CN109762256A - 一种柔性触感聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性触感聚丙烯材料及其制备方法和应用，该柔性触感聚丙烯材料，按重量份计，原料组成包括：聚丙烯30～50份；弹性体20～50份；短切玻璃纤维10～30份；相容剂4～6份；助剂0.2～2份；聚丙烯的熔体质量流动速率为50～150g/10min；弹性体选自乙烯‑辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的复合物，乙烯‑辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1～3。本发明公开的聚丙烯材料，具有表观上的柔性触感，兼具高刚性，以及优异的常温与低温下的冲击强度，可用于制备汽车内饰件。

Description

一种柔性触感聚丙烯材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及聚丙烯的材料领域，尤其涉及一种柔性触感聚丙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着汽车产业的迅猛发展，人们对汽车材料的要求也越来越高。一般而言，汽车内饰材料多用矿物填充聚丙烯，其具有密度低、力学性能优异、成本低以及易于回收利用等优点。但是矿物填充聚丙烯制备的汽车内饰件表面塑料感强，触摸手感不佳，难以带给人一种舒适高档的感觉。

现有的解决方法是通过在制件表面覆盖一层高弹性的涂料或是通过蒙皮加工一层软性塑料来实现，但这两种方法增加了生产工序，提高了成本，也难以回收再利用。目前，也有研究从改善原料配方体系的角度来改善触感不佳的问题。

如申请公布号为CN 105949611 A的中国专利文献中公开了一种具有柔性触感的聚丙烯材料，包括重量份的组分：聚丙烯200-300份，成核剂0.4-0.9份，三元乙丙橡胶10-30份，增柔剂15-25份，润滑剂15-25份，二巯基醋酸异辛酯5-10份，聚甲基丙烯酸甲酯5-10份，四甲基哌啶氮氧化物5-10份，硫代二丙酸二月桂酯5-10份，丙三醇5-10份，辅料50-100份；成核剂为二苄叉山梨醇，增柔剂为聚硫橡胶、羧基丁腈橡胶、聚乙烯醇、液体硅胶中的一种或几种混合；辅料为滑石粉、二氧化硅、玻璃纤维、云母中的一种或几种混合。该技术方案声称获得的材料触感舒适、有较强的耐热性能和抗冲击性能，但未给出任何试验数据可以支持上述结论。此外，该技术方案中的原料配方复杂，其中添加二巯基醋酸异辛酯，聚甲基丙烯酸甲酯和丙三醇等并非聚丙烯常用改性剂，其作用并未加以说明。

又如，申请公布号为CN 105462073 A的中国专利文献中公开了一种具有柔性触感的聚丙烯材料，组分组成：聚丙烯45-60％，聚丙烯-乙烯共聚物20-35％，长纤维5-15％，无机填料0-15％，有机硅材料5-20％，助剂1-5％。聚丙烯为等规聚丙烯和无规聚丙烯的混合物，有机硅材料为有机硅-聚氨酯嵌段共聚物。该技术方案主要通过无规聚丙烯通过添加长纤维和有机硅材料来得到柔性触感的聚丙烯材料，而有机硅材料和聚丙烯的相容性并不好，仅对降低硬度有益。

因此，对于更优获得柔性触感聚丙烯的方法，仍然需要进一步的研究。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种具有柔性触感的聚丙烯材料，兼具高刚性，以及优异的常温与低温下的冲击强度，可用于制备汽车内饰件。

具体技术方案如下：

一种柔性触感聚丙烯材料，按重量份计，原料组成包括：

所述聚丙烯的熔体质量流动速率为50～150g/10min(230℃、2.16kg)；

所述弹性体选自乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的复合物，乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1～3。

本发明公开的技术方案中，通过将高流动性聚丙烯、特殊的弹性体与短切玻璃纤维按一定重量比混合后，三者产生了相互协同，使得材料具备一定的刚性，又有极好的常温和低温冲击强度，同时表面具备柔性触感，完全满足高档汽车内饰件的要求。

优选地，所述聚丙烯选自共聚聚丙烯，熔体质量流动速率为80～100g/10min(230℃、2.16kg)。

本发明中，采用的弹性体选自乙烯-辛烯共聚物、热塑性聚烯烃弹性体中的共混物。

乙烯-辛烯共聚物即POE，优选地，POE的熔体流动速率为0.5～20g/10min(190℃、2.16kg)。

热塑性聚烯烃弹性体即为TPO，优选地，TPO的熔体流动速率为0.5～10g/10min(190℃、2.16kg)。

进一步优选，所述弹性体中，乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1～2.5。经试验发现，相较于乙烯-辛烯共聚物、热塑性聚烯烃弹性体的单独使用，将两者复合后再与高流动性聚丙烯与短切玻璃纤维按一定重量比混合后，制备得到的复合材料综合性能更佳。

