CN109651834A - 一种环保汽车脚垫材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车脚垫技术领域，公开了一种环保汽车脚垫材料，以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯15～25份、玉米纤维30～36份、邻苯二甲酸二辛酯8～10份、硬脂酸5～8份、偶联剂8～12份、氢氧化钠15～20份、氢氧化镁15～20份、石蜡油0.5～1份、丙烯酸5～8份、稳定剂5～8份、色粉0～5份；还公开了一种制备环保汽车脚垫材料的方法。本发明提供的环保汽车脚垫材料具有优异的弹性性能，断裂伸长率高达1670％以上，且拉伸强度在33.5MPa以上，据对变形率在1.3％左右；此外，本发明提供的一种制备环保汽车脚垫材料的方法，该制备方法工艺简单，适用于工业化生产。

Description

一种环保汽车脚垫材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车脚垫技术领域，尤其涉及了一种环保汽车脚垫材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车的普及，汽车脚垫已经成为人们不可或缺的消费品，同时由于人们生活水平的提高，人们对汽车脚垫的要求也越来越多，舒适、美观、环保、耐脏、易清洁、安全、阻燃已成为汽车脚垫行业研究的热点。
传统的汽车脚垫大多以聚氯乙烯(PVC)或橡胶作为主体材料，随着性能要求的提高，也开发了以弹性体为主体材料的汽车脚垫，近年来，纳米级的填料(碳酸钙、炭黑、层状硅酸盐等)也开始应用，虽然通过配方的改变提高了力学性能，但无法从本质上提高PVC或橡胶汽车脚垫的固有缺点，例如PVC汽车脚垫易滑动、橡胶脚垫气味大等。因此，我国的汽车脚垫与欧美发达国家汽车原产配套脚垫性能上仍有较大差距。
热塑性弹性体TPE是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可注塑加工特征的材料。TPE具有环保无毒安全，硬度范围广，有着优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化等诸多优点，因此，作为一种新型的多功能环保材料，TPE具有非常广阔的应用市场，如家用电器、体育用品、汽车材料、医疗器械、建筑业和制鞋业等。目前，TPE复合材料一般是以热塑性弹性体氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、热塑性塑料聚丙烯以及一些合适的填料为原料制备而得到的。SEBS中弹性体嵌段已经完全氢化，使其具有优异的耐候性能，对臭氧、紫外线、电弧有良好的耐受性，也使其具有耐低温性能，在-60℃条件下仍保持良好的柔韧性等特点。
专利申请号为201710935234.9的中国专利公开了一种耐寒高弹性阻燃TPE复合材料，TPE复合材料的原料包括SEBS、POE、PP、异戊二烯、丙烯酸丁酯、乙烯基吡啶、碳素纤维、基础油和助剂，其中碳素纤维经过聚酰胺蜡处理，TPE复合材料中复配有异戊二烯、丙烯酸丁酯以及乙烯基吡啶，在制备过程中通过嵌段共聚与直接反应，复合于SEBS、POE、PP等组分中，彼此协同作用，提高复合材料的耐寒性能以及机械性能，但是该发明使用的异戊二烯是一种毒性物质，会危害人体健康，也无法直接排放到环境中，而且乙烯基吡啶对环境有害。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的汽车脚垫原料对环境有害的缺点，提供了一种环保汽车脚垫材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种环保汽车脚垫材料，以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯15～25份、玉米纤维30～36份、邻苯二甲酸二辛酯8～10份、硬脂酸5～8份、偶联剂8～12份、氢氧化钠15～20份、氢氧化镁15～20份、石蜡油0.5～1份、丙烯酸5～8份、稳定剂5～8份、色粉0～5份。
玉米纤维是以淀粉制得的乳酸为原料，属于完成自然循环型，具有生物降解性的纤维。该纤维完全不使用石油等化工原料，其废弃物在土壤和海水中的微生物作用下，可分解成二氧化碳和水，不会污染地球环境。由于该纤维的初始原料为淀粉，其再生之循环周期短，大约为一至二年，其产生的二氧化碳可由植物光合作用减少在大气中的含量。玉米纤维性能优越，有极好的悬垂性、滑爽性、吸湿透气性、天然抑菌和令皮肤放心的弱酸性、良好的耐热性及抗紫外线功能并富有光泽和弹性。
作为优选，还包括竹纤维15～18份和大豆纤维7.5～9份。
竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，继棉、麻、毛、丝后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。
大豆蛋白纤维的生产过程对环境、空气、人体、土壤、水质等无污染，纤维主要由大豆蛋白质组成，纤维本身易生物降解。大豆纤维原料丰富且具有可再生性，不会对资源造成掠夺性开发。
因此，玉米纤维、竹纤维和大豆纤维制成的产品可在土壤中自然降解，分解后对环境无任何污染，是一种天然的、绿色的、环保型的纺织原料，可以加快本发明的汽车脚垫的降解速度。
作为优选，玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5，此时，在该重量比下，本发明的汽车脚垫具有较好的断裂伸长率和机械性能，同时可降解性能良好。
作为优选，还包括抗静电剂6～8份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
作为优选，偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570中的两种。
一种制备环保汽车脚垫材料的方法，包括以下步骤：
