CN103214741A - 环保竹塑汽车仪表板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保竹塑汽车仪表板及其制备方法。所述环保竹塑汽车仪表板，包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，聚烯烃弹性体20-30份，竹纤维20-40份，改性剂0.4-0.8份。本发明的环保竹塑汽车仪表板，成型加工性及力学性能均良好。本发明采用纯天然的竹纤维为原料，降低塑料原料的使用量，绿色环保、制备方法简单，易于实现大规模连续生产。并且由于竹纤维的加入，使得本发明具有优异的抗菌性能。

Description

环保竹塑汽车仪表板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车仪表板及其制备方法，尤其涉及一种环保竹塑汽车仪表板及其制备方法。

背景技术

汽车内饰件，主要是指汽车内部改装所用到的汽车产品，涉及到汽车内部的方方面面，例如手套箱、汽车椅背板、汽车镶嵌板、汽车旁侧板、立柱护板、门板、汽车仪表板、汽车副仪表板、杂物盒、收音机盒和中央控制台等都是汽车内饰件产品。汽车内饰系统是汽车车身的重要组成部分，而且内饰系统的设计工作量占到车造型设计工作量的60%以上，远超过汽车外形，是车身最重要的部分之一。

汽车的内饰主要有塑料件构成，因此注塑材料的质量是影响汽车内饰的重要因素，研究汽车内饰件的塑料材料具有重大的意义。

木塑复合材料（wood-plastics composites,简称WPC）是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纤维塑料配混料研究已有80多年历史，但一直未能工业化，15年前左右，才很小量用于低值的吸声制品。由于环境观念的加强，美国建筑工业寻找象木一样的替代材料（不腐蚀、不翘曲、维修方便，外观与木材相似），而韩国和日本的纸、木材加工厂为寻找锯木粉、废木屑等的应用，都推动和加速了WPC的研究和应用开发。把木粉填充配混料加工成建筑和结构用型材是目前挤出行业最活跃的部门之一，新应用开发也层出不穷，所以尽管已有几十年的研究历史，但由于WPC巨大的潜在应用市场，使其象一种新产品受到人们普遍关注。不少国家投入力量加快开发和应用步伐，尤其是型材的生产，被称为是一个“热门”市场。发展WPC是越来越被重视的环境观念的结果。

聚丙烯，英文缩写为PP，是1957年于意大利首先投入工业生产，是继聚乙烯（PE）之后的又一个重要的塑料品种。它有较好的耐热性，在135℃蒸煮1000h也不会被破坏，PP的比热容、热导率皆小于PE，但绝热性优于PE。

竹纤维是一种从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。专家指出，竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维。竹纤维纺织品因其完全复制了竹纤维的固有特性，而倍受消费者青睐，产品需求量逐年上升。

采用竹粉填充复合材料科降低成本，但由于竹纤维是亲水性物质，表面具有大量的极性官能团，在与塑料的复合过程中，与憎水性物质聚丙烯之间存在着较高的界面能差，两种极性不同的材料很难达到充分的表面相互融合。因此如何采用改性剂使两种材料充分融合，确保其力学性能，成为研究竹纤维聚丙烯复合材料研究的一个难点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一提供一种环保竹塑汽车仪表板。

本发明所要解决的技术问题之二提供上述环保竹塑汽车仪表板的制备方法。

本发明所要解决的技术问题，是通过如下技术方案实现的：

一种环保竹塑汽车仪表板，包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，聚烯烃弹性体20-30份，竹纤维20-40份，改性剂0.4-0.8份。

进一步地，

所述改性剂为偶联剂和脂肪酸酯中的一种或其混合物。

所述改性剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁、单硬脂酸甘油酯、1,2-硬脂酸甘油酯、1,3-二硬脂酸甘油酯和三硬脂酸甘油酯中的一种或其混合物。

所述改性剂，由下述组分按重量份组成：异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯10-30份、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁10-30份、1,2-硬脂酸甘油酯50-70份。简单地，将异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁和1,2-硬脂酸甘油酯进行混合，即可制得该改性剂。

