CN103965800B - 一种环保型tpo汽车内饰材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保型TPO汽车内饰材料，包括TPO表层，与TPO表层复合在一起的聚丙烯泡沫层；所述TPO表层由半交联TPO、聚丙烯、聚乙烯、光稳定剂、抗氧剂、阻燃剂、填料、消光材料、耐刮擦剂和颜料组成。本发明TPO汽车内饰材料具有装饰性好，环保可回收、低气味、低雾度、耐高低温、耐候性，无析出喷霜，加工性好，擦洗后仍然保持良好的消光性和耐刮擦性，合格率高，成本低，与骨架的粘结强度高的优点。

Description

一种环保型TPO汽车内饰材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保内饰材料，尤其是一种TPO汽车内饰材料及其制备方法。

背景技术

汽车内饰材料主要由仪表板、门板、立柱、座椅、顶棚、遮阳板、侧围等部件组成。随着人们环保意识的增强，对汽车内饰材料的内在品质，如环保回收、气味、雾度、耐高、低温、耐老化、耐候性等要求越来越严格。这些部件外观都有一个共同的特性，表面有装饰性的花纹，光亮度都趋向于消光。触感有软质与硬质二种。以仪表板为例，按表面手感可分为硬质仪表板和软质仪表板二种。

硬质仪表板指的是表面呈硬质的仪表板材料，一般采用ABS/PC或PP等材料直接注射成型，表面带有花纹。为了表面消光及美观，质量要求高的在表面喷涂一层消光漆。因触感不好，花纹无立体感且生硬(注射无法体现微小的三维的花纹)，主要用在卡车、大客、经济型轿车上。

软质仪表板现在分为以下几类，一类是需要充聚氨脂泡沫的，如PVC/ABS表皮，但因吸塑成型后边角处花纹易变形，已逐渐被搪塑PVC表皮取代。搪塑PVC表皮的优点是形状与花纹同时形成，产品触感较好，花纹逼真，不存在拉伸。两种材料都是成型好的表皮放到PP、ABS、TPO或纸骨架上，在两者间充入半硬质聚氨脂泡沫结成一个整体，依次由表皮层、聚氨脂泡沫层、骨架组成。另一类是指背面衬有泡沫的软质PVC表皮，通过真空吸塑成型在已喷胶水的PP或ABS等注射骨架上。现在部分中、高档轿车已采用此种类型表皮。一些豪华大客车的侧围、顶棚也开始使用背面衬有泡沫的软质材料。

近几年来，聚氨脂的喷涂(PU喷塑)成型，真皮的手工包覆成型，也在少量的豪华车型上有应用。

现有技术中，硬质仪表板装饰性差，触感差。PVC/ABS或搪塑PVC仪表板，表皮、PU泡沫、骨架三层材料均不同，不环保，无法回收，耐高、低温性、耐候性、气味、雾度等方面均不理想，燃烧后产生二噁英，满足不了人们日益提高的对环保及车内空气质量要求。尤其是有气囊的仪表板，低温下冲撞，气囊易破碎反而伤人。而TPO汽车内饰材料易回收、耐高低温、低气味低雾度，燃烧后产生碳氢化合物，符合环保要求。

CN102514337的专利公开了一种汽车用内饰材料及其制造方法，背面衬有PP泡沫的TPO内饰材料，表层片材的加工是原料通过密炼熔融，压延工艺成型，表面消光性和耐刮擦性通过聚氨脂表面处理剂解决，TPO表层与PP泡沫的结合通过双组分聚氨脂胶粘剂来粘结，TPO表皮处理前采用涂覆底面处理剂来提高表面能。