将玉米纤维30～36份、竹纤维15～18份、大豆纤维7.5～9份、偶联剂8～12份、聚丙烯15～25份、邻苯二甲酸二辛酯8～10份、硬脂酸5～8份、氢氧化钠15～20份、氢氧化镁15～20份、石蜡油0.5～1份、丙烯酸5～8份、稳定剂5～8份、色粉0～5份，在温度为60～90℃，搅拌速率为10～20rpm的条件下搅拌0.5～1h，最后加入TPE 100份，在温度为160～200℃的炼胶机上开炼3～5min。
作为优选，玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
作为优选，还包括抗静电剂6～8份，抗静电剂为离子型表面活性剂，抗静电剂在温度为60～90℃，搅拌速率为10～20rpm的条件下搅拌0.5～1h。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明提供的环保汽车脚垫材料具有优异的弹性性能，断裂伸长率高达1670％以上，且拉伸强度在33.5MPa以上，据对变形率在1.3％左右。
本发明在汽车脚垫材料中添加了玉米纤维、竹纤维和大豆纤维，使用再生环保材料与绿色环保材料代替了树脂成分，无毒无害，安全可靠，不仅增加了TPE的机械性能，也使本发明的汽车脚垫更好地进行生物降解，不会污染自然，绿色环保，同时还具有透气性、除臭、抗菌功能。
本发明提供一种制备环保汽车脚垫材料的方法，该制备方法工艺简单，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种环保汽车脚垫材料，以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯15份、玉米纤维36份、邻苯二甲酸二辛酯8份、硬脂酸5份、偶联剂8份、氢氧化钠15份、氢氧化镁15份、石蜡油0.5份、丙烯酸5份、稳定剂5份。
还包括抗静电剂6份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
偶联剂为硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570的组合物。
实施例2
一种环保汽车脚垫材料，以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯15份、玉米纤维36份、邻苯二甲酸二辛酯8份、硬脂酸5份、偶联剂8份、氢氧化钠15份、氢氧化镁15份、石蜡油0.5份、丙烯酸5份、稳定剂5份、色粉1份。
还包括竹纤维18份和大豆纤维9份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
还包括抗静电剂6份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
偶联剂为硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570中的组合物。
实施例3
一种环保汽车脚垫材料，以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯20份、玉米纤维34份、邻苯二甲酸二辛酯9份、硬脂酸7份、偶联剂10份、氢氧化钠17份、氢氧化镁17份、石蜡油0.8份、丙烯酸6份、稳定剂6份、色粉3份。
还包括竹纤维17份和大豆纤维8.5份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
还包括抗静电剂6～8份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH570的组合物。
实施例4
一种环保汽车脚垫材料，以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯25份、玉米纤维30份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份。
还包括竹纤维15份和大豆纤维7.5份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
还包括抗静电剂8份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560的组合物。
实施例5
一种制备环保汽车脚垫材料的方法，包括以下步骤：
将聚丙烯15份、玉米纤维36份、邻苯二甲酸二辛酯8份、硬脂酸5份、偶联剂8份、氢氧化钠15份、氢氧化镁15份、石蜡油0.5份、丙烯酸5份、稳定剂5份，在温度为60℃，搅拌速率为20rpm的条件下搅拌1h，最后加入TPE100份，在温度为160℃的炼胶机上开炼5min。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
还包括抗静电剂6份，抗静电剂为离子型表面活性剂，抗静电剂在温度为60℃，搅拌速率为20rpm的条件下搅拌1h。
偶联剂为硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH550的组合物。
实施例6
一种制备环保汽车脚垫材料的方法，包括以下步骤：
将聚丙烯20份、玉米纤维34份、邻苯二甲酸二辛酯9份、硬脂酸7份、偶联剂10份、氢氧化钠17份、氢氧化镁17份、石蜡油0.8份、丙烯酸6份、稳定剂6份、色粉3份，在温度为90℃，搅拌速率为10rpm的条件下搅拌1h，最后加入TPE 100份，在温度为200℃的炼胶机上开炼3min。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
还包括抗静电剂8份，抗静电剂为离子型表面活性剂，抗静电剂在温度为90℃，搅拌速率为10rpm的条件下搅拌0.5h。
偶联剂为硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570的组合物。
实施例7
一种制备环保汽车脚垫材料的方法，包括以下步骤：
将聚丙烯25份、玉米纤维30份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份，在温度为75℃，搅拌速率为15rpm的条件下搅拌0.7h，最后加入TPE 100份，在温度为180℃的炼胶机上开炼4min。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
