CN101985502B - 一种汽车内饰板材组合物、汽车内饰复合板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车内饰板材组合物、汽车内饰复合板及其制备方法。具体的，汽车内饰板材组合物，包括树脂和助剂，所述树脂包括共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，助剂包括抗氧剂，其中，所述汽车内饰板材组合物中还含有汽车内饰复合板废料颗粒，所述废料颗粒含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。通过上述汽车内饰板材组合物制备的汽车内饰复合板具有良好的力学性能和耐温性能，并能实现废料的回收利用。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种汽车内饰板材组合物、汽车内饰复合板及其制备方法。
【背景技术】
随着世界经济的高速发展和人民生活水平的稳步提高，汽车作为人类社会的一种代步工具，把人们带入现代化的文明社会。汽车工业的迅速发展也带动了相关行业的发展，其中汽车内饰材料就呈蓬勃发展之势。
汽车内饰是汽车的一个重要组成部分，通常要求具有美观、柔软、舒适、保暖、弹性好、无异味等特点。一般，汽车内饰复合板的制备方法包括加热烘烤、熔融挤出、由模压设备压制成型、将板材与无纺布熔合。因为模压设备拉伸比较大，所以要求汽车内饰板材具有良好的韧性，保证成型过程中板材及表层不会破裂或拉白。目前市场所通用的汽车内饰板材为聚丙烯板材。但聚丙烯板材的刚性不够，在一定程度上限制了该类板材的进一步应用。并且，聚丙烯板材的耐温性能偏低，成型过程难控制，降低了生产效率，且废品率也比较高。
【发明内容】
为了克服现有技术中汽车内饰板材的力学性能和耐温性能较差的问题，本发明提供了一种汽车内饰板材组合物，通过该汽车内饰板材组合物制备的汽车内饰复合板的力学性能和耐温性能好。
本发明公开的汽车内饰板材组合物包括树脂和助剂，所述树脂包括共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，助剂包括抗氧剂，其中，所述汽车内饰板材组合物中还含有汽车内饰复合板废料颗粒，所述废料颗粒含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明还公开了一种汽车内饰复合板，包括汽车内饰板材及附着于汽车内饰板材表面的无纺布，其中，所述汽车内饰板材含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述无纺布中含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。
同时，本发明还提供了上述汽车内饰复合板的制备方法，包括：
a、将上述汽车内饰板材组合物熔融挤出，得到含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的汽车内饰板材；
b、将汽车内饰板材与无纺布进行覆合处理。
通常，作为实际使用的汽车内饰复合板，都是采用将汽车内饰板材(通常为聚丙烯板材)与无纺布(通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布，即PET无纺布)覆合，使汽车内饰板材与无纺布牢固结合。使得到的汽车内饰复合板表面更美观，适用于实际应用。而对于不同的车型，所需要的汽车内饰复合板的尺寸不同，故通常需要对制好的汽车内饰复合板进行裁切。而裁切掉的边角料通常作为废料处理掉，造成了极大的浪费。本发明的发明人通过实验发现，将上述边角料破碎后，添加到汽车内饰板材组合物中，作为原料的一部分进行混合，挤出得到的汽车内饰板材的力学性能和耐温性能好。并且能对废弃的边角料回收利用，降低了成本。
【具体实施方式】
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开的汽车内饰板材组合物，包括树脂和助剂，树脂包括共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，助剂包括抗氧剂，其中，汽车内饰板材组合物中还含有汽车内饰复合板废料颗粒，废料颗粒含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。
根据本发明，上述树脂中含有聚丙烯，该聚丙烯具体可以为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯。作为汽车内饰板材，一般要求具有良好的刚性和韧性。故，优选情况下，本发明公开的汽车内饰板材组合物中所采用的树脂含有共聚聚丙烯和均聚聚丙烯。上述共聚聚丙烯优选为乙丙共聚聚丙烯。
