一种灵芝生物基改性聚丙烯材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于汽车材料，尤其是涉及一种灵芝生物基改性聚丙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着汽车经济的快速增长以及社会健康消费升级，消费者对于车内健康的重视程度日益提升，车内健康性能成为了汽车行业的竞争焦点，车内驾乘环境健康化、家居化、环保化逐渐成为汽车内饰用材的发展趋势。聚丙烯改性材料是汽车内饰材料中用量做大、种类做多的材料，也是影响车内气味、voc的关键因素；天然纤维材料属于可再生的轻质环保材料，天然纤维基物质填充改性塑料材料不仅可以提高材料的环保性，还可以达成轻量化的效果，但是由于木纤维、麻纤维等天然植物纤维本身气味的原因，改性后塑料虽然具有可回收、低碳等环保属性，但是气味强度、愉悦度等方面并没有明显改善，影响了在汽车上的推广应用。

2、中国专利申请cn113061336a公开了一种天然植物纤维塑料及其制备方法。该制备方法是将甲氧基硅基改性超支化聚酰亚胺、植物纤维粉、磺化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、五氧化二磷、多聚磷酸、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠和增塑剂等各组分直接混合，模压成型，可以制备一种性能稳定性好，耐水性、尺寸稳定性和耐老化性能好的天然植物纤维塑料材料。但是其改性使用的气味比较大的木材纤维粉，木材纤维粉与树脂共混，木纤维粉自身较差气味会影响材料气味性能，影响材料在汽车内饰件上的使用；模压工艺也限制了材料的引用，不适合在汽车内饰注塑件上大量推广应用。

3、中国专利申请cn 105037941公开了一种低voc、低气味木纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。其通过在材料配方中添加由多孔物质与碱性金属的气味吸收剂，可以消耗木纤维增强聚丙烯材料加工过程中产生的气味小分子和voc物质，降低材料气味浓度，提升材料环保性。但是其改性使用也是气味比较大的木纤维粉，添加气味吸收剂在降低材料气味上贡献有限，同时也增加了材料成本，金属物质的添加提升了材料密度，影响木纤维增强材料的轻量化效果。

4、中国专利申请cn113372654公开了一种低气味植物纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。其通过对传统的木纤维、韧皮纤维等植物纤维碱预处理，可以改善植物纤维与聚丙烯树脂的界面融合性；然后使用环氧树脂改性植物纤维，避免后续植物纤维受热分解产生气味、voc小分子，提升了材料的环保性。但是其改性聚丙烯使用传统气味比较大的木纤维，通过化学改性可以在一定程度上减少后续加工过程中植物纤维分解产生气味、voc小分子，但降低材料气味贡献有限，且对植物纤维进行复杂化学改性也会增加工艺难度，提升材料成本。

5、灵芝(赤芝或紫芝的干燥子实体)是我国传统的名贵中药材和药用真菌，具有传统的中药香味，其主要成分为灵芝三萜和灵芝多糖，天然具有抗菌抑菌、养生保健的功效，使用天然灵芝材料生物基改性传统汽车用塑料，不仅可以赋予传统塑料天然可再生、生物基环保、轻量化、天然抗菌抑菌等多重健康环保属性，天然灵芝典型药香也可以改善传统聚丙烯塑料的气味，提升材料气味愉悦度。灵芝子实体主要是由纤维素、半纤维素和木质素等主要成分构成，结构紧密，灵芝多糖等吸附在细泡壁内侧，可以有效耐水解、耐醇提取、耐高温，而灵芝三萜类成分主要分布在子实体的外周部分，具有显著生理活性，容易氧化变质。

6、当前，使用灵芝生物基改性传统pp材料属于新兴领域，相关研究还未见报道，开发一种新型工艺方法，实现灵芝生物基改性pp材料，获得一种生物基可回收、低气味、高愉悦度、健康环保的新型生物基塑料，是本领域需要解决的重点。

