CN103756130A - 一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法，该聚丙烯复合材料包含以下按重量百分数计的原料：聚丙烯33-76%、热稳定剂0-2%、加工助剂0-2%、聚丙烯专用成核剂0-2%、增韧剂10-20%、相容剂2-6%、超细滑石粉10-25%、短切扁平玻璃纤维2-10%。所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料在制备的时候，由于短切扁平玻璃纤维的加入，使聚丙烯复合材料的表面硬度增加，无需添加任何耐划伤剂便具有优异的耐划伤效果，同时也起到了亚光效果，还具有高流动性、高刚性、高耐热、高尺寸稳定性、耐冲击、低光泽度及耐划伤的特点，完全满足汽车硬塑仪表板材料的要求。

Description

一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
汽车仪表板是汽车内饰中结构最为复杂，零部件数量最多的总成零件，集成了安全气囊、仪表盘、音响娱乐系统、空调控制器等诸多零件，所以，汽车仪表板对低温爆破性能、耐划伤性能以及光泽度有着很高要求，是集装饰性和功能性于一体的汽车零部件。
如今的汽车仪表板除了保持原有的保护功能外，还要求耐冲击、耐划伤、低光泽。传统的仪表板材料一般采用PC/ABS、LFTPP、玻纤增强SMA或者滑石粉填充聚丙烯作为本体材料，热塑性弹性体、热塑性聚氨酯或者PVC在本体表面搪塑发泡形成一层低光泽、耐划伤涂层，这种仪表板虽然具有亚光效果和耐划伤性，但是生产工艺复杂，生产成本相当高。
随着汽车工业的不断发展，汽车仪表板的成本压力越来越大，为了降低成本，对一次注塑成型的硬塑聚丙烯材料仪表板的需求越来越大。但是普通硬塑仪表板采用聚丙烯、滑石粉、热塑性弹性体的复合物注塑成型，光泽度较高，同时耐划伤性较差，不符合汽车仪表板材料的要求，为了提高仪表板材料的耐划伤性，在加工的过程中，会添加大量的耐划伤助剂，这不仅造成了材料成本的上升，同时也恶化了仪表板材料的气味，不符合消费者的需求，同时也跟不上汽车工业发展的步伐。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，具有低光泽度、耐划伤、高抗冲性、高尺寸稳定性的特点，克服了现有技术中存在的缺陷，满足了汽车硬塑仪表板材料发展的需要。
本发明的另一个目的是为了提供上述汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：包含以下按重量百分数计的原料：
Figure BDA0000443029840000021
所述聚丙烯选自熔体流动速率为10-1000g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述超细滑石粉的细度为3000-5000目。
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一种或几种的混合物。
所述加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的一种或几种的混合物。
所述聚丙烯专用成核剂选自超细滑石粉、山梨醇类、有机磷酸盐类的一种或几种的混合物。
所述增韧剂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶或聚氨酯的一种或几种的混合物。
所述相容剂为极性单体接枝聚合物，所述聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或者几种的混合物；
所述极性单体选自马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或几种的混合物。
所述短切扁平玻璃纤维的玻纤截面为扁平状，截面宽厚比为2-10。短切扁平玻璃纤维的截面呈现扁平状，纤维整体呈现类似滑石粉的片状结构，因此流动性远远高于普通玻璃纤维，使得制品表面没有浮纤，而且注塑过程中，在制品内部的分布趋向于各向同性，因此也不会产生翘曲变形的现象。
上述汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料的方法,包括如下步骤：
（1）按配比称量各种原料；
（2）将聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、聚丙烯专用成核剂、增韧剂和相容剂及超细滑石粉加入长径比为36-44：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，短切扁平玻璃纤维从侧喂料装置中加入双螺杆挤出机中挤出造粒。
所述双螺杆挤出机的一区温度分别180-200℃、二区温度为190-210℃、三区温度为200-220℃、四区温度为210-230℃、五区温度为220-240℃、六区温度为230-250℃。
本发明的有益效果是：
1、所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料在制备的时候，由于短切扁平玻璃纤维的加入，使聚丙烯复合材料的表面硬度增加，无需添加任何耐划伤剂便具有优异的耐划伤效果，同时也起到了亚光效果。
2、所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料具有高流动性、高刚性、高耐热、高尺寸稳定性、耐冲击、低光泽度及耐划伤的特点，完全满足汽车硬塑仪表板材料的要求。
3、所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料的制备工艺简单，原料易得，可操作性强。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
实施例1
将70公斤聚丙烯PP（BX3800）、0.2公斤酚类热稳定剂1010、0.3公斤亚磷酸酯类热稳定剂168、0.3公斤加工助剂EBS、0.2公斤聚丙烯专用成核剂TMP-5、12公斤乙烯辛烯共聚物POE LC670、2公斤马来酸酐接枝聚丙烯CA-100、11公斤3000目超细滑石粉在长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散；
然后将4公斤短切无碱扁平玻璃纤维（宽厚比=4）通过失重式计量秤称量后从侧喂料装置精确加入，最终得到产品。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度240℃。具体测试结果如表1所示：
表1
性能 单位 测试标准 测试结果
密度 g/cm3 ISO1183-93 1.02
熔体流动速率 g/10min ISO1133-93 15
拉伸强度 MPa ISO527/2-93 26
弯曲模量 MPa ISO178-93 2550
23℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 43
-30℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 18
热变形温度（0.45Mpa） ℃ ISO75-93 124
光泽度 GU ASTM D2457 2.3
色差ΔL（15N划伤） -- PV3952 1.4
实施例2
