CN106674688A - 一种tpe‑v材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TPE‑V材料及其制备方法和应用，TPE‑V材料由以下重量份数成分组成：PP：8‑18份，EPDM：10‑25份，石蜡油：5‑15份，聚烯烃：5‑20份，LDPE：15‑25份，TPO：10‑25份，硫化剂：0.5‑5份，助硫化剂：0.2‑3份，耐刮擦剂组合：0.5‑8份，紫外线吸收剂组合：0.2‑3份，润滑剂组合：0.5‑4份，色母粒子：2‑5份；通过混料、硫化和共混后制成。制成的TPE‑V材料具有很好的延展性好、抗张强度高和耐刮擦，用于制备汽车仪表板表皮、汽车门板表皮，具有节约能源、高效率、低成本、环保等优势。

Description

一种TPE-V材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，尤其涉及一种TPE-V材料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。
背景技术
目前应用在汽车仪表板表皮的多数为PVC材料，少数为PU材料。其中，PVC材料存在耐高低温性不好、抗冲击性差的缺陷。在高温条件下，PVC中添加的增塑剂会很容易释放，PVC自己结构也会发生降解释放出对人体有害的物质，进而影响人体健康。在极限低温下，副驾驶位置的安全气囊爆破时，也会因为耐低温性差而有碎屑飞出，碎屑有击中人体的高风险。而PU材料则因为其成本过高，很大程度限制其使用，同时，PU材料生产的表皮易变形，伸展度较小，不利于仪表板的后续加工。
另外，这两种材料的成型方式分别为搪塑成型和喷涂成型，其设备投入较高，加工周期长，产能低下。其中，搪塑成型耗能过高，在提倡节能的社会环境下，发展空间受限。
因此，急需一种可以取代PVC和PU的材料，作为仪表板表皮材料的主体。经过多方面研究，人们发现TPE-V兼具塑料和橡胶的特性，是一种可替代PVC的环保热塑性弹性体材料，在汽车部件，机械设备，电子电器，消费品等领域也被广泛应用。但是，普通TPE-V材料的延展性不足，在用于汽车仪表板阴模成型时，不易成膜或者成膜厚度过大，生产出来的表皮材料，其表面光泽过高，皮纹深度不够，材料的耐刮擦性能也一般。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种延展性好、抗张强度高、耐刮擦的TPE-V材料。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种TPE-V材料，其特征在于，所述TPE-V材料由以下重量份数成分组成：PP：8-18份，EPDM：10-25份，石蜡油：5-15份，聚烯烃：5-20份，LDPE：15-25份，TPO：10-25份，硫化剂：0.5-5份，助硫化剂：0.2-3份，耐刮擦剂组合：0.5-8份，紫外线吸收剂组合：0.2-3份，润滑剂组合：0.5-4份，色母粒子：2-5份。
在上述的一种TPE-V材料中，所述聚烯烃为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或两种。
在上述的一种TPE-V材料中，所述硫化剂为DCP、酚醛树脂中的一种或两种。
在上述的一种TPE-V材料中，所述助硫化剂为TMPTMA、SnCl2中的一种或两种。
在上述的一种TPE-V材料中，所述耐刮擦剂组合为硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA按质量比(5-10):(2-5):0.1复配而成。此三种耐刮擦剂各有利弊，复配使用，能达到最优的耐刮擦效果。
在上述的一种TPE-V材料中，所述紫外线吸收剂组合由UV3808、UV5411按质量比1：2复配而成。按此比例复配，其协同效果最优，且添加量最小，对材料整体物理性能的影响最小。
在上述的一种TPE-V材料中，所述润滑剂组合由硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡按质量比1:1:(1-2)复配而成。内外润滑剂复配使用，能使润滑效果达到最优状态。
本发明第二个目的在于提供上述TPE-V材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、称取PP、EPDM、聚烯烃和石蜡油，通过失重喂料加入双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混后制成半成品粒子；
S2、将硫化剂、助硫化剂和上述半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，经熔融共混后制成硫化半成品粒子；
S3、将色母粒子、紫外光吸收剂组合、耐刮擦剂组合、润滑剂组合、LDPE、TPO、上述硫化半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，经熔融共混后制成TPE-V材料。
在上述的一种TPE-V材料的制备方法中，步骤S1中双螺杆挤出机的主机转速为250-550RPM，投料量为150-500kg/h，熔融的温度为160-210℃。
在上述的一种TPE-V材料的制备方法中，步骤S2中双螺杆挤出机的主机转速为250-550RPM，投料量为150-500kg/h，熔融的温度为160-200℃。
在上述的一种TPE-V材料的制备方法中，步骤S3中双螺杆挤出机的主机转速为250-800RPM，投料量为150-500kg/h，熔融的温度为160-200℃。
本发明第三个目的在于提供上述TPE-V材料的应用，所述TPE-V材料用于制备汽车仪表板表皮、汽车门板表皮。
在上述的一种TPE-V材料的应用中，所述TPE-V材料通过挤出成型制成厚度在0.5mm左右的表皮材料，之后再通过过阴模成型，制成汽车仪表板或汽车门板用的表皮件，相对于搪塑成型，具有节约能源，高效率，低成本，环保等优势。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1.本发明通过添加适当比例的高延展性LDPE和高韧性的TPO，保证以PP、LDPE为连续相的TPE-V材料具有很好的延展性和韧性，能形成0.5mm厚度以下的模层。
2.本发明通过在TPE-V材料中加入耐刮擦剂和润滑剂，在成型后，部分会逐渐迁移至表面，保证材料的耐刮擦性能。
3.本发明通过动态硫化，使EPDM交联并以海岛结构均匀分散在以PP、LEPE为主体的连续相中，使TPE-V材料具有橡胶的弹性和PP的可塑性，橡胶的弹性提供给材料非常好的舒适度，PP的可塑性提供给材料非常好的加工性，保证最后的表皮件表面具有一定的哑光性，使视觉上具有和真皮表面一致的外观效果。
4.本发明TPE-V材料通过挤出成型、阴模吸塑成型制成汽车仪表板用的表皮件、汽车门板用表皮件，具有节约能源、高效率、低成本、环保等优势。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
表1：实施例1-4的TPE-V材料的组成成分及其重量份数
实施例1：
