一种适用于汽车内饰透光盖板的聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，所得材料对可见光具有较好的透过性，属于高分子材料加工和改性技术领域。


背景技术：

2.汽车乘员舱的氛围营造是影响用户体验的重要因素，灯光是营造车内氛围的重要途径，很多车型通常会有氛围灯的配置。若要在一块特定的内饰盖板上实现氛围灯效果，通常发光部件并不在盖板背面，而是让特定颜色的光通过缝隙后照射到盖板上，靠盖板表面漫反射来实现。这种反射式的氛围灯虽然可以达到用柔和的光线照射一个区域的目的，但只能实现光的渐变式分布，且覆盖区域并不能准确控制。尽管目前也有直射式氛围灯，可以相对准确地控制发光区域，但涉及的部件通常为条状发光内饰件，而非内饰盖板。若有特定大小的内饰盖板可通过光透射的方式来实现柔光效果，则可实现更多设计风格，因为一方面被光照亮的区域更易控制且光分布更均匀，另一方面可在盖板表面覆盖特定样式的镂空花纹图案。
3.聚丙烯(pp)被广泛用于制造汽车内饰件，就pp种类而言主要采用的是嵌段共聚pp。以往关于内饰用pp材料的研究主要关注力学性能、抗老化、有机物散发等，不会涉及光学透过性。与嵌段共聚pp相比，无规共聚pp结晶含量低，均聚pp组成更均一，因此后两种pp透光率皆显著高于嵌段共聚pp，可用于进一步提升材料的透光性能。
4.当材料用于透光内饰盖板时，高透光率是需满足的要求，但材料不宜过于透明(低雾度)，因为这会导致透过盖板可清晰地看到背面的光源，从而无法让盖板被不刺眼的柔光均匀照亮。通过引入与pp透光性能相匹配的弹性体增韧剂，可在避免透光率有明显损失的情况下增加材料的雾度。此外，纳米级无机填料与常规微米级填料相比对透光率的影响也相对更小，可以用来提升材料尺寸稳定性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是开发一种适用于汽车内饰透光盖板的聚丙烯复合材料，所得材料可用于制造位于汽车仪表台、门板、中央通道、后排空调出风口、顶棚等区域，且不干扰夜间驾驶的氛围灯透光部件。
6.本发明的另一目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种适用于汽车内饰透光盖板的聚丙烯复合材料，由以下重量百分比计的原料组成：
9.均聚聚丙烯10-85％；无规共聚聚丙烯0-50％；弹性体增韧剂5-30％；纳米无机填料5-20％；抗刮擦助剂0.5-3％；稳定剂0.1-2％；其他添加剂0-5％。
10.其中，
11.所述的均聚聚丙烯的熔体流动速率为5-60g/10min。
12.所述的无规共聚聚丙烯的熔体流动速率为0.1-30g/10min。
13.所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物或乙烯-丁烯共聚物或为两者的组合，密度为0.88-0.91g/cm3,熔体流动速率为0.5-10g/10min。
14.所述的纳米无机填料为平均尺寸不大于0.1μm的纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米硅灰石、纳米重晶石等任意一种或几种组合。
15.所述的抗刮擦助剂为芥酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、油酸酰胺、山嵛酸酰胺、硅酮等任意一种或几种组合。
16.所述的稳定剂为本领域技术人员认为所需的主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅抗氧剂为亚磷酸盐或脂类抗氧剂。
17.所述的其他添加剂为本领域人员认为所需的阻燃剂、抗静电助剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、抗微生物助剂中的一种或几种组合物。
18.上述用于汽车内饰透光盖板的聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
19.(1)将均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、弹性体增韧剂、纳米无机填料、抗刮擦助剂、稳定剂和其他添加剂按所述比例在高速混合器中干混8-15min得到预混物。
20.(2)将上一步中所得预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
21.本发明的优点是：
22.1、通过使用高透光率均聚和无规共聚聚丙烯来替代低透光率的传统嵌段共聚聚丙烯，材料的整体透光性能可得到明显提升。
23.2、均聚聚丙烯的引入可提高材料的刚性，具有较好韧性的无规共聚聚丙烯的引入则避免了前者含量过高可能带来的问题——过多的均聚聚丙烯不利于材料韧性的提升，此外其较强的结晶能力会使材料尺寸对成型温度、降温速率过于敏感，收缩率相对较大。
24.3、通过引入与两种聚丙烯透光性能相匹配的弹性体增韧剂，一方面可提升材料韧性，另一方面可在避免透光率有明显损失情况下增加材料的雾度，实现所得透光盖板的柔光效果。
25.4、少量纳米级无机填料的引入一方面可提升材料尺寸稳定性，另一方面可尽量减少对材料透光性能的影响。
具体实施方式
26.下面通过实施例和对比例的方式对本发明做进一步的详细说明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
27.在实施例及对比例的复合材料配方中，所用均聚聚丙烯熔体流动速率约60g/10min，无规共聚聚丙烯熔体流动速率约1.5g/10min。
28.所用纳米无机填料为纳米滑石粉，平均粒径0.1μm。
29.所用弹性体增韧剂为dow公司的乙烯-辛烯共聚物8150。
30.所用抗刮擦助剂为硅酮。
31.所用稳定剂为英国ice公司的negonox dstp(化学名称：硫代二丙酸硬脂醇酯)、
