CN108192205B - 汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料及其制备方法，所述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料由以下质量百分比的原料制备而成：0.5‑2.5％润滑剂、10‑20％相容剂、10‑25％玻璃纤维、5‑15％高岭土、0.4‑1％光稳定剂、0.4‑1％抗氧剂、余量为聚丙烯。本发明汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料及其制备方法，生产工艺简单，成本低；具有更好的刚性、热稳定性、抗老化性、耐黄变性、耐低温抗冲击性及柔韧度；适用于汽车发动机机舱、车身、车内饰件等。

Description

汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料，具体地说，涉及一种汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料及其制备方法。
背景技术
汽车在现代社会中已成为主要交通工具之一。聚丙烯树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。
聚丙烯，英文缩写为PP，是1957年于意大利首先投入工业生产，是继聚乙烯(PE)之后的又一个重要的塑料品种。它有较好的耐热性，在135℃蒸煮1000h也不会被破坏，PP的比热容、热导率皆小于PE，但绝热性优于PE。PP属于非极性聚合物，具有优异的介电性和电绝缘性，电性能基本不受环境湿度及电场频率的影响，在允许的工作范围内，温度升高会使电性能降低，它的耐电弧性较高。PP的耐化学性良好，除强氧化剂对它有侵蚀作用外，其他试剂对它均无作用。PP在室温下不溶于任何溶剂，但可以在某些溶剂，如四氯化碳、三氯甲烷、二硫化碳、苯中溶胀，在温度升高时，PP可溶解于某些溶剂中。PP对氧的作用较敏感，特别是在温度较高时。它耐紫外线能力很差，也易受高能辐射的破坏，在受到上述破坏时，它都会降解产生低分子物质。
玻璃纤维(英文原名为：glassfiber或fiberglass)是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。
本发明提供了一种用于汽车配件的玻璃纤维增强聚丙烯塑料，该玻璃纤维增强聚丙烯复合塑料拉伸强度等力学性能有明显改善，适用于汽车发动机机舱、车身等配件，因此本发明的是很有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具备耐低温、抗老化的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料。本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：0.5-2.5％润滑剂、10-20％相容剂、10-25％玻璃纤维、5-15％高岭土、0.4-1％光稳定剂、0.4-1％抗氧剂、余量为聚丙烯。
作为优选，所述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：0.5-2.5％润滑剂、10-20％相容剂、10-25％玻璃纤维、5-15％功能化高岭土、0.4-1％光稳定剂、0.4-1％抗氧剂、余量为聚丙烯。
所述润滑剂为硬脂酸钙或聚乙烯蜡。
所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
所述相容剂为聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂和/或聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸-2-乙基己酯相容剂。在本发明一个实施方式中，所述相容剂由70-80wt％聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂和20-30wt％聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸-2-乙基己酯相容剂组成。
所述抗氧剂为双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或环状季戊烷四基二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)或己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述功能化高岭土由下述方法制备：将15-25g三氯化铈、30-50g氧氯化锆、1-5g十二烷基苯磺酸钠加入950-1050g水中混合均匀，再加入100-300g高岭土，在转速为300-800r/min搅拌下滴加15-35mL氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.01-0.05g/s，滴加完毕后，将温度升至110-130℃，继续以转速为300-800r/min搅拌40-80min，离心分离，弃上清液，取沉淀在温度为90-110℃下烘干20-30h，即得。
所述离心分离的转速为5000-7000r/min、时间为15-25min。
所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为2-4mol/L。
上述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将各原料加入混合机中以转速为300-600r/min搅拌混合5-15min，得到混合料；
(2)将混合料加入双螺杆挤出机中熔融共混挤出、切粒，即得。
所述双螺杆挤出机的螺杆直径25-55mm，螺杆的长径比为(30-50)：1，混合熔融温度设定为：第一段170-185℃，第二段185-195℃，第三段200-205℃，第四段205-215℃，第五段215-225℃，熔体温度210-220℃，机头温度200-210℃。
与现有的技术相比，本发明具有以下突出优点和效果：
(1)本发明通过采用独特配方、工艺对高岭土进行活化处理，使得高岭土性能更优，与聚丙烯融合更彻底，进一步提升聚丙烯塑料性能；
(2)本发明生产工艺简单，成本低；
(3)本发明塑料具有更好的刚性、热稳定性、抗老化性、耐黄变性、耐低温抗冲击性及柔韧度；
(4)本发明拉伸强度等力学性能有明显改善，适用于汽车发动机机舱、车身、车内饰件等。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进一步说明。
缺口冲击强度降低率：按ASTMD256标准分别测试温度为23℃、-20℃缺口冲击强度，分别记为A1、A2，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm，缺口剩余宽度为10.71mm。按下式计算缺口冲击强度降低率。缺口冲击强度降低率(％)＝(A1-A2)/A1×100。
热氧老化试验：按标准GB/T7141-2008进行人工加速老化实验(90℃，500h)。
耐黄变试验：将汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料放入硫化机中压制成厚度为1mm的片，再经过冷压成型，切制成2cm×5cm的样品条，按GB/T16422.2-1999塑料实验室光源曝露试验方法，置于氙灯曝晒光老化试验箱中照射2000h，然后按GB2409-80塑料黄色指数试验方法，测其黄色指数，得到其变黄指数△YI。
实施例中硬脂酸钙为诸暨市三合化工工贸有限公司提供的硬脂酸钙，等级为一级。
实施例中聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂参照申请号为201610063340.8的中国专利中实施例1所示方法制备。
实施例中聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸-2-乙基己酯相容剂参照申请号为201610322888.X的中国专利中实施例4所示方法制备。