本发明所公开的汽车内饰板材组合物中，助剂至少包括抗氧剂。汽车内饰板材为塑料件，在制作成为汽车内饰复合板后，在各种不同的条件下进行使用，汽车内饰板材会受到氧化侵蚀，大大降低其使用寿命。通过添加抗氧剂能提高汽车内饰板材的抗氧化能力，延长了产品是使用寿命。本发明中所采用的抗氧剂为现有技术中常用的各种抗氧剂，如上述抗氧剂可以是受阻酚类、含氮杂环多酚类、亚磷酸酯、硫代酯类、及受阻酚与亚磷酸酯、硫代酯的复合物，优选为受阻酚与亚磷酸酯按照重量比例1∶1的复合物；受阻酚与亚磷酸酯抗氧剂之间复配，不仅可以提高材料性能，增强抗氧效果，还可降低成本。上述各种抗氧剂均可用过商购得到，如汽巴公司生产的1010和168。
本发明中所采用的废料颗粒为汽车内饰复合板经破碎得到。通常汽车内饰复合板包括牢固结合的汽车内饰板材(通常为聚丙烯板材)和无纺布(通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布，即PET无纺布)，经过裁切后剩下的边角料同样含有汽车内饰板材料和无纺布料，无纺布料与汽车内饰板材料之间仍存在较强的结合力。经过粉碎后得到的废料颗粒同样含有以聚丙烯为主体的汽车内饰板材料和含有聚对苯二甲酸乙二醇酯的无纺布料。本发明中采用的废料颗粒中必须含有聚对苯二甲酸乙二醇酯，对汽车内饰板材料没有限制。上述废料颗粒可采用实际生产过程中剩下的边角料破碎后得到。
本发明通过对边角料回收利用避免了浪费。通常，在塑料制备领域，如果采用边角料重新制备塑料件，该产品的性能会大幅度下降。但是，本发明的发明人发现，由于在本领域中，用来制作无纺布的聚对苯二甲酸乙二醇酯的刚性大、熔点高，当上述汽车内饰板材组合物在挤出机中进行挤出时，聚对苯二甲酸乙二醇酯仍然以纤维或纤维网状形态存在，在最后制得的汽车内饰板材中，有利于提高汽车内饰板材的力学性能。另一方面，由于在废料颗粒中，聚对苯二甲酸乙二醇酯与汽车内饰板材料(主要是聚丙烯料)牢固粘结。当上述汽车内饰板材组合物在挤出机中进行挤出时，废料颗粒中的聚丙烯料软化，但聚对苯二甲酸乙二醇酯未产生明显变化。而在废料颗粒中，聚对苯二甲酸乙二醇酯与汽车内饰板材料存在良好的结合力，所以废料颗粒能很好的相容于树脂中具有良好的相容性能，对提高汽车内饰板材的力学性能和耐热性能十分有利。
在本发明采用的废料颗粒中，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量可在较大范围内变动，优选情况下，以废料颗粒的总重量为基准，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为20-50wt％，进一步优选为30-50wt％。上述废料颗粒中还含有聚丙烯；以废料颗粒的总重量为基准，所述聚丙烯含量为50-80wt％，优选为50-70wt％。当聚对苯二甲酸乙二醇酯相对于废料颗粒的含量在上述范围内时，对提高汽车内饰板材的力学性能和耐热性能更有利。
对汽车内饰复合板进行破碎后得到的废料颗粒的平均粒径为1-10mm，优选为2-8mm。
在上述汽车内饰板材组合物中，以汽车内饰板材组合物的总重量为基准，树脂含量为40-60wt％、废料颗粒含量为30-50wt％、助剂含量为2-10wt％；优选为树脂含量为40-50wt％、废料颗粒含量为35-45wt％、助剂含量为4-8wt％。当树脂中同时含有均聚聚丙烯和共聚聚丙烯时，二者之间的含量关系没太大限制，只需使树脂总量在上述范围内即可，优选情况下，均聚聚丙烯与共聚聚丙烯总量比为1.5-2∶1。
在本发明公开的汽车内饰板材组合物中，助剂中至少含有抗氧剂。当助剂中只含有抗氧剂时，上述助剂含量范围即为抗氧剂含量范围。作为一种优选实施方式，助剂中还含有增韧剂和稳定剂；以汽车内饰板材组合物的总重量为基准，抗氧剂含量为0.05-0.5wt％、增韧剂含量为0-5wt％、稳定剂含量为0.05-0.3wt％，进一步优选为抗氧剂含量为0.1-0.3wt％、增韧剂含量为1-4wt％、稳定剂含量为0.1-0.3wt％。
上述增韧剂为本领域常用的各种增韧剂，如热塑性弹性体POE和/或三元乙丙橡胶，上述增韧剂可通过商购得到，如DOW公司生产的Engage产品。上述稳定剂也可以为本领域常用的各种稳定剂，如硬脂酸盐，上述稳定剂可通过商购得到，如大全化工科技有限公司生产的硬脂酸盐。
同样，本发明公开的汽车内饰板材组合物的助剂还可以包括相容剂。当助剂中含有相容剂时，以汽车内饰板材组合物的总重量基准，相容剂含量为0.5-2wt％。所述相容剂为本领域常用的各种相容剂，如PP-g-MAH、PP-g-GMA、PP-g-AA、POE-g-MAH等，上述相容剂可以通过商购得到，如常州光亚塑胶有限公司生产的PP-g-MAH。
根据本发明，上述汽车内饰板材组合物中还可以含有无机填料，无机填料为本领域常用的各种无机填料，如超细碳酸钙、滑石粉、粉煤灰，上述无机填料的平均粒径为3-7μm。当汽车内饰板材组合物中含有无机填料时，以汽车内饰板材组合物的总重量为基准，无机填料含量为10-30wt％。
