CN108102218B - 一种高质感汽车内饰材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车内饰材料及其制备方法，尤其是一种高质感汽车内饰材料及其制备方法。本发明的材料包括以下重量份数的组分：聚丙烯40‑70份，柔软剂1‑10份，补强剂10‑25份，促进剂2‑5份，高弹体5‑20份，矿物粉5‑25份，功能助剂1‑3份。本发明通过强剪切、超高速拉伸方法实现取向成纤，大幅提高了原有聚丙烯材料强度、刚性、韧性和耐热性，同时获得了高品质外观制品，再通过高剪切分散实现了高弹体在体系中的良好分散，获得了表面柔软触感、低光泽度，消除制品硬塑感，提升汽车塑料内饰视觉档次和手感舒适度，有利于营造出最舒适的车内空间。

Description

一种高质感汽车内饰材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车内饰材料及其制备方法，尤其是一种高质感汽车内饰材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对汽车性能的要求除了在动力性、经济性、安全性之外，在车辆的舒适性方面的要求也越来越高。舒适的驾驶环境渐渐成为现代汽车的重要标志。其中，车内饰件是人们进入汽车第一眼看到和感触到的零部件，它的档次水平是整车舒适性非常重要的部分。目前，大多数中、低档车内饰件主要以硬塑注塑为主，给人以低端感觉。为提高可视内饰件的舒适性档次，主机厂主要通过在硬质注塑件表面蒙皮或者喷涂弹性涂料，给人以软质化舒适触感，但是这些方式不但工序复杂、成本高、效率低，还会产生有害物质迁移，产生VOC等物质污染车内空气。因此，需要开发可一步注塑成型兼顾刚韧平衡和具有表面高质感的汽车内饰材料，实现经济型中低档车内饰高舒适性水平。
近年来，人们也进行了一些尝试开发，比如在为了实现零部件软性表观的前提下保证零部件刚性要求，往往会在高橡胶含量的聚丙烯材料中直接引入玻璃纤维，虽然这样起到骨架支撑作用，实现了刚性，但是，玻纤的引入会在材料注塑过程中零件表面产生浮纤等问题，还会造成零部件表面非常粗糙，这是无法满足汽车内饰零部件的要求的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明通过强剪切、超高速拉伸方法在聚丙烯熔体中实现内部组分取向成纤，大幅提高了原有聚丙烯材料强度、刚性、韧性和耐热性，同时，避免了直接物理添加纤维产生的表面粗糙、表面浮纤、使用中纤维表面迁移等制品成型和使用安全问题，实现聚丙烯强度和刚性提高的情况下保证了材料高外观质量，再通过高剪切分散实现了高弹体在体系中的良好分散，实现了制品表面软触感、低光泽度，消除制品硬塑感，提升汽车塑料内饰视觉档次，有利于营造出最舒适的车内空间。另外，通过一体直接注塑成型获得高品质外观，免去了现有汽车内饰产品蒙皮粘接等后加工流程，减低了内饰零部件总成的制造成本。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高质感汽车内饰材料，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯 40-70份，
柔软剂 1-10份
补强剂 10-25份
促进剂 2-8份
高弹体 5-20份
矿物粉 5-25份
功能助剂1-3份。
更进一步地，所述聚丙烯熔融指数为20-100g/10min，优选熔融指数为 30-60g/10min。
更进一步地，所述柔软剂为季戊四醇脂肪酸酯、甘油单脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、端羟基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、双烷基二甲基季铵盐中的一种，优选端羟基聚硅氧烷。
更进一步地，所述补强剂为聚酰胺66、聚酰胺6、芳香族聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯中的一种；优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。
更进一步地，所述促进剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸及丙烯酸酯类共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
更进一步地，所述丙烯酸及丙烯酸酯类共聚物是乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸钠共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯- 丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物中的一种，优选乙烯-丙烯酸类共聚物。
更进一步地，所述高弹体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、乙烯辛烯共聚物(POE)、乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶中的一种，优选EPDM；
所述矿物粉为滑石粉、晶须、碳酸钙、云母中的一种，优选滑石粉。