实施例中玻璃纤维为深圳市迈洛克实业有限公司提供的无碱玻璃纤维，级别为A级，玻璃纤维直径为9-13μm，长度为4.5mm。
实施例中双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，CAS号：129757-67-1。
实施例中双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，CAS号：126505-35-9。
实施例中聚丙烯为中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司提供的牌号为K8303的聚丙烯。
实施例中三氯化铈，CAS号：7790-86-5。
实施例中氧氯化锆，CAS号：7699-43-6。
实施例中十二烷基苯磺酸钠，CAS号：25155-30-0。
实施例中高岭土为灵寿县佳创矿产品加工厂提供的1250目煅烧高岭土。
实施例中氢氧化钠，CAS号：1310-73-2。
实施例1
汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：1.5％硬脂酸钙、12％聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂、15％玻璃纤维、10％高岭土、0.5％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.5％双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、余量为聚丙烯。
上述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将各原料加入混合机中以转速为500r/min搅拌混合10min，得到混合料；
(2)将混合料加入双螺杆挤出机中经熔融挤出拉条，过水冷却，吹干料条表面的水分，切料，即得汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料。其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径45mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为：第一段180℃，第二段190℃，第三段200℃，第四段210℃，第五段220℃，熔体温度215℃，机头温度205℃。
实施例2
汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：1.5％硬脂酸钙、12％聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂、15％玻璃纤维、10％功能化高岭土、0.5％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.5％双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、余量为聚丙烯。
所述功能化高岭土由下述方法制备：将20g三氯化铈、40g氧氯化锆、3.5g十二烷基苯磺酸钠加入1000g去离子水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入200g高岭土，在转速为600r/min搅拌下滴加25mL氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.02g/s，滴加完毕后，将温度升至120℃，继续以转速为600r/min搅拌60min，以转速为6000r/min离心分离20min，弃上清液，取沉淀在温度为100℃下烘干25h，即得功能化高岭土。其中，所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为3mol/L。
上述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将各原料加入混合机中以转速为500r/min搅拌混合10min，得到混合料；
(2)将混合料加入双螺杆挤出机中经熔融挤出拉条，过水冷却，吹干料条表面的水分，切料，即得汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料。其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径45mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为：第一段180℃，第二段190℃，第三段200℃，第四段210℃，第五段220℃，熔体温度215℃，机头温度205℃。
实施例3
汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：1.5％硬脂酸钙、12％聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂、15％玻璃纤维、10％功能化高岭土、0.5％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.5％双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、余量为聚丙烯。
所述功能化高岭土由下述方法制备：将60g氧氯化锆、3.5g十二烷基苯磺酸钠加入1000g去离子水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入200g高岭土，在转速为600r/min搅拌下滴加25mL氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.02g/s，滴加完毕后，将温度升至120℃，继续以转速为600r/min搅拌60min，以转速为6000r/min离心分离20min，弃上清液，取沉淀在温度为100℃下烘干25h，即得功能化高岭土。其中，所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为3mol/L。
上述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将各原料加入混合机中以转速为500r/min搅拌混合10min，得到混合料；
(2)将混合料加入双螺杆挤出机中经熔融挤出拉条，过水冷却，吹干料条表面的水分，切料，即得汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料。其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径45mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为：第一段180℃，第二段190℃，第三段200℃，第四段210℃，第五段220℃，熔体温度215℃，机头温度205℃。
实施例4
汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：1.5％硬脂酸钙、12％聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸-2-乙基己酯相容剂、15％玻璃纤维、10％功能化高岭土、0.5％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.5％双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、余量为聚丙烯。
