CN107629386B - 一种商用车内饰板材的环保abs树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车内饰板材技术领域，具体涉及一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物。一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物，其组分包括60‑90wt％的ABS，2‑10wt％的水母粒，3‑15wt％的增韧剂1，3‑20wt％的增韧剂2，0.1‑5wt％的其它助剂；其中，ABS为不同冲击强度与流动性的乳液法聚合或者本体法聚合而成的聚合物。由于采用上述技术方案，本发明在确保材料的各项物理力学性能不受影响的基础上，制得的产品具有挥发性有机化合物少，产品气味低的优点，可用于对挤出板材的横向和纵向性能要求较高、对气味和总碳挥发要求较高的环保车用内饰板材件的应用场合，具有较好的应用市场和销售前景。
Description
技术领域
本发明涉及汽车内饰板材技术领域，具体涉及一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物。
背景技术
公交车和客车是城市交通里解决市民出行的重要交通工具，分担城市客运运力大概是50-60％。我国城市公交车和客车总量大约为50多万辆，且呈逐年增长的趋势。但随着中国商车保有量的增大、新能源客车的大量出现，作为其中使用量较大ABS板材材料，具有较好的销量前景。
板材级的ABS材料属于挤出级ABS树脂材料，国内用量很大，主要作为冰箱内饰和汽车内饰用板材。作为汽车用材时，要求其产品具有优良的加工性能、较高的耐化学性、较好的低温韧性，产品的横纵向性能差异较小，气味较低，挥发性有机化合物较少，外观好的特点，因此板材级ABS材料的生产技术含量较高。ABS挤出板材生产时原材料的性能对后面的所有工序都会产生影响，所以越是在前面的工序，越要精心控制。ABS原料主要选用挤出级树脂，因其A、B、S三种组分比较均衡，熔融指数一般不超过10g/10min。实践中以0.5-7.0g/10min为佳，成型性能优良，易操作，同时在热成型中加工性好。
汽车室内属于密闭空间，塑料中的小分子有机挥发物很容易迁移到塑料制品的表面，从而不同程度地释放出刺激性气味，并挥发到室内空气中，给乘员造成不良驾乘感受，长时间接触甚至会造成健康问题。随着人们对环境健康意识的不断增强，车内环境问题引起人们越来越多的重视和关注。截2015底，全国机动车保有量2.79亿辆，平均每百户有31辆私家车。然而，对于车主十分关注的乘用车内空气质量问题，强制性国标在多年呼吁后姗姗来迟。根据环保部最新发布的《乘用车内空气质量评价指南》强制标准征求意见稿，车内空气中的苯、甲苯、二甲苯和乙苯等有害物质都有了更为严苛的限量值，并给出了汽车厂家强制执行的时间表：2017年1月1日起，所有新定型销售车辆必须满足本标准要求；此前已经定型的车辆，自2018年7月1日起实施强制标准要求。在上述要求下，降低车内有害物和气味等级成为目前车辆开发和制造的重点之一，而环保材料的发展也成为必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案实现：
一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物，其组分包括ABS、水母粒、增韧剂1、增韧剂2、其它助剂，按重量百分比计量，各组分配比如下：
所述ABS为不同冲击强度与流动性的乳液法聚合或者本体法聚合而成的聚合物。
优选的，所述ABS为本体法聚合而成聚合物，其熔体流动速率为2g/10min-15g/10min，试验温度为220℃，试验负载为100000g，其常温冲击强度大于20KJ/m2。
所述水母粒为白色粒子，以多孔聚合物为载体而富含低沸点易挥发组分的母料，在材料的加工过程中，水母粒受热后释放出低沸点的萃取剂，在热和剪切力的作用下形成大量微泡，该微泡与材料中加工过程产生的挥发性有机化合物(VOC)互溶萃取，在后端真空负压的作用下被抽离，进而有效去除材料的VOC和恶劣气味。
所述增韧剂1为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(Ethylene-Acrylic Ester-Glycidyl Methacrylate)，其为乳白色半透明弹性体。
所述的增韧剂2为ABS接枝马来酸酐的接枝聚合物，马来酸酐的接枝率在0.5％-2.5％之间。
本发明当加入增韧剂1后，其中的GMA基团可以和增韧剂2材料中的马来酸酐基团发生化学反应，产生交联网络，其中的基团可以和材料中的其他成分发生化学反应，使挤出板材的横向和纵向的缺口冲击强度和伸长率得到提高，同时可以降低挤出板材的横向和纵向的缺口冲击强度和伸长率取向性，还可以改善制品的耐寒性。
所述其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、着色剂、热稳定剂、润滑剂、有机调色剂、无机调色剂中的任一种或者几种的组合，用于防止材料在光和热的作用下发生性能变化，也可以较好地维持材料的性能。
所述的一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物的制备方法为：
1)将所述组分按照所述配比中的重量百分比称量；
2)将称量后的各组分加入高速混合机中混合；
3)将步骤2)中得到的混合物输入双螺杆挤出机挤出造粒得到产品。
所述制备方法的制备步骤2)中的混合作业时间为2分钟-5分钟。
所述制备方法的制备步骤3)中所使用的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。本发明的螺杆组合不同于加工普通ABS材料的螺杆组合，经调整后的螺杆组合确保了产品的性能较好，且利于材料后期的加工。
