CN103012952A - 一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，按重量百分比计，包括组分：高熔体强度聚丙烯21-48%；烯烃类聚合物10-50%；苯乙烯类热塑性弹性体 10-40%；相容剂2-15%；其制备方法是将上述各成分按配比加入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。本发明采用高熔体强度聚丙烯（HMSPP）作为热塑性弹性体的基体树脂，烯烃类聚合物和苯乙烯类热塑性弹性体协效增韧，所制备的弹性体材料既具有优异的高温和低温爆破性能，可以满足汽车安全气囊盖板高温点爆（85℃）不变形飞出以及撕裂过度，以及低温点爆（-35℃）不产生碎片的要求，可以替代传统的TPO材料应用于各种类型的汽车安全气囊盖板。

Description

一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，具体涉及一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体及其制备方法。 
背景技术
汽车安全气囊盖板是集装饰性和功能性于一体的汽车内饰件，发生交通事故时，安全气囊紧急打开并穿透安全气囊盖板。因此，安全气囊盖板不仅需要在极端低温（-35℃）时保证有足够的韧性，不允许安全气囊穿透撕裂盖板时有碎片飞出伤人；同时也需要在极端高温（85℃）时保证有一定的刚性，不允许由于高温刚性不足而变形或者由于高温撕裂强度太低导致撕裂过度，造成重大事故。 
目前汽车上安全气囊盖板主要采用聚烯烃类热塑性弹性体（TPO），用于包括DAB（驾驶员安全气囊）、PAB（乘客安全气囊）、SAB （侧安全气囊）和 CAB（帘式安全气囊）的各类安全气囊的盖板。TPO材料在低温条件下具有着优异的冲击强度，作为安全气囊盖板材料在低温爆破时表现优异，但是由于基体为聚烯烃，耐热性不足，因此TPO材料高温条件下存在刚性不足以及撕裂强度差的弱点，在高温爆破时容易因为刚性下降导致气囊盖板变形飞出或者撕裂强度不足导致撕裂过度。 
发明内容
为了克服聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）材料高温刚性以及撕裂强度不足的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种在高温条件下具有优异的刚性及撕裂强度，同时兼具优异的低温韧性性能的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体。 
本发明的另一目的在于提供上述汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体的制备方法。 
本发明是通过以下技术方案实现的： 
一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，按重量百分比计，包括如下组分：
高熔体强度聚丙烯                  21-48%；
烯烃类聚合物                      10-50%；
苯乙烯类热塑性弹性体              10-40%；
相容剂                            2-15%；
其中，所述高熔体强度聚丙烯（HMSPP）在230℃、载荷2.16KG条件下的熔体流动速率为0.01～1.0g/10min。所述熔体流动速率是按国标GB/T 3682-2000测定。
所述烯烃类聚合物为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或者其混合物。 
所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SBS、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SIS、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEPS中的一种或者几种的混合物。 
所述相容剂可以使高熔体强度聚丙烯与烯烃类聚合物以及苯乙烯类热塑性弹性体良好相容，具体选自乙烯与丙烯酸酯类或者丙烯酸甘油酯类单体的二元或者三元共聚物或其混合物； 
本发明所述热塑性弹性体还包括热稳定剂0-2wt%和加工助剂0-2wt%。
所述热稳定剂作用是抑制加工过程中产生的降解，具体可以为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃中的任意一种或几种的混合物。 
所述加工助剂作用是为了促进复合物中各组分的分散，选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等的一种或其混合物。 
所述低分子酯类为分子量在400-40000的酯类。 
所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤： 
将上述各成分按配比加入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果： 
本发明采用高熔体强度聚丙烯（HMSPP）作为热塑性弹性体的基体树脂，烯烃类聚合物和苯乙烯类热塑性弹性体协效增韧，克服了聚烯烃类热塑性弹性体高温刚性以及撕裂强度不足的缺陷，所制备的弹性体材料既具有优异的高温和低温爆破性能，可以满足汽车安全气囊盖板高温点爆（85℃）不变形飞出以及撕裂过度，以及低温点爆（-35℃）不产生碎片的要求，同时又符合汽车内饰材料低气味的要求,可以替代传统的TPO材料应用于各种类型的汽车安全气囊盖板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。 
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料： 
牌号 简介、来源
ProfaxPF-613 高熔体强度聚丙烯，Himont公司
ProfaxSD-613 高熔体强度聚丙烯，Himont公司
Inspire112 高熔体强度聚丙烯，Dow公司
SEPS G1633 氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物，科滕
SEBS 3154 氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物，台化
SEBS 6154 氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物，台化
EBS 乙撑双硬脂酸酰胺，上海沪美化工
EB-FF 乙撑双硬脂酸酰胺，日本花王
EA101 乙烯丙烯酸酯共聚物，陶氏
PTW 乙烯/丙烯酸酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，杜邦
AX8900 乙烯/丙烯酸酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，法国阿珂玛
LLDPE 线性低密度聚乙烯，茂名石化
POE DF610 乙烯辛烯共聚物，三井
POE LC670 乙烯辛烯共聚物，韩国LG
1010 2, 6 -- 二叔丁基-4-甲基苯酚，雅宝
168 三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，雅宝
627A 双（2.4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯，科聚亚
实施例1
将45.2公斤Himont公司的高熔体强度聚丙烯ProfaxPF-613（熔体流动速率为1.0g/10min）、0.2公斤热稳定剂1010、0.3公斤热稳定剂168、0.3公斤加工助剂EBS、2公斤相容剂EA101、12公斤LLDPE 7144和40公斤SEBS 6154在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品，性能测试如表2所示。
实施例2
