本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种汽车无缝气囊仪表板用高性能聚丙烯复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。
背景技术：
：随着汽车产销量的逐年迅猛增长和汽车电动化的趋势日益明显，用于汽车内外饰件的塑料制品越来越多，其中内饰件中最为重要的仪表板系统，一直是各大主机厂设计和研发的重中之重。在所有仪表板用塑料材料中，用于硬塑无缝气囊仪表板的聚丙烯材料是要求最高、开发难度最大的一类产品。由于这类零件需要进行高低温的气囊点爆实验，在没有发泡表皮保护的前提下，需要材料自身具有极佳的低温韧性；另外，仪表板上本体作为车内外露面积最大、接受直接日晒时间最长的零件，还需要材料具有足够的刚性和耐热性以免发生零件塌陷和开裂，同时更不能有发粘和变色等情况出现。凡此种种，对这一类用于无缝气囊仪表板的材料提出了兼具高流动性、高抗冲、高刚性和高耐热、耐刮擦、低散发、抗发粘等各种性能要求，其组分配比需要大量的研究工作来寻找最佳的平衡点，以兼顾这些彼此矛盾的性能要求。针对无缝气囊仪表板用材料的发明专利较多，专利CN1803909A公布了一种通过合成特定乙烯-丙烯共聚物来解决制件外观质量的方法，专利CN1458958A公布了一种通过茂金属催化聚丙烯来解决外观缺陷的方法，专利CN101550252A公布了一种由聚丙烯、聚乙烯、乙烯基共聚物橡胶、滑石粉与抗氧剂组成的具有良好低温性能与良好外观的聚丙烯组合物。这些专利在解决零件外观等方面具有自己独特的方法，但并没有兼顾到各项性能的最佳平衡，仅仅良好的外观或部分性能的突出是无法满足无缝气囊仪表板的所有技术要求的。本发明累积多年研究和大量配方实验的结果，借助无机矿物行业、弹性体行业和助剂行业近年来不断进步的新产品和新技术，通过超细滑石粉与嵌段共聚弹性体的协同作用，以及合适的聚丙烯原料选配，找到了最佳的组分配比，可以获得兼具刚韧平衡、长期耐候耐热、耐刮擦、外观良好等优异性能的高性能聚丙烯材料，非常适合用于硬塑无缝气囊仪表板等要求极高的汽车内饰零部件。技术实现要素：本发明的目的在于开发一种汽车无缝气囊仪表板用高性能聚丙烯复合材料，专用于汽车硬塑无缝气囊仪表板及其相关零部件的注塑。本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种汽车无缝气囊仪表板用高性能聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：其中，所述的聚丙烯为熔体流动速率为10-100g/10min的均聚或共聚丙烯，其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol％。所述的超细无机填料为滑石粉、云母、晶须、硅灰石、玻璃纤维中的一种或两种以上的组合物，优选平均直径1um的滑石粉。所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯无规或嵌段共聚物、乙烯-丁烯无规或嵌段共聚物等中的一种或两种以上的组合物,优选乙烯-辛烯嵌段共聚物，熔体流动速率(230℃×2.16kg)为0.5-20g/10min。所述耐刮擦助剂为硅酮类耐刮擦助剂。所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主辅抗氧剂和光稳定剂，其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的一种或以上的组合物。上述汽车无缝气囊仪表板用高性能聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：1)按重量配比称取原料；2)将聚丙烯、超细无机填料、弹性体增韧剂、耐刮擦助剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区190-200℃，二区190-210℃，三区190-210℃，四区190-210℃，机头190-220℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。本发明的优点是：1、利用超细无机粉体与嵌段共聚弹性体的协同作用，获得极佳的低温韧性，同时还保有足够的刚性和耐热性。2、选用了全新的嵌段共聚弹性体来替代传统的无规共聚物，可以兼具常见的乙烯-辛烯和乙烯-丁烯两大类共聚物弹性体的优点，获得最佳的刚韧平衡。3、合理选配不同流动性的聚丙烯原料比例，兼顾机械性能的同时还能获得尽可能高的加工流动性，用于大型外观件的注塑可以将产生虎皮纹等外观缺陷的可能性降到最低。具体实施方式下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本发明的范围不受这些实施例的限制，本发明的范围在权利要求书中提出。在实施例及对比例的复合材料配方中，所用高流动性聚丙烯为熔体流动速率(230℃×2.16kg)50-100/10min的嵌段共聚丙烯，所用中流动性聚丙烯为熔体流动速率(230℃×2.16kg)10-30/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在4-10mol％范围内。所用超细无机填料为平均直径1um的滑石粉，所用普通无机填料为平均直径5um的滑石粉。所用弹性体A为乙烯-辛烯无规共聚物，所用弹性体B为乙烯-丁烯无规共聚物，所用弹性体C为乙烯-辛烯嵌段共聚物。所用耐刮擦剂为硅酮类助剂。所用抗氧剂剂为英国ICE公司的NegonoxDSTP(化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯)、Ciba公司的Irganox1010(化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、以及Ciba公司的Igrafos168(化学名称为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯)，所用光稳定剂为氰特公司的3808。