所述聚丙烯为均聚聚丙烯。

本发明还提供了上述环保竹塑汽车仪表板的制备方法，包括下述步骤：

（1）用改性剂对竹纤维进行表面改性处理，得到改性竹纤维；

（2）将聚丙烯、聚烯烃弹性体和改性竹纤维加入高速混合器中搅拌，经双螺杆挤出机挤出造粒，制得塑料颗粒；

（3）将上述塑料颗粒加入注塑机中注塑成型，制得所述环保竹塑汽车仪表板。

进一步的，

所述步骤（1）中，表面改性处理为：将竹纤维加入高速搅拌机中，再加入改性剂，控制温度70-80℃，转速1500-3000r/min，搅拌时间4-8分钟。

需要说明的是，本发明中所用的竹纤维均为干燥的竹纤维，最好控制竹纤维含水率小于2wt%，其中竹纤维的干燥方法为本领域技术人员所熟知，并不需要在本发明中进一步予以阐述。

所述步骤（2）中，高速混合器中，搅拌温度60-80℃、搅拌时间2-4分钟；双螺杆挤出机中的挤出温度140-160℃，螺杆转速为10-220r/min。

显然，在本发明中为提高产品的其他性能，还可以适应性地添加其他助剂，如阻燃剂、着色剂、抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、抗冲击改性剂和抗静电剂等。

具体的，在本发明中：

所述均聚聚丙烯，简称PPH，是聚丙烯的均聚物，是单一丙烯单体的聚合物。具体可以选用如：台塑宁波公司的1040均聚聚丙烯、大韩油化公司的4017M均聚聚丙烯、燕山石化的K1008均聚聚丙烯。

聚烯烃弹性体，英文名称：Polyolefin elastomer，简称POE，是以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。这种弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。POE分子结构与三元乙丙橡胶相似，因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对POE进行交联，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。具体可以选用如：埃克森美孚公司0201牌号POE、美国杜邦公司7256牌号的POE、新加坡三井化学公司H-0530S牌号的POE等POE产品。

所述竹纤维，可以是以竹子为原料，经高温榨取竹油后的纤维状副产品，包括毛竹纤维、慈竹纤维、粉单竹纤维、青皮竹纤维、茶杆竹纤维、撑篙竹纤维，竹纤维可以是上述竹原纤维中的一种或其混合物。也可以是竹浆纤维，如Lyocell竹纤维。Lyocell竹纤维又称溶剂法竹纤维，是一种以竹纤维素浆粕为原料采用Lyocell工艺纺制而成的再生竹纤维。

异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，CAS号：65345-34-8，英文名：Isopropyl tri(dioctylphosphate)titanate。

二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁，分子式：C₆₈H₁₃₈O₁₂P₂Mg₂。具体可以选用牌号为南大-821的二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁。

所述1,2-硬脂酸甘油酯，CAS号：1323-83-7，英文名：Octadecanoic acid,diester with1,2,3-propanetriol。

本发明的环保竹塑汽车仪表板，成型加工性及力学性能均良好。本发明采用纯天然的竹纤维为原料，降低塑料原料的使用量，绿色环保、制备方法简单，易于实现大规模连续生产。并且由于竹纤维的加入，使得本发明具有优异的抗菌性能。

具体实施方式

本发明的具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同变换或修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

采用通用的干燥方法，对竹纤维进行干燥，控制其水分含量在1%。将干燥后的竹纤维机械粉碎，过200目筛，备用。

按照表1中对应实施例1数据称取各原料。

（1）将竹纤维加入高速搅拌机中，再加入改性剂，控制物料温度75℃，转速2000r/min，搅拌时间6分钟，得到改性竹纤维；

（2）将聚丙烯、聚烯烃弹性体和改性竹纤维加入高速混合器中搅拌，搅拌温度70℃、搅拌时间3分钟；经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度150℃，螺杆转速为100r/min，冷却，制得塑料颗粒；

