CN108129745A - 一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料。该材料是由聚丙烯（PP）、植物纤维粉末、相容剂、木塑偶联剂、除味剂及润滑剂制备而成。其制备方法为：先将植物纤维粉末用表面活性剂处理，然后将聚丙烯树脂、相容剂、偶联剂、白油、除味剂在高混机中共混1‑5分钟；再向高混机中加入植物纤维，共混1‑5分钟。将所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170‑180℃、转速160‑300r/min、主喂料频率2‑19Hz的工艺条件下造粒。本发明制备了一种耐刮伤PP材料，该材料具有优异的耐刮伤性、拉伸强度高和弯曲模量高等优点。材料中所用植物纤维粉末具有环保、价格低廉、密度低、来源广泛易得的特点，有效的利用了农业废弃物。

Description

一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料及制备方法

技术领域

本发明属于聚丙烯材料改性技术领域，具体涉及一种植物纤维填充改性、环保型耐刮伤聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

目前我国的汽车行业发展异常迅猛，汽车行业竞争越来越大。汽车企业要想进一步发展，就需要使汽车更加环保、更舒适、更安全，使用环保、性能可靠的材料是解决该问题的一种方式。高分子材料在车用材料中占据了主要的地位，在这些高分子材料中，PP材料具有优异的综合性能，因此PP材料在汽车工业中消耗量越来越大。PP材料有着美观、可塑性强、持久力好的优点，但是汽车在运行中一旦出现事故就对车体表面造成严重的破坏，这种破坏可以使PP材料产品功能失效，并且降低了车辆整体性和美观性。所以针对PP材料的刮伤性研究已经成为车用高分子材料发展中重要的组成部分。

天然植物纤维复合材料是以天然植物纤维作填充材料,以树脂作基体的一种复合材料。可广泛应用于汽车、建筑、装潢等领域，具有广泛的发展前景。各种天然植物纤维具有价廉、可回收、可降解、可再生、来源广泛等优点,并具能够充分利用秸秆、木材、棉纤维、麻纤维等天然资源，减少石油基聚合物的用量，降低不可再生资源的消耗。随着人们对汽车整体性、美观性及材料环保性的要求越来越高。环保型耐刮伤聚合物材料将会成为车用高分子材料研究的一个新方向。

目前专利中对PP材料耐刮性的方法主要是通过添加填料、润滑剂；与橡胶或者弹性体共混；改变PP的结晶形态；不同类型PP共混等。专利申请号201410834224.2《一种汽车内饰用聚丙烯塑料》，该专利是通过添加耐刮擦剂改善PP的耐刮伤性，专利配方中有易析出、易挥发物；材料不环保，在使用过程中易影响人体健康。专利申请号201410605777.0《一种低成本耐刮擦PP/PET合金材料及其制备方法》，该专利是利用耐刮擦剂SR-100来改善PP材料的耐刮伤性，但制备的材料力学性能不够优异。添加植物纤维制备环保型耐刮伤材料专利很少；本发明采用了两种牌号的PP共混，并添加了植物纤维粉末，制备出了汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料。

发明内容

本发明克服现有技术中的不足，提供一种成本低、配比合理，力学性能好的环保型耐刮伤聚丙烯复合材料，以替代目前市场上汽车内外饰聚丙烯材料。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

其原料组分按重量计，配方如下：聚丙烯共混物70-80份。其中牌号为BX3900的PP质量份数为15-70份，牌号为B8101的PP质量份数为10-65份；目数为50目~300目植物纤维粉末10-20份；0~5份相容剂KT-1；偶联剂0~5份；白油0~3份，除味剂0.3份。

一种环保型耐刮伤聚丙烯复合材料制备方法，其方法包括以下步骤：

（1）将经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理的植物纤维粉末在80℃温度下烘干4-6个小时。然后称取10-20份植物纤维粉末备用；

（2）称取70-80份聚丙烯树脂，0-5份相容剂、0-5份偶联剂、0~3份白油，加入高混机中高混1-5 min。再将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混1-5 min；

（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速160-300r/min、主喂料频率2-19Hz的工艺条件下造粒，制备本发明所述的耐刮伤聚丙烯复合材料。