实施例1按重量百分比称取中流动性聚丙烯73％、超细滑石粉15％、弹性体A10％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例2按重量百分比称取中流动性聚丙烯68％、超细滑石粉20％、弹性体A10％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例3按重量百分比称取中流动性聚丙烯63％、超细滑石粉25％、弹性体A10％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例4按重量百分比称取中流动性聚丙烯63％、超细滑石粉20％、弹性体A15％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例5按重量百分比称取中流动性聚丙烯58％、超细滑石粉20％、弹性体A20％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例6按重量百分比称取中流动性聚丙烯63％、超细滑石粉20％、弹性体B15％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例7按重量百分比称取中流动性聚丙烯63％、超细滑石粉20％、弹性体C15％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A；按重量百分比称取高流动性聚丙烯20％、纳米碳酸钙3％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物B；将混合物A由螺杆主喂料口、混合物B由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例8按重量百分比称取中流动性聚丙烯63.5％、超细滑石粉20％、弹性体C15％、耐刮擦剂0.5％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A；按重量百分比称取高流动性聚丙烯20％、纳米碳酸钙3％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物B；将混合物A由螺杆主喂料口、混合物B由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例9按重量百分比称取中流动性聚丙烯62％、超细滑石粉20％、弹性体C15％、耐刮擦剂2％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A；按重量百分比称取高流动性聚丙烯20％、纳米碳酸钙3％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物B；将混合物A由螺杆主喂料口、混合物B由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例10按重量百分比称取中流动性聚丙烯61％、超细滑石粉20％、弹性体C15％、耐刮擦剂3％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A；按重量百分比称取高流动性聚丙烯20％、纳米碳酸钙3％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物B；将混合物A由螺杆主喂料口、混合物B由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例11按重量百分比称取高流动性聚丙烯63％、超细滑石粉20％、弹性体C15％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A；按重量百分比称取高流动性聚丙烯20％、纳米碳酸钙3％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物B；将混合物A由螺杆主喂料口、混合物B由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。实施例12按重量百分比称取中流动性聚丙烯33％、高流动性聚丙烯30％、超细滑石粉20％、弹性体C15％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A；按重量百分比称取高流动性聚丙烯20％、纳米碳酸钙3％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物B；将混合物A由螺杆主喂料口、混合物B由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。对比例按重量百分比称取中流动性聚丙烯63％、普通滑石粉20％、弹性体A15％、耐刮擦剂1％、Irganox1010为0.1％、Igrafos168为0.1％、NegonoxDSTP为0.3％、光稳定剂0.5％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。性能评价方式：样品密度测试按DINENISO1183-1标准进行；熔体流动速率按DINENISO1133-1标准进行，测试条件为230℃×2.16kg；弯曲模量测试按DINENISO178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，速度2mm/min；缺口冲击强度测试按DINENISO179-1eA标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；耐刮擦性能按PV3952标准测试，载荷为10N；虎皮纹效果用356*70*3mm的光滑平板进行目视评测，最好为1级，最差为5级，由3-5名评测者分别打分并汇总评估。各实施例及对比例配方及性能测试结果见下列各表：表1实施例1-12及对比例材料配方(重量％)对比例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6中流动性聚丙烯63736863635863普通滑石粉20超细滑石粉152025202020弹性体A151010101520弹性体B15耐刮擦剂111111110100.10.10.10.10.10.10.11680.10.10.10.10.10.10.1DSTP0.30.30.30.30.30.30.3光稳定剂0.50.50.50.50.50.50.5续表1实施例1-12及对比例材料配方(重量％)表2实施例1-12及对比例性能测试结果续表2实施例1-12及对比例性能测试结果对比例为常规抗冲改性聚丙烯材料，刚性、韧性和流动性均较为普通，耐刮擦性能较差；实施例1-3使用超细滑石粉替代普通滑石粉，随着滑石粉含量的增加，刚性提高，韧性下降，由于弹性体含量较低，3个实施例的冲击性能均较低；实施例2、4、5随着弹性体含量的增加，韧性明显提高，刚性下降，同时虎皮纹越发明显，实施例4各项性能较为平衡，与配比相同、使用普通滑石粉的对比例相比，机械性能和耐刮擦性能提升明显；实施例4、6、7为三种不同类型弹性体的平行比较，其中实施例4的乙烯-辛烯无规共聚物常温韧性和刚性保持较好，但低温韧性较低，实施例6的乙烯-丁烯无规共聚物低温韧性较好，但常温冲击较低，弯曲模量损失较大，实施例7的乙烯-辛烯嵌段共聚物结合了二者的优点，常温和低温韧性都较好，刚性损失也较小；实施例7-10比较了不同含量耐刮擦助剂的效果，其中含量低于1％时耐刮擦效果较差，含量达到2-3％时机械性能有一定损失，耐刮擦效果提升不明显，同时也增加了材料成本，实施例7中1％的添加量较为适中，不损失性能的同时也可以保持足够的耐刮擦效果；实施例11-12与实施例7相比，增加了高流动性聚丙烯原料的添加量，熔融指数和虎皮纹效果大幅度改善，但实施例11中熔指过高导致韧性下降明显，只有实施例12的综合性能最优，可以满足绝大部分硬塑无缝气囊仪表板零件的材料使用要求。当前第1页1 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