CN101050292A - 聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以聚烯烃弹性体为主要成分的汽车内饰仪表皮专用材料，该聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料中含有如下重量百分比的各组分：三元乙丙橡胶为30～65％，聚乙烯为10～35％，聚丙烯为6～35％，硅烷偶联剂为3～7％，有机锡为0.5～3.5％，十溴二苯乙烷为5～8％，三氧化二锑为1.5～3％，抗氧剂1010为0.3～0.5％，硬脂酸锌为0.3～0.8％。它可以通过现有的传统ABS/PVC树脂生产设备和工艺步骤生产，产品物理性能好、重量轻，具有良好的压缩永久变形和弹性、耐刮性能优良、耐热性和耐寒性优点，可以应用在中高档轿车汽车仪表皮内饰件及汽车侧门内饰。
Description
技术领域
本发明公开了一种以聚烯烃弹性体为主要成分的汽车内饰仪表皮专用材料。
背景技术
传统汽车内饰仪表皮采用ABS/PVC合金材料，通过压延机压延出厚度为1～1.6mm皮革，通过吸塑成模压成型。由于汽车制造业随着人性化及环保化要求，对汽车内饰件要求更加严格。由于传统的ABS(丁二烯-丙烯腈-苯乙烯)/PVC(聚氯乙烯)合金树脂材料中ABS中的丙烯腈具有腈基在高温加工过程中始终会分解出腈基团对人体及环境有一定的影响。ABS中的丁二烯是一个非常活泼的基团。对紫外线及抗化学性能较弱。非常容易产生老化现象。而PVC聚氯乙烯就更为人知，是目前谈PVC就“色变”的一种不环保的材料。而在制作ABS/PVC合金产品中需要使用15～25％的增塑剂DOP(邻苯二甲酸二己酯)更是伤害人类和自然环境的祸手。用于PVC制作过程的稳定剂，则更是危害及大的铅和铬，为此，国际汽车制造业迫切需要寻找一种能够更换ABS/PVC为汽车内饰材料的产品，目前国际上只有少数发达国家如德国阿克公司生产的聚烯烃弹性体完全垄断了市场，而且价格在每吨10万元人民币以上，且国内汽车制造业在采购国外产品受到非常大的制约。
由于传统的汽车内饰仪表皮专用材料采用ABS/PVC合金树脂材料，国际环保组织及国际汽车制造协会考虑到ABS即(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈)中的腈基及丁二烯的特性，特别是PVC聚氯乙烯中的氯非常不稳定，在高温及阳光紫外线的照射下，聚氯乙烯中的氯离子特别容易分解，氯对人体呼吸道伤害非常大，由于氯离子的分解同样破坏大气层中的臭氧层，一个氯离子通过氧化反应可以还原6个臭氧，造成臭氧层裂解，另外由于在制作ABS/PVC合金树脂过程中，为了提高材料的塑性，需加入15～25％的DOP，该增塑剂容易产生致癌物质，DOP是欧盟组织限制产品，又由于PVC的稳定性差。为了防止PVC在加工过程中分解，PVC分解温度在110℃，由于生产加工ABS/PVC材料，工艺温度在185～200℃，为了防止分解需加入3～5.5％的稳定剂，而这些稳定剂大多数含铅和铬等重金属，也是一种伤害人类及自然的祸手。因此ABS/PVC这种传统的汽车内饰材料是一种极不环保，且耐候性能差的材料，必须用一种环保且性能优良的产品替代。
国内汽车制造业目前大多数还是采用ABS/PVC合金树脂为汽车内饰材料，由于国际汽车组织已经杜绝ABS/PVC合金树脂在汽车内饰中使用，取而代之的自然是德国阿克公司生产的聚烯弹性体仪表皮材料。中国大陆汽车制造业及国际汽车制造也的影响在2009年1月份终止使用ABS/PVC合金树脂材料。如果国内停止使用ABS/PVC合金树脂汽车仪表皮专用树脂，意味着中国大陆将大量采用德国阿克公司聚烯弹性体汽车仪表皮专用材料，其价格高昂每吨在10万元人民币且受国际汽车制造业的制约，将严重影响中国大陆的汽车制造业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有耐热老化性能特好、耐紫外线、耐臭氧、耐化学性能、耐高温和耐低温性能好、而且非常环保的聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料。
