本发明属于汽车材料领域，具体涉及一种汽车内饰用聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
热塑性聚丙烯通用树脂，因其具有众多优良特性，包括密度最低、耐热性良好、易加工成型等优点广泛应用于汽车内外饰材料之中。聚丙烯材料分子结构简单，规整度较高，结晶性高，使得聚丙烯收缩率较大、易翘曲变形，通过在聚丙烯材料中添加滑石粉可以有效的降低材料的收缩率，实现聚丙烯材料尺寸稳定性的效果，但作为片状结构的滑石粉表面粗糙度，耐划伤性差，将其引入聚丙烯基体中会明显提升聚丙烯复合材料表面的粗糙度，引起复合材料耐刮擦性变差。目前对于提升聚丙烯复合材料耐刮擦性能的途径主要有两种，包括引入耐刮擦润滑剂降低聚丙烯材料表面摩擦系数和提高复合材料表面硬度，其中通过聚丙烯复合材料与耐刮擦剂熔融共混是目前应用最为广泛的方法。耐刮擦助剂主要涉及酰胺、硅酮两大类，耐刮擦剂的添加了过多时可显著提升聚丙烯复合材料的耐刮擦特性，但由于耐刮擦剂分子量较小，应用在聚丙烯复合材料中在强紫外光和高温条件下容易析出，使得汽车内饰制件表面出现类似油污状发粘物质，严重影响汽车内饰材料的美观效果。
因此，汽车内饰聚丙烯复合材料抗刮擦改性剂的选择需要考虑耐刮擦的耐刮擦效果、添加量，尤为重要的是对汽车内饰制品外观的考量。专利cn106750959公开了一种通过引入超强的耐磨性、表面自润滑性优良的超高分子量聚乙烯提升聚丙烯材料的耐刮擦性能，避免使用小分子耐刮擦助剂，并与针状结构的滑石粉协同提升了聚丙烯复合材料的抗划伤性能。然而，超高分子量聚乙烯分子量非常高，将其挤出熔融共混掺入到聚丙烯复合材料中不易分散，特别当其添加量过多时，复合材料表面存在明显的麻点和因混合不均匀引起的外观缺陷，严重影响了聚丙烯复合材料的应用，因此，对于汽车内饰聚丙烯复合材料，不仅需要复合材料具有优良的耐刮擦性能，材料成型后期的的外观状况对于材料的应用也是极其重要的要求。
技术实现要素：
基于此，本发明提供了一种汽车内饰用聚丙烯复合材料，采用具有内润滑性的分散剂改善树脂提高了超高分子量聚乙烯的分散性和与复合材料的相容性，将其用于汽车内饰聚丙烯复合材料，复合材料的耐刮擦性提升明显。通过将常规聚乙烯、超高分子量聚乙烯和内润滑分散剂熔融共混挤出造粒后，再将其加入聚丙烯材料中，可替代传统的耐刮擦助剂，有效改善聚丙烯复合材料的耐刮擦性和外观不良缺陷，同时避免了使用小分子耐刮擦剂易析出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种汽车内饰用聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：
其中，所述内润滑分散剂为乙烯-硅氧烷、聚己内酯-聚二甲基硅氧烷-聚己内酯三嵌段共聚物中的至少一种。
本发明避免使用低分子易析出和发粘的耐刮擦助剂，选取自润滑性优良的超高分子量聚乙烯树脂作为抗刮擦改性剂，并且利用聚乙烯树脂和内润滑分散助剂提升了超高分子量聚乙烯的分散性和与聚丙烯复合材料的相容性，不仅提升了聚丙烯复合材料的耐刮擦性能，而且获得了外观良好的聚丙烯复合材料，拓宽了汽车内饰聚丙烯复合材料的应用。
进一步的，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，其在230℃/2.16kg条件下的熔融指数为10～50g/10min，一般来说，聚丙烯分为共聚和均聚聚丙烯，而共聚聚丙烯抗冲击性较好，也就是说材料的韧性较好，出于耐低温和安全性的考量，本发明中的聚丙烯优选共聚聚丙烯。
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
进一步的，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶、丙烯-α烯烃共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯为平均分子量大于100万的粉体或颗粒。
优选的，所述滑石粉为粒径为1250～5000目的硅酸镁盐类矿物填充。粒径太大，达不到本发明的效果，而粒径太小，在共混的时候分散性较差，严重影响下料挤出，且生产时产生的粉尘也会较多。因此，本发明中优选滑石粉的粒径为1250～5000目。
进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。本发明中的受阻酚类抗氧剂可选自3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯(抗氧剂1076)，亚磷酸酯类抗氧剂可选自亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)，硫代酯类抗氧剂可选自硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧剂dstp)，可以理解的是，这里的抗氧剂仅用于举例以使得本发明的技术方案更加清楚，而不用于限定本发明的保护范围。