所述双螺杆挤出机具有十个工作温区，各温区的工作温度为：一区200℃，二区210℃，三区220℃，四区220℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，机头区220℃。
所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300RPM-500RPM，挤出造粒的产量为100kg/h-400kg/h，真空表读数控制在0.6MPa～0.8MPa。
本发明中的双螺杆挤出机的抽真空装置经过加工改造后使其在使用时真空度更大，抽真空的效果更好，确保材料的TVOC含量较少，材料的气味更小。
有益效果：由于采用上述技术方案，本发明在确保材料的各项物理力学性能不受影响的基础上，制得的产品具有挥发性有机化合物少，产品气味低的优点，可用于对挤出板材的横向和纵向性能要求较高、对气味和总碳挥发要求较高的环保车用内饰板材件的应用场合，具有较好的应用市场和销售前景。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例进一步阐述本发明。
一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物，其组分按重量百分比计量后的配比如下：
配比中采用的ABS为不同冲击强度与流动性的乳液法聚合或者本体法聚合而成的聚合物。优选以本体法聚合而成的聚合物为本发明采用的ABS料，其处于试验温度220℃，试验负载为100000g的测试条件下测得的熔体流动速率为2g/10min-15g/10min，其常温冲击强度大于20KJ/m2。水母粒为白色粒子，以多孔聚合物为载体而富含低沸点易挥发组分的母料。增韧剂1为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(Ethylene-AcrylicEster-Glycidyl Methacrylate)，其为乳白色半透明弹性体，选用法国阿珂玛公司的AX8900。增韧剂2为ABS接枝马来酸酐的接枝聚合物，马来酸酐的接枝率在0.5％-2.5％之间。其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、着色剂、热稳定剂、润滑剂、有机调色剂、无机调色剂中的任一种或者几种的组合，用于防止材料在光和热的作用下发生性能变化，也可以较好地维持材料的性能。其中，热稳定剂选用Ciba公司产的商品牌号为Irganox1010的抗氧剂1010和商品牌号为Irgafos 168的抗氧剂168，抗氧剂选用化学名称为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
各组分通过下列制备方法制得产品：
1)将各组分按照配比中的重量百分比称量；
2)将称量后的各组分加入高速混合机中混合2分钟-5分钟；
3)将步骤2)中得到的混合物输入双螺杆挤出机挤出造粒得到产品。
制备方法中所使用的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。本发明的螺杆组合不同于加工普通ABS材料的螺杆组合，经调整后的螺杆组合确保了产品的性能较好，且利于材料后期的加工。双螺杆挤出机具有十个工作温区，各温区的工作温度为：一区200℃，二区210℃，三区220℃，四区220℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，机头区220℃。双螺杆挤出机的螺杆转速为300RPM-500RPM，挤出造粒的产量为100kg/h-400kg/h，真空表读数控制在0.6MPa～0.8MPa。本发明中的双螺杆挤出机的抽真空装置经过加工改造后使其在使用时真空度更大，抽真空的效果更好，确保材料的TVOC含量较少，材料的气味更小。
性能评价方式及实施标准：
将制备步骤3)得到的粒子材料事先在90℃-100℃的鼓风烘箱中干燥2小时-3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注塑机上进行注射成型制样。然后放置于恒温(23±2℃)恒湿(50±2％)箱中保存24小时后进行物性测试。
拉伸性能测试按ISO527-2进行，试样尺寸为150mm*10mm*4mm，拉伸速度为50mm/min；
弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80mm*10mm*4mm，弯曲速度2mm/min；
常温和低温悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180进行，试样尺寸为80mm*10mm*4mm，摆锤为2.75J；
熔融指数测试按照ISO 1133进行测试，测试条件为220℃，10kg负荷；
材料的气味按照PV3900进行测试；
材料的TVOC特性按照德国大众汽车公司PV3341标准执行测试，用毛细管气相色谱仪进行测试，试样为1g粒料。
通过注塑机注塑形成350mm*100mm*4mm样条，通过不同方向切割制得横向纵向拉伸样条。材料的综合力学性能通过测试所得的横纵向拉伸强度，横纵向断裂伸长率，熔融指数以及横纵向冲击强度的数值进行评判；
材料的气味特性根据标准规定分为：
1级：无味道，
2级：有气味，但无干扰性气味，
3级：有明显气味，但无干扰性气味，
4级：有干扰性气味，
5级：有强烈干扰性气味，
6级：有不能忍受的气味。
本发明通过4组实例和3组对比例进行比较测定材料的各项性能。其中，对比例1中不加入水母粒、对比例2中不加入增韧剂1、对比例3中不加入增韧剂2，以此来比较判断水母粒、增韧剂1和增韧剂2对材料性能的影响。
下表1为实例1-4及对比例1-3材料的配方表：
