一种汽车内饰用改性聚丙烯材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种汽车内饰用改性聚丙烯材料及其制备方法，属于聚丙烯材料制备技术领域。


背景技术：

2.聚丙烯作为四大通用塑料材料之一，其具备优越的综合性能，如良好的化学稳定性及加工成型性能等，较为重要的一点是聚丙烯的价格相对低廉，防范应用于建筑、家电、包装、汽车等领域。
3.随着高分子材料及复合材料工业化应用进程的加快，各工业部门不断提出更高的要求，如较高的拉伸强度、模量、导热系数、热畸变温度及较低的热膨胀性和成本等，纯树脂显得力不从心。在纯树脂中添加各类非金属和金属粉体填料，可以提升塑料树脂的各类性能,使其达到所需要的技术指标和高性价比。
4.但填料的多加也会带来不利的影响，比如材料的密度增加，冲击性能下降等，并且到目前为止，都没有很好的解决纳米填料的分散性问题。
5.因此，如果能将纳米材料在聚丙烯材料中很好的分散和接触，纳米材料的优势得到很好的发挥，聚丙烯材料不仅具有普通填料带来的硬度和模量高以及收缩率低等优点，而且克服了冲击强度下降，密度增加的缺点，将得到一种新颖的汽车内饰用聚丙烯复合材料，大大拓宽了聚丙烯材料的应用范围。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种汽车内饰用改性聚丙烯材料及其制备方法，使纳米填料在聚丙烯材料中得到很好的分散和接触，制得的聚丙烯材料在保持良好硬度、高模量和收缩率低的优点之外，还提升了抗冲击强度和减少了密度的增加。
7.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
8.一方面，本发明提供一种汽车内饰用改性聚丙烯材料，包括以下重量份组分，
9.聚丙烯树脂40～60份
10.改性纳米填料10～30份
11.手性纳米二氧化硅纤维1～10份
12.接枝单体1～10份
13.滑石粉1～10份
14.助剂1～5份；
15.所述改性纳米填料为经过有机化处理的具有层状结构的硅酸盐等矿物；
16.所述接枝单体为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、4-乙烯基吡啶中的一种或几种；
17.所述助剂包括溶胀剂、除味剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、引发剂和增韧剂。
18.可选的，所述有机化处理为对采用长链有机胺对纳米填料进行有机化，所述长链
有机胺为十八烷基铵盐。
19.可选的，所述纳米填料包括蒙脱土、水辉石、海泡石、云母、高岭土、金属氧化物和金属二硫化物中的一种或多种；其中，所述金属氧化物包括氧化钼、氧化钒中的一种或几种，所述金属二硫化物包括二硫化钛、二硫化钼中的一种或几种。
20.可选的，所述助剂包括以下重量份组分：溶胀剂15～30份、硅烷偶联剂20～40份、抗氧剂10～20份、增韧剂10～20份、除味剂1～5份、引发剂1～5份。
21.可选的，所述溶胀剂采用过氧化苯甲酰，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或几种。
22.可选的，所述除味剂包括粒径范围为10～40微米的沸石和分子筛；所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物。
23.可选的，所述滑石粉的粒经范围为2～8微米。
24.另一方面，本发明还提供上述汽车内饰用改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
25.对纳米填料用长链有机胺进行有机化处理；
26.将接枝单体和溶胀剂加入纳米填料中进行溶胀；
27.将溶胀后的纳米填料与粉状且高流动性的聚丙烯、引发剂加入混炼机中进行熔融反应，得聚丙烯/纳米填料接枝插层共混物；
28.将聚丙烯/纳米填料接枝插层共混物与手性而氧化硅纤维、滑石粉及各助剂加入挤出机中共混熔融挤出，即得汽车内饰用改性聚丙烯材料。
29.进一步的，在混炼机中进行熔融反应的时间至少10min。
30.进一步的，所述挤出机的工艺控制条件为一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18mpa。
31.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