将38.5公斤Himont公司的高熔体强度聚丙烯ProfaxSD-613（熔体流动速率为0.1g/10min）、0.5公斤热稳定剂1010、0.5公斤热稳定剂168、0.5公斤加工助剂EB-FF、5公斤相容剂PTW、25公斤POE DF610和30公斤SEBS 3154在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例3
将29.5公斤Dow公司的高熔体强度聚丙烯Inspire112（熔体流动速率为0.01 g/10min）、0.7公斤热稳定剂1010、0.8公斤热稳定剂627A、1公斤加工助剂EB-FF、8公斤相容剂AX8900、30公斤POE LC670和30公斤SEPS G1633在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例4
将21公斤Himont公司的高熔体强度聚丙烯ProfaxPF-613（熔体流动速率为0.2 g/10min）、0.2公斤热稳定剂1010、0.3公斤热稳定剂168、0.5公斤加工助剂EBS、15公斤相容剂EA101、50公斤LLDPE 7144和13公斤SEBS 6154在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品，性能测试如表2所示。
实施例5
将48公斤Himont公司的高熔体强度聚丙烯ProfaxSD-613（熔体流动速率为0.5g/10min）、0.5公斤热稳定剂1010、0.5公斤热稳定剂168、1公斤加工助剂EB-FF、10公斤相容剂PTW、30公斤POE DF610和10公斤SEBS 3154在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例6
将39.5公斤Dow公司的高熔体强度聚丙烯Inspire112（熔体流动速率为0.8 g/10min）、0.7公斤热稳定剂1010、0.8公斤热稳定剂627A、1公斤加工助剂EB-FF、7公斤相容剂AX8900、10公斤POE LC670和40公斤SEPS G1633在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
对比例1
配方与实施例1相当，聚丙烯的熔体流动速率为2g/10min，性能参数如表2所示。
对比例2
配方与实施例2相当，聚丙烯的熔体流动速率为10 g/10min，性能参数如表2所示。
对比例3
配方与实施例3相当，聚丙烯的熔体流动速率为30 g/10min，性能参数如表2所示。
按相应标准测试其性能，如表1所示： 
表1 各项性能测试标准
测试项目 单位 测试标准
邵氏硬度 Shore D ISO 868
密度 g/cm3 ISO 1183
23℃三点弯曲模量 MPa ISO 178
23℃拉伸断裂强度 MPa ISO 527-2/5A/500
23℃断裂伸长率 % ISO 527-2/5A/500
23℃撕裂强度 KN/m ISO 34
-35℃拉伸断裂强度 MPa ISO 527-2/5A/500
-35℃断裂伸长率 % ISO 527-2/5A/500
-35℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO 180
-35℃撕裂强度 KN/m ISO 34
85℃三点弯曲模量 MPa ISO 178
85℃拉伸断裂强度 MPa ISO 527-2/5A/500
85℃断裂伸长率 % ISO 527-2/5A/500
85℃撕裂强度 KN/m ISO 34
表2 实施例1-6与对比例1-3性能测试数据
 测试项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1 对比例2 对比例3
邵氏硬度 Shore D 45 43 42 44 43 44 43 42 43
密度 g/cm3 0.97 0.98 0.94 0.95 0.96 0.96 0.96 0.96 0.95
三点弯曲模量 MPa 950 900 850 920 900 890 710 700 690
拉伸断裂强度 MPa 19.5 19.0 18 18.9 18.7 18.5 15.2 15.8 15.1
断裂伸长率 % 260 290 300 280 290 300 210 200 200
撕裂强度 KN/m 180 175 169 178 176 185 123 122 119
-35℃拉伸断裂强度 MPa 40 38 37 39 40 41 30 29 31
-35℃断裂伸长率 % 80 120 150 140 150 130 50 60 60
-35℃缺口冲击强度 KJ/m2 70 75 80 76 75 73 38 34 32
-35℃撕裂强度 KN/m 350 330 310 345 380 340 210 220 200
85℃三点弯曲模量 MPa 310 300 290 300 320 315 200 220 210
85℃拉伸断裂强度 MPa 10 9.5 8.5 9.8 9.9 9.6 6.2 6.0 5.9
85℃断裂伸长率 % 520 600 800 700 750 730 350 340 300
85℃撕裂强度 KN/m 135 130 125 140 133 131 73 69 70
 由上述实施例和对比例的性能对比可以看出，本发明通过采用高熔体强度聚丙烯（HMSPP）作为热塑性弹性体的基体树脂，烯烃类聚合物和苯乙烯类热塑性弹性体协效增韧，所制备的弹性体材料经检测，-35℃缺口冲击强度≥60KJ/m2，85℃拉伸断裂强度≥8MPa，85℃三点弯曲模量≥280MPa，85℃撕裂强度≥120KN/m。

Claims (8)

1.一种汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：
高熔体强度聚丙烯                  21-48%；
烯烃类聚合物                      10-50%；
苯乙烯类热塑性弹性体              10-40%；
相容剂                            2-15%；
其中，所述高熔体强度聚丙烯在230℃、载荷2.16KG条件下的熔体流动速率为0.01～1.0g/10min。
2.根据权利要求1所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，所述烯烃类聚合物为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或者其混合物。
3.根据权利要求1所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SBS、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SIS、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEPS中的一种或者几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，所述相容剂选自乙烯与丙烯酸酯类或者丙烯酸甘油酯类单体的二元或者三元共聚物或其混合物。
5.根据权利要求1所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，所述热塑性弹性体还包括热稳定剂0-2wt%和加工助剂0-2wt%。
6.根据权利要求5所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，所述热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃中的任意一种或几种的混合物。
7.根据权利要求5所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于，所述加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等的一种或其混合物。
8.权利要求1-7任一项所述的汽车安全气囊盖板用聚丙烯热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将上述各成分按配比加入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
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