一种抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于高分子材料改性技术领域和加工技术领域，具体涉及一种抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚丙烯(pp)是一种热塑性塑料，其密度低、成品表面硬度大、弹性高、耐热性、化学稳定性、绝缘性良好，被广泛应用于生产、生活的诸多领域。在汽车工业、家电以及机械领域，改性聚丙烯材料的应用范围不断扩大，对改性聚丙烯的技术要求也是越来越高。
3.一些大型制件，比如汽车门板、仪表板、保险杠等，由于模具结构复杂，流程较长，使用pp材料注塑时，在垂直流动方向易出现一条一条的纹路，俗称虎皮纹，虎皮纹的存在影响产品的外观。
4.改性聚丙烯材料配方中一般含有两种以及两种以上的pp基体以及弹性体，这些原料组分之间的粘度不同，在流动时与注塑机料筒内壁的附着力不同。熔体在流动过程中，遇到制件较薄，模温过低，流程过长或者射速较快等，都会造成熔体流动阻力变大，熔体流动呈现明显减速或者停滞，此时充填的区域外观光泽差，且较窄。而新的热熔体在注塑机压力一段一段的推动下，还会继续不断的向前涌来，跳跃推进，此时新充填的区域外观光泽好，且较宽。如此交替填充，使产品表面产品光泽度不一的条纹。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料及其制备方法和应用，该材料通过不同流动性的聚丙烯的复配使用，有效的改善了材料注塑时产生虎皮纹的现象；同时该材料耐热性较好，在常温下模量较高、在低温下韧性较好，使用该材料生产的仪表板在夏天天热时不发生变形坍塌，在冬天天冷时不会变脆开裂。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料，由以下组分按重量份组成：
[0008][0009][0010]
其中，所述聚丙烯混合物包括三种不同熔融指数的聚丙烯，记为聚丙烯a、聚丙烯b、聚丙烯c，并按以下重量份组成；
[0011]
聚丙烯a
ꢀꢀꢀꢀ
10-20份，
[0012]
聚丙烯b
ꢀꢀꢀꢀ
15-25份，
[0013]
聚丙烯c
ꢀꢀꢀꢀ
25-30份
[0014]
所述增韧剂由以下组分按重量份组成：
[0015]
烯烃嵌段共聚物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5-10份，
[0016]
乙烯-丙烯共聚物弹性体
ꢀꢀꢀꢀꢀ
5-10份，
[0017]
乙烯-辛烯无规共聚物弹性体 5-10份。
[0018]
进一步方案，在230℃、2.16kg的条件下，所述聚丙烯a的熔融指数为 5-20g/10min，所述聚丙烯b的熔融指数为25-50g/10min，所述聚丙烯c的熔融指数为55-100g/10min；所述聚丙烯混合物的缺口冲击强度≤15kj/m2。
[0019]
进一步方案，所述烯烃嵌段共聚物为乙烯-辛烯嵌段共聚物，玻璃化转变温度为-60℃以下；所述乙烯-丙烯共聚物弹性体在230℃、2.16kg条件下的熔融指数不小于10g/10min；所述乙烯-辛烯无规共聚物弹性体在190℃、2.16kg条件下的熔融指数不小于10g/10min。
[0020]
进一步方案，所述矿粉为滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石中的至少一种；进一步优选的，所述矿粉的粒径范围为2～15微米。
[0021]
进一步方案，所述分散剂为脂肪酸和脂肪酸衍生物的混合物，优选为tr451。
[0022]
进一步方案，所述成核剂为苯甲酸钠或磷酸酯盐类成核剂。
[0023]
进一步方案，所述耐热助剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中，主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的至少一种；辅抗氧剂选自亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的至少一种；所述耐光助剂为受阻胺类光稳定剂。
[0024]
本发明的另一个目的是提供上述所述的抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
(1)按配比称取聚丙烯混合物、增韧剂、矿粉、分散剂、成核剂、耐热助剂和耐光助剂，放入高速混合机中混合3～5分钟得到混合物；
[0026]
(2)将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机的长径比为48:1，所述双螺杆挤出机的各段温度设置在180-220℃范围内；
[0027]
(3)双螺杆挤出机挤出物料经过冷却、干燥、造粒得到产品，即抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0028]
本发明的第三个目的是提供上述所述的抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料在生产汽车内饰件中的用途。
[0029]
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0030]
(1)本发明通过不同熔融指数的聚丙烯的复配使用，使材料具有较宽的分子量分布，材料在注塑时，熔体各部分的粘度变化变缓，物料均匀流动，有效的改善了材料注塑时产生虎皮纹的现象。
[0031]
(2)常规弹性体熔指一般在0.5～5g/10min，流动性差，材料在注塑时，增韧剂与聚丙烯熔体的流动速率差异大，导致材料呈梯度的往前推进，产生明暗相间的虎皮纹。本发明采用了高流动性的乙烯-辛烯无规共聚物弹性体，该弹性体的流动性与聚丙烯接近，材料在注塑时，增韧剂与聚丙烯熔体可以同时向前推进，有效的改善了材料注塑时产生虎皮纹的
现象。
[0032]