所述功能化高岭土由下述方法制备：将20g三氯化铈、40g氧氯化锆、3.5g十二烷基苯磺酸钠加入1000g去离子水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入200g高岭土，在转速为600r/min搅拌下滴加25mL氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.02g/s，滴加完毕后，将温度升至120℃，继续以转速为600r/min搅拌60min，以转速为6000r/min离心分离20min，弃上清液，取沉淀在温度为100℃下烘干25h，即得功能化高岭土。其中，所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为3mol/L。
上述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将各原料加入混合机中以转速为500r/min搅拌混合10min，得到混合料；
(2)将混合料加入双螺杆挤出机中经熔融挤出拉条，过水冷却，吹干料条表面的水分，切料，即得汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料。其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径45mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为：第一段180℃，第二段190℃，第三段200℃，第四段210℃，第五段220℃，熔体温度215℃，机头温度205℃。
实施例5
汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，由以下质量百分比的原料制备而成：1.5％硬脂酸钙、9％聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂、3％聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸-2-乙基己酯相容剂、15％玻璃纤维、10％功能化高岭土、0.5％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.5％双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、余量为聚丙烯。
所述功能化高岭土由下述方法制备：将20g三氯化铈、40g氧氯化锆、3.5g十二烷基苯磺酸钠加入1000g去离子水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入200g高岭土，在转速为600r/min搅拌下滴加25mL氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.02g/s，滴加完毕后，将温度升至120℃，继续以转速为600r/min搅拌60min，以转速为6000r/min离心分离20min，弃上清液，取沉淀在温度为100℃下烘干25h，即得功能化高岭土。其中，所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为3mol/L。
上述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将各原料加入混合机中以转速为500r/min搅拌混合10min，得到混合料；
(2)将混合料加入双螺杆挤出机中经熔融挤出拉条，过水冷却，吹干料条表面的水分，切料，即得汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料。其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径45mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为：第一段180℃，第二段190℃，第三段200℃，第四段210℃，第五段220℃，熔体温度215℃，机头温度205℃。对汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的性能测试结果为：缺口冲击强度降低率为2.51％，变黄指数△YI为0.34，拉伸强度保持率为90.7％。
测试例1
对实施例1-4的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的性能进行测试。具体测试结果见表1。
表1：性能测试数据表
Figure BDA0001529536750000071
Figure BDA0001529536750000081
本发明汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料及其制备方法，生产工艺简单，成本低；具有更好的刚性、热稳定性、抗老化性、耐黄变性、耐低温抗冲击性及柔韧度；适用于汽车发动机机舱、车身、车内饰件等。

Claims (7)

1.一种汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：0.5-2.5%润滑剂、10-20%相容剂、10-25%玻璃纤维、5-15%功能化高岭土、0.4-1%光稳定剂、0.4-1%抗氧剂、余量为聚丙烯；
所述功能化高岭土由下述方法制备：将15-25g三氯化铈、30-50g氧氯化锆、1-5g十二烷基苯磺酸钠加入950-1050g水中混合均匀，再加入100-300g高岭土，在转速为300-800r/min搅拌下滴加15-35mL氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.01-0.05g/s，滴加完毕后，将温度升至110-130℃，继续以转速为300-800r/min搅拌40-80min，离心分离，弃上清液，取沉淀在温度为90-110℃下烘干20-30h，即得；
所述相容剂由70-80wt%聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸相容剂和20-30wt%聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚丙烯酸-2-乙基己酯相容剂组成。
2.如权利要求1所述的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙或聚乙烯蜡。
3.如权利要求1所述的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，其特征在于：所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
4.如权利要求1所述的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，其特征在于：所述抗氧剂为双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或环状季戊烷四基二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)或己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
5.如权利要求1所述的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，其特征在于：所述离心分离的转速为5000-7000r/min、时间为15-25min。
6.如权利要求1所述的汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料，其特征在于：所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为2-4mol/L。
7.如权利要求1-6中任一项所述汽车内饰件用玻璃纤维增强聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）将各原料加入混合机中以转速为300-600r/min搅拌混合5-15min，得到混合料；
（2）将混合料加入双螺杆挤出机中熔融共混挤出、切粒，即得。
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