再优选，所述乙烯-辛烯共聚物选自美国陶氏POE 8200，热塑性聚烯烃弹性体选自巴塞尔弹性体TPO Q100F。

优选地，所述短切玻璃纤维的直径为10～15μm，长度为3～5mm。经试验发现，若将短切玻璃纤维替换为本领域常见的玻璃纤维，如巨石集团玻纤ER13-2000-988A，制备得到的聚丙烯材料，虽然邵氏硬度也可达到60D，但其弯曲模量、常温与低温的冲击强度均出现了显著下降。

优选地：

所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯；

所述助剂包括抗氧剂和润滑剂。

所述抗氧剂为复配抗氧体系，选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的两种或以上；

所述润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮粉的复配物。

本发明还公开了所述柔性触感聚丙烯材料的制备方法，包括：

将除短切玻璃纤维外的所有原料混合均匀后从双螺杆挤出机主喂料口加入，将短切玻璃纤维从侧喂料口加入，经熔融挤出、造粒得到柔性触感聚丙烯材料；

所述熔融挤出温度为190～250℃，挤出机的主机转速为300～500转/分钟。

经上述特定配方及制备工艺制备的聚丙烯材料具有极佳的柔性触感，兼具高刚性，以及优异的常温与低温下的冲击强度，可以应用于汽车内饰件的制备。

基于以上配方组成与应用领域，本发明还公开了一种汽车仪表板专用料，按重量份计，原料组成包括：

所述聚丙烯的熔体质量流动速率为80g/10min；

所述弹性体选自乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的复合物，乙烯-辛烯共聚物的熔体质量流动速率为5g/10min，热塑性聚烯烃弹性体的熔体质量流动速率为0.5g/10min，乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1.4～2.5；

所述短切玻璃纤维的直径为13μm，长度为4.5mm。

经试验发现，上述特定组成的配方制备得到的聚丙烯材料，其常温悬臂梁缺口冲击≥30kJ/m²，-30℃悬臂梁缺口冲击≥6kJ/m²，弯曲模量≥1600MPa，且邵氏硬度≤60D，可完全满足一般汽车内饰件仪表板的性能要求，因此，可以作为一款汽车仪表板专用料。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

本发明通过将高流动性聚丙烯(熔体质量流动速率为50～150g/10min)、特殊的弹性体(POE和TPO)与短切玻璃纤维按一定重量比混合，制备得到具有极佳的柔性触感，兼具高刚性，以及优异的常温与低温下的冲击强度，可用于制备汽车内饰件。并以此配方为基础，开发了一款汽车仪表板专用料，该专用料的常温悬臂梁缺口冲击≥30kJ/m²，-30℃悬臂梁缺口冲击≥6kJ/m²，弯曲模量≥1600MPa，且邵氏硬度≤60D，可完全满足一般汽车内饰件仪表板的性能要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

将39％重量比例聚丙烯，10％重量份弹性体1，25％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃制备得到柔性触感聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，85℃干燥2小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按ISO 1183-1标准执行；拉伸强度按ISO 527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按ISO 178标准执行，速度为2mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180标准执行，摆锤4J；熔体流动速率按ISO 1133标准执行，230℃、2.16kg；邵氏硬度按ISO 868标准执行。测试性能数据结果见下表3。

实施例2

将50％重量比例聚丙烯，10％重量份弹性体1，14％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到柔性触感聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条的制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

对比例1

将44％重量比例聚丙烯，10％重量份弹性体1，25％重量份弹性体2，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

对比例2

将64％重量比例聚丙烯，5％重量份弹性体1，5％重量份弹性体2，25％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

对比例3

将39％重量比例聚丙烯，35％重量份三元乙丙橡胶，5％重量份相容剂，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

对比例4

将39％重量比例聚丙烯，10％重量份弹性体1，25％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂等组分在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份玻璃纤维通过喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

对比例5

将39％重量比例聚丙烯，35％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，0.5％重量份抗氧剂，0.5％重量份润滑剂在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中20％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

实施例3

将34.6％重量比例聚丙烯，20％重量份弹性体1，30％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，0.2％重量份抗氧剂，0.2％重量份润滑剂等组分在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中10％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到柔性触感聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

实施例4

将43％重量比例聚丙烯，10％重量份弹性体1，10％重量份弹性体2，5％重量份相容剂，1％重量份抗氧剂，1％重量份润滑剂等组分在搅拌锅中低速搅拌10分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，其中30％重量份短切玻璃纤维通过侧喂料口加入，挤出温度180℃-250℃得到柔性触感聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。