进一步的，所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酯中的至少一种。
进一步的，所述光稳定剂为受阻胺类、苯并三唑类中的一种，这里的受阻胺类光稳定剂可选自癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(光稳定剂770)，苯并三唑类光稳定剂可选自2-(2h-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚(光稳定剂234)，可以理解的是，这里的抗氧剂仅用于举例以使得本发明的技术方案更加清楚，而不用于限定本发明的保护范围。
本发明的另一个目的在于提供一种上述汽车内饰用聚丙烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按照配比将超高分子量聚乙烯、聚乙烯和内润滑分散剂高速混合后，加入双螺杆挤出机经熔融、挤出、造粒，制得混合颗粒，将混合颗粒干燥备用；
(2)按照配比称取聚丙烯、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和所述混合颗粒高速混合均匀后，加入双螺杆挤出机经熔融、挤出、造粒获得汽车内饰用聚丙烯复合材料。
优选的，在步骤(1)和步骤(2)中所述的双螺杆挤出机挤出温度从i～x区依次为140±10℃，150±10℃，180±10℃，205±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，螺杆转速为400～450r/min。
本发明聚丙烯复合材料的制备方法由两步法组成，首先利用具有内润滑性的分散剂和聚乙烯树脂的作用提升了超高分子量聚乙烯树脂的分散性和相容性，其次将分散性和相容性良好的耐刮擦改性助剂添加到聚丙烯复合材料中，获得了具有良外观和低析出的汽车内饰聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在聚丙烯复合材料中添加了超高分子量聚乙烯和聚乙烯共混颗粒，避免了使用易析出的小分子耐刮擦助剂，聚丙烯复合材料的耐刮擦性有显著的改善。
2、超高分子量聚乙烯具有超高的分子量，分子缠结和运动能力很差，将其与其他主料和润滑剂高速搅拌分散混合后熔融共混，超高分子量聚乙烯的解缠结不充分，即使引入聚乙烯，超高分子量聚乙烯的解缠结问题依然存在。内润滑分散剂可提升大分子之间的润滑性，促进分子链和链段的相对运动，使得超高分子量聚乙烯的分散性和流动性相对提升，本发明通过引入具有良好分散作用的内润滑分散剂和聚乙烯树脂，高效内润滑分散剂的添加可将超高分子量聚乙烯进行分子解缠结，使得超高分子量聚乙烯分子之间保持相对的润滑性，增加了分子链的运动和迁移能力，使得超高分子量聚乙烯更加有利于分散，并且借助聚乙烯树脂与聚丙烯材料良好的相容性，共同提升了超高分子量聚乙烯的分散性和相容性，将其添加至聚丙烯复合材料中提升了复合材料制品的外观，改善了复合材料不良的外观缺陷，拓宽了复合材料的应用范围。
3、超高分子量聚乙烯的相容性和分散性得到改善，降低了价格昂贵的超高分子量聚乙烯的添加量，降低了材料的综合成本。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的实施例中所采用的滑石粉为粒径为1250～5000目的硅酸镁盐类矿物填充；本发明实施例中优选的共聚聚丙烯包括共聚聚丙烯1和共聚聚丙烯2，其中共聚聚丙烯1为熔融指数为27～33g/10min(230℃/2.16kg)的常规共聚聚丙烯，共聚聚丙烯2为熔融指数为10～15g/10min(230℃/2.16kg)的高抗冲共聚聚丙烯；采用的超高分子量聚乙烯为平均分子量大于100万的粉体。
表1实施例1～3与对比例1～4中添加组分及重量份数
实施例1
本实施例中汽车内饰用聚丙烯复合材料的制备方法如下：
(1)按照表1中的配比将超高分子量聚乙烯、聚乙烯树脂和内润滑分散剂高速混合均匀后，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒获得混合颗粒，将混合颗粒于65℃干燥备用；
(2)按照表1中的配比将聚丙烯树脂、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和步骤(1)中的混合颗粒高速混合均匀，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒，制得汽车内饰用聚丙烯复合材料，其中，步骤(1)和步骤(2)中双螺杆挤出机挤出温度从i～x区依次为140℃，150℃，180℃，205℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃，螺杆转速为400r/min。