还包括抗静电剂7份，抗静电剂为离子型表面活性剂，抗静电剂在温度为75℃，搅拌速率为15rpm的条件下搅拌0.7h。
偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH570的组合物。
对比例1
同实施例7，所不同的是：以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯25份、玉米纤维50份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份。
还包括竹纤维25份和大豆纤维12.5份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
对比例2
同实施例7，所不同的是：以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯25份、玉米纤维5份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份。
还包括竹纤维2.5份和大豆纤维1.25份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
对比例3
同实施例7，所不同的是：以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯25份、玉米纤维30份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份。
还包括竹纤维30份和大豆纤维10份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为3:3:1。
对比例4
同实施例7，所不同的是：以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯25份、玉米纤维30份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份。
还包括竹纤维60份和大豆纤维30份。
玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为1:2:1。
对比例5
同实施例7，所不同的是：以重量份计，原料包括如下组份：TPE 100份、聚丙烯25份、碳酸钙30份、邻苯二甲酸二辛酯10份、硬脂酸8份、偶联剂12份、氢氧化钠20份、氢氧化镁20份、石蜡油1份、丙烯酸8份、稳定剂8份、色粉5份。
还包括抗静电剂8份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
对实施例5-7和对比例1-5的环保汽车脚垫材料进行弹性测试，结果如下表所示。
表1实施例5-7和对比例1-5的环保汽车脚垫的弹性数据
拉伸强度/MPa 断裂伸长率(25℃)/％ 绝对变形量/％
实施例5 33.6 1673 1.3
实施例6 35.1 1705 1.2
实施例7 34.3 1689 1.3
对比例1 22.5 1231 3.2
对比例2 21.6 1246 3.5
对比例3 23.2 1352 3.1
对比例4 22.4 1324 3.3
对比例5 25.3 1421 3.2
由表1可知，实施例5-7制备得到的环保汽车脚垫材料具有优异的弹性，其断裂伸长率高达1670％以上，且拉伸强度在33.5MPa以上，据对变形率在1.3％左右。而对比例1-2改变了玉米纤维的用量，对比例3-4改变了玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比，以及对比例5采用碳酸钙替代玉米纤维、竹纤维和大豆纤维，三者的改变都会使该汽车脚垫的性能全面下降。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种环保汽车脚垫材料，其特征在于，以重量份计，原料包括如下组份：TPE100份、聚丙烯15～25份、玉米纤维30～36份、邻苯二甲酸二辛酯8～10份、硬脂酸5～8份、偶联剂8～12份、氢氧化钠15～20份、氢氧化镁15～20份、石蜡油0.5～1份、丙烯酸5～8份、稳定剂5～8份、色粉0～5份。
2.根据权利要求1所述的一种环保汽车脚垫材料，其特征在于：还包括竹纤维15～18份和大豆纤维7.5～9份。
3.根据权利要求2所述的一种环保汽车脚垫材料，其特征在于：玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
4.根据权利要求1所述的一种环保汽车脚垫材料，其特征在于：还包括抗静电剂6～8份，抗静电剂为离子型表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的一种环保汽车脚垫材料，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570中的两种。
6.一种制备环保汽车脚垫材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将玉米纤维30～36份、竹纤维15～18份、大豆纤维7.5～9份、偶联剂8～12份、聚丙烯15～25份、邻苯二甲酸二辛酯8～10份、硬脂酸5～8份、氢氧化钠15～20份、氢氧化镁15～20份、石蜡油0.5～1份、丙烯酸5～8份、稳定剂5～8份、色粉0～5份，在温度为60～90℃，搅拌速率为10～20rpm的条件下搅拌0.5～1h，最后加入TPE 100份，在温度为160～200℃的炼胶机上开炼3～5min。
7.根据权利要求6所述的一种制备环保汽车脚垫材料的方法，其特征在于：玉米纤维、竹纤维和大豆纤维的重量比为2:1:0.5。
8.根据权利要求6所述的一种制备环保汽车脚垫材料的方法，其特征在于：还包括抗静电剂6～8份，抗静电剂为离子型表面活性剂，抗静电剂在温度为60～90℃，搅拌速率为10～20rpm的条件下搅拌0.5～1h。
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