将59公斤聚丙烯PP（BX3900）、0.5公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤亚磷酸酯类热稳定剂168、0.5公斤加工助剂EB-FF、0.5公斤聚丙烯专用成核剂HPN-20E、15公斤乙烯辛烯共聚物POE8130、4公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram1001CN、13公斤5000目超细滑石粉在长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散；然后将7公斤短切无碱扁平玻璃纤维（宽厚比=6）通过失重式计量秤称重后从侧喂料装置精确加入，最终得到产品。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度240℃。具体性能测试结果如下表2所示：
表2
性能 单位 测试标准 测试结果
密度 g/cm3 ISO1183-93 1.05
熔体流动速率 g/10min ISO1133-93 28
拉伸强度 MPa ISO527/2-93 29
弯曲模量 MPa ISO178-93 2750
23℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 46
-30℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 17.5
热变形温度（0.45Mpa） ℃ ISO75-93 126
光泽度 GU ASTM D2457 2.1
色差ΔL（15N划伤） -- PV3952 1.0
实施例3
将45公斤聚丙烯PP BX3920、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤亚磷酸酯类热稳定剂627A、1公斤加工助剂硬脂酸锌、1公斤聚丙烯专用成核剂HTPUTRA5、20公斤乙烯辛烯共聚物POE8137、6公斤马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram1001、15公斤3000目滑石粉在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散。
10公斤短切无碱扁平玻璃纤维（宽厚比=7）通过失重式计量秤从侧喂料装置精确加入，最终得到产品。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度240℃。具体性能测试结果如下表3：
表3
性能 单位 测试标准 测试结果
密度 g/cm3 ISO1183-93 1.09
熔体流动速率 g/10min ISO1133-93 42
拉伸强度 MPa ISO527/2-93 31
弯曲模量 MPa ISO178-93 2970
23℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 49
-30℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 16.8
热变形温度（0.45Mpa） ℃ ISO75-93 130
光泽度 GU ASTM D2457 2.0
色差ΔL（15N划伤） -- PV3952 0.8
对比例1
将70公斤聚丙烯PP（BX3800）、0.2公斤酚类热稳定剂1010、0.3公斤亚磷酸酯类热稳定剂168、0.3公斤加工助剂EBS、0.2公斤聚丙烯专用成核剂TMP-5、12公斤乙烯辛烯共聚物POE LC670、2公斤马来酸酐接枝聚丙烯CA-100、15公斤3000目超细滑石粉在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，最终得到产品。
双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度240℃。具体性能如下表4所示：
表4
性能 单位 测试标准 测试结果
密度 g/cm3 ISO1183-93 1.02
熔体流动速率 g/10min ISO1133-93 12
拉伸强度 MPa ISO527/2-93 17
弯曲模量 MPa ISO178-93 1755
23℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 39
-30℃缺口冲击强度 KJ/m2 ISO180-93 4.2
热变形温度（0.45Mpa） ℃ ISO75-93 102
光泽度 GU ASTM D2457 3.0
色差ΔL（15N划伤） -- PV3952 9.5
终上所述，从实施例1-3及对比例1中的测试数据，即表1-表4中可看出，熔体流动速率≥15g/10min，拉伸强度≥25MPa，弯曲模量≥2200MPa，（23℃）缺口冲击强度≥40KJ/m2，（-30℃）缺口冲击强度≥15KJ/m2，热变形温度（0.45Mpa）≥120℃，光泽度Gs（60°）≤2.4GU，15N力划伤后色差ΔL≤1.5，说明采用扁平玻纤替代部分滑石粉后，可以获得刚性和耐热性以及耐划伤优异，并且光泽度极低的汽车仪表板材料。

Claims (10)

1.一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：包含以下按重量百分数计的原料：
2.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯选自熔体流动速率为10-1000g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述超细滑石粉的细度为3000-5000目。
3.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，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一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，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、酰胺类中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯专用成核剂选自超细滑石粉、山梨醇类、有机磷酸盐类的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙胶或聚氨酯的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为极性单体接枝聚合物，所述聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或者几种的混合物；
所述极性单体选自马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述短切扁平玻璃纤维的玻纤截面为扁平状，截面宽厚比为2-10。
9.一种制备权利要求1所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料的方法,包括如下步骤：
（1）按配比称量各种原料；
（2）将聚丙烯、热稳定剂、加工助剂、聚丙烯专用成核剂、增韧剂和相容剂及超细滑石粉加入长径比为36-44：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，短切扁平玻璃纤维从侧喂料装置中加入双螺杆挤出机中挤出造粒。
10.根据权利要求9所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯复合材料的方法,其特征在于：所述双螺杆挤出机的一区温度分别180-200℃、二区温度为190-210℃、三区温度为200-220℃、四区温度为210-230℃、五区温度为220-240℃、六区温度为230-250℃。
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