本实施例中采用的聚乙烯为高密度聚乙烯、内润滑分散剂为聚己内酯-聚二甲基硅氧烷-聚己内酯三嵌段共聚物，增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、抗氧剂包括抗氧剂1和抗氧剂2，其中，抗氧剂1为抗氧剂1076、抗氧剂2为抗氧剂168，光稳定剂为光稳定剂770，润滑剂为硬脂酸钙。
实施例2
本实施例中汽车内饰用聚丙烯复合材料的制备方法如下：
(1)按照表1中的配比将超高分子量聚乙烯、聚乙烯树脂和内润滑分散剂高速混合均匀后，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒获得混合颗粒，将混合颗粒于65℃干燥备用。
(2)按照表1中的配比将聚丙烯树脂、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和步骤(1)中的混合颗粒高速混合均匀，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒，制得汽车内饰用聚丙烯复合材料，其中，步骤(1)和步骤(2)中双螺杆挤出机挤出温度从i～x区依次为130℃，140℃，170℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，螺杆转速为425r/min。
本实施例中采用的聚乙烯为线性低密度聚乙烯、内润滑分散剂为乙烯-硅氧烷、增韧剂为三元乙丙橡胶、抗氧剂包括抗氧剂1和抗氧剂2，其中，抗氧剂1为抗氧剂1076、抗氧剂2为抗氧剂168，光稳定剂为光稳定剂234，润滑剂为硬脂酸酯。
实施例3
本实施例中汽车内饰用聚丙烯复合材料的制备方法如下：
(1)按照表1中的配比将超高分子量聚乙烯、聚乙烯树脂和内润滑分散剂高速混合均匀后，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒获得混合颗粒，将混合颗粒于65℃干燥备用。
(2)按照表1中的配比将聚丙烯树脂、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂和步骤(1)中的混合颗粒高速混合均匀，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒，制得汽车内饰用聚丙烯复合材料，其中，步骤(1)和步骤(2)中双螺杆挤出机挤出温度从i～x区依次为150℃，160℃，190℃，215℃，220℃，220℃，220℃，220℃，220℃，220℃，螺杆转速为450r/min。
本实施例中采用的聚乙烯为线性低密度聚乙烯、所述的内润滑分散剂为聚己内酯-聚二甲基硅氧烷-聚己内酯三嵌段共聚物、增韧剂为三元乙丙橡胶、抗氧剂包括抗氧剂1和抗氧剂2，其中，抗氧剂1为抗氧剂1076、抗氧剂2为抗氧剂168，光稳定剂为光稳定剂770，润滑剂为硬脂酸锌。
对比例1
本对比例中共聚聚丙烯的重量份数为78份，未添加聚乙烯、超高分子量聚乙烯和内润滑分散剂，其他组分及添加量(参见表1)以及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例中共聚聚丙烯的重量份数为78份，未添加聚乙烯和内润滑分散剂，超高分子量聚乙烯的添加重量份数为5份，其他组分和添加量(参见表1)以及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例中共聚聚丙烯的重量份数为78份，未添加超高分子量聚乙烯和内润滑分散剂，聚乙烯的添加量为5份，其他组分和添加量(参见表1)以及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
本对比例中添加组分和组分添加量均与实施例1相同。
本对比例的制备方法为将超高分子量聚乙烯、聚乙烯、内润滑分散剂、聚丙烯、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂高速混合均匀，加入双螺杆挤出机中经过熔融、挤出、造粒，制得汽车内饰用聚丙烯复合材料，其中，步骤(1)和步骤(2)中双螺杆挤出机挤出温度从i～x区依次为140℃，150℃，180℃，205℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃，螺杆转速为400r/min。
将实施例1～3和对比例1～4中制得聚丙烯复合材料进行相关性能测试，测试项目、测试标准及测试见表2。
表2实施例1～3和对比例1～4中制得的聚丙烯复合材料性能测试数据
从表2中可以看出：将聚乙烯、超高分子量聚乙烯和内润滑分散剂复配共混颗粒加入聚丙烯复合材料中，所制备的聚丙烯复合材料表现出了优异的耐刮擦和抗发粘特性，共混后不仅提高了聚丙烯材料的耐刮擦性，同时解决了聚丙烯材料中添加超高分子量聚乙烯出现的外观不良的缺陷，使得制得的复合材料具有良好的外观，且复合材料还保有良好的强度和韧性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。