(3)本发明添加了乙烯-丙烯共聚物弹性体，该弹性体中丙烯链段与聚丙烯体系的相容性较好，乙烯链段与增韧剂的相容性较好。乙烯-丙烯共聚物弹性体的加入，使聚丙烯与增韧剂之间相互融合，降低了物料不均匀流动的几率，有效的改善了材料注塑时产生虎皮纹的现象。同时均匀的相界面，也使材料的性能更为稳定，模量更高，韧性更好。
[0033]
(4)本发明添加的乙烯-辛烯嵌段共聚物由具有低共聚单体含量和高熔融温度的可结晶乙烯-辛烯的链段(硬段)和高共聚单体含量和低玻璃化转变温度的无定型乙烯-辛烯的链段(软段)组成，该结构共聚物的添加有效的提高了材料的模量和低温韧性。
具体实施方式
[0034]
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0035]
下列实施例与对比例中所用试剂的型号以及供应商只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明；表格中厂家的原名以及简写如下：韩国sk集团简称sk；中国石化燕山石化公司简称燕山石化；陶氏化学公司简称陶氏化学；埃克森美孚公司简称埃克森美孚；三井化学公司简称三井化学；辽宁艾海滑石有限公司简称辽宁艾海；上海壮景化工有限公司简称壮景化工；日本艾迪科简称艾迪科；巴斯夫股份公司简称巴斯夫；氰特化工(上海)有限公司简称氰特；武汉迪亚克乙烯有限公司简称武汉乙烯；中海壳牌石油化工有限公司简称中海壳牌。
[0036]
材料的综合性能通过熔指、密度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度和热变形温度的数值进行评判。各实施例和对比例制备得到的粒子注塑成iso标准样条后，进行性能测试。熔指按照iso 1133执行，测试条件为 230℃，2.16kg；密度按照iso 1183执行；拉伸强度按照iso 527执行，测试速度为50mm/min，样条为哑铃形，样条尺寸为170mm*10mm*4mm；弯曲强度和弯曲模量按照iso 178执行，测试速度为2mm/min，样条为矩形，样条尺寸为 80mm*10mm*4mm；悬臂梁缺口冲击强度按照iso 180执行，测试常温(23℃) 和低温(-30℃)的悬臂梁缺口冲击强度，样条为矩形(v型模塑缺口)，样条尺寸为80mm*10mm*4mm；热变形温度按照iso 75执行，测试条件为0.45mpa，样条为矩形，样条尺寸为80mm*10mm*4mm。
[0037]
实施例1
[0038]
按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合3分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0039]
实施例1所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表11。
[0040]
表1实施例1的原料型号、生产厂家和添加份数
[0041]
原料型号厂家份数
聚丙烯abx3500sk20聚丙烯bbx3800sk25聚丙烯ck7100燕山石化30烯烃嵌段共聚物infuse 9507陶氏化学5乙烯-丙烯共聚物弹性体vm6202埃克森美孚5乙烯-辛烯无规共聚物弹性体df 8200三井化学5矿粉ah51210辽宁艾海10分散剂tr451壮景化工0.2成核剂na-11艾迪科0.2主抗氧剂1330巴斯夫0.2辅抗氧剂ps802fl巴斯夫0.2耐光助剂3808pp5氰特0.2
[0042]
实施例2
[0043]
按照表2的配比，将各组分放入高速混合机中混合4分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区185℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区215℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0044]
实施例2所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表11。
[0045]
表2实施例2的原料型号、生产厂家和添加份数
[0046][0047]
[0048]
实施例3
[0049]
按照表3的配比，将各组分放入高速混合机中混合4分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区190℃、二区200℃、三区205℃、四区210℃、五区215℃、六区220℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0050]
实施例3所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表11。
[0051]
表3实施例3的原料型号、生产厂家和添加份数
[0052]
原料型号厂家份数聚丙烯abx3500sk10聚丙烯bbx3800sk22.5聚丙烯cbx3920sk25烯烃嵌段共聚物infuse 9077陶氏化学7.5乙烯-丙烯共聚物弹性体vm6202埃克森美孚10乙烯-辛烯无规共聚物弹性体poe 8137陶氏化学5矿粉ah51210辽宁艾海20分散剂tr451壮景化工0.4成核剂na-11艾迪科0.4主抗氧剂1330巴斯夫0.4辅抗氧剂ps802fl巴斯夫0.5耐光助剂3808pp5氰特0.4
[0053] 实施例4
[0054]
按照表4的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区195℃、五区200℃、六区205℃、机头210℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0055]
实施例4所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表11。