上述汽车内饰板材组合物可采用常用的方法进行制备，如：称取上述含量的各个组分，进行混合。混合的过程可以在本领域常用的高速混合机，如张家港市宏基机械有限公司生产的SHR-5A高速混合机中进行。混合5-15min即可制备本发明所公开的汽车内饰板材组合物。
通过上述汽车内饰板材组合物可制备得到汽车内饰板材。制备方法可以为本领域常用的各种方法，如采用挤出机熔融挤出得到。具体方法为：将汽车内饰板材组合物投入挤出机，设定挤出机温度为170-210℃，模头温度为200-210℃，螺杆转速为50-350转/分钟，进行熔融挤出，得到汽车内饰板材。上述挤出机可以为本领域常用的双螺杆挤出机，如晨光科强公司生产的TSSJ25双螺杆挤出机。
由于本发明公开的汽车内饰板材组合物中的树脂含有均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，通过熔融挤出后，对汽车内饰板材进行分析，通常只能得知含有聚丙烯和聚乙烯而不能得知为含有均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯。通过本发明公开的汽车内饰板材组合物制备得到的汽车内饰板材中含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。当汽车内饰板材中含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯时即可认为是通过本发明公开的汽车内饰板材组合物制备得到。
本发明还公开了一种汽车内饰复合板，包括汽车内饰板材及附着于汽车内饰板材表面的无纺布，其中，汽车内饰板材含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。优选情况下，上述无纺布中含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。
以汽车内饰板材的总重量为基准，上述汽车内饰板材中的聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为10-40wt％，优选为10-20wt％。在本发明中，上述汽车内饰板材组合物在熔融挤出时发生反应，但各组分的含量基本上没有发生变化，故可以认为，聚对苯二甲酸乙二醇酯在汽车内饰板材组合物中的百分含量即为其在汽车内饰板材中的百分含量。
根据本发明，上述汽车内饰板材厚度为0.5-5.0mm，无纺布厚度为0.1-2mm，优选为汽车内饰板材厚度为1-3mm，无纺布厚度为0.5-1.5mm。
上述汽车内饰复合板可通过现有技术中常用的方法制备，如汽车内饰复合板的制备方法具体包括：
a、将上述汽车内饰板材组合物熔融挤出，得到含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的汽车内饰板材；
b、将汽车内饰板材与无纺布进行覆合处理。
优选情况下，步骤a具体为：将汽车内饰板材组合物投入挤出机，设定挤出机温度为170-210℃，模头温度为200-210℃，螺杆转速为50-350转/分钟，进行熔融挤出；
步骤b具体为：将无纺布与步骤a制得的汽车内饰板材一起经三辊压光机热熔覆合，三辊采用下进上出，上、中、下各辊辊温分别设定为60-80℃、70-90℃、50-70℃。
优选情况下，所述螺杆的长径比为20-40。上述无纺布可通过商购得到也可通过自制得到。如保定航天工贸实业有限公司生产的PET无纺布。
通过上述方法制备得到汽车内饰复合板，将边角料回收，用于制备汽车内饰板材，不但没有降低汽车内饰板材的性能，反而提高了汽车内饰板材的力学性能和耐热性能，从而也使得汽车内饰复合板的力学性能和耐热性能得到提高。下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板材组合物。
1、制备汽车内饰复合板废料颗粒
取20份共聚聚丙烯、40份均聚聚丙烯、0.4份受阻酚、20份超细碳酸钙、4份的PP-g-MAH、2.6份的POE，将上述各组分加入到高速混合机(张家港市宏基机械有限公司生产的SHR-5A高速混合机)中，混合10min，得到混合物。
将上述混合物投入挤出机(晨光科强公司生产的TSSJ25双螺杆挤出机)，设定挤出机温度为190℃，模头温度为200℃，长径比为20，螺杆转速为100转/分钟，进行熔融挤出，得到汽车内饰板材样品；
将PET无纺布与上述汽车内饰板材样品一起经三辊压光机热熔覆合，三辊采用下进上出，上、中、下各辊辊温分别设定为60℃、70℃、60℃。得到汽车内饰复合板样品。
