/无机 杂化纳米材料，其分子通式为（RSiOuh，！! 一般为6、8、10、12等，其中以η为8最为典型。 P0SS兼具有无机纳米粒子的纳米尺寸及笼状结构，同时具有机聚合物的优点，如： 1、 P0SS无机硅氧骨架结构决定其具有突出的耐热性、阻燃性和抗辐射性； 2、 P0SS可以提高聚合物的韧性，这是由于P0SS纳米粒子能终止微裂纹尖端的发展，并 能引发银纹或剪切带，或使分子链重新排列。在P0SS笼型结构的顶角Si原子上可根据需 要连接反应性或非反应性的有机官能团，达到与聚合物基体反应性相容或分子级分散的目 的，从而大幅提1?复合材料的性能； 3、 P0SS的有机官能团使其与聚合物及有机单体在纳米结构尺寸上有很好的相容性，同 时使得P0SS单体更加容易接枝至聚合物中去，因此P0SS独特的结构与性能为增强聚合物 复合材料，提高材料的耐温性、抗氧化性、阻燃性、表面硬度及力学性能诸方面提供了机遇。
[0003] ABS-直在汽车部件生产中起着重要作用。聚丙烯（PP)虽然在汽车配件生产中后 来居上，但是ABS在高档轿车部件中的贵族地位是PP无法撼动和完全取代的。ABS的贵族 地位是与ABS良好的特性相关的，热塑性ABS树脂被广泛认可为是一种可以自由设计的工 程材料，具有突出的美学、流动、韧性、尺寸稳定性和高耐热性。ABS在汽车的内外饰部件上 有广泛的应用。在内饰上，ABS可以用于生产门板、仪表板饰框、手套箱、中控仪表板、空调 出风口等。在外饰上，ABS用于制造散热格栅、镜框、牌照板、饰标等。随着汽车工业的日益 发展和消费者环保健康意识不断地增强，人们不仅要求轿车要有宽敞的车内空间、视野开 阔和乘座舒适，还要求车内空气新鲜、质量好。车内挥发性有害物质已引起了人们的关注， 其直观反映为对气味的感知，研究表明，车内气味的来源是多方面的，来自内饰部件的挥发 性有机化合物（volatile organic compounds,简称"V0C"）是影响车内空气质量的主要原 因之一。大多数内饰部件中都含有一定量的挥发性有机化合物，它们主要是烷烃、烯烃、芳 烃、胺、苯酚、硫醇、过氧化物、醛、酮类的物质，这些物质的沸点通常在5(T260°C的范围之 内。当气温达到一定高度时，在光热的作用下，产生令人不舒服的气味，甚至引起头疼、干咳 和过敏等不适反应。2012年3月1日，GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》开 始实施，提出了对整车车厢里空气里的苯类和醛类8种物质的限值要求。汽车内饰件是汽 车车厢里面主要的空气污染源之一，而改性ABS又是制造汽车内饰件的主要材料之一，因 此制备低气味、低挥发性有机物(苯类和醛类8种物质）的改性ABS成为改性塑料一个新热 点。为了克服这些问题，塑料树脂的生产加工者长期以来都在致力于减少这些气味的散发 等级，并取得一定的成效。如专利CN 100580022C和专利CN 100506907 C利用分子筛作为 吸附剂。如专利CN 1730542 B利用多孔硅胶作为吸附剂。如专利CN 103059409利用活性 炭和分子筛复配作为吸附剂。从以上授权专利可看出，目前作为挥发物吸附剂的材料有活 性炭、分子筛、多孔硅胶等材料。然而以上吸附材料总有一个吸附饱和值，且小分子还在内 饰件里面，没有达到根除的目的。
[0004] 另一方面，近年来很多汽车主机厂既要求汽车内饰材料低气味、低挥发物也要求 其具有良好的耐刮擦性能。如上海大众汽车就有这样的要求。为了既达到低气味、低挥发 以及良好的耐刮擦性能，目前改性塑料厂家主要采用的是加入活性炭、分子筛或多孔硅胶 等材料来改善气味和挥发物，同时可加入硅酮类物质、酰胺类物质或聚硅氧烷来改善材料 耐刮擦性能。然硅酮类物质、酰胺类物质或聚硅氧烷都会带来气味和挥发物的增加。如专 利CN 102329459 A利用硅酮类或聚硅氧烷作为耐刮擦剂，利用脂肪酸脂类化合物、纳米氧 化锌、纳米氧化钛作为气味吸附剂，但最后复合材料的气味和耐刮擦性能一般。如专利CN 102532710 A利用纳米氧化硅作为耐刮擦剂，利用多孔氧化硅或沸石作为气味吸附剂，但最 后复合材料的气味和耐刮擦性能一般。本发明利用除挥发物质母粒在加工过程中将发泡聚 苯乙烯中的液体汽化为蒸气将材料中的挥发性小分子通过双真空将其部分或完全排出，以 达到根除材料中的挥发性物质和有气味物质。另一方面加入P0SS材料可显著提高复合材 料耐刮擦性能，且不会带来气味和挥发物质。
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【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰ABS复合材料及制备方 法。
[0006] 本发明首次将发泡聚苯乙烯作为载体物理吸附液体蒸馏水+环氧乙烷-环氧丙烷 共聚物作为挤出造粒过程中的除挥发物质母粒，结合相应的工艺和设备，最终制备出了一 种低气味低挥发汽车内饰ABS复合材料。另一方面，本发明首次将P0SS材料作为耐刮擦剂 使用，可显著提高复合材料的耐刮擦性能且不会带来气味和挥发物质。
