CN106009222A - 环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料及其制备方法。本发明采用玄武岩纤维作为热塑性弹性体改性增强材料，在保持热塑性弹性体原有高弹性，使材料具有柔软的触感的基础上，提高了材料的力学性能和耐刮擦性，并且玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，又具有绿色环保等特点，同时也避免了使用玻璃纤维不能与皮肤直接接触的缺点；采用EAA作为相容剂，共混过程中增强了基体材料之间的相容性，力学性能提高，同时还使所得最终材料具有低气味，低VOC等的特性。本发明材料来源广泛，成本低廉，环保性好，使用效果理想。

Description

环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车内饰美学设计的要求，汽车内饰件材料不仅要求强度高，抗冲击，耐刮擦及尺寸稳定性好等性能，同时提出内饰制件需要低的光泽，降低塑料感，增强真皮的质感，在视觉和触觉上给人以 “柔软”的感觉。一种方法是通过配方设计，赋予普通的硬质PP材料以“柔软”的触感且能通过一次注塑成型。专利JP2009/506177公开了一种增强聚丙烯材料，组份包括质量分数为5%-90%的软质聚丙烯材料、质量分数5%-60%的矿物或玻璃纤维和加工助剂等，具有良好的耐刮擦性和软触感。但是所用的聚丙烯为高橡胶含量的嵌段共聚聚丙烯，乙丙橡胶的含量高，与聚丙烯基体相容性较差，制件溶解出现流痕等缺陷。专利CN103254498A公开了一种具有非常好的耐刮擦性和柔软触感的由填料增强的热塑性材料组成的模塑组合物，该组合物具有良好的耐刮擦性以及较软的触感，但该方案中软材料含量均在50%以上，由此获得柔软的触感，但过多添加软材料将严重影响材料的力学性能。另一种解决方法是在制件表面包覆一层共聚合金等材料制备的蒙皮，增加触感柔软程度，但是这种方法不仅工序复杂、成本上升，而且这种共聚合金等材料含有较多的增塑剂和重金属稳定剂，产生环保和回收利用的难题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料及其制备方法，它具有良好的机械力学性能，弹性好，优良的耐刮擦性，具有低光泽度、低VOC、绿色环保等特点，较软的触感和低光泽度使其具有皮革的外观特性，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，按质量份计算，包括以乙烯-辛烯共聚物15～50份，聚丙烯25～50份，玄武岩纤维15～25份，相容剂2～8份，抗氧剂 0.2～1.2份，耐刮擦剂2～3份及润滑剂0.3～1.2份为制备原料。
所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3。
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯。
所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%。。
所述的相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物，其中丙烯酸的含量为20.5%，乙烯-丙烯酸共聚物的熔体流动速率：300g/10min。
所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3。
所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮含量的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098及抗氧剂1076中的任意一种和抗氧剂168按1:0.5～1:3的质量比混合。
环境友好型热塑性弹性体材料的制备方法，按上述质量份数取各组份，将乙烯-辛烯共聚物，聚丙烯，相容剂，抗氧剂，分散剂及耐刮擦剂加入高速混合机中搅拌混合均匀；再将混合好的原料加入双螺杆挤出机主喂料口中，同时从侧喂料口加中入玄武岩纤维，进行熔融挤出，造粒。
双螺杆挤出机的加工工艺参数如下：设定双螺杆挤出机的一区温度为155～160℃，二区温度为165～170℃，三区温度为175～180℃，四区温度为185～190℃，五区温度为195～200℃，六区温度为205～210℃，机头温度为170～180℃，主机频率为15～20HZ，喂料频率为5～10HZ；双螺杆挤出机的长径比为40～58:1，转速为180～300转/分钟。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用玄武岩纤维作为热塑性弹性体改性增强材料，在保持热塑性弹性体原有高弹性，使材料具有柔软的触感的基础上，提高了材料的力学性能和耐刮擦性，并且玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，又具有绿色环保等特点，同时也避免了使用玻璃纤维不能与皮肤直接接触的缺点；采用EAA作为相容剂，共混过程中增强了基体材料之间的相容性，力学性能提高，同时还使所得最终材料具有低气味，低VOC等的特性。本发明材料来源广泛，成本低廉，环保性好，使用效果理想。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下各实施例中，各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
其特征在于：按质量份计算，包括以乙烯-辛烯共聚物15～50份，聚丙烯25～50份，玄武岩纤维15～25份，相容剂3～10份，抗氧剂 0.2～1份，耐刮擦剂2～3份及润滑剂0.3～1.2份为制备原料。
