CN109942958A

CN109942958A - 一种橡胶触感聚丙烯复合材料

Info

Publication number: CN109942958A
Application number: CN201910303858.8A
Authority: CN
Inventors: 汪理文; 周明; 李庆贵; 郑帅; 张辉; 翁永华
Original assignee: SUZHOU RUNJIA ENGINEER PLASTIC CO Ltd
Current assignee: SUZHOU RUNJIA ENGINEER PLASTIC CO Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本发明涉及一种橡胶触感聚丙烯复合材料，由以下原料制备而成：聚丙烯35‑40wt%、改性滑石粉20‑28wt%、嵌段有机硅材料7‑11wt%、蜡0.6‑1.3wt%、苯乙烯类热塑性弹性体5.5‑10wt%、长纤维2‑5 wt%、吸水树脂2.5‑7wt%、反应型蓖麻油2‑6wt%、硅藻土4‑7.5wt%、植物纤维2‑4wt%、抗氧化剂0.2‑0.4wt%、抗光剂0.3‑0.5wt%；聚丙烯为无规聚丙烯和等规聚丙烯，其质量比为1：6‑1：8。本发明通过无规聚丙烯和等规聚丙烯的配伍调控聚丙烯的结晶度，再使用嵌段有机硅材料、蜡、苯乙烯类弹性体和长纤维使材料同时具有良好的流动性、柔软性以及力学性；同时通过利用吸水树脂、反应型蓖麻油、硅藻土和植物纤维等物质，减少了材料的气味，并防止蜡等有机小分子的析出，得到低气味、低析出的聚丙烯材料。

Description

一种橡胶触感聚丙烯复合材料

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种橡胶触感聚丙烯复合材料。

背景技术

近年来，汽车产业的迅猛发展对内外饰材料提出了越来越高的要求。如车用内饰材料通常要求具有软触感，但常见的聚烯烃(聚丙烯和聚乙烯）材料的硬度较高，缺乏皮革般的软触感。目前主要通过在聚烯烃组分中加入大量的弹性体(橡胶）来降低硬度，获得软触感。一些具体的实施方法公开在中国专利CN100537653、欧洲专利 EP1279699、美国专利US0249080、US0132956、US0063207 以及 US0107328 中。然而，在这些体系中，弹性体的熔体粘度大，流动性较差。高含量的弹性体组分严重降低了聚烯烃组合物的流动性。此外，一些弹性体与聚丙烯等材料的相容性较差，在基体中分散困难。这些缺陷导致聚烯烃组合物在挤出、注塑、搪塑等成型时，产品容易出现如厚薄不均、流痕、表面麻点等问题，严重影响表观和性能。目前，商品化的软触感聚烯烃组合物如巴塞尔公司的Softel1系列产品，为了确保较低硬度，熔指仅仅为 0.56 g/10min。

中国专利CN101333317公开了一种具有改善熔体粘度的聚烯烃组合物及其制备方法，可用于制造汽车仪表盘、门板、座椅表皮以及气囊罩等。美国专利US0192824公开了一种适用于搪塑成型的聚烯烃组合物，可代替软质PVC用于表皮材料。美国专利US0100380 报道了一种汽车内饰表皮专用的聚烯烃材料。在上述报道中，一定量的苯乙烯类热塑性弹性体(如SBS，SEBS等)能够显著地降低聚烯烃组合物的熔体粘度。但是，苯乙烯类热塑性弹性体需要充入较多的小分子加工油(石蜡油，硅油等)，存在着析出、发粘、气味大、雾化和挥发性有机物容易超标等问题。

近年来，世界专利W02009/024435的研究表明在聚烯烃组合物中同时添加聚1- 丁烯和石蜡油可以提高软质聚烯烃组合物的流动性。受此启发，美国专利US8735498公开了一种单独使用1-丁烯和丙烯的共聚物提高软触感聚烯烃组合物流动性的方法。在上述报道中，虽然聚1- 丁烯和丙烯的共聚物能够提高聚烯烃组合物的流动性，但会增加其弯曲模量和硬度，减轻软触感。此外，由于聚1-丁烯本身流动性不够好，其对聚烯烃组合物流动性的改善比较有限。

