CN105968579A - 一种具有指示功能和低voc毒性的聚丙烯复合材料及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料及应用。包括如下重量份数的组分:包括如下重量份数的组分:聚丙烯50‑75份,玻璃纤维20‑35份,抗氧化剂0.5‑2份,滑石粉2‑6份,VOC抑制剂5‑10份,荧光粉8‑16份。本发明的聚丙烯复合材料中VOC抑制剂能够吸附降解有机挥发气体,采用抗菌剂提高了材料的抗菌性能,解决了在使用聚丙烯复合材料时可能对人体产生的健康问题;添加了玻璃纤维,提升了材料的韧性和强度,具有广泛的应用价值,添加了荧光粉,使材料本身具有发光指示功能,解决了现有技术中涂覆或贴附发光材料所带来的脱落问题,并在光线不足的情况下实现了汽车内部的路线指示功能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料及应用。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种重要的塑料,其原料丰富、价格低廉、工艺简便、应用广泛。然而,聚丙烯的冲击韧性较低,收缩率较大,因而在一定程度上限制了它应用的广泛性。近年来,随着高分子材料的进步和技术的发展,人们在改善PP的强度和韧性方面做了大量研究。一般采用在聚丙烯中添加弹性体、刚性粒子共混或弹性体与HDPE、LDPE等共混在提高拉伸强度、弯曲强度的同时提高韧性。为了提高其强度,现有技术中制备了微纤维/超细粉末/聚丙烯复合材料(CN1328084A),或通过玻璃纤维增强材料的强度、韧性(CN103937110A)。
特别对于汽车内饰件而言,过去汽车内饰件多使用金属等材料,外观和质感都不理想。热塑性塑料具有易成型、韧性好、强度高、隔热好、质地轻、耐腐蚀、手感好及成本低等一系列优点,己经取代了传统钢铁材料在汽车内饰件上的应用。然而随着人们生活水平的提高,除了材料的强度、韧性之外,塑料的环保抗菌性也得到了越来越多的重视。此外,塑料汽车内饰件所带来的挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOC)也是主要的有害性气体成分,对人们的健康产生了严重的威胁。上述专利文献中并未关注这一性质。
目前,关于低VOC聚丙烯材料研究的报道较多,他们大多采用化学反应、物理吸附以及熔体脱挥技术来改善原有聚丙烯材料中VOC的散发问题。如。专利CN101817953B添加了气味吸附剂制备了一种低散发的改性聚丙烯复合材料,气味吸附剂包括:粘土、膨润土、多孔二氧化硅、活性氧化铝或分子筛。然而,通过控制原材料来源降低VOC只解决了VOC产生的一个因素,不能解决加工过程中新产生的VOC物质。而吸附法,无论是物理吸附还是化学吸附,均存在吸附的选择性和平衡性的问题。中国专利CN105001525A通过添加由活性炭、分子筛、沸石粉中的至少一种和纳米无机粉体(TiO2或ZnO)混合制备的吸附剂来降低气味和VOC,前者主要用于吸附,后者主要用于吸附降解VOC,但20-80nm的纳米无机粉体易团聚,其吸附降解的能力就大打折扣,且未加任何修饰,需要在紫外光激发下才能发挥作用,因此,效果十分有限。欧洲专利EP 1988122A1采用茂金属聚丙烯树脂为基体树脂制备低VOC的汽车内饰材料。专利CN101255252B公开了一种低散发型汽车内饰件专用料,由聚丙烯80-90份,超细滑石粉10-20份,低分子有机物驱除剂1.0-3.0份,抗氧剂1.0-2.0份组成。其中低分子有机驱除剂包括碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢镁、水、沸点低于200℃的脂肪醇。
述专利文献大多关注与VOC的控制,并未关注复合材料的其他功能扩展。当采用上述聚丙烯复合材料提高汽车内饰件的质感时,虽然VOC的毒性得到了一定的控制,但同时也使材料本身丧失了一定的功能。例如,当采用聚丙烯复合材料形成座椅时,现有技术往往在座椅的边缘涂覆或贴附荧光、夜光等发光材料,用于指示人们行走的路线。这种方法虽然在一定程度上提升了材料的功能性,但是经过涂覆或贴附的发光材料耐磨性较差,即使在表面再次进行保护处理也无法满足长久的指示需要。现有技术中,专利文献CN102505520A虽然公开了添加荧光粉,但是其针对的是一种功能面料,与聚丙烯复合材料有显著的差异,无法将其应用于汽车内饰件上;专利文献CN102206383A虽然公开了汽车保险杆用的聚丙烯复合材料中添加了加工助剂,但是该加工助剂为润滑剂、色粉或荧光增白剂,其目的并不是解决夜间汽车内部的指示问题,也未解决VOC的释放问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中聚丙烯复合材料存在的缺陷,本发明的目的是提供一种具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,在降低其VOC毒性的同时使其具备发光指示功能,从而使该聚丙烯复合材料能够更好地应用于汽车内饰件,例如座椅的侧边缘上。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,包括如下重量份数的组分:
聚丙烯50-75份,玻璃纤维20-35份,抗氧化剂0.5-2份,滑石粉2-6份,VOC抑制剂5-10份,荧光粉8-16份;
作为优选,所述所述VOC抑制剂包括凹凸棒土、海泡石和硅藻土。
作为优选,所述的玻璃纤维为长玻璃纤维,所述长玻璃纤维的长度为5-25mm。
作为优选,所述抗氧化剂选自受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类热稳定剂;其中所述受阻酚类为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010),硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧剂DSTP),亚磷酸酯类为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或几种。