[0056]
表4实施例4的原料型号、生产厂家和添加份数
[0057]
原料型号厂家份数聚丙烯abx3500sk10聚丙烯bbx3800sk15聚丙烯cep640v中海壳牌25烯烃嵌段共聚物infuse 9507陶氏化学10乙烯-丙烯共聚物弹性体vm6202埃克森美孚7.5乙烯-辛烯无规共聚物弹性体8730lsk7.5矿粉ah51210辽宁艾海25分散剂tr451壮景化工0.5成核剂na-11艾迪科0.5
主抗氧剂1010巴斯夫0.6辅抗氧剂168巴斯夫0.6耐光助剂3808pp5氰特0.5
[0058]
实施例5
[0059]
按照表5的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0060]
实施例5所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表11。
[0061]
表5实施例5的原料型号、生产厂家和添加份数
[0062]
原料型号厂家份数聚丙烯abx3500sk15聚丙烯bbx3800sk20聚丙烯cep640v中海壳牌25烯烃嵌段共聚物infuse 9507陶氏化学5乙烯-丙烯共聚物弹性体vm6202埃克森美孚5乙烯-辛烯无规共聚物弹性体poe 8137陶氏化学10矿粉ah51210辽宁艾海20分散剂tr451壮景化工0.5成核剂na-11艾迪科0.5主抗氧剂1076巴斯夫0.6辅抗氧剂168巴斯夫0.6耐光助剂3808pp5氰特0.5
[0063]
对比例1
[0064]
按照表6的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0065]
对比例1所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表12。
[0066]
表6对比例1的原料型号、生产厂家和添加份数
[0067][0068][0069]
对比例2
[0070]
按照表7的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0071]
对比例2所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表12。
[0072]
表7对比例2的原料型号、生产厂家和添加份数
[0073]
原料型号厂家份数聚丙烯abx3500sk15聚丙烯bbx3800sk20聚丙烯cep640v中海壳牌25烯烃嵌段共聚物————0乙烯-丙烯共聚物弹性体vm6202埃克森美孚10乙烯-辛烯无规共聚物弹性体poe 8137陶氏化学10矿粉ah51210辽宁艾海20分散剂tr451壮景化工0.5成核剂na-11艾迪科0.5主抗氧剂1010巴斯夫0.6辅抗氧剂168巴斯夫0.6
耐光助剂3808pp5氰特0.5
[0074] 对比例3
[0075]
按照表8的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0076]
对比例3所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表12。
[0077]
表8对比例3的原料型号、生产厂家和添加份数
[0078]
原料型号厂家份数聚丙烯abx3500sk15聚丙烯bbx3800sk20聚丙烯cep640v中海壳牌25烯烃嵌段共聚物infuse 9507陶氏化学10乙烯-丙烯共聚物弹性体————0乙烯-辛烯无规共聚物弹性体poe 8137陶氏化学10矿粉ah51210辽宁艾海20分散剂tr451壮景化工0.5成核剂na-11艾迪科0.5主抗氧剂1010巴斯夫0.6辅抗氧剂168巴斯夫0.6耐光助剂3808pp5氰特0.5
[0079]
对比例4
[0080]
按照表9的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0081]
对比例4所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表12。
[0082]
表9对比例4的原料型号、生产厂家和添加份数
[0083]
原料型号厂家份数聚丙烯a———— 聚丙烯bbx3800sk60聚丙烯c———— 烯烃嵌段共聚物infuse 9507陶氏化学5乙烯-丙烯共聚物弹性体vm6202埃克森美孚5乙烯-辛烯无规共聚物弹性体poe 8137陶氏化学10矿粉ah51210辽宁艾海20分散剂tr451壮景化工0.5
成核剂na-11艾迪科0.5主抗氧剂1010巴斯夫0.6辅抗氧剂168巴斯夫0.6耐光助剂3808pp5氰特0.5
[0084]
对比例5
[0085]
按照表10的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头215℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述抗虎皮纹、高耐热汽车仪表板材料。
[0086]
对比例4所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表12。
[0087]
表10对比例5的原料型号、生产厂家和添加份数
[0088][0089][0090]
表11实施例制得的产品的性能测试结果
[0091][0092]
表12对比例制得的产品的性能测试结果
[0093][0094][0095]
从实施例1～5和对比例1～5可以看出，本发明通过不同流动性的聚丙烯的复配使用，有效的改善了材料注塑时产生虎皮纹的现象，同时本发明中特定的增韧剂和成核剂的使用，使本发明的材料耐热性较好，在常温下模量较高、在低温下韧性较好，使用该材料生
产的仪表板在夏天天热时不发生变形坍塌，在冬天天冷时不会变脆开裂。
[0096]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。