本发明的实施例1：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，包括以乙烯-辛烯共聚物2000g，聚丙烯1200g，玄武岩纤维600g，相容剂80g，抗氧剂20g，耐刮擦剂80g及润滑剂20g为制备原料；所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3；所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%；所述的相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物，其中丙烯酸含量为20.5%，乙烯-丙烯酸共聚物的熔体流动速率：300g/10min；所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3；所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4；所述的抗氧剂为15g抗氧剂1010和5g抗氧剂168混合。
环境友好型热塑性弹性体材料的制备方法，按上述质量份数取各组份，将乙烯-辛烯共聚物，聚丙烯，相容剂，抗氧剂，分散剂及耐刮擦剂加入高速混合机中搅拌混合均匀；再将混合好的原料加入双螺杆挤出机主喂料口中，同时从侧喂料口加中入玄武岩纤维，进行熔融挤出，造粒。
双螺杆挤出机的加工工艺参数如下：设定双螺杆挤出机的一区温度为155～160℃，二区温度为165～170℃，三区温度为175～180℃，四区温度为185～190℃，五区温度为195～200℃，六区温度为205～210℃，机头温度为170～180℃，主机频率为15～20HZ，喂料频率为5～10HZ；双螺杆挤出机的长径比为40～58:1，转速为180～300转/分钟。
本发明的实施例2：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，包括以乙烯-辛烯共聚物1800g，聚丙烯1400g，玄武岩纤维600g，相容剂80g，抗氧剂28g，耐刮擦剂80g及润滑剂12g为制备原料；所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3；所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%；所述的相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物，其中AA丙烯酸含量为20.5%，乙烯-丙烯酸共聚物的熔体流动速率：300g/10min；所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3；所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4；所述的抗氧剂为18g抗氧剂1010和10g抗氧剂168混合。
制备方法实施例1。
本发明的实施例3：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，包括以乙烯-辛烯共聚物1000g，聚丙烯1800g，玄武岩纤维800g，相容剂200g，抗氧剂 40g，耐刮擦剂120g及润滑剂40g为制备原料；所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3；所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%；所述的相容剂为CA100；所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3；所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4；所述的抗氧剂为15g抗氧剂1098和25g抗氧剂168混合。
制备方法实施例1。但加工工艺参数为：一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为180℃，四区温度为190℃，五区温度为200℃，六区温度为210℃，机头温度为175℃，主机频率为17Hz,喂料频率为8Hz。
本发明的实施例4：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，包括以乙烯-辛烯共聚物800g，聚丙烯2000g，玄武岩纤维800g，相容剂200g，抗氧剂40g，耐刮擦剂100g及润滑剂20g为制备原料；所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3；所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%；所述的相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物，其中丙烯酸含量为20.5%，乙烯-丙烯酸共聚物的熔体流动速率：300g/10min；所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3；所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4；所述的抗氧剂为20g抗氧剂1098和20g抗氧剂168混合。
制备方法实施例3。
