CN105670106B - 一种低气味低挥发性的汽车内饰材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低气味低挥发性汽车内饰材料及其制备方法，其中，复合材料由聚丙烯100份，无机填料10～50份，增韧剂5～30份，偶联剂0.2～0.8份抗氧剂0.2～0.8份，光稳剂0.2～0.8份，润滑剂0.2～1份，无水乙醇或蒸馏水3～9份经分批混合、双真空双螺杆挤出机挤出造粒制得。本发明通过加入无水乙醇或蒸馏水作为脱挥物质，并采用双真空双螺杆挤出机及特点的工艺，使得材料在挤出造粒时，无水乙醇或蒸馏水汽化变成乙醇或水蒸气而将材料中的小分子带出以达到降低复合材料的气味和挥发物，以明显改善复合材料的气味和挥发物，以达到用作汽车内饰材料的要求。
Description
技术领域：
本发明涉及高分子材料改性技术领域，尤其涉及一种低气味低挥发性的汽车内饰材料及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯材料由于成本低、质量轻、耐化学性能好、加工性能优异、易回收等优点，近年来广泛应用于汽车和家电行业，尤其应用于汽车内外饰件，如：门内饰板、仪表板、立柱、座椅护板、保险杠、侧包围、导流板、挡泥板等。
随着汽车工业的日益发展和消费者环保健康意识不断地增强，人们不仅要求轿车要有宽敞的车内空间、视野开阔和乘座舒适，还要求车内空气新鲜、质量好。车内挥发性有害物质已引起了人们的关注，其直观反映为对气味的感知，研究表明，车内气味的来源是多方面的，来自内饰部件的挥发性有机化合物（volatile organic compounds，简称“VOC”）是影响车内空气质量的主要原因之一。大多数内饰部件中都含有一定量的挥发性有机化合物，它们主要是烷烃、烯烃、芳烃、胺、苯酚、硫醇、过氧化物、醛、酮类的物质，这些物质的沸点通常在50~260℃的范围之内。当气温达到一定高度时，在光热的作用下就会挥发出有害物质，甚至引起头疼、干咳和过敏等不适反应。2012 年3月1日，GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》开始实施，对整车车厢空气里的苯类和醛类8种物质的提出限值要求。由于汽车内饰件是汽车车厢里面主要的空气污染源之一，而改性聚丙烯材料又是制造汽车内饰件的主要材料之一，因此制备低气味、低挥发性有机物（苯类和醛类8种物质）的改性聚丙烯材料成为改性塑料一个新热点。
为了减少改性聚丙烯材料中有毒气味的散发等级，专利CN 1730542 B利用多孔硅胶作为吸附剂；专利CN 100580022 C和专利CN 100506907 C利用分子筛作为吸附剂；如专利CN 103059409 利用活性炭和分子筛复配作为吸附剂。从以上可看出，目前作为挥发物吸附剂的材料有活性炭、分子筛、多孔硅胶等材料。然而以上吸附材料总有一个吸附饱和值，且小分子还在内饰件里面，没有达到根除的目的。
发明内容：
本发明的目的在于提供涉及一种低气味低挥发性的汽车内饰材料及其制备方法。
一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，由以下组份按重量份制备而成：
聚丙烯 100份，
无机填料 10～50份，
增韧剂 5～30份，
偶联剂 0.2～0.8份，
抗氧剂 0.2～0.8份，
光稳剂 0.2～0.8份，
润滑剂 0.2～1份，
无水乙醇或蒸馏水 3～9份。
进一步，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。
进一步，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母、碱式硫酸镁晶须中的至少一种。
所述增韧剂为聚乙烯（PE）、乙烯-辛烯共聚物（POE）、三元异丙橡胶（EPDM）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS）中的至少一种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类三者复配使用。
所述光稳剂为受阻胺类、苯并三唑类和二苯甲酮类三者复配使用。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺（EBS）和硬脂酸钙两者复配使用。
所述无水乙醇为分析纯乙醇。
本发明的另一个发明目的是提供一种如上所述的低气味低挥发性汽车内饰材料的制备方法：
（1）先将100份聚丙烯、5~30份增韧剂、0.2~0.8份偶联剂置于转速为200~300转/分钟的高速混合机中混合3~5分钟；接着将3~9份无水乙醇从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入，同时加入10~50份无机填料继续混合3~5分钟；最后加入0.2~0.8份抗氧剂、0.2~0.8份光稳剂和0.2~1份润滑剂继续混合3~5分钟；
（2）将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却制得汽车内饰材料，所述双螺杆挤出机为双真空且真空度要求≤-0.05bar的挤出机，其温度从喂料段到机头依次为不开加热常温、常温、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。
本发明的有益效果有：
1、本发明首次将无水乙醇或蒸馏水作为挤出造粒过程中的脱挥物质，结合相应的工艺和设备，最终制备出了一种低气味低挥发汽车内饰复合材料。
