CN107652555A - 一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法。一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物由以下质量份的原料组成：65～85份聚丙烯，5～15份抗冲击剂，10～20份填料，0.1～0.5份抗氧剂，0.5～1.0除气味剂，0.2～1.0份防尘剂。同时也公开了这种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物的制备方法。本发明的聚丙烯复合材料气味低，能满足汽车企业的气味要求；表面体积电阻率较低，能满足永久防尘要求；机械性能优异，刚韧平衡良好，成型性好。

Description

一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)材料由于其良好的综合性能，在汽车各大总成系统中获得了广泛应用。汽车外饰件与内饰件大多使用聚丙烯复合材料注塑成型。外饰件如保险杠、门槛、裙边等，汽车内饰件如仪表板、立柱、杂物箱、门板等。由于单纯的聚丙烯很难满足汽车各零部件的性能要求，需要添加滑石粉、玻纤、增韧剂、抗氧剂和耐划伤剂等进行改性，以便满足其机械性能和长期耐老化性能。但是这些物质的加入，在加工过程中会产生挥发性物质，这些物质是气味的主要来源，尤其是内饰材料，如果气味很大，会严重影响车内的空气质量，影响乘车员的身体健康，因此国内出台了《乘用车内空气质量评价指南》，改善车内空气质量迫在眉睫，也是当前所有车用内饰材料研究的重要课题。
同时，随着人们对生活品质的追求，其对汽车内饰的外观和舒适度要求也越来越高了，而传统的普通汽车内饰材料表面体积电阻率一般在1015～1017Ω·cm，当与其他物质接触或摩擦以后易聚集静电荷，表面所累积的静电容易吸附灰尘，影响使用者的舒适度，因此研究永久防尘的汽车内饰材料也是一个非常必要的课题。而目前解决表面静电的方法主要有：1)添加表面活性剂类抗静电剂，通过表面活性剂类产品的快速迁移和吸水性在制件表面形成防静电的薄膜，使制件表面的体积电阻率能达到109Ω·cm，然而受环境的影响很大，抗静电性能非常不稳定；2)添加导电材料类，如导电碳黑、金属粉末等，这种产品的体积电阻率能达到106Ω·cm，由于颜色的限制，其使用范围比较窄；3)添加高分子永久型抗静电剂在塑料内部形成一个具有导电能力的渗滤网络，由于此类产品的添加量较大，影响材料性能且价格昂贵，无法推广使用。
CN102399392A通过添加一种由碱金属盐和含有聚醚嵌段的高分子制成的抗静电母粒，加入马来酸酐接枝聚氧化乙烯和GMA接枝PP复配物作为相容剂，改善抗静电母粒和PP的相容性。虽然抗静电性能和力学机械性能合格，但是相容剂的加入，材料气味比较大，不适合用作汽车内饰材料。
CN104262751A通过加入碳黑母粒20～35％，使得导电母粒载体在基体中形成连续的导电网络结构，表面抗静电效果很好，且避免了直接添加大量碳黑导致的碳黑分散不均匀和污染问题。但是其添加量比较大，严重影响产品的力学性能，不适合用作汽车内饰材料。
CN104403175A公开一种永久抗静电的聚烯烃母料及其制备方法，是通过将碳系粉末、碳系纤维、金属粉末、金属纤维等导电粉末，加入聚丙烯中制成导电母粒。由于金属粉末和金属纤维与PP树脂相容性差，所以也加入了相容剂改善了其与PP界面的相容性。马来酸酐接枝PP的相容剂气味很大，因此该永久型抗静电母粒也不适合添加到汽车内饰材料中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，由以下质量份的原料组成：65～85份聚丙烯，5～15份抗冲击剂，10～20份填料，0.1～0.5份抗氧剂，0.5～1.0除气味剂，0.2～1.0份防尘剂。
聚丙烯的熔体流动速率在230℃，2.16kg条件下为(20～60)g/10min。
抗冲击剂为聚烯烃弹性体，其密度为(0.85～0.89)g/cm3，其熔体流动速率在190℃，2.16kg条件下为(2～5)g/10min。
填料为硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、云母粉、蒙脱土、高岭土中的至少一种。
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
除气味剂为无光触媒。
防尘剂为单壁碳纳米管。
一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物的制备方法，是按上述的组成称取原料，混合，挤出，造粒，得到低气味防尘车用内饰聚丙烯组合物。
制备方法中，挤出为双螺杆机挤出，双螺杆机的工艺参数为：1区160～180℃，2区180～200℃，3区180～200℃，4区180～200℃，5区180～200℃，6区180～200℃，7区180～200℃，8区200～220℃，9区210～250℃，10区210～250℃，机头温度200～230℃，机头压力3～4Mpa，主机电流29～31Hz，真空度-0.07～-0.05MPa。
本发明的有益效果是：
本发明的聚丙烯复合材料气味低，能满足汽车企业的气味要求；表面体积电阻率较低，能满足永久防尘要求；机械性能优异，刚韧平衡良好，成型性好。
具体而言：
1、与现有技术添加表面活性剂类抗静电剂、高分子永久型抗静电剂、导电碳黑和导电金属粉末制成的抗静电母粒等方法不同，本发明有效的避免了表面活性剂类抗静电剂的不稳定、高比例添加的高分子永久型抗静电剂的高成本、和添加导电碳黑和导电金属粉末抗静电母粒的着色限制和强烈气味等缺陷。