将上述汽车内饰复合板样品在粉碎机中进行破碎处理，得到平均粒径为6mm的废料颗粒A1，其中，以废料颗粒重量为基准，聚丙烯含量为60wt％，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为40wt％。
2、制备汽车内饰板材组合物
以所需制备的汽车内饰板材组合物重量为基准，取52.6重量份乙丙共聚聚丙烯、0.4重量份受阻酚(汽巴公司生产)、47重量份废料颗粒A1，将上述各组分加入到高速混合机(张家港市宏基机械有限公司生产的SHR-5A高速混合机)中，混合10min，得到汽车内饰板材组合物A11，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为18.8wt％。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板材组合物。
1、制备汽车内饰复合板废料颗粒
废料颗粒的制备方法与实施例1相同，得到废料颗粒A2。不同的是，废料颗粒A2中，以废料颗粒重量为基准，聚丙烯含量为70wt％，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为30wt％。
2、制备汽车内饰板材组合物
以所需制备的汽车内饰板材组合物重量为基准，取57.5重量份均聚聚丙烯、0.25重量份受阻酚(汽巴公司生产)，0.25重量份亚磷酸酯(汽巴公司生产)、42重量份废料颗粒A2，将上述各组分加入到高速混合机(张家港市宏基机械有限公司生产的SHR-5A高速混合机)中，混合15min，得到汽车内饰板材组合物A21，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为12.6wt％。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板材组合物。
1、制备汽车内饰复合板废料颗粒
废料颗粒的制备方法与实施例1相同，得到废料颗粒A3。不同的是，废料颗粒A3中，以废料颗粒重量为基准，聚丙烯含量为65wt％，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为35wt％。
2、制备汽车内饰板材组合物
以所需制备的汽车内饰板材组合物重量为基准，取18重量份乙丙共聚聚丙烯、27重量份均聚聚丙烯、0.2重量份受阻酚(汽巴公司生产)，0.2重量份亚磷酸酯(汽巴公司生产)、1重量份相容剂PP-g-MAH(常州光亚塑胶有限公司生产)、10重量份超细滑石粉、3.6重量份增韧剂POE、40重量份废料颗粒A3，将上述各组分加入到高速混合机(张家港市宏基机械有限公司生产的SHR-5A高速混合机)中，混合10min，得到汽车内饰板材组合物A31，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为14wt％。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板材组合物。
1、制备汽车内饰复合板废料颗粒
废料颗粒的制备方法与实施例1相同，得到废料颗粒A4。不同的是，废料颗粒A4中，以废料颗粒重量为基准，聚丙烯含量为62wt％，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为38wt％。
2、制备汽车内饰板材组合物
以所需制备的汽车内饰板材组合物重量为基准，取16重量份乙丙共聚聚丙烯、32重量份均聚聚丙烯、0.2重量份受阻酚(汽巴公司生产)，0.2重量份亚磷酸酯(汽巴公司生产)、2重量份相容剂PP-g-MAH(常州光亚塑胶有限公司生产)、2重量份增韧剂POE、11.6重量份无机填料粉煤灰、36重量份废料颗粒A4，将上述各组分加入到高速混合机(张家港市宏基机械有限公司生产的SHR-5A高速混合机)中，混合10min，得到汽车内饰板材组合物A41，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为13.7wt％。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板复合板及其制备方法。
将汽车内饰板材组合物A11投入挤出机(晨光科强公司生产的TSSJ25双螺杆挤出机)，设定挤出机温度为190℃，模头温度为200℃，长径比为20，螺杆转速为100转/分钟，进行熔融挤出，得到2mm厚的汽车内饰板材A5；
将无纺布(保定航天工贸实业有限公司生产的PET无纺布，厚度为1mm)与上述汽车内饰板材A5一起经三辊压光机热熔覆合，三辊采用下进上出，上、中、下各辊辊温分别设定为60℃、70℃、60℃。
得到汽车内饰复合板S1。
实施例6
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板复合板及其制备方法。