按照发明提供的技术方案，该聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料中含有如下组分：三元乙丙橡胶为30～65％，聚乙烯为10～35％，聚丙烯为6～35％，硅烷偶联剂为3～7％，有机锡为0.5～3.5％，十溴二苯乙烷为5～8％，三氧化二锑为1.5～3％，抗氧剂1010为0.3～0.5％，硬脂酸锌为0.3～0.8％，单位为重量百分数。
该材料中各组分的选择原理是：
三元乙丙橡胶的作用是在于专用材料的主要基础原料，有利于材料的弹性和抗臭氧及回弹性和耐热耐寒性；聚乙烯、聚丙烯则是烯烃聚合物，是一种稳定性很好的高分子材料，具有很强的抗化学性能，是聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料，具有烯烃性能的特殊用料。
交联剂：由于三元乙丙橡胶、聚乙烯、聚丙烯其分子结构有一定的特殊性，基本上是线状链高分子聚合物，为了有利于聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料结构更加合理。通过交联反应使高分子聚合物形成网络状，且提高材料的各项物理性能和化学性能，特别是提高材料的耐热性能和抗化学性能，通过交联，促使三元乙丙橡胶、聚乙烯、聚丙烯，在结枝过程中发生交联化学反应，使这些烯烃和橡胶网络化，保证聚烯烃弹性体回弹率的提高，结枝交联剂主交联剂为硅烷偶联剂，助交联剂为有机锡。
缓燃剂：由于汽车内饰材料要求所有高分子材料燃烧速度为每分钟小于100mm，保证人身安全，缓燃剂采用国际环保认证要求的环保有卤阻燃剂，十溴二苯乙烷和阻燃协作剂三氧化二锑。
硬脂酸锌：作用于生产加工过程中起润滑和稳定性；抗氧剂1010作用于生产加工过程中防止高分子材料氧化降解作用。
本发明的聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料可通过压延成型或挤出成型制成的汽车仪表皮通过不同的颜料配色，可以制成不同汽车品牌要求颜色的汽车仪表皮。
这种聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料具有如下优点：
优良的外观，豪华的装饰点缀汽车内饰的高雅和柔顺的手感，促使汽车内饰更加高贵和谐。
优良的耐热老化性能(通过120℃500小时的热老化试验，各项物理性能和化学性能指标均保持不变)。耐紫外线、耐化学及耐油性能优秀，特别是耐臭氧性能绝佳。
具有良好的压缩永久变形和弹性，耐刮性能优良。
具有耐热性和耐寒性优点，在-60℃～100℃条件下外型收缩率非常小，不会因为这种恶劣的温度而改变外观形态。
具有重量轻，加工性能好，成本低，可连续化工业生产。回收和再利用带来巨大的社会和经济效益。
这种聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料在日照及高温状态下不会分解出任何有害气体和有害物质，不会有小分子量有机物和气体逸出而影响汽车挡风玻璃雾化而影响驾车视觉。
物理性能好，本发明的聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料拉伸强度≥10MPa，断裂伸长率≥750％，纵向≥600％，23℃悬臂梁缺口冲击强度不断，-60℃悬臂梁缺口冲击强度不断，比重为0.90～0.97g/cm3，120℃500小时的热老化试验以上所有性能不变；收缩率≤1.1％，没有任何气味性。
