CN109679226A - 一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备，其包括以下重量份计的原料：聚丙烯：55‑75；滑石粉：10‑20；弹性体：0‑15；消光功能母粒：2‑6；气味吸附剂：0.5‑1；抗氧剂：0‑1；其它助剂：0‑2。本发明在聚丙烯复合材料的基础配方上加入一种高效的消光功能母粒，它相比常规聚丙烯材料具有较高的流动性，在随着聚合物体系从双螺杆挤出或注塑机中挤出时，能很好的将无机纤维分散到复合材料体系的表层，同时在消光功能母粒中还引入了低光泽热塑性弹性体，它能与无机纤维发生协同作用来保证低光泽性能，同时保证消光功能母粒具备一定的韧性要求，有助于使整个聚丙烯复合材料体系满足无缝气囊仪表板低温爆破要求。

Description

一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其 制备方法
技术领域
本发明属于聚合物改性与加工技术领域，涉及一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，聚丙烯材料作为一种价廉、质轻、来源广泛、具备良好的加工性能逐渐广泛应用于汽车材料中，尤其汽车内饰材料方面，包括仪表板、门板、立柱、座椅等零部件基本上都是由聚丙烯复合材料制备而来。
汽车仪表板作为汽车内部极为重要的功能与装饰件，它需要具备的一定的强度、刚度及韧性要求、良好的尺寸稳定性、适当的可装饰性要求等。目前仪表板主要分为注塑成型的硬塑仪表板、真空吸塑成型的软质仪表板、搪塑发泡成型仪表板。由于原材料价格上涨，汽车材料成本压力的增加，各大汽车主机厂对一次注塑成型的硬塑仪表板的需求也逐渐增多，硬塑仪表板它对材料的耐划擦、抗UV、抗冲击等性能要求较高，还需要材料能满足激光弱化的要求、保证安全气囊框可以焊接在其底部，实现无缝要求，汽车在发生碰撞等危险时，能及时展开安全气囊，保护车内人身的安全。
鉴于无缝气囊仪表板对材料的性能要求较高，在其材料加工制备过程中，势必会加入较多的热塑性弹性体、划擦助剂等来保证其抗冲击性能及耐划擦性能，这不仅会给材料的成本上带来的一定的增加，同时还会影响到了仪表板材料的气味。还有硬塑仪表板是一次注塑成型生产，随着仪表板模具制件数量的增多，模具本身会出现光泽增高现象，制备出来的仪表板零件的表面光泽也会出现增高，这样会带来较强的光线反射，影响车内驾驶员的舒适性。随着生产进行，模具本身已不能在做喷砂等消光处理，就只能从材料上进行调整，来满足无缝仪表板零件表面光泽的要求，所以这也需要针对无缝仪表板材料在材料开发初期就针对光泽性能进行超低光泽设计要求来满足实际生产的需要。
发明内容
本发明主要是为了解决实际汽车内饰硬塑无缝气囊仪表板材料较常遇见的光泽偏高现象，提供一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备方法。该方法主要包括了消光功能母粒的制备，及将消光功能母粒加入到常规聚丙烯材复合体系中使其具备低光泽性能。消光功能母粒与常规聚丙烯材料相比具有较高的流动性，在随着聚合物体系从双螺杆挤出或注塑机中挤出时，能很好的将无机纤维分散到复合材料体系的表层，同时在消光功能母粒中还引入了低光泽热塑性弹性体，它能与无机纤维发生协同作用来保证低光泽性能，同时保证消光功能母粒具备一定的韧性要求，有助于使整个聚丙烯复合材料体系满足无缝气囊仪表板低温爆破要求。同时，无缝气囊仪表板作为汽车内饰较大的零件，其气味对于汽车内饰的气味的影响还是较大的，所以本发明在保证材料光泽性能的同时，在材料体系中引入了气味吸附剂来保证聚丙烯复合材料具备较低气味性。
为实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其包括以下重量份计的原料：
聚丙烯：55-75；
滑石粉：10-20；
弹性体：0-15；
消光功能母粒：2-6；
气味吸附剂：0.5-1；
抗氧剂：0-1；
其它助剂：0-2。
其中，所述的聚丙烯基体树脂采用共聚聚丙烯，熔融指数(230℃，2.16KG)在10-50g/10min。
所述的滑石粉为800目到1250目滑石粉体材料。
所述的弹性体为一种乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体的共聚物，其密度在0.86-0.90g/cm3，熔融指数在0.5-6g/10min。
所述的消光功能母粒由下列组分按重量份数制备而成：
高流动性聚丙烯50份；短切无机纤维40份；热塑性弹性体6份；相容剂2.5份；抗氧剂0.5份；其它助剂1份；其中所述的高流动性聚丙烯为熔融指数(230℃，2.16KG)在100g/10min左右，所述的短切无机纤维为矿物纤维中的陶瓷纤维、硼纤维、玻璃纤维中的一种，所述的热塑性弹性体为一种低光泽的乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体共聚物。所述的相容剂为改性聚硅氧烷或者聚烯烃有机硅共聚物，主要来提升无机纤维和聚丙烯基体的相容性。
所述的抗氧剂选用四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、硫代二丙酸十八酯(抗氧剂DSTP)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、中的一种或者两种以上混合组成。
所述的气味吸附剂为物理吸附剂，是一种具备空洞结构的分子筛，平均孔径在0.5nm。
所述的其它助剂主要为各种颜色成分、光稳定剂、及各种脂类润滑剂等。
上述低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
A、消光功能母粒的制备：