32.本发明通过对纳米填料进行有机化处理以及改变使用的聚丙烯的形状和流动性，使得纳米填料在聚丙烯材料中有很好的分散和接触，将纳米填料的优势得到很好的发挥，聚丙烯材料不仅具有普通填料带来的硬度和模量高以及收缩率低等优点，而且克服了冲击强度下降，密度增加的缺点，得到一种高模量、低收缩的低填充聚丙烯复合材料；
33.本发明还通过添加硅烷偶联剂活化滑石粉，使滑石粉表面有机化，提高了滑石粉和聚丙烯的相容性，从而对聚丙烯的抗冲击性能进行改善，提高其耐磨性；
34.本发明添加的手性二氧化硅螺旋纤维的螺旋结构可以和聚丙烯基材发生缠绕，不仅可以提高二氧化硅纤维在聚丙烯复合材料中的稳定性，提高复合材料的注塑产品的表观形貌，同时还提高聚丙烯复合材料及其注塑产品的力学性能。
具体实施方式
35.下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
36.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应该理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各
个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
37.出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有陈述，否则所有表达量、百分数或比例的数字及本说明书和所附权利要求书中所用的其他数值被理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。此外，本文公开的所有范围都包括端点在内且可独立组合。
38.实施例1：
39.本实施例提供一种汽车内饰用改性聚丙烯材料，包括以下重量份组分，聚丙烯40份、改性纳米填料25份、手性二氧化硅纤维10份、滑石粉10份、接枝单体10份、助剂5份。
40.实施例2：
41.本实施例提供一种汽车内饰用改性聚丙烯材料，包括以下重量份组分，聚丙烯50份、改性纳米填料20份、手性二氧化硅纤维5份、滑石粉10份、接枝单体10份、助剂5份。
42.实施例3：
43.本实施例提供一种汽车内饰用改性聚丙烯材料，包括以下重量份组分，聚丙烯60份、改性纳米填料20份、手性二氧化硅纤维5份、滑石粉5份、接枝单体5份、助剂5份。
44.实施例1～3的改性纳米填料为蒙脱土、接枝单体为马来酸酐。
45.所使用的助剂有溶胀剂、除味剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、引发剂和增韧剂等；
46.其中，溶胀剂采用过氧化苯甲酰；
47.硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷的混合物；
48.除味剂包括粒径范围为10～40微米的沸石和分子筛；
49.增韧剂为乙烯辛烯共聚物；
50.抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物。
51.实施例1～3提供的汽车内饰用改性聚丙烯材料通过以下制备方法制得，其包括步骤：
52.对纳米填料用长链有机胺进行有机化处理，其中长链有机胺为十八烷基铵盐；
53.将接枝单体和溶胀剂加入纳米填料中进行溶胀反应；
54.将溶胀后的纳米填料与粉状且高流动性的聚丙烯、引发剂加入混炼机中进行熔融反应，得聚丙烯/纳米填料接枝插层共混物；
55.将聚丙烯/纳米填料接枝插层共混物与手性二氧化硅纤维、滑石粉及各助剂加入挤出机中共混熔融挤出，即得汽车内饰用改性聚丙烯材料。
56.对比例1：
57.本对比例提供的为市售聚丙烯汽车内饰专用材料。
58.对实施例1～3及对比例1分别进行力学性能测试，测试结果如表1所示。
59.表1：实施例1～3及对比例1的性能测试结果比较
[0060][0061][0062]
将实施例和对比例进行比较可知，本发明提供的汽车内饰用改性聚丙烯材料的机械性能，如弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度等，以及气味、热变形性能均比对比例，即市售汽车内饰用聚丙烯材料要优越，但是密度却与对比例差不多，甚至比对比例还要略好一些。
[0063]
以上实验数据说明本发明提供的聚丙烯材料不仅具有普通填料带来的硬度和模量高以及收缩率低等优点，而且克服了冲击强度下降，密度增加的缺点，得到一种高模量、低收缩的低填充聚丙烯复合材料，可以在汽车内饰等领域得到良好应用，大大拓宽了聚丙烯材料的应用范围。
[0064]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。