2、本发明通过添加一种单壁碳纳米管，其添加量小，抗静电效果优异且成品气味较低，能满足车用内饰料的低气味和永久防尘的要求。其原理为：由于碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，共轭效应显著，所以碳纳米管具有一些特殊的电学性质，而单壁碳纳米管以变角X光电子能谱检测其表面具有一定化学惰性，相对多壁碳纳米管化学结构比较简单，表面纯净，其物理结构和化学结构的相对均匀性，因此其表面结构更加规整，将其少量添加到聚丙烯组合物中均匀分散形成导电网络，降低了制件表面的体积电阻率，避免了制件表层因静电累计导致的灰尘吸附，从而达到永久防尘的作用。
具体实施方式
一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，由以下质量份的原料组成：65～85份聚丙烯，5～15份抗冲击剂，10～20份填料，0.1～0.5份抗氧剂，0.5～1.0除气味剂，0.2～1.0份防尘剂。
优选的，聚丙烯的熔体流动速率在230℃，2.16kg条件下为(20～60)g/10min；进一步优选的，聚丙烯的熔体流动速率在230℃，2.16kg条件下为(40～60)g/10min；高流动的聚丙烯在挤出加工和成型加工时受到的剪切小，从而尽可能降低气味小分子物质的产生。
优选的，聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
优选的，抗冲击剂为聚烯烃弹性体，其密度为(0.85～0.89)g/cm3，其熔体流动速率在190℃、2.16kg条件下为(2～5)g/10min；进一步的，聚烯烃弹性体为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
优选的，填料为硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、云母粉、蒙脱土、高岭土中的至少一种；进一步优选的，填料为滑石粉、碳酸钙、云母粉中的至少一种；再进一步优选的，填料为滑石粉。
优选的，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；进一步优选的，抗氧剂为抗氧剂168、626、1010、1098中的至少一种；再进一步优选的，抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010组成的复配抗氧剂；更进一步的，抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以质量比1:1组成的复配抗氧剂。
优选的，除气味剂为无光触媒，无光触媒的主要成分为纳米磷酸二氧化钛。
优选的，防尘剂为单壁碳纳米管。
一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物的制备方法，按上述的组成称取原料，混合，挤出，造粒，得到低气味防尘车用内饰聚丙烯组合物。
优选的，制备方法中，挤出为双螺杆机挤出，双螺杆机的工艺参数为：1区160～180℃，2区180～200℃，3区180～200℃，4区180～200℃，5区180～200℃，6区180～200℃，7区180～200℃，8区200～220℃，9区210～250℃，10区210～250℃，机头温度200～230℃，机头压力3～4Mpa，主机电流29～31Hz，真空度-0.07～-0.05MPa；进一步优选的，制备方法中，挤出为双螺杆机挤出，双螺杆机的工艺参数为：1区160～180℃，2区180～200℃，3区180～200℃，4区180～200℃，5区180～200℃，6区180～200℃，7区180～200℃，8区200～220℃，9区210～250℃，10区210～250℃，机头温度200～230℃，机头压力3.8Mpa，主机电流30Hz，真空度-0.06MPa。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
聚丙烯组合物的实施例1～5和对比例1～3的配方组成如表1所示。
表1聚丙烯组合物的配方组成(质量份)
原材料 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
EP548R 55 55 55 55 55 55 55 65
PPH-MM20-S 20 20 20 20 20 20 30 /
聚烯烃弹性体 10 10 10 10 10 10 5 15
滑石粉 15 15 15 15 15 15 10 20
抗氧剂1010 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.25 0.05
抗氧剂168 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.25 0.05
无光触媒 / 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.8
单壁碳纳米管 / / 0.1 0.2 0.8 1.0 0.8 0.8