本发明所述的环保型耐刮伤聚丙烯复合材料的制备方法，具有以下优点：

1、本发明中一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料是利用植物纤维粉末填充改性的聚丙烯材料，具有优异的耐刮伤性、拉伸强度高的优点。材料中所用植物纤维粉末具有环保、价格低廉、密度低、来源广泛易得的特点，该发明十分有效的利用了农业废弃物。能够有效的减少石油基聚合物的用量，降低不可再生资源的消耗；

2、本发明环保型耐刮伤聚丙烯复合材料能够在双螺杆挤出机中一步完成，制备工艺简单且易于操作，适合大规模工业化生产；

3、本发明制备的环保型耐刮伤聚丙烯复合材料密度小且具有良好的机械性能、耐热性能，可应用于汽车轻量化材料达到节能减排的目的，降低环境污染。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明作进一步说明，有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的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，仍属于本发明保护范围。

另外实施例性能表格中所列标准为大众TL52388内饰PP材料性能指标；实施例中所用材料，除特殊说明外，各组分均为重量份数。

实施例中所用的原材料，除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。

实施例1

按重量份称取以下各种原料：聚丙烯共混物70份。其中牌号为BX3900的PP质量份数为50份，牌号为B8101的PP质量份数为20份；目数为300目稻壳粉植物纤维粉末20份； 1份相容剂KT-1；偶联剂2份；白油1份，除味剂0.3份。

(1)将经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理的植物纤维粉末在80℃温度下烘干4个小时。然后称取20份植物纤维粉末备用；

（2）称取70份聚丙烯树脂，1份相容剂、2份偶联剂、1份白油，加入高混机中高混5 min。再将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混5 min；

(3) 将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速160r/min、主喂料频率13Hz的工艺条件下造粒，制备本发明所述的耐刮伤聚丙烯复合材料。

对本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料进行检测，检测结果如下：

测试项目	TL52388内饰PP标准	实施例1
			耐刮伤性（DL）	≤1.5	0.75
屈服强度（MPa）	≥15	29.1
			弯曲弹性模量（MPa）	≥1100	1905
融熔温度（℃）	≥152	156
			密度（g/cm3）	0.98±0.02	1.012

性能对比小结：

本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料的耐刮伤性、屈服强度、弯曲弹性模量、融熔温度均达到了大众TL52388内饰PP材料性能指标，仅材料的密度较标准稍高。

实施例2

聚丙烯共混物80份。其中牌号为BX3900的PP质量份数为50份，牌号为B8101的PP质量份数为30份；目数为300目稻壳粉植物纤维粉末20份； 5份相容剂KT-1；偶联剂2份；白油1份，除味剂0.3份。

（1）将经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理的植物纤维粉末在80℃温度下烘干4个小时。然后称取20份植物纤维粉末备用；

（2）称取80份聚丙烯树脂，5份相容剂、2份偶联剂、1份白油，0.3份除味剂加入高混机中高混5 min。再将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混5 min；

（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速160r/min、主喂料频率13Hz的工艺条件下造粒，制备本发明所述的耐刮伤聚丙烯复合材料。

对本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料进行检测，检测结果如下：

测试项目	TL52388内饰PP标准	实施例2
			耐刮伤性（DL）	≤1.5	0.46
屈服强度（MPa）	≥15	28.7
			弯曲弹性模量（MPa）	≥1100	1504
融熔温度（℃）	≥152	153
			密度（g/cm3）	0.98±0.02	0.98

性能对比小结：

本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料的耐刮伤性、屈服强度、弯曲弹性模量、融熔温度、密度均达到了大众TL52388内饰PP材料性能指标，可以用该材料来代替传统汽车内饰PP材料。

实施例3

聚丙烯共混物80份。其中牌号为BX3900的PP质量份数为60份，牌号为B8101的PP质量份数为20份；目数为300目稻壳粉植物纤维粉末20份； 5份相容剂KT-1；偶联剂2份；白油1份，除味剂0.3份。

（1）将经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理的植物纤维粉末在80℃温度下烘干4个小时。然后称取20份植物纤维粉末备用。

（2）称取80份聚丙烯树脂，5份相容剂、2份偶联剂、1份白油，0.3份除味剂加入高混机中高混5 min。再将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混5 min。