按表1中实施例1的组成成分及其重量份数配伍原料，其中，原料中的润滑剂组合由硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡按质量比1:1:2复配而成，聚烯烃为乙烯-辛烯共聚物，硫化剂为DCP，助硫化剂为TMPTMA，耐刮擦剂组合为硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA按质量比8:2:0.1复配而成，紫外线吸收剂组合由UV3808、UV5411按质量比1：2复配而成。
将上述PP、EPDM、聚烯烃和石蜡油，通过失重喂料加入双螺杆挤出机的料斗中，在主机转速为350RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成半成品粒子；
然后将硫化剂、助硫化剂和上述半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成硫化半成品粒子；
最后将色母粒子、紫外光吸收剂组合、耐刮擦剂组合、润滑剂组合、LDPE、TPO、上述硫化半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为600kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成TPE-V材料，经过均化2h后，包装成成品。
实施例2：
按表1中实施例2的组成成分及其重量份数配伍原料，其中，原料中的润滑剂组合由硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡按质量比1:1:2复配而成，聚烯烃为乙烯-丁烯共聚物，硫化剂为DCP，助硫化剂为TMPTMA，耐刮擦剂组合为硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA按质量比6:5:0.1复配而成，紫外线吸收剂组合由UV3808、UV5411按质量比1：2复配而成。
将上述PP、EPDM、聚烯烃和石蜡油，通过失重喂料加入双螺杆挤出机的料斗中，在主机转速为350RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成半成品粒子；
然后将硫化剂、助硫化剂和上述半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成硫化半成品粒子；
最后将色母粒子、紫外光吸收剂组合、耐刮擦剂组合、润滑剂组合、LDPE、TPO、上述硫化半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为600kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成TPE-V材料，经过均化2h后，包装成成品。
实施例3：
按表1中实施例3的组成成分及其重量份数配伍原料，其中，原料中的润滑剂组合由硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡按质量比1:1:2复配而成，聚烯烃为乙烯-辛烯共聚物，硫化剂为酚醛树脂，助硫化剂为SnCl2，耐刮擦剂组合为硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA按质量比6:5:0.1复配而成，紫外线吸收剂组合由UV3808、UV5411按质量比1：2复配而成。
将上述PP、EPDM、聚烯烃和石蜡油，通过失重喂料加入双螺杆挤出机的料斗中，在主机转速为350RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成半成品粒子；
然后将硫化剂、助硫化剂和上述半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成硫化半成品粒子；
最后将色母粒子、紫外光吸收剂组合、耐刮擦剂组合、润滑剂组合、LDPE、TPO、上述硫化半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为600kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成TPE-V材料，经过均化2h后，包装成成品。
实施例4：
按表1中实施例4的组成成分及其重量份数配伍原料，其中，原料中的润滑剂组合由硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡按质量比1:1:2复配而成，聚烯烃为乙烯-丁烯共聚物，硫化剂为酚醛树脂，助硫化剂为SnCl2，耐刮擦剂组合为硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA按质量比8:2:0.1复配而成，紫外线吸收剂组合由UV3808、UV5411按质量比1：2复配而成。
将上述PP、EPDM、聚烯烃和石蜡油，通过失重喂料加入双螺杆挤出机的料斗中，在主机转速为350RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成半成品粒子；
然后将硫化剂、助硫化剂和上述半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为500kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成硫化半成品粒子；
最后将色母粒子、紫外光吸收剂组合、耐刮擦剂组合、润滑剂组合、LDPE、TPO、上述硫化半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，在主机转速为600RPM，投料量为600kg/h，温度为150℃-210℃条件下，经熔融共混后制成TPE-V材料，经过均化2h后，包装成成品。
应用实施例1-4：
将实施例1-4制成的TPE-V材料通过挤出制成的表皮材料，然后阴模吸塑成型工艺制成汽车仪表板表皮。
应用对比例1：
市售普通PVC材料制成的汽车仪表板表皮。
应用对比例2：
市售普通PU材料制成的汽车仪表板表皮。
应用对比例3：
市售普通TPE-V材料制成的汽车仪表板表皮。
将应用实施例1-4和应用对比例1-3制成的汽车仪表板表皮进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2：
从表2可知，本发明TPE-V材料制成的汽车仪表板表皮各方面性能均优于对比例制成的汽车仪表板表皮，说明本发明的TPE-V材料具有非常好的延展性、抗张强度和耐刮擦性。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中PP的重量份还可以为8份、10份、11份、13份、14份、16份、17份、18份。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中EPDM的重量份还可以为10份、11份、12份、13份、14份、16份、17份、19份、21份、23份、24份、25份。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中石蜡油的重量份还可以为5份、6份、7份、8份、11份、13份、14份、15份。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中聚烯烃的重量份还可以为5份、6份、7份、8份、9份、11份、13份、14份、15份、16份、17份、19份、20份。