更进一步地，所述功能助剂包括光老化剂、抗氧剂、润滑剂，所述光老化剂为氰特3808；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098 中的一种，优选抗氧剂168；所述润滑剂为硬脂酸钙、硅酮、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种，优选硅酮。
所述高质感汽车内饰材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚丙烯、补强剂、促进剂、功能助剂按照一定重量份数加入到混合机中混合1-3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中，经过塑化、强剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒；其中，物料出挤出机口模后，采用高速拉伸方法，拉伸速度超过1500r/min(优选3000r/min)，使得料子直径与口模直径比例小于等于1：10(优选1：40)，同时快速进入冷却水槽，冷却定型，获得取向成纤增强聚丙烯复合材料；
步骤二：将步骤一获得的取向成纤聚丙烯复合材料、高弹体、柔软剂、矿物粉按照一定重量份数放入混合机中混合1-3min，得到混合物；然后将其通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有高质感特征的聚丙烯复合材料；其中，物料出挤出机口模后，牵引速度 400-800r/min；
步骤三：将步骤二获得的聚丙烯复合材料放入注塑机，进行注塑成型，获得高质感汽车内饰零部件。
步骤一中，双螺杆挤出机料筒温度180-280℃，步骤二中挤出机料筒温度 180-240℃；步骤三中注塑机温度为180-230℃，注射速度60-90mm/min。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、与传统的玻璃纤维、有机纤维等通过物理直接添加方式增强复合材料相比，本发明的取向成纤聚丙烯复合材料的增强纤维不是添加的，而是配方内部高强度组分(如聚酰胺、聚酯等)在挤出过程中受强剪混和或牵拉作用变形，取向形成的，因体系各组分间良好粘接，所成纤维在聚丙烯基体中分散更加均匀，避免了直接添加方式的纤维在材料成型过程中的表面粗糙、表面浮纤等问题，保证了内饰产品优良的外观质量；而且此种方式形成的微纤维对挤出机螺杆及料筒的磨损更小，同时减少耗能，提高产量；另一方面，微纤维的存在对聚丙烯材料形成增强骨架。当内饰产品受到外来撞击或者受力时，可通过界面层由聚丙烯基体传递到纤维上，将应力很好的分散和消耗，提高了复合材料的抗冲击、耐热等性能。同时，本发明材料避免了直接添加方式的纤维在内饰产品使用中纤维遇到人体体液(如汗液等)发生表面迁移等造成的乘客健康安全问题。
2、本发明通过高剪切分散实现了高弹体在体系中的良好分散，实现了制品表面柔软触感、低光泽度，消除制品硬塑感，提升汽车塑料内饰视觉档次；柔软剂和促进剂可以降低汽车内饰件表面摩擦阻力，使其产生润滑、柔软的作用，实现了内饰产品具有油脂类的平滑性和舒适手感，提升驾驶者和乘客触感舒适档次；另一方面还可以起到抗静电效果；本发明一系列特点有利于营造出最舒适的车内空间。
3、本发明可实现一体直接注塑成型，免去现有为提升塑料内饰档次所采取的蒙皮粘接等后加工流程，减低高档次内饰零件制造成本，同时减少皮革、面料、胶水等材料使用，降低软质聚丙烯复合材料气味和VOC散发，改善车内空气质量，满足汽车内饰件散发性有害物质含量标准要求；而且，本发明良好的加工性能克服了普通材料成型大平面内饰制件表观虎皮纹、发白等问题，高弹体的使用使得内饰零部件外观耐划伤性能优异。最终有效。
4、本发明提供的材料成本更低，制备方法工艺简单易行，生产效率高、成品率高、易于实现工业化特点。
附图说明
图1是实施例1中的取向微纤增强聚丙烯复合材料的电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种高质感汽车内饰材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将熔融指数为30g/10min的聚丙烯40份、PET 25份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、抗氧剂168 1份、硅酮1份、光稳定剂3808 1份加入到混合机中混合1-3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中，经过塑化、强剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒；其中，物料出挤出机口模后，采用高速拉伸方法，拉伸速度3000r/min，使得料子直径与口模直径比例等于1：40，同时快速进入冷却水槽，冷却定型，获得取向成纤增强聚丙烯复合材料；双螺杆挤出机料筒温度 180-280℃。
步骤二：将步骤一获得的取向成纤聚丙烯复合材料、EPDM 5份、端羟基聚硅氧烷10份，滑石粉13份放入混合机中混合1-3min，得到混合物；然后将其通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有高质感特征的聚丙烯复合材料；其中，物料出挤出机口模后，牵引速度 400-800r/min，挤出机料筒温度180-240℃；