待测试样条制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。

表1

表2

组分	原料厂家与牌号信息
		聚丙烯	扬子石化共聚聚丙烯YPJ 3100H，熔体流动速率为80g/10min(230℃，2.16kg)
弹性体1	美国陶氏POE 8200(190℃，2.16kg熔体流动速率为5g/10min)
		弹性体2	巴塞尔热塑性聚烯烃弹性体TPO Q100F(190℃，2.16kg熔体流动速率为0.5g/10min)
三元乙丙橡胶	美国陶氏EPDM 3722P，乙烯成分70％
		短切玻璃纤维	巨石集团短纤508A，纤维直径13μm，短切长度4.5mm
玻璃纤维	巨石集团玻纤ER13-2000-988A，纤维直径13μm，线密度2000特克斯
		相容剂	BONDYRAM 1001CN，熔体流动速率为100g/10min(190℃，2.16kg)
抗氧剂	德国巴斯夫抗氧剂168和1076等按2:3复配
		润滑剂	硬脂酸钙和硅酮粉等1:1比例复配

表3

上表3为各实施例与对比例分别制备的聚丙烯材料性能测试结果，其中实施例1～4中，在高流动性聚丙烯、特殊的弹性体与短切玻璃纤维三者按一定比例混合的情况下，通过调整短切玻璃纤维的加入含量可以分别制备不同密度的聚丙烯材料，该聚丙烯材料的邵氏硬度均≤60D，具备表观上的柔性触感，兼具高刚性，以及优异的常温与低温下的冲击强度，可满足对不同密度的汽车内饰件的需求。其中的实施例1和2同时满足：悬臂梁缺口冲击≥30kJ/m²，-30℃悬臂梁缺口冲击≥6kJ/m²，弯曲模量≥1600MPa，邵氏硬度≤60D；符合一般聚丙烯汽车内饰件仪表板的性能要求，因此可作为一款汽车内饰件仪表板专用料。

除此以外，超出原料配比范围的对比例1和对比例2，以三元乙丙橡胶替换特殊弹性体的对比例3，以普通玻璃纤维替换短切玻璃纤维的对比例4，采用单一弹性体的对比例5，综合性能均不满足汽车内饰件，尤其是汽车仪表盘的性能要求。

综合对比各实施例和对比例，高熔指聚丙烯、弹性体和短切纤维，在一定比例范围内，三者互相作用，能产生较强的协同作用，制备得到的聚丙烯材料可以在保持一定弯曲模量的同时，获得很高的缺口冲击强度和低温缺口冲击强度，且表面硬度低，具有柔性触感的特点，很适合应用于高端汽车内饰件。

此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种柔性触感聚丙烯材料，其特征在于，按重量份计，原料组成包括：

所述聚丙烯的熔体质量流动速率为50～150g/10min；

所述弹性体选自乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的复合物，乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1～3。

2.根据权利要求1所述的柔性触感聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯的熔体质量流动速率为80～100g/10min。

3.根据权利要求1所述的柔性触感聚丙烯材料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1～2.5。

4.根据权利要求1所述的柔性触感聚丙烯材料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物的熔体流动速率为0.5～20g/10min。

5.根据权利要求1所述的柔性触感聚丙烯材料，其特征在于，所述热塑性聚烯烃弹性体的熔体流动速率为0.5～10g/10min。

6.根据权利要求1所述的柔性触感聚丙烯材料，其特征在于，所述短切玻璃纤维的直径为10～15μm，长度为3～5mm。

7.根据权利要求1所述的柔性触感聚丙烯材料，其特征在于：

所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯；

所述助剂包括抗氧剂和润滑剂。

8.一种根据权利要求1～7任一所述的柔性触感聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括：

将除短切玻璃纤维外的所有原料混合均匀后从双螺杆挤出机主喂料口加入，将短切玻璃纤维从侧喂料口加入，经熔融挤出、造粒得到柔性触感聚丙烯材料；

所述熔融挤出温度为190～250℃，挤出机的主机转速为300～500转/分钟。

9.一种根据权利要求1～7任一所述的柔性触感聚丙烯材料在制备汽车内饰件中的应用。

10.一种汽车仪表板专用料，其特征在于，按重量份计，原料组成包括：

所述聚丙烯的熔体质量流动速率为80g/10min；

所述弹性体选自乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的复合物，乙烯-辛烯共聚物的熔体质量流动速率为5g/10min，热塑性聚烯烃弹性体的熔体质量流动速率为0.5g/10min，乙烯-辛烯共聚物与热塑性聚烯烃弹性体的重量比为1：1.4～2.5；

所述短切玻璃纤维的直径为13μm，长度为4.5mm。