作为优选,所述荧光粉为硫化锌、硫化锶、硫化钙或卤磷酸钙,其中所述卤磷酸钙依照专利文献CN102505520A中公开的方法制得。
本发明进一步地提供了上述具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料在汽车内饰件中的应用,尤其作为座椅的侧边缘材料使用。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明的聚丙烯复合材料中VOC抑制剂能够吸附降解有机挥发气体,采用抗菌剂提高了材料的抗菌性能,解决了在使用聚丙烯复合材料时可能对人体产生的健康问题;
2、本发明添加了玻璃纤维,提升了材料的韧性和强度,具有广泛的应用价值;
3、本发明在复合材料中添加了荧光粉,使材料本身具有发光指示功能,解决了现有技术中涂覆或贴附发光材料所带来的脱落问题,并在光线不足的情况下实现了汽车内部的路线指示功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步解释说明。
实施例1
本实施例提供了一种具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,该复合材料包括如下重量份数的组分:
聚丙烯50份,长度为10mm的玻璃纤维34份,抗氧剂1010为0.5份,滑石粉2.5份,凹凸棒土5份,硫化锌荧光粉8份;
上述原料球磨干燥后,将除VOC抑制剂之外的上述原料从双螺旋挤出机的主喂料口加入,进行熔融共混,然后在侧喂料口加入VOC抑制剂,与其他原料熔融共混,经挤出机真空挤出造粒、冷却、干燥,得到所述产品。
实施例2
采用与实施例1相同的方法制备具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,不同之处在于复合材料中的抗氧化剂采用抗氧剂DSTP,VOC抑制剂采用硅藻土,荧光粉采用硫化锶。
实施例3
采用与实施例1相同的方法制备具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,不同之处在于该复合材料包括如下重量份数的组分:
聚丙烯60份,长度为25mm的玻璃纤维20份,抗氧剂DSTP为2份,滑石粉2份,海泡石6份,硫化钙荧光粉10份。
实施例4
采用与实施例3相同的方法制备具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,不同之处复合材料中的抗氧化剂采用抗氧剂168,荧光粉采用卤磷酸钙。
将实施例1-4所制得的产品进行注塑成型制备测试样条,其中:
(1)拉伸强度:按ISO527测试,速度50mm/min;
(2)悬臂梁缺口冲击强度:ISO180测试;
(3)弯曲模量:按ISO178测试,速度为2mm/min;
(4)弯曲强度:按ISO178测试;
(5)断裂伸长率:按ISO 527-2测试;
(6)低温缺口冲击强度(-40℃,24h):ISO180测试;
(7)熔体流动速率MFR:按照ISO 1133-1-2012进行测试;
(8)总有机化合物排放(TVOC)测定按照德国汽车工业联合会的标准VDA277测试进行测定,性能测试结果见表1。
表1 由实施例1-4制得的产品注塑成型制备的测试样条的性能结果
从表1可以看出,添加VOC抑制剂后,材料中的TVOC远远低于行业内对TVOC的限值要求。同时,材料中添加荧光粉,使材料本身具备了发光指示性能。材料中的玻璃纤维增强了复合材料的强度,抗氧化剂成分提高了材料的耐用度。
将上述具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料在汽车内饰件中的应用,尤其作为座椅的侧边缘材料使用,具有极高的应用价值。
以上描述是用于实施本发明的一些最佳模式和其他实施方式,只是对本发明的技术构思起到说明示例作用,并不能以此限制本发明的保护范围,本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的精神和范围内,进行修改和等同替换,均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,其特征在于:包括如下重量份数的组分:
包括如下重量份数的组分:聚丙烯50-75份,玻璃纤维20-35份,抗氧化剂0.5-2份,滑石粉2-6份,VOC抑制剂5-10份,荧光粉8-16份。
2.根据权利要求1所述的具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,其特征在于:所述VOC抑制剂包括凹凸棒土、海泡石和硅藻土。
3.根据权利要求1所述的具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,其特征在于:所述的玻璃纤维为长玻璃纤维,所述长玻璃纤维的长度为5-25mm。
4.根据权利要求1所述的具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,其特征在于:所述抗氧化剂选自受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类热稳定剂;其中所述受阻酚类为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯,亚磷酸酯类为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料,其特征在于:所述荧光粉为硫化锌、硫化锶、硫化钙或卤磷酸钙。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料的应用,将所述复合材料应用在汽车内饰件上。
7.根据权利要求6所述的具有指示功能和低VOC毒性的聚丙烯复合材料的应用,优选地将该所述复合材料作为座椅的侧边缘材料使用。
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