技术实现思路

1、本发明要解决的第一个技术问题是提供一种灵芝生物基改性聚丙烯材料。本发明创造性的在常规聚丙烯材料中引入传统中药灵芝材料进行生物基改性，改性用灵芝属于天然环保材料，材料低气味、低voc，具有淡淡的中药清香，可以有效改善聚丙烯材料的气味方向，降低改性后材料气味强度、提气味愉悦度；灵芝的有效成分灵芝多糖及灵芝三萜天然具有抗菌抑菌、养生保健的作用，可以提高改性塑料的抗菌抑菌性能，并额外赋予材料养生保健的健康功能属性；灵芝材料密度低，替代传统无机矿物质填料，可以达成轻量化的效果；灵芝属于天然可再生资源，使用灵芝材料生物基改性聚丙烯材料可以提高材料可回收利用率及再回收利用率。

2、本发明要解决的第二个技术问题是提供一种灵芝生物基改性聚丙烯材料的制备方法。

3、本发明要解决的第三个技术问题是提供灵芝生物基改性聚丙烯材料在汽车内饰上的应用。

4、为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

5、一种灵芝生物基改性聚丙烯材料，包括如下重量份数的原料：

6、聚丙烯40-70份，

7、灵芝子实体提取物1-5份，

8、灵芝子实体粉末10-20份，

9、相容增韧剂5-15份，

10、润滑剂0.4-1.5份，

11、抗氧剂0.3-1份，

12、阻燃剂2-5份，

13、偶联剂0.3-1份，

14、光稳定剂0.3-1份。

15、作为一种实施方式，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种。

16、作为一种实施方式，所述聚丙烯熔融指数为20g/10min-60g/10min；优选氢调工艺制备的共聚聚丙烯。

17、作为一种实施方式，所述灵芝子实体提取物是将灵芝子实体清洗、切片、粉碎后使用乙醇热提取，将提取液过滤、浓缩干燥后的提取物经环氧树脂包裹后的微胶囊颗粒粉末；滤渣用于制作灵芝子实体粉末。

18、作为一种优选的实施方式，所述乙醇热提取是将粉碎后灵芝子实体使用50-80℃的50％-100％的乙醇溶液反复提取2-4次，每次时间1-3h。

19、作为一种优选的实施方式，所述环氧树脂微胶囊包裹是将灵芝子实体经乙醇热提取物浓缩干燥后，溶于10-15wt％的双酚a型环氧树脂水乳液中，在温度为60-70℃条件下搅拌乳化0.5-1h，加入三乙烯四氨，并升温至85-90℃，再加入蒸馏水继续搅拌反应0.5-1h，冷却、抽滤、洗涤、干燥后得到环氧树脂包裹的灵芝子实体提取物胶囊颗粒粉末。

20、作为一种实施方式，所述滤渣用于制作灵芝子实体粉末是将灵芝子实体乙醇热提取后的滤渣，经干燥、精细研磨后得到的灵芝子实体粉末，所述粉末的细度目数为600-900目，含水量为1-3wt％。

21、作为一种实施方式，所述相容增韧剂选自马来酸酐接枝或环氧型接枝的聚烯烃类共聚物中的一种；优选为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(简称：poe-g-mah)

22、作为一种实施方式，所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯酸蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬酯酸胺、乙烯丙烯酸共聚金属盐中的一种或多种。

23、作为一种实施方式，所述抗氧剂选自抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂dstp、抗氧剂3114、抗氧剂619f中的一种或多种。

24、作为一种实施方式，所述阻燃剂选自聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺中的一种或者多种。

25、作为一种实施方式，所述偶联剂选自硅烷偶联剂；优选为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

26、作为一种实施方式，所述光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂。

27、为解决上述第二个技术问题，发明采用如下的技术方案：

28、一种灵芝生物基改性聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：

29、1)将灵芝子实体清洗、切片、粉碎后使用50-80℃的50％-100％的乙醇溶液反复提取2-4次，每次时间1-3h，滤液浓缩干燥获得灵芝三萜类提取物；滤渣清洗、干燥获得灵芝子实体颗粒；