| 组分 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| ABS(wt％) | 89.8 | 84.8 | 87.8 | 79.8 | 90 | 90 | 90 |
| 水母粒(wt％) | 2 | 2 | 2 | 5 | 4.8 | 4.8 | |
| AX8900(wt％) | 3 | 3 | 5 | 5 | 4.8 | 5 | |
| ABS接枝MAH(wt％) | 5 | 10 | 5 | 10 | 5 | 5 | |
| 抗氧剂1010(wt％) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 抗氧剂168(wt％) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
下表2为实例1-4及对比例1-3材料的测试结果表：
从实例1、2、3、4与对比例1的对比可以看出，对于不同的ABS，水母粒和增韧剂的组合，水母粒体系可以显著降低ABS材料的气味和TVOC.多孔聚合物为载体而富含低沸点易挥发组分的水母粒受热后释放出低沸点的萃取剂，在热和剪切力的作用下形成大量微泡，该微泡与材料中加工过程产生的挥发性有机化合物(VOC)互溶萃取，在后端真空负压的作用下被抽离，进而有效去除材料的VOC和恶劣气味，并且对材料的物性影响很小。
从实例1、2、3、4与比例2、3的对比可以看出，单一的增韧剂不能解决ABS的取向性问题。单独添加增韧1和增韧剂2都会导致材料的横向断裂伸长率偏低的问题，纵向断裂伸长率也不如复合增韧剂增韧的体系，原因是增韧剂1与ABS相容性有限，拉伸时分子链易滑脱，影响了材料的断裂伸长率。增韧剂2与ABS相容性好，但不能提高ABS的断裂伸长率，只有在两个增韧剂同时添加的时候，产品的横纵向断裂伸长率和常温与低温冲击强度，提升的更加明显，两个增韧剂具有一定的协同作用，增韧剂1中的GMA基团可以和增韧剂2材料中的马来酸酐基团发生化学反应，产生一定程度的交联，可使挤出板材的横向和纵向的缺口冲击强度和伸长率提高，同时可以降低挤出板材的横向和纵向的缺口冲击强度和伸长率取向性。最终使材料的性能较好，该特性对横纵向有特殊要求的材料具有非常大的贡献。
本发明的商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物之所以能够达到较为理想发明目的，与原材料ABS，水母粒，增韧剂的正确选取密不可分，同时加工使用的螺杆组合和挤出工艺也非常重要。
上述内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种商用车内饰板材的环保ABS树脂组合物，其组分包括ABS、水母粒、增韧剂1、增韧剂2、其它助剂，按重量百分比计量，各组分配比如下：
所述增韧剂1为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，其为乳白色半透明弹性体，选用法国阿珂玛公司的AX8900；
所述的增韧剂2为ABS接枝马来酸酐的接枝聚合物，马来酸酐的接枝率在0.5％-2.5％之间；
所述ABS为不同冲击强度与流动性的乳液法聚合或者本体法聚合而成的聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料的开发，其特征在于，所述ABS为本体法聚合而成聚合物，其熔体流动速率为2g/10min-15g/10min，试验温度为220℃，试验负载为100000g，其常温冲击强度大于20KJ/m2。
3.根据权利要求1所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料，其特征在于，所述水母粒采用以多孔聚合物为载体而富含低沸点易挥发组分的母料。
4.根据权利要求1所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料，其特征在于，所述其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、着色剂、热稳定剂、润滑剂、有机调色剂、无机调色剂中的任一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料，其特征在于，其制备方法为：
1)将所述组分按照所述配比中的重量百分比称量；
2)将称量后的各组分加入高速混合机中混合；
3)将步骤2)中得到的混合物输入双螺杆挤出机挤出造粒得到产品。
6.根据权利要求5所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料，其特征在于，所述制备方法的制备步骤2)中的混合作业时间为2分钟-5分钟。
7.根据权利要求6所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料，其特征在于，所述制备方法的制备步骤3)中所使用的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。
8.根据权利要求7所述的一种商用车内饰板材的环保ABS材料，其特征在于，所述双螺杆挤出机具有十个工作温区，各温区的工作温度为：一区200℃，二区210℃，三区220℃，四区220℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，机头区220℃；
所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300RPM-500RPM，挤出造粒的产量为100kg/h-400kg/h，真空表读数控制在0.6MPa～0.8MPa。
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