步骤三：将步骤二获得的聚丙烯复合材料放入注塑机，进行注塑成型，获得高质感汽车内饰零部件。其中，注塑机温度为180-230℃，注射速度60-90mm/min。
实施例2
一种高质感汽车内饰材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将将熔融指数为60g/10min的聚丙烯70份、聚酰胺6 10份、乙烯 -丙烯酸共聚物2份、抗氧剂1098 1份、乙撑双硬脂酰胺0.2份、光稳定剂3808 0.3份加入到混合机中混合1-3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中，经过塑化、强剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒；其中，物料出挤出机口模后，采用高速拉伸方法，拉伸速度1500r/min，使得料子直径与口模直径比例等于1： 20，同时快速进入冷却水槽，冷却定型，获得取向成纤增强聚丙烯复合材料；双螺杆挤出机料筒温度180-280℃。
步骤二：将步骤一获得的取向成纤聚丙烯复合材料、POE 15份、端羟基聚硅氧烷6份，滑石粉25份放入混合机中混合1-3min，得到混合物；然后将其通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有高质感特征的聚丙烯复合材料；其中，物料出挤出机口模后，牵引速度 400-800r/min，挤出机料筒温度180-240℃；
步骤三：将步骤二获得的聚丙烯复合材料放入注塑机，进行注塑成型，获得高质感汽车内饰零部件。其中，注塑机温度为180-230℃，注射速度60-90mm/min。
实施例3
一种高质感汽车内饰材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将熔融指数为20g/10min的聚丙烯60份、聚酰胺66 20份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物8份、抗氧剂168 1份、硅酮0.6份、光稳定剂3808 0.4 份加入到混合机中混合1-3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中，经过塑化、强剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒；其中，物料出挤出机口模后，采用高速拉伸方法，拉伸速度2500r/min，使得料子直径与口模直径比例等于1：30，同时快速进入冷却水槽，冷却定型，获得取向成纤增强聚丙烯复合材料；双螺杆挤出机料筒温度180-280℃。
步骤二：将步骤一获得的取向成纤聚丙烯复合材料、SEBS 8份、晶须5份、季戊四醇脂肪酸酯5份放入混合机中混合1-3min，得到混合物；然后将其通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有高质感特征的聚丙烯复合材料；其中，物料出挤出机口模后，牵引速度 400-800r/min，挤出机料筒温度180-240℃；
步骤三：将步骤二获得的聚丙烯复合材料放入注塑机，进行注塑成型，获得高质感汽车内饰零部件。其中，注塑机温度为180-230℃，注射速度60-90mm/min。
实施例4
一种高质感汽车内饰材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将熔融指数为100g/10min的聚丙烯52份、聚碳酸酯18份、乙烯- 丙烯酸甲酯共聚物6份、抗氧剂1098 0.5份、EBS 0.2份、光稳定剂3808 0.3 份加入到混合机中混合1-3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中，经过塑化、强剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒；其中，物料出挤出机口模后，采用高速拉伸方法，拉伸速度5000r/min，使得料子直径与口模直径比例等于1：60，同时快速进入冷却水槽，冷却定型，获得取向成纤增强聚丙烯复合材料；双螺杆挤出机料筒温度180-280℃。
步骤二：将步骤一获得的取向成纤聚丙烯复合材料、EPDM 20份、晶须15 份、季戊四醇脂肪酸酯1份放入混合机中混合1-3min，得到混合物；然后将其通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有高质感特征的聚丙烯复合材料；其中，物料出挤出机口模后，牵引速度 400-800r/min，挤出机料筒温度180-240℃；
步骤三：将步骤二获得的聚丙烯复合材料放入注塑机，进行注塑成型，获得高质感汽车内饰零部件。其中，注塑机温度为180-230℃，注射速度60-90mm/min
根据上述实施例的制备方法，将其具体配方制作如下表格，其中对比例的制备方法与实施例1相同，仅是对比例中选用的原材料的份数，以及添加的助剂不同，其中，对比例中聚丙烯熔融指数为30g/10min。
对比例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
聚丙烯 70 40 70 60 52
端羟基聚硅氧烷 10 6
季戊四醇脂肪酸酯 5 1
PET 25
聚酰胺6 10
聚酰胺66 20