（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速160r/min、主喂料频率13Hz的工艺条件下造粒，制备本发明所述的耐刮伤聚丙烯复合材料。

对本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料进行检测，检测结果如下：

测试项目	TL52388内饰PP标准	实施例3
			耐刮伤性（DL）	≤1.5	0.71
屈服强度（MPa）	≥15	28.9
			弯曲弹性模量（MPa）	≥1100	1603
融熔温度（℃）	≥152	155
			密度（g/cm3）	0.98±0.02	0.971

性能对比小结：

本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料的耐刮伤性、屈服强度、弯曲弹性模量、融熔温度均达到了大众TL52388内饰PP材料性能指标，仅材料的密度较标准稍低。

实施例4

聚丙烯共混物80份。其中牌号为BX3900的PP质量份数为55份，牌号为B8101的PP质量份数为25份；目数为300目稻壳粉植物纤维粉末20份； 5份相容剂KT-1；白油1份，除味剂0.3份。

（1）将经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理的植物纤维粉末在80℃温度下烘干4个小时。然后称取20份植物纤维粉末备用；

（2）称取80份聚丙烯树脂，5份相容剂、1份白油，0.3份除味剂加入高混机中高混5 min。再将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混5 min；

（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速160r/min、主喂料频率13Hz的工艺条件下造粒，制备本发明所述的耐刮伤聚丙烯复合材料。

对本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料进行检测，检测结果如下：

测试项目	TL52388内饰PP标准	实施例4
			耐刮伤性（DL）	≤1.5	0.72
屈服强度（MPa）	≥15	28.6
			弯曲弹性模量（MPa）	≥1100	1484
融熔温度（℃）	≥152	153
			密度（g/cm3）	0.98±0.02	0.971

性能对比小结：

本实施例中制得的汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料的耐刮伤性、屈服强度、弯曲弹性模量、融熔温度均达到了大众TL52388内饰PP材料性能指标，仅材料的密度较标准稍低。

通过实施例1~4检测结果对比，汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯复合材料的耐刮伤性、屈服强度、弯曲弹性模量、融熔温度均达到了大众TL52388内饰PP材料性能指标。实施例1，3，4所制备材料的密度较标准或高或低，实施例2所制备的材料所有性能均达到大众TL52388内饰PP材料性能指标，满足汽车内饰材料的使用要求；本本发明利用植物纤维粉末填充改性聚丙烯复合材料，具有优异的耐刮伤性、拉伸强度高和冲击韧性好的优点。材料中所用植物纤维粉末具有环保、价格低廉、密度低、来源广泛易得的特点，该发明十分有效的利用了农业废弃物；减少石油基聚合物的用量，降低不可再生资源的消耗。

以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案范围内，对技术内容进行些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述复合材料由聚丙烯（PP）、植物纤维粉末、相容剂、木塑偶联剂、除味剂及润滑剂制备而成。

2.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述PP为两种牌号的PP的共混物，质量份数为70-80份；其中牌号为BX3900的PP质量份数为15-70份，牌号为B8101的PP质量份数为10-65份。

3.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述植物纤维粉末为秸秆粉、稻壳粉、木粉或竹粉中的一种或几种复配，其质量份数为10-20份。

4.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述植物纤维粉末粒径为50-300目。

5.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述植物纤维粉末经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理，处理温度为40-100℃，处理时间为2-10h。

6.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述相容剂为KT-1，质量份数为0-5份。

7.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、YDH-151或KH-570中的一种或多种，质量份数为0-5份。

8.如权利要求书1所述的一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于所述润滑剂为白油。

9.一种权利要求1-8任一项所述一种汽车内饰用环保型耐刮伤聚丙烯材料，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将经过表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理的植物纤维粉末在80℃温度下烘干4-6个小时；然后称取10-20份植物纤维粉末备用；

（2）称取70-80份聚丙烯树脂，0-5份相容剂、0-5份偶联剂、0~3份白油，加入高混机中高混1-5 min；再将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混1-5 min；

（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速160-300r/min、主喂料频率2-19Hz的工艺条件下造粒，制备本发明所述的耐刮伤聚丙烯复合材料。