因此提供一种兼具软触感和高流动性的聚烯烃组合物，同时能解决小分子的气味和析出的问题的聚烯烃组合物，具有十分重要的现实意义，可以大大拓展橡胶触感聚丙烯的应用范围。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种兼具软触感和高流动性的聚烯烃组合物，同时能解决小分子的气味和析出的问题的聚丙烯材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下原料制备而成：聚丙烯35-40wt%、改性滑石粉20-28wt%、嵌段有机硅材料7-11wt%、蜡0.6-1.3wt%、苯乙烯类热塑性弹性体5.5-10wt%、长纤维2-5wt%、吸水树脂2.5-7wt%、反应型蓖麻油2-6wt%、硅藻土4-7.5wt%、植物纤维2-4wt%、抗氧化剂0.2-0.4wt%、抗光剂0.3-0.5wt%；所述聚丙烯为无规聚丙烯和等规聚丙烯的混合物，所述无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比为1：6-1：8。

作为一种优选方案，所述聚丙烯在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min。

作为一种更优选方案，所述无规聚丙烯的质均分子量为50000-250000；所述等规聚丙烯的结晶度在80% 以上，等规度为90-95%。

作为一种优选方案，所述滑石粉材料为采用环氧树脂包覆的滑石粉。

作为一种优选方案，所述嵌段有机硅材料为有机硅-聚氨酯嵌段共聚物，其中有机硅的含量为20-30%。

作为一种优选方案，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS或者SEBS。

作为一种优选方案，所述长纤维的长度为15-20㎜。

作为一种更优选方案，所述长纤维为碳纤维或纤维素纤维。

作为一种优选方案，所述吸水树脂为羧甲基香豆胶。

作为一种优选方案，所述植物纤维为竹粉或木粉。

本发明的有益技术效果在于：提供了一种兼具软触感和高流动性的聚烯烃组合物，同时能解决小分子的气味和析出的问题的聚丙烯材料。本发明通过采用无规聚丙烯和等规聚丙烯的配伍调控聚丙烯的结晶度，再组合使用嵌段有机硅材料、蜡、苯乙烯类热塑性弹性体和长纤维使材料同时具有良好的流动性、柔软性以及力学性；同时通过利用吸水树脂、反应型蓖麻油、硅藻土和植物纤维等物质，减少了材料的气味，并防止蜡等有机小分子的析出，得到低气味、低析出的聚丙烯材料。采用本发明制备的部件具有很好的橡胶触感效果，表面无气痕、流痕和熔接痕；无析出，无气味。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种橡胶触感聚丙烯复合材料，制备该材料的原料组成由无规聚丙烯占5wt%、等规聚丙烯占35wt%、改性滑石粉占25wt%、嵌段有机硅材料占9wt%、蜡占1wt%、SEBS占7wt%、碳纤维占3wt%、吸水树脂占4.5wt%、反应型蓖麻油占2wt%、硅藻土占5wt、竹粉占3wt%、抗氧化剂占0.2wt%、抗光剂占0.3wt%组成。

其中：无规聚丙烯的质均分子量为50000-250000；等规聚丙烯的结晶度在80% 以上，等规度为90-95%；无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比为1：7；无规聚丙烯和等规聚丙烯的混合物在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min；通过无规聚丙烯与等规聚丙烯含量的调配将聚丙烯的结晶度，使产品兼具弹性和强度。

滑石粉材料为采用环氧树脂包覆的滑石粉，改性后的滑石粉更加容易与聚丙烯基体相容；滑石粉的粒径在5-15µm；嵌段有机硅材料为有机硅-聚氨酯嵌段共聚物，其中有机硅的含量为20-30%；蜡为分子量为3000-5000的聚乙烯蜡；苯乙烯类热塑性弹性体，如SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，总苯乙烯含量为30-45wt%），SEBS（氢化SBS，总苯乙烯含量为25-40wt%）；长纤维包括碳纤维、纤维素纤维；纤维直径为5-8µm，长度为15-20㎜；滑石粉、嵌段有机硅材料、蜡、苯乙烯类热塑性弹性体的加入在聚丙烯复合材料提高流动性的同时，增加材料的柔软触感，再用长纤维改性使产品获得更好的力学性和弹性。