将汽车内饰板材组合物A21投入挤出机(晨光科强公司生产的TSSJ25双螺杆挤出机)，设定挤出机温度为200℃，模头温度为210℃，长径比为20，螺杆转速为150转/分钟，进行熔融挤出，得到2.2mm厚的汽车内饰板材A6；
将无纺布(保定航天工贸实业有限公司生产的PET无纺布，0.8mm)与上述汽车内饰板材A6一起经三辊压光机热熔覆合，三辊采用下进上出，上、中、下各辊辊温分别设定为70℃、80℃、70℃。
得到汽车内饰复合板S2。
实施例7、8
本实施例用于说明本发明公开的汽车内饰板复合板及其制备方法。
汽车内饰板材的制备方法与实施例6相同，不同的是分别采用A31和A41替换A21，得到3mm厚的汽车内饰板材A7、A8；
汽车内饰复合板的制备方法与实施例6相同，不同的是，分别采用A7、A8替换A6。
得到汽车内饰复合板S3、S4。
对比例1
本对比例用于说明现有技术中的汽车内饰复合板。
汽车内饰复合板的制备方法与实施例6相同，不同的是在汽车内饰板材组合物中不含废料颗粒。
得到汽车内饰复合板D1。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的汽车内饰复合板。
汽车内饰复合板的制备方法与实施例6相同，不同的是：采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(上海森海化工贸易有限公司)代替废料颗粒。
得到汽车内饰复合板D2。
性能测试
对上述制得的汽车内饰复合板S1-S4和D1、D2进行下列性能测试：
1、热变形温度
采用ASTM D648方法测定热变形温度；
2、拉伸强度
采用GB/T 1040方法测定拉伸强度；
3、弯曲模量
采用GB/T 9341方法测定弯曲模量；
得到的测试结果如表1所示。
表1
| 样品 | 热变形温度/℃ | 拉伸强度/MPa | 弯曲模量/MPa |
| S1 | 138 | 横向23.2纵向25.8 | 横向3085纵向2807 |
| S2 | 142 | 横向24.3纵向27.9 | 横向3133纵向2850 |
| S3 | 141 | 横向24.5纵向27.4 | 横向3142纵向2893 |
| S4 | 148 | 横向25.1纵向28.8 | 横向3270纵向2931 |
| D1 | 131 | 横向17.9纵向20.4 | 横向2780纵向2517 |
| D2 | 136 | 横向21.8纵向24.9 | 横向2903纵向2717 |
通过表1的测试结果可以看出，通过在汽车内饰板材组合物中添加含有聚对苯二甲酸乙二醇酯的废料颗粒，能实现废料的有效利用。并且对提高汽车内饰板材的力学性能和耐温性能十分有利。
同时，相比于直接添加聚对苯二甲酸乙二醇酯，本发明采用的废料颗粒中由于聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯已经产生较好的结合作用，当添加废料颗粒到聚丙烯树脂中后，能与树脂良好的相容，对提高板材的性能具有进一步促进作用。
Claims (5)
1.一种汽车内饰板材组合物，包括树脂和助剂，所述树脂包括共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，助剂包括抗氧剂，其中，所述汽车内饰板材组合物中还含有汽车内饰复合板废料颗粒，所述废料颗粒含有聚对苯二甲酸乙二醇酯，其中，以汽车内饰板材组合物的总重量为基准，所述树脂含量为40-60wt％、废料颗粒含量为30-50wt％、助剂含量为2-10wt％。
2.根据权利要求1所述的汽车内饰板材组合物，其中，所述废料颗粒中还含有聚丙烯；以废料颗粒的总重量为基准，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯含量为20-50wt％，聚丙烯含量为50-80wt％。
3.根据权利要求1所述的汽车内饰板材组合物，其中，所述废料颗粒的平均粒径为2-8mm。
4.一种汽车内饰复合板的制备方法，包括：
a、将权利要求1-3中任意一项所述的汽车内饰板材组合物熔融挤出，得到含有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的汽车内饰板材；
b、将汽车内饰板材与无纺布进行覆合处理。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，
步骤a具体为：将汽车内饰板材组合物投入挤出机，设定挤出机温度为170-210℃，模头温度为200-210℃，螺杆转速为50-350转/分钟，进行熔融挤出；
步骤b具体为：将无纺布与步骤a制得的汽车内饰板材一起经三辊压光机热熔覆合，三辊采用下进上出，上、中、下各辊辊温分别设定为60-80℃、70-90℃、50-70℃。
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