按重量组分将高流动聚丙烯、短切无机纤维、热塑性弹性体、相容剂、抗氧剂、其它助剂一同加入高速混料机进行混合均匀后，接着转入到密炼机的混炼室内进行高速密炼混合，接着将密炼混合好的块状物料转移到双腕式喂料口进行喂料，由单螺杆挤出机对其进行挤出、风冷、造粒制备出消光功能母粒。其中密炼机中的密炼室的温度设置在190℃，单螺杆直径为70mm,长径比为12，单螺杆挤出机分为三段控制温度，从喂料口到机头各段的温度依次为185℃、190℃、190℃；
B、低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备：
(1)按照质量比例称配好上述各组分；
(2)将聚丙烯、滑石粉、弹性体、消光功能母粒、抗氧剂、气味吸附剂、其它助剂等组分放于高速混合机中高速混合5-10min；
(3)将混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒后，再经过烘料处理制备出低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机各区的加工工艺温度分别为：一区：185-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区205-210℃。整个挤出过程的时间约为2分钟，压力12-18Mpa，在双螺杆挤出机两侧添加抽双真空设置，双真空的真空度为-0.07MPa～-0.08MPa，烘料处理采用新的烘料工艺：A罐储料，B罐烘料，C罐冷却，其中B罐烘料工艺：130℃*4H。
本发明的优点在于：
本发明在聚丙烯复合材料的基础配方上加入一种高效的消光功能母粒，它相比常规聚丙烯材料具有较高的流动性，在随着聚合物体系从双螺杆挤出或注塑机中挤出时，能很好的将无机纤维分散到复合材料体系的表层，同时在消光功能母粒中还引入了低光泽热塑性弹性体，它能与无机纤维发生协同作用来保证低光泽性能，同时保证消光功能母粒具备一定的韧性要求，有助于使整个聚丙烯复合材料体系满足无缝气囊仪表板低温爆破要求；同时本发明也考虑了在配方体系引入气味吸附剂、在结合双螺杆挤出机上的抽双真空设置及全新的烘料工艺(A罐储料，B罐烘料，C罐冷却，其中B罐烘料工艺：130℃*4H)来协同改善聚丙烯复合材料体系的气味；同时本发明提出的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板聚丙烯复合材料的制备工艺比较简单，生产成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行详细说明。除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。
本发明实施例和对比例所含各组分含量见表1。
表1：实施例和对比例中的各主要组分含量(质量百分含量)
上述表1中的实施例和对比例中的述的聚丙烯为共聚聚丙烯，为镇海石化生产的牌号为M30RH，熔体流动速率在30g/10min。所述的滑石粉为目数在1000目左右的滑石粉。所述的弹性体为DOW公司生产的热塑性POE弹性体，牌号为HM7387。所述的消光功能母粒中的高流动聚丙烯为韩国SK公司生产的牌号为BX3920，熔体流动速率在100g/10min。所述的消光功能母粒中的无机纤维为重庆玻纤生产的牌号305K，其短切长度为3-5mm。所述的消光功能母粒中的相容剂为聚烯烃有机硅共聚物。所述的抗氧剂为1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)/三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)/DSTP(硫代二丙酸十八酯)按质量比1:2:1复配型抗氧剂。所述的物理吸附剂选自BYK公司，牌号为ZY-4。所述的其它助剂主要是指颜色成分、光稳定剂、及各种脂类润滑剂硬脂酸锌等。
具体实施方式展开如下：
A.消光功能母粒的制备：
按重量组分将高流动聚丙烯、短切无机纤维、热塑性弹性体、相容剂、抗氧剂、其它助剂一同加入高速混料机进行混合均匀后，接着转入到密炼机的混炼室内进行高速密炼混合，接着将密炼混合好的块状物料转移到双腕式喂料口进行喂料，由单螺杆挤出机对其进行挤出、风冷、造粒制备出消光功能母粒。其中密炼机中的密炼室的温度设置在190℃，单螺杆直径为70mm,长径比为12，单螺杆挤出机分为三段控制温度，从喂料口到机头各段的温度依次为185℃、190℃、190℃。
B.低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备
将上述实施例和对比例中各组分混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒后制备出聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机各区的加工工艺温度分别为：一区：185-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区205-210℃。整个挤出过程的时间约为2分钟，压力12-18Mpa，在双螺杆挤出机两侧添加抽双真空设置，双真空的真空度为-0.07MPa～-0.08MPa，将制备的聚丙烯复合材料粒子转移到烘料罐内，烘料处理采用A、B罐循环烘料，按130℃*4H进行烘料。
C.将按上述制备的复合材料粒子在80-100℃的鼓风烘箱中干燥2小时，然后将干燥好的粒子在注射成型机上进行注塑成型，然后进行性能测试。
D.基本力学性能测试：熔融指数按照ISO1183标准进行测试，测试温度为230℃，负荷2.16kg，拉伸强度按照ISO527-2标准进行检验，样条尺寸为170*10*4mm，拉伸速度50mm/min，弯曲强度和弯曲模量按照ISO178标准进行检验，样条尺寸为80*10*4mm，跨距64mm，弯曲速度为2mm/min，简支梁缺口冲击强度按照ISO179-1标准进行检验，样条尺寸为80*10*4mm，缺口深度为试样宽度的五分之一。气味测试按照PV3900测方方法进行评判，80℃*2H后放置到60℃进行评价。光泽度按照ISO2813标准进行测试，测试角度为60°。