产品用途，主要应用在中高档轿车汽车仪表皮内饰件及汽车侧门内饰，通过配方调整亦可应用在汽车保险杠和各项防震垫片及汽车车门封条。
产品总体技术概括
主要采用三元乙丙橡胶(EPDM)为连续相(亦称软链段)与聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)为分散相(亦称为硬链段)，配用各类特殊助剂，在反应型同向双螺杆挤出机溶融接枝及动态硫化反应(亦称交联反应)形成的新型弹性体合金新材料。
采用三元乙丙橡胶(EPDM)为连续相主要目的是这种橡胶通过交联后其性能主要是抗臭氧优良，耐热氧化性及耐紫外线及弹性要求，而采用PE、PP这类烯烃材料是它们本身的性质是一种化学腐蚀性好及化学性能稳定而作为材料的分散相，其目的是调整聚烯烃弹性体的硬度要求，因此，采用这些材料的配合，通过溶融接枝交联反应而形成一种适应汽车内饰仪表皮专用材料各项恶劣环境下而保持优良的特性有机结合高分子新材料。
由于EPDM、PE、PP、环保阻燃剂的特性，如果只是通过单纯的溶融挤出而成的有机高分子材料不能适用于汽车内饰件加工性能的质量要求，本发明考虑到汽车内饰仪表皮各项特征要求，采用硅烷偶联剂为主交联系，采用有机锡作为助交联剂，而硫化度控制在20～45％之间，其目的是使这种高分子聚合物分子链间网络化，以提高耐化学腐蚀性能和耐臭氧性能，特别是提高各项物理化学性能和热老化性能。
具体实施方式
本发明的聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料的制备工艺与传统ABS/PVC树脂的材料制作汽车内饰仪表皮所用的工艺及设备相同，即通过如下工艺步骤制得：
EPDM、PE、PP、环保阻燃剂、有机锡、阻燃剂和其它助剂——高速搅拌机——Φ65双螺杆反应挤出机——水冷却——风干——切粒机——筛选——检验——储存罐——入库——成品。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
称取三元乙丙橡胶60kg，聚乙烯15kg，聚丙烯10kg，硅烷偶联剂5.5kg，有机锡0.5kg，十溴二苯乙烷5kg，三氧化二锑3kg，抗氧剂1010为0.3kg，硬脂酸锌0.7kg。在上述物料中，三元乙丙橡胶占60％，聚乙烯占15％，聚丙烯占10％，硅烷偶联剂占5.5％，有机锡占0.5％，十溴二苯乙烷占5％，三氧化二锑占3％，抗氧剂1010占0.3％，硬脂酸锌占0.7％。
将上述物料用现有的传统ABS/PVC树脂生产设备，即通过如下亦为现有的工艺步骤制得：
EPDM、PE、PP、环保阻燃剂、有机锡、阻燃剂和其它助剂——高速搅拌机——Φ65双螺杆反应挤出机——水冷却——风干——切粒机——筛选——检验——储存罐——入库——成品
制得的产品其各项物理指标为：拉伸强度大于8Mpa；悬臂梁缺口冲击强度为不断，断裂伸长率大于500％、125℃热老化500小时，以上性能不变。它可以用作很好的汽车内饰仪表皮专用材料，适用于压延加工。
实施例2
称取三元乙丙橡胶50kg，聚乙烯20kg，聚丙烯15kg，硅烷偶联剂3kg，有机锡1.8kg，十溴二苯乙烷8kg，三氧化二锑1.5kg，抗氧剂1010为0.4kg，硬脂酸锌0.3kg。在上述物料中，三元乙丙橡胶占50％，聚乙烯占20％，聚丙烯占15％，硅烷偶联剂占3％，有机锡占1.8％，十溴二苯乙烷占8％，三氧化二锑占1.5％，抗氧剂1010占0.4％，硬脂酸锌占0.3％。制备方法同实施例1。
制得的产品其各项物理指标为：拉伸强度大于10Mpa，悬臂梁缺口冲击强度为不断，断裂伸长率大于400％，125℃热老化500小时，以上性能不变。它可以用作很好的汽车内饰仪表皮和汽车内侧门内饰专用材料，适用于挤出加工和压延加工成型。