2、本发明利用无水乙醇或蒸馏水在加工过程中汽化为水蒸气，从而将复合材料中的挥发性小分子通过双螺杆挤出机的双真空环境将其部分或完全排出，以达到根除材料中的挥发性物质和有气味物质。
3、本发明采用无水乙醇或蒸馏水作为脱挥物质，其比传统的活性炭、分子筛、多孔硅胶材料价格便宜，来源广泛。
4、本发明的汽车内饰材料的挤出造粒工艺和设备要求严格，其双螺杆挤出机的第一段和第二段的加热不能开，保持常温即可。如果开了加热，温度超过蒸馏水或无水乙醇的沸点，使其提前汽化，其脱挥效果不明显；另外，双螺杆挤出机采用双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar，如果真空度不够的话，其蒸汽和小分子挥发物抽离不干净，其脱挥效果也不明显。
具体实施方式：
下面结合一些实施例与对比例对本发明作进一步说明。以下实施例只是本发明的典型例，本发明的保护范围并不局限于此。
以下实施例和对比例的气味按照上海大众的PV3900《汽车车厢内零部件气味实验》标准进行测试，其测试方法如下：
1、将20g造粒料置于1L气味试验瓶中；
2、在80℃烘箱中放置2h，取出待瓶冷却至60℃后，开始评定气味；
3、气味评定方法，气味评定根据表-1做出的气味等级标定。
表-1 气味等级
| 等级 | 气味描述 |
| 1 | 感觉不到 |
| 2 | 可感觉到，不扰人 |
| 3 | 可明显感觉到但还不扰人 |
| 4 | 扰人 |
| 5 | 强烈反感 |
| 6 | 难以容忍 |
有机挥发物按照上海大众的PV3341《有机化合物排放》标准进行测试总碳含量（TVOC），单位为μgC/g。
实施例和对比例中用到的材料如下：
聚丙烯：
共聚PP 型号：K7726H 厂家：中石化；
均聚PP 型号：S2040 厂家：上海赛科；
无机填料：
滑石粉 型号：AH51210 厂家：辽宁艾海；
碳酸钙 型号：LD-1000C 厂家：立达超微；
云母粉 型号：GH-2 厂家：滁州格锐；
碱式硫酸镁晶须 型号：WS-3D 厂家：营口威斯克；
增韧剂：
PE 型号：1018HA 厂家：埃克森美孚；
POE 型号：8200 厂家：陶氏化学；
EPDM 型号：4070 厂家：日本三井化学；
SEBS 型号：6159 厂家：台橡（南通）实业；
偶联剂：
硅烷偶联剂 型号：KH550 厂家：天长市绿色化工；
钛酸酯偶联剂 型号：TMC-981 厂家：天长市绿色化工；
铝酸酯偶联剂 型号：LS-62 厂家：天长市绿色化工；
抗氧剂：
受阻酚类 型号：1010 厂家：宜兴市天使合成化学；
亚磷酸酯类 型号：168 厂家：宜兴市天使合成化学；
硫代酯类 型号：DSTDP 厂家：宜兴市天使合成化学；
光稳剂：
受阻胺类 型号：UV3808PP5 厂家：美国氰特；
苯并三唑类 型号：UV5411 厂家：美国氰特；
二苯甲酮类 型号：UV531 厂家：美国氰特；
润滑剂：
乙撑双硬脂酰胺 型号：EBS 500目 厂家：广州市创锦鑫化工；
硬脂酸钙 型号：硬脂酸钙 厂家：广州市创锦鑫化工；
无水乙醇：
无水乙醇 型号：分析纯 厂家：天津市红岩化学试剂厂。
实施例1
首先称取100份聚丙烯K7726H、5份增韧剂1018HA、0.2份偶联剂KH550与高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；接着称取3份无水乙醇从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取10份无机填料AH51210加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；最后称取0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.1份抗氧剂DSTDP、0.05份光稳剂UV3808PP5、0.05份光稳剂UV5411、0.1份光稳剂UV531、0.1份润滑剂EBS 500目、0.1份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却制得汽车内饰材料。双螺杆挤出机为双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar，其温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。性能见表-2。
对比例1：不加无水乙醇
首先称取100份聚丙烯K7726H、5份增韧剂1018HA、0.2份偶联剂KH550与高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；接着称取10份无机填料AH51210加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；最后称取0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.1份抗氧剂DSTDP、0.05份光稳剂UV3808PP5、0.05份光稳剂UV5411、0.1份光稳剂UV531、0.1份润滑剂EBS 500目、0.1份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar。性能见表-2。
对比例2：双螺杆挤出机的第一段和第二段加热温度打开