本发明的实施例5：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，包括以乙烯-辛烯共聚物1200g，聚丙烯1400g，玄武岩纤维100g，相容剂240g，抗氧剂 20g，耐刮擦剂100g及润滑剂40g为制备原料；所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3；所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%；所述的相容剂为CA100；所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3；所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4；所述的抗氧剂为8g抗氧剂1076和12g抗氧剂168混合。
制备方法实施例1，但加工工艺参数为：一区温度为165℃，二区温度为170℃，三区温度为175℃，四区温度为180℃，五区温度为190℃，六区温度为200℃，机头温度为180℃，主机频率为20Hz,喂料频率为10Hz。
本发明的实施例6：环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，包括以乙烯-辛烯共聚物1400g，聚丙烯1400g，玄武岩纤维800g，相容剂280g，抗氧剂 20g，耐刮擦剂80g及润滑剂20g为制备原料；所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3；所述的聚丙烯为共聚聚丙烯；所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%；所述的相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物，其中丙烯酸含量为20.5%，乙烯-丙烯酸共聚物的熔体流动速率：300g/10min；所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3；所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4；所述的抗氧剂为12g抗氧剂1076和8g抗氧剂168混合。
制备方法实施例5。
对比例：与实施例5相比，对比例改性过程中不加玄武岩纤维和相容剂，其它条件不变。
性能测试：拉伸性能采用拉力试验机测试，按照标准ASTMD-412进行检测；弯曲模量按照ISO178进行检测；熔融指数按照ISO1133检测，邵氏硬度按照ISO868进行检测；冲击强度按照ISO179/1eA进行检测；表面光泽度：按ASTM D523测试材料表面光泽度，光线入射角60°。测试结果如表1所示。
从表1可也看出，对比实施例1-6和对比例，实施例1-6的拉伸强度，弯曲模量等性能有明显提高，从以上数据说明本发明制备的玄武岩纤维增强热塑性弹性体有较好的拉伸强度、弯曲模量等力学性能，同时光泽度较低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：按质量份计算，包括以乙烯-辛烯共聚物15～50份，聚丙烯25～50份，玄武岩纤维15～25份，相容剂2～8份，抗氧剂0.2～1.2份，耐刮擦剂2～3份及润滑剂0.3～1.2份为制备原料。
2.根据权利要求1的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的乙烯-辛烯共聚物中的辛烯的摩尔含量大于10%，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～30g/10min，密度为0.865～0.940g/cm3。
3.根据权利要求1所述的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的玄武岩纤维的直径为6.6～10μm，线密度为22tex,断裂强度0.46～0.80N/tex，断裂伸长率为2.4～3.1%。
5.根据权利要求1所述的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物，其中丙烯酸含量为20.5%，乙烯-丙烯酸共聚物的熔体流动速率：300g/10min。
6.根据权利要求1所述的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的润滑剂为白色粉末树枝状聚合物，相对分子量质量为3280.2，表观密度为0.45g/cm3。
7.根据权利要求1所述的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的耐刮擦剂为反应接枝硅酮母粒，其中，硅酮的质量百分比为60%，载体树脂为聚丙烯，堆积密度为300kg/m3,载体树脂熔融指数>4。
8.根据权利要求1所述的环境友好型纤维增强热塑性弹性体材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098及抗氧剂1076中的任意一种和抗氧剂168按1:0.5～1:3的质量比混合。
9.一种如权利要求1所述的环境友好型热塑性弹性体材料的制备方法，其特征在于：按上述质量份数取各组份，将乙烯-辛烯共聚物，聚丙烯，相容剂，抗氧剂，分散剂及耐刮擦剂加入高速混合机中搅拌混合均匀；再将混合好的原料加入双螺杆挤出机主喂料口中，同时从侧喂料口加中入玄武岩纤维，进行熔融挤出，造粒。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的加工工艺参数如下：设定双螺杆挤出机的一区温度为155～160℃，二区温度为165～170℃，三区温度为175～180℃，四区温度为185～190℃，五区温度为195～200℃，六区温度为205～210℃，机头温度为170～180℃，主机频率为15～20HZ，喂料频率为5～10HZ；双螺杆挤出机的长径比为40～58:1，转速为180～300转/分钟。
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