实施例3
称取三元乙丙橡胶35kg，聚乙烯10kg，聚丙烯35kg，硅烷偶联剂7kg，有机锡3.5kg，十溴二苯乙烷6kg，三氧化二锑2.5kg，抗氧剂1010为0.3kg；硬脂酸锌0.7kg，在上述物料中，三元乙丙橡胶占35％，聚乙烯占10％，聚丙烯占35％，硅烷偶联剂占7％，有机锡占3.5％，十溴二苯乙烷占6％，三氧化二锑占2.5％，抗氧剂1010占0.3％；硬脂酸锌占0.7％。制备方法同实施例1。
制得的产品其各项物理指标为：拉伸强度大于21Mpa，悬臂梁缺口冲击强度为不断，断裂伸长率大于200％，125℃热老化500小时，以上性能保持大90％以上。它可以用作很好的汽车保险杆专用材料，适应于注塑成型。
实施例4
称取三元乙丙橡胶65kg，聚乙烯15kg，聚丙烯6kg，硅烷偶联剂5kg，有机锡1.5kg，十溴二苯乙烷5kg，三氧化二锑1.5kg，抗氧剂1010为0.5kg，硬脂酸锌0.5kg。在上述物料中，三元乙丙橡胶占65％，聚乙烯占15％，聚丙烯占6％，硅烷偶联剂占5％，有机锡占1.5％，十溴二苯乙烷占5％，三氧化二锑占1.5％，抗氧剂1010占0.5％，硬脂酸锌占0.5％。制备方法同实施例1。
制得的产品其各项物理指标为：拉伸强度大于6Mpa，悬臂梁缺口冲击强度为不断。断裂伸长率大于800％、125℃热老化500小时，以上性能保持不变。它可以用作很好的汽车门用密封条，适用于异型挤出成型。
实施例5
称取三元乙丙橡胶30kg，聚乙烯35kg，聚丙烯18kg，硅烷偶联剂6kg，有机锡2kg，十溴二苯乙烷6kg，三氧化二锑1.9kg，抗氧剂1010为0.3kg，硬脂酸锌0.8kg。在上述物料中，三元乙丙橡胶占30％，聚乙烯占35％，聚丙烯占18％，硅烷偶联剂占6％，有机锡占2％，十溴二苯乙烷占6％，三氧化二锑占1.9％，抗氧剂1010占0.3％，硬脂酸锌占0.8％。制备方法同实施例1。
制得的产品其各项物理指标为：拉伸强度大于16Mpa，悬臂梁缺口冲击强度为不断，断裂伸长率大于300％，125℃热老化500小时以上性能保持不变。它可以用于防震衬垫的专用材料，适用于注塑加工成型。
利用本发明的聚烯烃弹性汽车内饰仪表皮专用材料时，所用的制作工艺及设备与利用传统ABS/PVC树脂的材料制作汽车内饰仪表皮所用的工艺及设备相同。本文所述耐热老化性能是指125℃500小时，各项性能指标的保持率在95％。本文所述耐紫外线是指100小时氙灯ΔE≤1.0，所述耐臭氧、耐化学性能、耐高温和耐低温性能好是指可在80℃～-60℃的条件下长期使用。
参考文献
(1)杨明山等《塑料改性工艺、配方与应用》聚乙烯的硅烷交联，P259～264化学工业出版社2006年7月第一版。
Claims (2)
1、一种聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料，其特征是：该聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料中含有如下组分：三元乙丙橡胶为30～65％，聚乙烯为10～35％，聚丙烯为6～35％，硅烷偶联剂为3～7％，有机锡为0.5～3.5％，十溴二苯乙烷为5～8％，三氧化二锑为1.5～3％，抗氧剂1010为0.3～0.5％，硬脂酸锌为0.3～0.8％，单位为重量百分比。
2、如权利要求1所述聚烯烃弹性体汽车内饰仪表皮专用材料，其特征是：该专用材料的拉伸强度≥10MPa，断裂伸长率≥750％，纵向≥600％，23℃时的悬臂梁缺口冲击强度不断，-60℃时的悬臂梁缺口冲击强度不断，比重为0.90～0.97g/cm3，在120℃经500小时的热老化试验以上所有性能不变；收缩率≤1.1％。
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