ciba公司的irganox 1010(化学名称：四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯)以及ciba公司的irgafos 168(化学名称：亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯)。
32.实施例1
33.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯36.5％、无规共聚聚丙烯36％、弹性体增韧剂25％、抗刮擦助剂2％、negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。
34.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
35.实施例2
36.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯47.5％、无规共聚聚丙烯25％、弹性体增韧剂25％、抗刮擦助剂2％、negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。
37.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
38.实施例3
39.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯47.5％、无规共聚聚丙烯30％、弹性体增韧剂20％、抗刮擦助剂2％、negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos 168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。。
40.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
41.实施例4
42.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯46.5％、无规共聚聚丙烯22.5％、弹性体增韧剂23.5％、纳米滑石粉5％、抗刮擦助剂2％、negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos 168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。
43.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
44.实施例5
45.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯43.5％、无规共聚聚丙烯21.5％、弹性体增韧剂22.5％、纳米滑石粉10％、抗刮擦助剂2％、negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos 168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。
46.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
47.对比例1
48.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯67.5％、弹性体增韧剂30％、抗刮擦助剂2％、
negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos 168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。
49.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
50.对比例2
51.(1)按重量百分比称取均聚聚丙烯67.5％、无规共聚聚丙烯30％、抗刮擦助剂2％、negonox dstp 0.3％、irganox 1010 0.1％、irgafos 168 0.1％在高速混合器中干混8min得到预混物。
52.(2)将预混物从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，工艺为：一区190-200℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区205-215℃；停留时间1-2min，压力12-18mpa。
53.性能评价方式：
54.样品密度按iso 1183-1标准进行；拉伸性能测试按iso 527-2标准进行，试样尺寸为170mm
×
10mm
×
4mm；简支梁缺口冲击测试按iso 179-1标准进行，试样尺寸为80mm
×
10mm
×
4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；透光率测试按gb/t 2410进行，试样尺寸为50mm
×
50mm
×
2mm；收缩率测试试样尺寸为356mm
×
70mm
×
3.2mm，收缩率测试在试样注塑完毕并在室温下放置24h后进行。
55.各实施例及对比例的主要成分重量百分含量见表1，对应性能测试结果见表2。
56.表1实施例1-5及对比例1、2材料组成(重量百分比)
[0057][0058][0059]
表2实施例1-5及对比例1、2材料性能测试结果
[0060][0061]
从对比例1、2及实施例1-3材料性能测试结果可以看出，复合材料中均聚聚丙烯含量过高虽然可使材料具有较高的刚性，但会使材料的韧性提升困难，只有当均聚聚丙烯含量降低到一定程度时，弹性体增韧剂的作用才能充分发挥，力学性能才能更均衡。对比实施例1-3与实施例4、5测试结果可以发现，引入无机填料后材料的透光率会出现一定损失，但可使材料收缩率降低，尺寸更稳定。通过以上结果可知，实施例4、5及介于两者之间的配方设计在刚性、韧性、尺寸稳定性和透光率方面可获得相对更好的平衡。
[0062]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。