一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰聚丙烯复合材料及制备方法
【专利说明】一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰聚丙烯复合材料及制 备方法
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技术领域： 本发明涉及高分子材料改性领域，尤其涉及一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰聚丙 烯复合材料及制备方法。
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【背景技术】： 笼型聚倍半硅氧烷（简称P0SS)是近年来新兴的一类真正分子水平上的有机/无机 杂化纳米材料，其分子通式为（RSiOuh，！! 一般为6、8、10、12等，其中以η为8最为典型。 P0SS兼具有无机纳米粒子的纳米尺寸及笼状结构，同时具有机聚合物的优点，如： 1、 P0SS无机硅氧骨架结构决定其具有突出的耐热性、阻燃性和抗辐射性； 2、 P0SS可以提高聚合物的韧性，这是由于P0SS纳米粒子能终止微裂纹尖端的发展，并 能引发银纹或剪切带，或使分子链重新排列。在P0SS笼型结构的顶角Si原子上可根据需 要连接反应性或非反应性的有机官能团，达到与聚合物基体反应性相容或分子级分散的目 的，从而大幅提1?复合材料的性能； 3、 P0SS的有机官能团使其与聚合物及有机单体在纳米结构尺寸上有很好的相容性，同 时使得P0SS单体更加容易接枝至聚合物中去，因此P0SS独特的结构与性能为增强聚合物 复合材料，提高材料的耐温性、抗氧化性、阻燃性、表面硬度及力学性能诸方面提供了机遇。
[0003] 聚丙烯材料由于成本低、质量轻、耐化学性能好、加工性能优异、易回收等优点，近 年来广泛应用于汽车和家电行业，尤其应用于汽车内外饰件，如：门内饰板、仪表板、立柱、 座椅护板、保险杠、侧包围、导流板、挡泥板等。随着汽车工业的日益发展和消费者环保健康 意识不断地增强，人们不仅要求轿车要有宽敞的车内空间、视野开阔和乘座舒适，还要求车 内空气新鲜、质量好。车内挥发性有害物质已引起了人们的关注，其直观反映为对气味的感 知，研究表明，车内气味的来源是多方面的，来自内饰部件的挥发性有机化合物（volatile organic compounds,简称"V0C"）是影响车内空气质量的主要原因之一。大多数内饰部件 中都含有一定量的挥发性有机化合物，它们主要是烷烃、烯烃、芳烃、胺、苯酚、硫醇、过氧化 物、醛、酮类的物质，这些物质的沸点通常在5(T260°C的范围之内。当气温达到一定高度时， 在光热的作用下，产生令人不舒服的气味，甚至引起头疼、干咳和过敏等不适反应。2012年 3月1日，GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》开始实施，提出了对整车车厢里 空气里的苯类和醛类8种物质的限值要求。汽车内饰件是汽车车厢里面主要的空气污染源 之一，而改性聚丙烯材料又是制造汽车内饰件的主要材料之一，因此制备低气味、低挥发性 有机物(苯类和醛类8种物质）的改性聚丙烯材料成为改性塑料一个新热点。另一方面，近 年来很多汽车主机厂既要求汽车内饰材料低气味、低挥发物也要求其具有良好的耐刮擦性 能。如上海大众汽车就有这样的要求。为了既达到低气味、低挥发以及良好的耐刮擦性能， 目前改性塑料厂家主要采用的是加入活性炭、分子筛或多孔硅胶等材料来改善气味和挥发 物，同时可加入硅酮类物质、酰胺类物质或聚硅氧烷来改善材料耐刮擦性能。然硅酮类物 质、酰胺类物质或聚硅氧烷都会带来气味和挥发物的增加。如专利CN 1730542 B利用多孔 硅胶作为吸附剂。如专利CN 100580022 C和专利CN 100506907 C利用分子筛作为吸附剂。 如专利CN 103059409利用活性炭和分子筛复配作为吸附剂。如专利CN 102329459 A利用 硅酮类或聚硅氧烷作为耐刮擦剂，利用脂肪酸脂类化合物、纳米氧化锌、纳米氧化钛作为气 味吸附剂，但最后复合材料的气味和耐刮擦性能一般。如专利CN 102532710 A利用纳米氧 化硅作为耐刮擦剂，利用多孔氧化硅或沸石作为气味吸附剂，但最后复合材料的气味和耐 刮擦性能一般。然而以上吸附材料总有一个吸附饱和值，且小分子还在内饰件里面，没有达 到根除的目的。本发明利用液体蒸馏水在加工过程中汽化为水蒸气将材料中的挥发性小分 子通过双真空将其部分或完全排出，以达到根除材料中的挥发性物质和有气味物质。另一 方面加入POSS材料可显著提高复合材料耐刮擦性能，且不会带来气味和挥发物质。