然而，上述专利公开的内饰材料存在以下缺点：(1)该内饰材料背面衬有PP泡沫的TPO材料因采用密炼熔融压延成型的方式，易出现析出、喷霜现象，影响产品质量；同时采用压延加工，片材不易从辊上剥离，即使加入了吸附剂和润滑剂，情况会有改善。但因TPO材料对温度较为敏感，只要温度稍有波动，还是容易剥离不顺畅，造成表面不平整、厚度不均等质量问题，降低合格率。(2)该材料表面的消光性单纯依靠表面处理剂对表面的涂覆来实现，经过一定次数或不适当的清洗后，涂覆层易脱落，露出光亮的表面，造成眩光，影响驾驶员的视野。(3)该材料表面的耐刮擦性是单纯依靠表面处理剂对表面的涂覆来实现，经过一定次数或不适当的清洗后，涂覆层易脱落，露出不耐刮擦的TPO本身，则容易出现划痕。(4)该材料TPO表层与PP泡沫的粘结通过聚氯脂胶粘剂结合在一起，增加了一道涂胶工序，成本高。(5)该材料在印刷处理前采用底面处理剂对表面进行处理来提高表面能，如果在涂覆过程中出现没涂上等质量问题不易发现(因是卷材，连续生产，少量的问题即使发现了也得进入下道工序)，那没涂上的部分再涂表面处理剂后，表面处理剂因与TPO层附着力不好，干燥后形成薄片，用很小的力可撕下来，没形成表面处理。因不易发现，易流到客户处，带来不好的影响。没发现的部分浪费了下道工序的产品，合格率降低。(6)该材料PP泡沫与骨架的粘结强度不高，使用一段时间后，易在骨架与表皮间鼓包，尤其是凹陷的部分最明显。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种环保可回收、无析出喷霜、加工性好、擦洗后仍然保持良好的消光性和耐刮擦性、合格率高、成本低、与骨架的粘结强度高的环保型TPO汽车内饰材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种环保型TPO汽车内饰材料，包括TPO表层，与TPO表层复合在一起的聚丙烯泡沫层。因采用了带有聚丙烯泡沫的TPO材料，有泡沫而手感好，其消光和耐刮擦性都是双层保护，因此装饰性好，解决了现有技术中硬质仪表板装饰性差，触感差的问题。另外，TPO表层、聚丙烯泡沫均含有丙烯烃，使用时再粘结在聚丙烯骨架上，三层材料可相溶，燃烧后产生碳氢化合物，对环境无害，可循环回收利用。与PVC材料相比，具有耐高低温，低气味、低雾度、低比重等特性。

本发明聚丙烯泡沫层的厚度有1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm四个规格，宽度从550到1350mm之间，发泡倍率为15倍或20倍或25倍或30倍，按不同的使用位置和使用要求而定。

进一步，所述TPO表层与聚丙烯泡沫层是通过热熔加压粘结在一起的。因TPO材料与聚丙烯泡沫具有相溶性，在超过熔点时能结合在一起，因此采用分别加热后再复合的方法，在压力和热的作用下粘结在一起。

进一步，所述聚丙烯泡沫层背面涂有聚氨脂胶粘剂。在聚丙烯泡沫层背面上涂上薄薄的一层水性或无苯、低气味的聚氨脂胶粘剂，这样使用时就不用在聚丙烯骨架上喷大量的聚氨脂胶水，只要少量的聚氨脂胶水就可以粘结的很好；双面有胶的效果远远大于单面有胶。

进一步，所述TPO表层自上而下还覆盖有表面处理剂层和底面处理剂层。其中，表面处理剂为水性或溶剂型；底面处理剂为溶剂型或水性。在现有技术的底面处理剂层外再增加一层表面处理剂层，防止经过一定次数或不适当的清洗后，表面的涂覆层易脱落，露出不耐刮擦的TPO本身，容易出现划痕的现象。为了避免这种现象，增加了表面处理剂层，起到双重保护的作用。

所述TPO表层在涂覆表面处理剂层和底面处理剂层前，需先对TPO表层表面进行电晕，增加表面能，当表面能达到42达因以上，再涂覆底面处理剂层。这样的前处理，即使不涂底面处理剂层，单涂表面处理剂层，也能保证表面处理剂层与TPO表层的粘结强度。但为了避免涂覆过程中覆盖不完全的问题，电晕后又加了底面处理剂层，电晕后也提高了底面处理剂层与TPO表层的粘结强度，间接提高了产品合格率。

进一步，本发明的TPO表层由下列重量份数的原料组成：半交联TPO：10-70份；聚丙烯：5-50份；聚乙烯：5-50份；光稳定剂：0-5；抗氧剂：0-5；阻燃剂：0-50；填料：0-50；消光材料：0.5-10；耐刮擦剂；1-10；颜料：1-10。

优选的，所述半交联TPO：55-70份；聚丙烯：5-12份；聚乙烯：10-20份；光稳定剂：0.03-1；抗氧剂：0.1-3；阻燃剂：10-25；填料：5-15；消光材料：1-3；耐刮擦剂；3-5；颜料：2-5。

其中，所述光稳定剂为受阻胺类；所述抗氧剂为酚类抗氧剂；所述填料为滑石粉或硅灰石或白炭黑。所述消光材料为气相二氧化硅；所述耐刮擦剂为聚硅氧烷类助剂。所述阻燃剂，为无卤膨胀型，其组份质量比为无卤膨胀型阻燃剂：聚四氟乙烯＝(80－100)：(1－2)。