在上述实施例及其替换方案中，聚烯烃还可以为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物的混合。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中LDPE的重量份还可以为15份、16份、17份、19份、21份、23份、24份、25份。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中TPO的重量份还可以为10份、11份、12份、13份、15份、16份、17份、19份、21份、22份、23份、24份、25份。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中硫化剂的重量份还可以为0.5份、0.8份、1份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份。
在上述实施例及其替换方案中，硫化剂还可以为DCP、酚醛树脂的混合。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中助硫化剂的重量份还可以为0.2份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份。
在上述实施例及其替换方案中，助硫化剂还可以为TMPTMA、SnCl2的混合。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中耐刮擦剂组合的重量份还可以为0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.8份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份。
在上述实施例及其替换方案中，耐刮擦剂组合中硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA的质量比还可以为5:2:0.1、6:2:0.1、7:2:0.1、9:2:0.1、10:2:0.1、5:3:0.1、6:3:0.1、7:3:0.1、8:3:0.1、9:3:0.1、10:3:0.1、5:4:0.1、6:4:0.1、7:4:0.1、8:4:0.1、9:4:0.1、10:4:0.1、5:5:0.1、7:5:0.1、8:5:0.1、9:5:0.1、10:5:0.1。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中紫外线吸收剂组合的重量份还可以为0.2份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中润滑剂组合的重量份还可以为0.8份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份。
在上述实施例及其替换方案中，润滑剂组合中硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡的质量比还可以1:1:1、1:1:1.2、1:1:1.5、1:1:1.8。
在上述实施例及其替换方案中，组成成分中色母粒子的重量份还可以为2份、2.5份、3.5份、4份、4.5份、5份。
在上述应用实施例及其替换方案中，TPE-V材料还可以用于制备汽车门板表皮。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-4和应用实施例1-4作为代表说明本发明申请优异之处。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (9)

1.一种TPE-V材料，其特征在于，所述TPE-V材料由以下重量份数成分组成：PP：8-18份，EPDM：10-25份，石蜡油：5-15份，聚烯烃：5-20份，LDPE：15-25份，TPO：10-25份，硫化剂：0.5-5份，助硫化剂：0.2-3份，耐刮擦剂组合：0.5-8份，紫外线吸收剂组合：0.2-3份，润滑剂组合：0.5-4份，色母粒子：2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种TPE-V材料，其特征在于，所述聚烯烃为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种TPE-V材料，其特征在于，所述硫化剂为DCP、酚醛树脂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种TPE-V材料，其特征在于，所述助硫化剂为TMPTMA、SnCl2中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种TPE-V材料，其特征在于，所述耐刮擦剂组合为硅酮母粒、芥酸酰胺、PPA按质量比(5-10):(2-5):0.1复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种TPE-V材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂组合由UV3808、UV5411按质量比1：2复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种TPE-V材料，其特征在于，所述润滑剂组合由硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡按质量比1:1:(1-2)复配而成。
8.一种如权利要求1-7任一所述的TPE-V材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、称取PP、EPDM、聚烯烃和石蜡油，通过失重喂料加入双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混后制成半成品粒子；
S2、将硫化剂、助硫化剂和上述半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，经熔融共混后制成硫化半成品粒子；
S3、将色母粒子、紫外光吸收剂组合、耐刮擦剂组合、润滑剂组合、LDPE、TPO、上述硫化半成品粒子通过失重喂料投入到双螺杆挤出机料斗中，经熔融共混后制成TPE-V材料。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的TPE-V材料的应用，其特征在于，所述TPE-V材料用于制备汽车仪表板表皮、汽车门板表皮。
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