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【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰聚丙烯复合材料及制备 方法。本发明首次将液体蒸馏水作为挤出造粒过程中的脱挥物质，结合相应的工艺和设备， 最终制备出了一种低气味低挥发汽车内饰复合材料。另一方面，本发明首次将P0SS材料作 为耐刮擦剂使用，可显著提高复合材料的耐刮擦性能且不会带来气味和挥发物质。
[0005] 本发明的低气味低挥发耐刮擦汽车用内饰聚丙烯复合材料的制备及方法，其特征 在于，由以下重量组分制得： 聚丙烯 100份， 无机填料 10~35份， 增韧剂 5~15份， 偶联剂 0. 2~0. 8份， 抗氧剂 0. 2~0. 8份， 光稳剂 0. 2~0. 8份， 润滑剂 0. 2~1份， P0SS材料 2飞份， 液体蒸馏水 1. 5~3. 5份， 色粉 0. 3~1. 0份。
[0006] 其中，P0SS材料为笼型低聚倍半氧烷材料。
[0007] 上述聚丙烯为氢调法生产的共聚聚丙烯。
[0008] 上述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母、碱式硫酸镁晶须中的至少一种。
[0009] 上述增韧剂为聚乙烯（PE)、乙烯-辛烯共聚物（Ρ0Ε)中的一种至少。
[0010] 上述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。
[0011] 上述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类三者复配使用。
[0012] 上述光稳剂为受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类三者复配使用。
[0013] 上述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙两者复配使用。
[0014] 上述液体蒸馏水为自制。
[0015] 上述P0SS材料由下述方法制备得到：称取单体A和单体B于三口烧瓶中，向其中 加入乙醇或甲醇混合均匀，滴加浓盐酸调节混合溶液的pH值为2~4,接着升温至8(T90°C反 应100~200小时，蒸馏水清洗并抽滤，抽滤产物于8-90°C真空干燥24h得P0SS材料；所述 单体A为苯基三甲氧基硅烷，单体B为十六烷基三甲氧基硅烷或十八烷基三甲氧基硅烷，A 与B的重量比为1 :3~3 :1，A、B总重量与乙醇或甲醇的重量比为1 :1~1 :3。
[0016] 上述色粉为钛白粉、炭黑、氧化铁红、钛黄复配使用。
[0017] 上述低气味低挥发汽车内饰复合材料的制备方法，步骤如下： 首先称取100份聚丙烯、5~15份增韧剂、2飞份第一步制备的P0SS材料、0. 2~0. 8份偶 联剂与高速混合机中混合:Γ5分钟，其中高速混合机的转速为200~300转/分钟；接着称取 1. 5~3. 5份液体蒸馏水从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取ΚΓ35份无 机填料加入高速混合机中混合:Γ5分钟，其中高速混合机的转速为200~300转/分钟；最后 称取0. 2~0. 8份抗氧剂、0. 2~0. 8份光稳剂、0. 2~1份润滑剂、0. 3~1. 0份色粉加入高速混合 机中混合:Γ5分钟，其中高速混合机的转速为200~300转/分钟。将上述混合好的粒子加 入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温度从喂料段到 机头依次为常温(不开加热)、常温(不开加热)、200°C、21(rC、21(rC、21(rC、215°C、215°C、 215°C、215°C。双真空设计，且真空度要求彡-0.05MPa。
[0018] 本发明的优异之处