30、2)将重量份1-3份的灵芝三萜类提取物溶于重量份110-130份的10-15wt％的双酚a型环氧树脂水乳液中，在温度为60-70℃条件下搅拌乳化0.5-1h后，加入重量份1-3份的三乙烯四氨，并升温至85-90℃，加入重量份100-110份的85-90℃蒸馏水继续搅拌反应0.5-1h后，冷却，抽滤、洗涤、干燥后得到环氧树脂包裹的灵芝子实体提取物微胶囊颗粒粉末；

31、3)将步骤1)获得的灵芝子实体颗粒精细研磨成细度目数为600-900目的粉末，然后将45-55℃条件下真空干燥1-3h，得到灵芝子实体粉末；

32、4)按重量份依次称取40-70份聚丙烯、1-5份灵芝子实体提取物、10-20份灵芝子实体粉末、5-15份相容增韧剂、0.4-1.5份润滑剂、0.3-1份抗氧剂、2-5份阻燃剂、0.3-1份偶联剂、0.3-1份光稳定剂；

33、5)将聚丙烯、灵芝子实体提取物、相容增韧剂、润滑剂、抗氧剂、阻燃剂、偶联剂、光稳定剂置于密炼机中，高速混合3-8min，得到预混料；

34、6)向双螺杆挤出机内持续通入氮气，并将步骤5)得到的预混料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，灵芝子实体粉末从侧喂料口加入，将挤出机加工温度控制在180-200℃，螺杆转速控制在250-400r/min，经双螺杆挤出机熔融挤出后切粒，当双螺杆挤出机开始出料时，开启抽真空机，控制双螺杆挤出机机筒内的真空度在0.02-0.05mpa，得到混合物颗粒；抽真空有助于加工过程中产生的气味、voc小分子散发，提升材料的气味特性；

35、7)将步骤6)所得的混合物颗粒，置于均混干燥设备中，在温度为80-90℃、真空度为0.02-0.05mpa的条件下均混干燥处理1h以上，得到灵芝生物基改性聚丙烯材料；抽真空条件下高温烘烤干燥粒料，进一步对粒料进行脱挥处理，提升环保性。

36、为解决上述第三个技术问题，发明采用如下的技术方案：

37、一种灵芝生物基改性聚丙烯材料在汽车内饰上的应用。

38、作为一种实施方式，所述汽车内饰包括车门内板、车内装饰板、仪表板、副仪表板、座椅背板中的一种或多种。

39、本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

40、如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

41、与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

42、1、本发明创造性的在常规聚丙烯材料中引入传统中药灵芝材料进行生物基改性，改性用灵芝属于天然环保材料，材料低气味、低voc，具有淡淡的中药清香，可以有效改善聚丙烯材料的气味方向，降低改性后材料气味强度、提气味愉悦度；灵芝的有效成分灵芝多糖及灵芝三萜天然具有抗菌抑菌、养生保健的作用，可以提高改性塑料的抗菌抑菌性能，并额外赋予材料养生保健的健康功能属性；灵芝材料密度低，替代传统无机矿物质填料，可以达成轻量化的效果；灵芝属于天然可再生资源，使用灵芝材料生物基改性聚丙烯材料可以提高材料可回收利用率及再回收利用率。

43、2、本发明提供了一种灵芝子实体粉末、灵芝提取物制备方法，可以避免灵芝多糖、灵芝三萜等灵芝有效成分被氧化失活，提高改性塑料中灵芝多糖、灵芝三萜的活性，保障材料具有抗菌抑菌等健康功效。

44、3、本发明通过采用环保型相容剂、优化填料添加及造粒工艺，减少气味、voc小分子散发，可以进一步提升材料的气味性能。

45、4、使用天然灵芝生物基改性聚丙烯材料，在满足力学性能的前提下应用在汽车内饰，可以有效改善pp材料气味方向，降低pp材料及制品的主观评价气味强度，特别是汽车内饰pp使用量较大的零部件，可应用但不局限于车门内板、车内装饰板、仪表板、副仪表板、座椅背板等等，可以带来更好的气味体验，为乘客提供更佳的驾乘体验。