首先称取100份聚丙烯K7726H、5份增韧剂1018HA、0.2份偶联剂KH550与高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；接着称取3份无水乙醇从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取10份无机填料AH51210加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；最后称取0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.1份抗氧剂DSTDP、0.05份光稳剂UV3808PP5、0.05份光稳剂UV5411、0.1份光稳剂UV531、0.1份润滑剂EBS 500目、0.1份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、180℃、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar。性能见表-2 。
对比例3：双螺杆挤出机的不是双真空，只有一个真空泵
首先称取100份聚丙烯K7726H、5份增韧剂1018HA、0.2份偶联剂KH550与高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；接着称取3份无水乙醇从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取10份无机填料AH51210加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；最后称取0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.1份抗氧剂DSTDP、0.05份光稳剂UV3808PP5、0.05份光稳剂UV5411、0.1份光稳剂UV531、0.1份润滑剂EBS 500目、0.1份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。单真空设计，且真空度要求≤-0.05bar。性能见表-2 。
对比例4：双螺杆挤出机为双真空设计，但基其真空度≥0.05bar
首先称取100份聚丙烯K7726H、5份增韧剂1018HA、0.2份偶联剂KH550与高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；接着称取3份无水乙醇从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取10份无机填料AH51210加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；最后称取0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.1份抗氧剂DSTDP、0.05份光稳剂UV3808PP5、0.05份光稳剂UV5411、0.1份光稳剂UV531、0.1份润滑剂EBS 500目、0.1份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。双真空设计，且真空度≥0.05bar。性能见表-2 。
表-2 实施例1和对比例1-4制备的材料的气味和TVOC性能
| 测试项目 | 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| 气味/等级 | 3.5 | 5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
| TVOC(＜C16)/(μgC/g) | 62 | 135 | 85 | 103 | 96 |
从以上实施例1和对比例1-4可明显看出，本发明制备的低气味低挥发性汽车内饰材料的气味低、挥发物少。是由于本发明采用无水乙醇作挥脱物质和双真空且真空度≤-0.05bar的双螺杆挤出机，可以将复合材料中的挥发性小分子通过双螺杆挤出机的双真空环境将其部分或完全排出，从而明显改善复合材料的气味和挥发物，以达到用作汽车内饰材料的要求。
实施例2
首先称取100份聚丙烯S2040、20份增韧剂8200、10份增韧剂4070、0.3份偶联剂TMC-981、0.5份偶联剂LS-62与高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟；接着称取9份无水乙醇从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取30份无机填料LD-1000C、20份无机填料GH-2加入高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟；最后称取0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.4份抗氧剂DSTDP、0.15份光稳剂UV3808PP5、0.25份光稳剂UV5411、0.4份光稳剂UV531、0.6份润滑剂EBS 500目、0.4份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却制得汽车内饰材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar。性能见表-3。
实施例3
