CN103554692B - 一种汽车内饰制品用高分子材料的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相溶性好且具有优异耐划伤性能、耐低温冲击性能的汽车内饰制品用高分子材料及其制备工艺，所述材料制备工艺主要为，首先将依据材料配方将准备好的硫酸镁晶须、云母粉、油酰胺和一半量的改性聚丙烯树脂投入到搅拌机中进行预混合；随后将剩余的改性聚丙烯树脂，以及乙烯-α-烯烃共聚物、聚乳酸、聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物投入到搅拌机中进行混合；随后将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中，使物料在熔融状态下进行混炼；混炼后挤出、冷却、切粒，得到本发明的汽车内饰制品用高分子材料。

Description

一种汽车内饰制品用高分子材料的制备工艺

技术领域

本发明涉及汽车材料技术领域，特别是提供一种汽车内饰制品用高分子材料的制备工艺。

背景技术

在汽车制造领域，聚丙烯因其具有质量轻、耐溶剂、易加工、优异的机械性能、易回收等优点获得了广泛应用，特别是出于满足汽车工业未来向节能、环保、安全等方向发展的要求，聚丙烯材料质量轻、加工简单、易回收的特点最为适合。

但随着汽车技术的发展和对各项指标要求的不断提高，聚丙烯材料因其固有缺点也越来越难于满足汽车零部件、特别是汽车内饰产品性能的需要。首先，一方面聚丙烯材料表面硬度相对不足，耐划伤性能差，另一方面，为满足性能要求而往往需要在聚丙烯材料中大量添加无机填料，而这些填料往往导致应力集中而引发应力发白等问题，同时汽车内饰件如仪表板、副仪表板、门板、立柱、手套箱、手拉盖板等部件在生产、运输和使用的过程中都难以避免会受到硬物磕碰，从而由于上述原因造成表面的划伤而影响使用和美观；第二，汽车内饰件必须达到一定的耐低温冲击要求，特别是0℃到-30℃低温冲击性能，否则，在严寒气候条件下，汽车行驶过程中一旦发生碰撞将可能产生硬质碎片，危急驾驶及乘车人员的安全。再者，由于聚丙烯材料是非极性材料，表面能低，使得其与大多数聚合物的相容性差，不易浸润、粘合与印刷，涂覆性能差，与涂料的粘结强度低，而对于汽车内饰件如仪表板等需要与其它材料粘结，也需要良好的粘结性能，这就出现了难以调和的矛盾。

因此，如何开发一种保持聚丙烯材料本身高强度刚性以及耐热性的优点，同时改善材料的耐划伤性能、耐低温冲击性能和与其他聚合物的相溶性能，一直是决定聚丙烯材料未来发展和应用的关键所在。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种新型的相溶性好且具有优异耐划伤性能、耐低温冲击性能的汽车内饰制品用高分子材料的配方以及相应的制备工艺。

本发明中的汽车内饰制品用高分子材料的配方如下：以重量份计，改性聚丙烯树脂100份，乙烯-α-烯烃共聚物35-40份，聚乳酸20-25份，聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物25-35份，硫酸镁晶须3-5份，云母粉10-15份，油酰胺1-2份。

本发明中的材料具体通过以下步骤制备得到：

首先将依据配比准备好的硫酸镁晶须、云母粉、油酰胺和一半量的改性聚丙烯树脂投入到搅拌机中进行预混合；

随后将剩余的改性聚丙烯树脂，以及乙烯-α-烯烃共聚物、聚乳酸、聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物投入到搅拌机中进行混合；

随后将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中，使物料在熔融状态下进行混炼；

混炼后挤出、冷却、切粒，得到本发明的汽车内饰制品用高分子材料。

其中，所述的改性聚丙烯树脂为经酚醛树脂改性的乙烯/丙烯无规共聚聚丙烯，其中，树脂中乙烯的含量为7-10%，酚醛树脂的含量为2-5%。

所述的乙烯-α-烯烃共聚物中乙烯的含量为60-70%。

所述的聚乳酸为聚L-乳酸。

所述的聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中聚苯乙烯的含量为50-60%，且其数均分子量的范围在150000-200000之间。