其中，半交联TPO，交联的结构保证花纹在吸塑时不变形，保持性好，外观好看。聚丙烯，使用熔体强度高的聚丙烯,起到保持花纹不变的作用，减少尺寸变化。聚乙烯，易于加工，调节粘度曲线，增大吸塑成型的温度范围。光稳定剂选用受阻胺类，能够防止阳光照射产生的光老化。抗氧剂选用酚类抗氧剂，防止加工及使用过程中的热老化。阻燃剂采用无卤膨胀型阻燃剂与聚四氟乙烯配合使用，起协同作用，减少了无卤膨胀型阻燃剂的用量，减少了其对性能的影响，且阻燃效果好；聚四氟乙烯微粉不仅阻燃性佳，形成网状结构，无滴落；还可以降低摩擦系数，提高抗磨擦性和抗划伤性，提高了不粘性；微粉粒径达到纳米级，具有更高的比表面积，有效提高了使用效率，降低了使用量，从而降低了综合使用成本。消光材料的加入，使表皮本身具有消光性，即使表面涂覆的表面处理剂被清洗脱落了，表层材料本身仍保持消光性，不因眩光而影响驾驶员的视野，并感觉沉稳高贵。消光材料采用气相二氧化硅，它们颗粒微小，比表面积大，会在表面形成微粗糙面，减少光线的反射获得消光外观。耐刮擦剂采用了聚硅氧烷类助剂来改善，并借助填料来增强，使TPO表层材料本身的耐刮擦性提高，不易被划伤，即使表面涂覆的表面处理剂层和底面处理剂层被清洗脱落了，TPO表层材料本身仍保持耐刮擦性，不影响美观和装饰性。优选为高分子量的聚硅氧烷类助剂。颜料，为满足不同的内饰材料的表面颜色要求而加入不同颜色的颜料。

进一步，所述TPO表层是采用挤出成型的方式形成的片材。因采用挤出机使原料塑化熔融后就挤出为片材，全封闭式加工，不像密炼机熔融后还要经过二个开炼机和一个挤滤机，熔融料再上到压延机上，加热历程长，敞开式，易热氧老化，助剂损耗大；挤出机可以按正常使用量加入抗氧剂，紫外线吸收剂等助剂，防止了此类物质表面析出、喷霜。同时，采用挤出的方式成型片材，不用考虑熔体从压延辊上剥离的难度，不用加润滑剂和吸附剂这二种加工助剂，极大改善了加工性能，表面合格率提高，并降低了成本，更避免了助剂的加入对表面析出与性能的影响。

本发明的另一目的在于提供一种环保型TPO汽车内饰材料的制备方法：

一种制备如权利要求1或2所述的环保型TPO汽车内饰材料的方法，包括以下工艺步骤：(1)称取各原料混合均匀，利用挤出机熔融挤出，压光，冷却形成TPO表层片材；(2)将TPO表层片材背面与聚丙烯泡沫层的表面分别加热到熔点，加压熔接复合，压花，冷却；(3)对TPO表层的表面进行电晕处理，同时在聚丙烯泡沫层背面涂布一层聚氨酯胶粘剂、烘干；(4)对TPO表层的表面进行底面处理剂处理，烘干，再进行表面处理剂处理，烘干，冷却；得到TPO汽车内饰材料。

由于TPO与聚丙烯泡沫的熔点不同，二者要通过不同的加热途径，达到温度后迅速地用压力直接粘结在一起。另外，由于聚丙烯泡沫涂聚氨酯胶粘剂是在底面处理剂处理前完成的，不用增加工序，并已烘干，所以不用考虑因有胶水而在卷取时会粘在一起的情况。

综上所述，本发明TPO汽车内饰材料有装饰性好，环保可回收、低气味低雾度、耐高低温、耐候性，无析出喷霜，加工性好，擦洗后仍然保持好的消光性和耐刮擦性，合格率高，成本低，与骨架的粘结强度高的优点。

附图说明

图1是本发明TPO汽车内饰材料的结构示意图

图中：

1、表面处理剂层；2、底面处理剂层；3、TPO表层；4、聚丙烯泡沫层；5、聚氨酯胶粘剂。

具体实施方式

如图1所示，一种环保型TPO汽车内饰材料，包括TPO表层3，与TPO表层复合在一起的聚丙烯泡沫层4，TPO表层3自上而下还覆盖有表面处理剂层1和底面处理剂层2。聚丙烯泡沫层4背面涂有聚氨酯胶粘剂5。其中，表面处理剂为水性的或溶剂型双组份聚氨脂或聚氨脂－聚碳酸酯；底面处理剂为溶剂型或水性的双阻份聚氨脂或聚氨脂－聚碳酸酯。