聚碳酸酯 18
乙烯-丙烯酸共聚物 5 2
氯乙烯-丙烯酸酯共聚物 8
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 6
EPDM 5 20
POE 10 15
SEBS 8
滑石粉 20 13 25
晶须 5 15
抗氧剂168 1 1 1
抗氧剂1098 0.5 0.5
乙撑双硬脂酰胺 0.5 0.2 0.2
硅酮 1 0.6
光稳定剂3808 0.3 1 0.3 0.4 0.3
对上表中的产品进行性能检测，结果如下表：
本发明产品实施例性能表
Figure BDA0001519619760000071
Figure BDA0001519619760000081
由以上表格可以看出，与对比例相比，本发明实施例具有更高的强度、模量和耐热性，更重要的是更低的光泽度及更低的表面硬度，这可以使得制品获得更高档次的视觉效果和手感触觉，提升汽车内饰空间舒适性。另外，更低的划格色差表明本发明具有更好的抗应力发白和耐刮伤性能。
对实施例1中的取向微纤增强聚丙烯复合材料进行电镜扫描，如图1所示，补强剂在经高速剪切拉伸后，发生高度取向，已经成纤细的纤维形态。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高质感汽车内饰材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯40-70份，
柔软剂1-10份
补强剂10-25份
促进剂2-8份
高弹体5-20份
矿物粉5-25份
功能助剂1-3份；
所述促进剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸及丙烯酸酯类共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种；
所述柔软剂为季戊四醇脂肪酸酯、甘油单脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、端羟基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、双烷基二甲基季铵盐中的一种；
所述补强剂为聚酰胺66、聚酰胺6、芳香族聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚碳酸酯中的一种；
将上述组分通过强剪切、超高速拉伸方法在聚丙烯熔体中实现内部组分取向成纤。
2.根据权利要求1所述高质感汽车内饰材料，其特征在于：所述聚丙烯熔融指数为20-100g/10min。
3.根据权利要求1所述高质感汽车内饰材料，其特征在于：所述丙烯酸及丙烯酸酯类共聚物是乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸钠共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物中的一种。
4.根据权利要求1所述高质感汽车内饰材料，其特征在于：所述高弹体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙丙橡胶、丁腈橡胶中的一种；
所述矿物粉为滑石粉、晶须、碳酸钙、云母中的一种。
5.根据权利要求1所述高质感汽车内饰材料，其特征在于：所述功能助剂包括光老化剂、抗氧剂、润滑剂，所述光老化剂为氰特3808；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的一种；所述润滑剂为硬脂酸钙、硅酮、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述高质感汽车内饰材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将聚丙烯、补强剂、促进剂、功能助剂按照一定重量份数加入到混合机中混合1-3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中，经过塑化、强剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒；其中，物料出挤出机口模后，采用高速拉伸方法，拉伸速度超过1500r/min，使得料子直径与口模直径比例小于等于1：10，同时快速进入冷却水槽，冷却定型，获得取向成纤增强聚丙烯复合材料；
步骤二：将步骤一获得的取向成纤聚丙烯复合材料、高弹体、柔软剂、矿物粉按照一定重量份数放入混合机中混合1-3min，得到混合物；然后将其通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有高质感特征的聚丙烯复合材料；其中，物料出挤出机口模后，牵引速度400-800r/min；
步骤三：将步骤二获得的聚丙烯复合材料放入注塑机，进行注塑成型，获得高质感汽车内饰零部件。
7.根据权利要求6所述高质感汽车内饰材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，双螺杆挤出机料筒温度180-280℃，步骤二中挤出机料筒温度180-240℃；步骤三中注塑机温度为180-230℃，注射速度60-90mm/min。
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