实施例1～5以及对比例1～3聚丙烯组合物的制备方法为按表1中的组成称取原料，混合，经双螺杆挤出机混炼，挤出，造粒，得到聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的工艺参数为：1区160～180℃，2区180～200℃，3区180～200℃，4区180～200℃，5区180～200℃，6区180～200℃，7区180～200℃，8区200～220℃，9区210～250℃，10区210～250℃，机头温度200～230℃，机头压力3.8Mpa，主机电流30Hz，真空度-0.06MPa。
实施例1～5以及对比例1～3所得的复合材料性能测试条件及标准如表2所示，复合材料的性能结果如表3所示。
表2复合材料的性能测试条件及标准
物性 条件 单位 测试标准
密度 水中置换 g/10cm3 ISO1183/2013
拉伸强度 50mm/min MPa ISO527/2-93
弯曲模量 2mm/min MPa ISO178-93
冲击强度 23℃ kJ/m2 ISO180-93
体积电阻率 23℃ Ω·cm GB/T1410-2006
气味等级 放置2h CLASS VS-01.00-T-14004-A4-2016
气味评判标准为：
1级：无气味；
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。
VS-01.00-T-14004-A4-2016为长安汽车的气味标准，标准要求气味等级≤2.5级。
表3复合材料的性能结果
物性 单位 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度 g/10cm3 1.00 1.01 1.01 0.99 0.99 1.00 0.98 1.02
拉伸强度 MPa 22.2 22.1 22.4 22.3 22 22 23.5 20.1
弯曲模量 MPa 1700 1710 1740 1720 1700 1725 1900 1800
冲击强度 kJ/m2 11.5 11.8 11.4 12.0 12.3 12.4 8.9 19.8
体积电阻率 Ω·cm 2.0×1017 2.2×1017 3.2×1012 4.0×107 1.5×105 3.4×104 3.6×105 3.4×105
气味等级 CLASS 3.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.5 2.5
根据表3的性能结果可知：
1、对比例1未添加单壁碳纳米管，体积电阻率为2.0×1017Ω·cm；对比例3添加0.1％的单壁碳纳米管，体积电阻率为3.2×1012Ω·cm；实施例1添加0.2％的单壁碳纳米管，体积电阻率为4.0×107Ω·cm；实施例2～5添加0.8％以上的单壁碳纳米管体积电阻率能达到4.0×105Ω·cm以下；因此当单壁碳纳米管添加量达到0.2％以上时，制件表面体积电阻率下降非常明显，能达到永久防尘的表面体积电阻要求。
2、对比例1未添加无光触媒，其气味3.5级；对比例2添加1％的无光触媒，气味降到2.0级，满足长安气味2.5级的气味要求；当对比例3、实施例1、实施例2分别添加不同比例的单壁碳纳米管，其气味仍然能达到2.0级；因此添加单壁碳纳米管不会影响产品气味，同时添加无光触媒0.5％以上，其产品气味能满足长安气味2.5的气味要求。

Claims (9)

1.一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：由以下质量份的原料组成：65～85份聚丙烯，5～15份抗冲击剂，10～20份填料，0.1～0.5份抗氧剂，0.5～1.0除气味剂，0.2～1.0份防尘剂。
2.根据权利要求1所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：聚丙烯的熔体流动速率在230℃，2.16kg条件下为(20～60)g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：抗冲击剂为聚烯烃弹性体，其密度为(0.85～0.89)g/cm3，其熔体流动速率在190℃，2.16kg条件下为(2～5)g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：填料为硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、云母粉、蒙脱土、高岭土中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：除气味剂为无光触媒。
7.根据权利要求1所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物，其特征在于：防尘剂为单壁碳纳米管。
8.一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：按权利要求1～7任一项所述的组成称取原料，混合，挤出，造粒，得到低气味防尘车用内饰聚丙烯组合物。
9.根据权利要求8所述的一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：挤出为双螺杆机挤出，双螺杆机的工艺参数为：1区160～180℃，2区180～200℃，3区180～200℃，4区180～200℃，5区180～200℃，6区180～200℃，7区180～200℃，8区200～220℃，9区210～250℃，10区210～250℃，机头温度200～230℃，机头压力3～4Mpa，主机电流29～31Hz，真空度-0.07～-0.05MPa。
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