本发明聚丙烯泡沫层的厚度有1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm四个规格，宽度从550到1350mm之间，发泡倍率为15倍或20倍或25倍或30倍。按不同的使用位置和使用要求而定。

因采用了带有聚丙烯泡沫的TPO材料，有泡沫而手感好，其消光和耐刮擦性都是双层保护，因此装饰性好，解决了现有技术中硬质仪表板装饰性差，触感差的问题。另外，TPO表层、聚丙烯泡沫均含有丙烯烃，使用时再粘结在聚丙烯骨架上，三层材料可相溶，燃烧后产生碳氢化合物，对环境无害，可循环回收利用。与PVC材料相比，具有耐高低温，低气味、低雾度等特性。

在聚丙烯泡沫层背面涂上薄薄的一层水性或无苯、低气味的聚氨脂胶粘剂，这样使用时就不用在聚丙烯骨架上喷大量的聚氨脂胶水，只要少量的聚氨脂胶水就可以粘结的很好；双面有胶的效果远远大于单面有胶。

在现有技术的底面处理剂层外再增加一层表面处理剂层，防止经过一定次数或不适当的清洗后，表面的涂覆层易脱落，露出不耐刮擦的TPO本身，容易出现划痕的现象。为了避免这种现象，增加了表面处理剂层，起到双重保护的作用。

其中TPO表层的原料组成如下表所示：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					半交联TPO	50	58	63	65
聚丙烯	5	8	10	12
					聚乙烯	10	15	18	20
受阻胺	0.5	0.3	0.6	0.9
					抗氧剂	0.15	0.25	0.3	0.3
阻燃剂	12	18	22	25
					填料	10	15	18	20
消光材料	1	2	2	3
					耐刮擦剂	3	3.5	4	5
颜料	3	3.5	3.5	4

其中，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂,如光稳定剂944或光稳定剂770；抗氧剂为酚类抗氧剂,如抗氧剂1010与亚磷酸酯168复配物,如抗氧剂B215或B225；填料为滑石粉或硅灰石或白炭黑。消光材料为气相二氧化硅；耐刮擦剂为硅酮类的聚硅氧烷，如：聚硅氧烷DC-200。阻燃剂为质量比磷－氮系无卤膨胀型阻燃剂：聚四氟乙烯＝100：1；磷－氮系无卤膨胀型阻燃剂如：聚多磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、TGIC。

其中，半交联TPO，部分交联的结构保证花纹在吸塑时不变形，表面美观、均匀一致。聚丙烯，使用熔体强度高的聚丙烯,起到保持花纹的作用，尺寸变形小。聚乙烯，易于加工，调节粘度曲线，增大吸塑成型的温度范围。光稳定剂，能够防止阳光照射产生的光老化。抗氧剂，防止加工及使用过程中的热氧老化。阻燃剂采用无卤的磷－氮系阻燃剂与聚四氟乙烯配合使用，起协同作用，减少了磷－氮阻燃剂的用量，减少了其对性能的影响，且阻燃效果好；聚四氟乙烯微粉不仅阻燃性佳，还可以降低摩擦系数，提高抗磨擦性和抗划伤性，降低表面能，提高了不粘性；微粉粒径达到纳米级，具有更高的比表面积，有效提高了使用效率，降低了使用量，从而降低了综合使用成本。消光材料的加入，使表皮本身具有消光性，即使表面涂覆的表面处理剂被清洗脱落了，表层材料本身仍保持消光性，不因眩光而影响驾驶员的视野，并感觉沉稳高贵。消光材料采用气相二氧化硅，它们颗粒微小，比表面积大，会在表面形成微粗糙面，减少光线的反射获得消光外观。耐刮擦剂采用了聚硅氧烷类助剂来改善，并借助填料来增强，使TPO表层材料本身的耐刮擦性提高，不易被划伤，即使表面涂覆的表面处理剂层和底面处理剂层被清洗脱落了，TPO表层材料本身仍保持耐刮擦性，不影响美观和装饰性。颜料，为满足不同的内饰材料的表面颜色要求而加入不同颜色的颜料。

制备方法：

(1)原料按种类放进挤出机的计量称，自动称量后利用挤出机熔融挤出，压光，冷却，形成TPO表层片材，卷取；(2)TPO表层片材表面通过红外加热到150－220℃，背面通过辊筒加热到130－200℃；将聚丙烯泡沫层的表面通过辊筒或红外加热到80－140℃；在压力为2－6Mpa的条件下，熔接复合，压花，冷却；(3)对TPO表层的表面进行电晕处理，增加表面能，使得表面能达到42达因以上；同时在聚丙烯泡沫层背面涂布一层聚氨酯胶粘剂、烘干；(4)对TPO表层片材的表面进行底面处理剂处理，烘干，再在底面处理剂层上进行表面处理剂处理，烘干，冷却，得到TPO汽车内饰材料。