所述的硫酸镁晶须中纤维的长为10-15μm，平均直径为0.5-0.8μm。

所述的云母粉为长度为10-15μm，且长厚比大于10的的片状结构。

本发明的优点即在于，合理地设计了汽车内饰用高分子材料的配方，通过各个组分之间的相互作用以及相互影响并配合最为合理的混炼制备工艺，改善了聚丙烯基树脂材料，获得了相溶性好且具有优异耐划伤性能、耐低温冲击性能的汽车内饰制品用高分子材料。

具体实施方式

下面通过具体实施例来详细说明本发明的内容。

实施例1.

依据表1所给出的各组分配比进行配料并烘干至100℃备用；

首先将依据配比准备好的硫酸镁晶须、云母粉、油酰胺和一半量的改性聚丙烯树脂投入到搅拌机中以1500rpm的转速进行预混合5min；

随后将剩余的改性聚丙烯树脂，以及乙烯-α-烯烃共聚物、聚乳酸、聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物投入到搅拌机中，以750rpm的转速进行混合10min；

随后将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中，使物料在220℃的熔融状态下进行混炼8min，螺杆长径比为40:1，螺杆转速为500rpm；

混炼后挤出、冷却、切粒，得到本发明的汽车内饰制品用高分子材料。

将本发明高分子材料在220℃、60MPa条件下热压成形为测试试样尺寸。

实施例2-4以及比较例1*-6*配方如表1所示外（其中1*具有与实施例1相同的配方，但其采用了未经改性的均聚丙烯），制备方法均与实施例1相同。

表1

①表1中A-G依次代表改性聚丙烯树脂、乙烯-α-烯烃共聚物、聚乳酸、聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、硫酸镁晶须、云母粉、油酰胺；

②断裂伸长率在拉伸速度100mm/min（低速）和500mm/min（高速）的条件下分别测量；

③耐划伤性以目测出现明显的应力发白的划伤力为标准；

④相溶性以在表面喷涂20μm的聚丙烯树脂涂料后目测表面是否有缺陷为标准：○为无明显不均匀、×为有明显不均匀。

改性聚丙烯树脂是本发明配方体系的基础，其对于材料体系保有聚丙烯材料优异的刚度、耐热性以及轻质量等特点具有重要的意义，特别是本发明采用经经酚醛树脂改性的乙烯/丙烯无规共聚聚丙烯，能够很好地提高材料体系的耐划伤性能和耐高速冲击性能。这是因为乙烯在聚丙烯主链上的导入能够有效抑制聚丙烯的结晶倾向，从而能够提高材料体系的柔软性，使得耐划伤性能有所提高，并且乙烯还富裕一定的透明性以增强美观，为了发挥乙烯的作用，乙烯/丙烯无规共聚聚丙烯中乙烯的含量至少应为7%，但应不应当超过10%，否则将会明显恶化体系的刚度和耐热性等基本性能。而采用酚醛树脂改性，一方面能够极大地提高材料体系的耐高速冲击性能，另一方面还能改善聚丙烯树脂与其他树脂和无机填料的相溶性。为发挥上述作用，乙烯/丙烯无规共聚聚丙烯中酚醛树脂的含量应当在2%以上，但过多的添加会影响改性聚丙烯树脂作为基础的各项性能，因此应当控制其在5%以下。

乙烯-α-烯烃共聚物对于改善体系的耐低温冲击性能具有重要作用，为了满足本发明材料体系对于低温冲击性能的要求，乙烯-α-烯烃共聚物的含量至少应当在35份以上，但其含量不能过高，否则将会明显恶化材料体系的刚度，本发明体系中的要求在40份以下。为了满足性能要求乙烯-α-烯烃共聚物中乙烯含量应当在60-70%之间，同时满足要求的乙烯-α-烯烃共聚物还能一定程度上改善体系的相溶性。

聚乳酸添加主要基于目前对于材料体系环保、易回收等性能的要求，乳酸作为由植物资源直接发酵得来的产品，具有优异的生物可降解性，同时其具有优异的刚度，能够在一定程度上适应汽车内饰制品的要求，但聚乳酸应尽量采用聚L-乳酸（L组分超过99%），且其含量不宜过高，否则将会导致材料体系的耐热性和耐冲击性等性能的下降。

聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物对于提高体系的加工性能、断裂伸长率，如果其含量过低将难以发挥上述的作用，因此最好添加25份以上，但过量的添加将会影响体系的刚度要求，因此应控制其含量在35份以下。同时，为获得提高断裂伸长率等性能，聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的聚苯乙烯的含量应当在30-40%之间，过大过小都不利于其发挥最优的性能。同时为不影响体系的强度和成形外观，其数均分子量应当在100000-150000之间。

硫酸镁晶须在本发明材料体系中具有特别优异的强化作用，比普通的无机填料的强化作用都更为突出，只要少许添加如3份即可明显提高体系的刚度，但其添加量不宜过多，且最好选用纤维的长为10-15μm，平均直径为0.5-0.8μm的晶须，否则会导致体系的密度增大而影响整体性能。云母粉作为常见的无机填料，在本发明材料体系中也有相当的强化作用，为了优化其补强作用，选用长度为10-15μm，且长厚比大于10的的片状结构的云母粉，将比诸如球状碳酸钙、氧化铝等无机填料更为有效的作用。两种无机填料合计最好能达到15份，以充分发挥强化作用，但也不宜过量，否则会导致体系的耐冲击性、加工性等不足。

油酰胺能够显著提高材料体系的耐划伤性能，同时还能够一定程度上改善材料体系与其他树脂的相溶性，为发挥上述作用油酰胺的添加量至少应为1份，同时考虑到其无机填料的添加量，其至少应为其添加量的1/10。但其添加量也不宜过多，否则会导致体系的刚度、硬度不足。

综上，采用本发明材料配方体系，辅之以相应的制备工艺，即可得到相溶性好且具有优异耐划伤性能、耐低温冲击性能的汽车内饰制品用高分子材料。

Claims (2)

1.一种汽车内饰制品用高分子材料的制备工艺，其特征在于由以下制备步骤制备得到：

首先将依据材料配方将准备好的硫酸镁晶须、云母粉、油酰胺和一半量的改性聚丙烯树脂投入到搅拌机中进行预混合；

随后将剩余的改性聚丙烯树脂，以及乙烯-α-烯烃共聚物、聚乳酸、聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物投入到搅拌机中进行混合；

随后将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中，使物料在熔融状态下进行混炼；

混炼后挤出、冷却、切粒，得到本发明的汽车内饰制品用高分子材料；

所述的材料配方为，以重量份计，改性聚丙烯树脂100份，乙烯-α-烯烃共聚物35-40份，聚乳酸20-25份，聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物25-35份，硫酸镁晶须3-5份，云母粉10-15份，油酰胺1-2份；

所述的改性聚丙烯树脂为经酚醛树脂改性的乙烯/丙烯无规共聚聚丙烯，其中，树脂中乙烯的含量为7-10％，酚醛树脂的含量为2-5％；

所述的乙烯-α-烯烃共聚物中乙烯的含量为60-70％；

所述的聚乳酸为聚L-乳酸；

所述的聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中聚苯乙烯的含量为50-60％，且其数均分子量的范围在150000-200000之间；

所述的硫酸镁晶须中纤维的长为10-15μm，平均直径为0.5-0.8μm；

所述的云母粉为长度为10-15μm，且长厚比大于10的的片状结构。

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：

首先将依据材料配方将准备好的硫酸镁晶须、云母粉、油酰胺和一半量的改性聚丙烯树脂投入到搅拌机中以1500rpm的转速进行预混合5min；

随后将剩余的改性聚丙烯树脂，以及乙烯-α-烯烃共聚物、聚乳酸、聚苯乙烯-聚异丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物投入到搅拌机中，以750rpm的转速进行混合10min；

随后将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中，使物料在220℃的熔融状态下进行混炼8min，螺杆长径比为40:1，螺杆转速为500rpm；

混炼后挤出、冷却、切粒，得到本发明的汽车内饰制品用高分子材料。