首先称取60份聚丙烯K7726H、40份聚丙烯S2040、10份增韧剂1018HA、5份增韧剂6159、0.15份偶联剂KH550、0.18份偶联剂LS-62与高速混合机中混合3.4分钟，其中高速混合机的转速为260转/分钟；接着称取6份蒸馏水从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取15份无机填料LD-1000C、10份无机填料WS-3D加入高速混合机中混合4.2分钟，其中高速混合机的转速为250转/分钟；最后称取0.12份抗氧剂1010、0.18份抗氧剂168、0.2份抗氧剂DSTDP、0.11份光稳剂UV3808PP5、0.21份光稳剂UV5411、0.22份光稳剂UV531、0.22份润滑剂EBS 500目、0.13份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3.6分钟，其中高速混合机的转速为255转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却制得汽车内饰材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar。性能见表-3。
实施例4
首先称取30份聚丙烯K7726H、70份聚丙烯S2040、6份增韧剂1018HA、8份增韧剂8200、3份增韧剂4070、7份增韧剂6159、0.12份偶联剂KH550、0.16份偶联剂TMC-981、0.18份偶联剂LS-62与高速混合机中混合3.7分钟，其中高速混合机的转速为280转/分钟；接着称取7.5份蒸馏水从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入；再接着称取12份无机填料AH51210、15份无机填料LD-1000C、8份无机填料WS-3D加入高速混合机中混合4.6分钟，其中高速混合机的转速为275转/分钟；最后称取0.11份抗氧剂1010、0.16份抗氧剂168、0.23份抗氧剂DSTDP、0.14份光稳剂UV3808PP5、0.12份光稳剂UV5411、0.23份光稳剂UV531、0.25份润滑剂EBS 500目、0.32份润滑剂硬脂酸钙加入高速混合机中混合3.8分钟，其中高速混合机的转速为283转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却制得汽车内饰材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为常温（不开加热）、常温（不开加热）、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。双真空设计，且真空度要求≤-0.05bar。性能见表-3。
表-3 实施例2-4制备的材料的气味和TVOC性能
| 测试项目 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 气味/等级 | 2.5 | 3.5 | 3 |
| TVOC(＜C16)/(μgC/g) | 35 | 62 | 49 |
从以上实施例2-4可明显看出，本发明制备的低气味低挥发汽车内饰材料的环保效果显著，可明显改善材料的气味和挥发物。如实施例2，加入10份无水乙醇其效果显著，气味等级达2.5级，TVOC含量在35μgC/g。另外，从上面也看出本发明对挤出造粒的工艺及挤出设备要求严格，可满足大部分汽车主机厂对汽车内饰材料的要求，材料的应用前景广阔。
Claims (9)
1.一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：由以下组份按重量份制备而成：
聚丙烯 100份，
无机填料 10～50份，
增韧剂 5～30份，
偶联剂 0.2～0.8份，
抗氧剂 0.2～0.8份，
光稳剂 0.2～0.8份，
润滑剂 0.2～1份，
无水乙醇或蒸馏水 3～9份；
其制备方法如下：
（1）先将100份聚丙烯、5~30份增韧剂、0.2~0.8份偶联剂置于转速为200~300转/分钟的高速混合机中混合3~5分钟；接着将3~9份无水乙醇或蒸馏水从高速混合机的顶部液体加料处缓慢加入，同时加入10~50份无机填料继续混合3~5分钟；最后加入0.2~0.8份抗氧剂、0.2~0.8份光稳剂和0.2~1份润滑剂继续混合3~5分钟；
（2）将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却制得汽车内饰材料，所述双螺杆挤出机为双真空且真空度要求≤-0.05bar的挤出机，其温度从喂料段到机头依次为不开加热常温、常温、200℃、210℃、210℃、210℃、215℃、215℃、215℃、215℃。
2.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母、碱式硫酸镁晶须中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述增韧剂为聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类三者复配使用。
7.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述光稳剂为受阻胺类、苯并三唑类和二苯甲酮类三者复配使用。
8.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸钙两者复配使用。
9.根据权利要求1所述的一种低气味低挥发性的汽车内饰材料，其特征在于：所述无水乙醇为分析纯乙醇。
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