[0007] 本发明的低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰ABS复合材料，由以下重量组分制得： ABS 100 份， 耐热剂 （Γ30份， 增韧剂 （Γ15份， 抗氧剂 0. 2~0. 8份， 光稳剂 0. 2~0. 8份， 润滑剂 0. 2~1份， P0SS 材料 1~3· 5 份， 除挥发物质母粒 0. 5~3. 0份， 色粉 0. 3~1. 0份。
[0008] 其中，ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；P0SS材料为笼型低聚倍半氧烷 材料；除挥发物质母粒为以发泡聚苯乙烯作为载体物理吸附液体蒸馏水+环氧乙烷-环氧 丙烷共聚物的混合物。
[0009] 上述ABS为连续本体聚合法工艺生产的ABS。
[0010] 上述耐热剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物（简称：SMA)、苯乙烯-(N-苯基马来酰亚 胺）-马来酸酐共聚物(简称：SMI)中的一种或两种。
[0011] 上述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(简称：MBS)。
[0012] 上述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类三者复配使用。
[0013] 上述光稳剂为受阻胺类、苯并三唑类两者复配使用。
[0014] 上述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
[0015] 所述除挥发物质母粒，采用下述方法步骤制得： 第一步：制备发泡聚苯乙烯 称取100重量份聚苯乙烯、5~15重量份发泡剂、1飞重量份助发泡剂、0. 1~0. 3重量份 发泡抗氧剂于高速混合机中进行高速混合(其中高混机的温度为5(T60°C、高混机转速为 200~300转/分钟)，接着将混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融混合发泡、拉丝、切粒、冷 却；上述发泡剂为偶氮二甲酰胺，助发泡剂为氧化锌和硬脂酸锌中的一种或两种；上述发 泡抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类复配； 第二步：制备除挥发物质母粒 称取100重量份的上述所得发泡聚苯乙烯材料放入蒸馏水与环氧乙烷-环氧丙烷嵌段 共聚物的混合物中进行充分的物理吸附，使发泡聚苯乙烯的微孔中充满液体蒸馏水和环氧 乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物，得吸附饱和的发泡聚苯乙烯即为本发明的除挥发物质母粒； 所述混合物中，液体蒸馏水与环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物的重量比为1 :5~5 :1。保证 吸附饱和的发泡聚苯乙烯在80°C的鼓风干燥箱中干燥2小时即可达到失重率50%以上。其 中失重率=〔（吸附饱和的发泡聚苯乙烯质量-干燥后的发泡聚苯乙烯质量）/吸附饱和的 发泡聚苯乙烯质量〕*100%。
[0016] 所述P0SS材料由下述方法制备得到：称取单体A和单体B于三口烧瓶中，向其 中加入乙醇混合均匀，滴加浓盐酸调节混合溶液的pH值2~4,接着升温至8(T90°C反应 100~200小时，蒸馏水清洗并抽滤，抽滤产物于80-90°C真空干燥24h得P0SS材料；所述单 体A为苯基二甲氧基??圭烧，单体B为甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基??圭烧，A与B的质量比为 1 :3~3 :1，A、B总质量与乙醇的质量比为1 :1~1 :3。
[0017] 上述色粉为钛白粉、炭黑、氧化铁红、钛黄复配使用。
[0018] 上述低气味低挥发汽车内饰复合材料的制备方法如下： 种的一种或以上网络结构提高复合材料的耐刮擦性能，首先称取1〇〇份ABS、0~30份耐 热剂、〇~15份增韧剂、1~3. 5份P0SS材料于高速混合机中混合：Γ5分钟，其中高速混合机的 转速为200~300转/分钟；接着称取0. 2~0. 8份抗氧剂、0. 2~0. 8份光稳剂、0. 2~1份润滑剂、 〇. 3~1. 0份色粉加入高速混合机中混合：Γ5分钟，其中高速混合机的转速为200~300转/分 钟；最后称取〇. 5~3. 0份除挥发物质母粒于高速混合机中进行点动混料3~5次；将上述混 合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温 度从喂料段到机头依次为常温(不开加热)、常温(不开加热)、200°C、21(TC、21(rC、21(rC、 215°C、215°C、215°C、215°C。双