（3）将上述塑料颗粒加入注塑机中注塑成型，制得所述环保竹塑汽车仪表板。

表1：环保竹塑汽车仪表板配方表   单位：公斤

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					均聚聚丙烯	100	100	100	100
聚烯烃弹性体	25	25	25	25
					竹纤维	30	30	30	30
异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯	0.12	0.6	/	/
					二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁	0.12	/	0.6	/
1,2-硬脂酸甘油酯	0.36	/	/	0.6

其中，在表1中，均聚聚丙烯采用燕山石化的K1008均聚聚丙烯；聚烯烃弹性体采用新加坡三井化学公司H-0530S牌号的POE；竹纤维采用上海里奥纤维企业发展有限公司的里奥竹竹纤维，纤度2.58dtex。

实施例2-4

按照表1中对应实施例2-4数据称取各原料。采用实施例1所述的方法分别制备所述环保竹塑汽车仪表板。

测试例1

对实施例1-4进行性能测试，具体数据见表2。

表2：环保竹塑汽车仪表板性能测试表

	缺口冲击强度，J/m	拉升强度，Mpa	弯曲强度，Mpa	弯曲模量，Mpa
					测试方法	GB/T1043.1-2008	GB/T1040.1-2006	GB/T9341-2008	GB/T9341-2008
实施例1	65.5	28.3	64.5	2435
					实施例2	62.5	27.4	60.7	2243
实施例3	61.8	27.6	61.3	2294
					实施例4	62.2	26.3	62.4	2308

本发明采用改性剂对竹纤维进行表面改性处理，使竹纤维的表面活化，在其表面包裹改性剂，从而提高了竹纤维与聚丙烯和聚烯烃弹性体之间的相容性，同时提高了聚丙烯的塑化性能，降低熔体粘度，提高流动性，有效地增加体系各组份之间的相容性和分散性，改善材料体系的界面粘接状况，从而使得各项力学性能得到有效改善。

特别的，本发明异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁和1,2-硬脂酸甘油酯三种改性剂协同增效，使得各项力学性能较采用单一改性剂异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁或1,2-硬脂酸甘油酯明显增强，实施例1与实施例2-4测试数据的比较也进一步验证了上述结论。

Claims (8)

1.一种环保竹塑汽车仪表板，其特征在于，包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，聚烯烃弹性体20-30份，竹纤维20-40份，改性剂0.4-0.8份。

2.如权利要求1所述的环保竹塑汽车仪表板，其特征在于：所述改性剂为偶联剂和脂肪酸酯中的一种或其混合物。

3.如权利要求2所述的环保竹塑汽车仪表板，其特征在于：所述改性剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁、单硬脂酸甘油酯、1,2-硬脂酸甘油酯、1,3-二硬脂酸甘油酯和三硬脂酸甘油酯中的一种或其混合物。

4.如权利要求3所述的环保竹塑汽车仪表板，其特征在于：所述改性剂，由下述组分按重量份组成：异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯10-30份、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁10-30份、1,2-硬脂酸甘油酯50-70份。

5.如权利要求1-4中任一项所述的环保竹塑汽车仪表板，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯。

6.如权利要求1-5中任一项所述的环保竹塑汽车仪表板的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）用改性剂对竹纤维进行表面改性处理，得到改性竹纤维；

（2）将聚丙烯、聚烯烃弹性体和改性竹纤维加入高速混合器中搅拌，经双螺杆挤出机挤出造粒，制得塑料颗粒；

（3）将上述塑料颗粒加入注塑机中注塑成型，制得所述环保竹塑汽车仪表板。

7.如权利要求6所述的环保竹塑汽车仪表板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，表面改性处理为：将竹纤维加入高速搅拌机中，再加入改性剂，控制温度70-80℃，转速1500-3000r/min，搅拌时间4-8分钟。

8.如权利要求6所述的环保竹塑汽车仪表板的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，高速混合器中，搅拌温度60-80℃、搅拌时间2-4分钟；双螺杆挤出机中的挤出温度140-160℃，螺杆转速为10-220r/min。