表2：实施例和对比例中材料性能测试数据
从上述表中的实施例和对比例的数据结果可以发现，由实施例1-7与对比例1可以发现，添加消光功能母粒之后聚丙烯复合材料体系的光泽度可以由原先的1.8降至0.7-1.3左右；由上述实施例1-7中测试结果可以发现，同样组分消光功能母粒填充的聚丙烯复合材料体系中，滑石粉填充组分多的表现出较低的光泽性能；同样滑石粉组分填充的聚丙烯复合材料体系中(实施例3、6、7)，消光功能母粒多的表现出较低光泽性能；由实施例6及对比例2、3，实施例7及对比例4可以发现，添加了气味吸附剂的聚丙烯复合材料表现出较低的气味性能，且随着气味吸附剂比例含量的加倍，材料表现出更低的气味性能。综上，在聚丙烯复合材料体系中引入消光功能母粒、气味吸附剂及采用全新的烘料工艺制备出的聚丙烯复合材料具有光泽度低、低气味性、力学性能保持良好，尤其是低温韧性较好，能满足无缝气囊仪表板低温爆破性能的要求。

Claims (10)

1.一种低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：其包括以下重量份计的原料：
聚丙烯：55-75；
滑石粉：10-20；
弹性体：0-15；
消光功能母粒：2-6；
气味吸附剂：0.5-1；
抗氧剂：0-1；
其它助剂：0-2。
2.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯基体树脂采用共聚聚丙烯，230℃，2.16KG的条件下，熔融指数为10-50g/10min。
3.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的滑石粉为800目到1250目滑石粉体材料。
4.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的弹性体为一种乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体的共聚物，其密度在0.86-0.90g/cm3，熔融指数在0.5-6g/10min。
5.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的消光功能母粒由下列组分按重量份数制备而成：
高流动性聚丙烯50份；短切无机纤维40份；热塑性弹性体6份；相容剂2.5份；抗氧剂0.5份；其它助剂1份；所述的短切无机纤维为矿物纤维中的陶瓷纤维、硼纤维、玻璃纤维中的一种，所述的热塑性弹性体为一种低光泽的乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体共聚物；所述的相容剂为改性聚硅氧烷或者聚烯烃有机硅共聚物。
6.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选用四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、硫代二丙酸十八酯(抗氧剂DSTP)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、中的一种或者两种以上混合组成。
7.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的气味吸附剂为物理吸附剂，是一种具备空洞结构的分子筛，平均孔径在0.5nm。
8.根据权利要求1所述的低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的其它助剂主要为各种颜色成分、光稳定剂、及各种脂类润滑剂中的一种或几种混合。
9.权利要求1-8任意之一所述聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
A、消光功能母粒的制备：
按重量组分将高流动聚丙烯、短切无机纤维、热塑性弹性体、相容剂、抗氧剂、其它助剂一同加入高速混料机进行混合均匀后，接着转入到密炼机的混炼室内进行高速密炼混合，接着将密炼混合好的块状物料转移到双腕式喂料口进行喂料，由单螺杆挤出机对其进行挤出、风冷、造粒制备出消光功能母粒。其中密炼机中的密炼室的温度设置在190℃，单螺杆直径为70mm,长径比为12，单螺杆挤出机分为三段控制温度，从喂料口到机头各段的温度依次为185℃、190℃、190℃；
B、低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料及其制备：
(1)按照质量比例称配好上述各组分；
(2)将聚丙烯、滑石粉、弹性体、消光功能母粒、抗氧剂、气味吸附剂、其它助剂等组分放于高速混合机中高速混合5-10min；
(3)将混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、拉条、冷却、造粒后，再经过烘料处理制备出低光泽、低气味、无缝气囊仪表板用聚丙烯复合材料，其中双螺杆挤出机各区的加工工艺温度分别为：一区：185-200℃，二区200-210℃，三区210-215℃，四区205-210℃。
10.根据权利要求9所述聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，整个挤出过程的时间约为2分钟，压力12-18Mpa，在双螺杆挤出机两侧添加抽双真空设置，双真空的真空度为-0.07MPa～-0.08MPa，烘料处理采用新的烘料工艺：A罐储料，B罐烘料，C罐冷却，其中B罐烘料工艺：130℃*4H。
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