采用该制备工艺的优势在于：

(1)TPO表层是采用挤出成型的方式形成的片材。因采用挤出机使原料塑化熔融后就挤出为片材，全封闭式加工，不像密炼机熔融后还要经过二个开炼机和一个挤滤机，熔融料再上到压延机上，加热历程长，敞开式，易热氧老化，助剂损耗大；挤出机可以按正常使用量加入抗氧剂，紫外线吸收剂等助剂，防止了此类物质表面析出、喷霜。同时，采用挤出的方式成型片材，不用考虑熔体从压延辊上剥离的难度，不用加润滑剂和吸附剂这二种加工助剂，极大改善了加工性能，表面合格率提高，并降低了成本，更避免了助剂的加入对表面析出与性能的影响。

(2)因TPO材料与聚丙烯泡沫具有相溶性，在超过熔点时能结合在一起，因此采用分别加热后再复合的方法，在压力和热的作用下粘结在一起。由于TPO与聚丙烯泡沫的熔点不同，二者要通过不同的加热途径，达到温度后迅速地通过压力直接粘结在一起。

(3)由于聚丙烯泡沫涂聚氨酯胶粘剂是在底面处理剂处理前完成的，不用增加工序，并已烘干，所以不用考虑因有胶水而在卷取时会粘在一起的情况。

(4)TPO表层在涂覆表面处理剂层和底面处理剂层前，需先对TPO表层表面进行电晕，增加表面能，当表面能达到42达因以上，再涂覆底面处理剂层。这样的前处理，即使不涂底面处理剂层，单涂表面处理剂层，也能保证表面处理剂层与TPO表层的粘结强度。但为了避免涂覆过程中覆盖不完全的问题，电晕后又加了底面处理剂层，电晕后也提高了底面处理剂层与TPO表层的粘结强度，间接提高了产品合格率。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种环保型TPO汽车内饰材料，其特征在于：包括TPO表层，与TPO表层复合在一起的聚丙烯泡沫层；所述TPO表层由下列重量份数的原料组成：半交联TPO：10-70份；聚丙烯：5-50份；聚乙烯：5-50份；光稳定剂：0-5；抗氧剂：0-5；阻燃剂：0-50；填料：0-50；消光材料：0.5-10；耐刮擦剂：1-10；颜料：1-10；所述TPO表层是采用挤出成型的方式形成的片材；

所述TPO表层自上而下还覆盖有表面处理剂层和底面处理剂层。

2.根据权利要求1所述的内饰材料，其特征在于：所述半交联TPO：55-70份；聚丙烯：5-12份；聚乙烯：10-20份；光稳定剂：0.03-1；抗氧剂：0.1-3；阻燃剂：10-25；填料：5-15；消光材料：1-3；耐刮擦剂：3-5；颜料：2-5。

3.根据权利要求1或2所述的内饰材料，其特征在于：所述聚丙烯泡沫层背面涂有聚氨酯胶粘剂。

4.根据权利要求1或2所述的内饰材料，其特征在于：所述TPO表层与聚丙烯泡沫层是通过热熔加压粘结在一起的。

5.根据权利要求1或2所述的内饰材料，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺类；所述抗氧剂为酚类抗氧剂；所述填料为滑石粉或硅灰石或白炭黑；所述消光材料为气相二氧化硅；所述耐刮擦剂为聚硅氧烷类助剂。

6.根据权利要求1或2所述的内饰材料，其特征在于：所述阻燃剂，其组份质量比为无卤膨胀型阻燃剂：聚四氟乙烯＝(80－100)：(1－2)。

7.根据权利要求1或2所述的内饰材料，其特征在于：所述TPO表层在涂覆表面处理剂层和底面处理剂层前，需先对TPO表层表面进行电晕，增加表面能。

8.一种制备如权利要求1或2所述的环保型TPO汽车内饰材料的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：(1)原料按种类放进挤出机，称量后进入挤出机混合、熔融挤出，压光，冷却形成TPO表层片材；(2)将TPO片材的两面与聚丙烯泡沫层的表面分别加热到熔点以上，加压熔接复合，压花，冷却；(3)对TPO表层的表面进行电晕处理，然后在聚丙烯泡沫层背面涂布一层聚氨酯胶粘剂、烘干；(4)对TPO表层的表面进行底面处理剂处理，烘干，再进行表面处理剂处理，烘干，冷却；得到TPO汽车内饰材料。