吸水树脂为羧甲基香豆胶。该类物质能稳定吸附较多水分，在熔融加工过程中这些水分会汽化，将聚丙烯复合材料中能够产生气味的小分子物质带出，从而降低了聚丙烯复合材料的气味；不仅如此该类物质来源广泛价格低廉，还具有良好的降解性；反应型蓖麻油具有活性官能团可以螯合聚丙烯复合材料中的胺类、硫类、硫醇类气味物质，不仅可以降低聚丙烯复合材料的气味，还减少了污染。

硅藻土为是一种硅质岩石，其化学成分以SiO₂；植物纤维包括竹粉、木粉；上述材料均具有多孔结构，可以通过孔道吸附有机小分子材料，防止蜡等有机小分子的析出，得到低析出的聚丙烯复合材料。

抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂；抗光剂为异噻唑啉酮类抗紫外剂。

本橡胶触感聚丙烯复合材料采用以下步骤制备：

（1）准确称取无规聚丙烯树脂、等规聚丙烯树脂、改性滑石粉材料、嵌段有机硅材料、蜡、苯乙烯类热塑性弹性体、长纤维、吸水树脂、反应型蓖麻油、硅藻土、植物纤维、抗氧化剂、抗光剂，在高速混合器中干混7-12min；混合均匀后出料；

（2）将混合后的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；熔融时的温度为：一区185℃，二区205℃，三区205℃，四区215℃，五区215℃，六区215℃，七区220℃，八区225℃，九区225℃，十区225℃；在双螺杆挤出机中停留时间为5min；压力为15MPa；

（3）挤出的坯料，采用10℃的循环水冷却；

（4）造粒，得到本发明的聚丙烯复合材料。

实施例2

本实施例与实施例1制备方法相同，不同之处在于：制备该材料的原料由无规聚丙烯占5wt%、等规聚丙烯占30wt%、改性滑石粉占20wt%、嵌段有机硅材料占11wt%、蜡占0.6wt%、SBS占10wt%、纤维素纤维占2wt%、吸水树脂占7wt%、反应型蓖麻油占4wt%、硅藻土占7.5wt%、木粉占2wt%、抗氧化剂占0.4wt%、抗光剂占0.5wt%组成。

实施例3

本实施例与实施例1制备方法相同，不同之处在于：制备该材料的原料由无规聚丙烯占4wt%、等规聚丙烯占32wt%、改性滑石粉占28wt%、嵌段有机硅材料占7wt%、蜡占1.3wt%、SEBS占5.5wt%、碳纤维占5wt%、吸水树脂占2.5wt%、反应型蓖麻油占6wt%、硅藻土占4wt%、竹粉占4wt%、抗氧化剂占0.3wt%、抗光剂占0.4wt%组成。

对比例1

本对比例与实施例1制备方法相同，不同之处在于：制备该材料的原料中没有添加硅藻土和植物纤维；具体原料组成为：无规聚丙烯占6wt%、等规聚丙烯占42wt%、改性滑石粉占25wt%、嵌段有机硅材料占9wt%、蜡占1wt%、SEBS占7wt%、碳纤维占3wt%、吸水树脂占4.5wt%、反应型蓖麻油占2wt%、抗氧化剂占0.2wt%、抗光剂占0.3wt%。

对比例2

本对比例与实施例1制备方法相同，不同之处在于：制备该材料的原料中没有添加蜡；具体原料组成为：无规聚丙烯占5.2wt%、等规聚丙烯占35.8wt%、改性滑石粉占25wt%、嵌段有机硅材料占9wt%、SEBS占7wt%、碳纤维占3wt%、吸水树脂占4.5wt%、反应型蓖麻油占2wt%、硅藻土占5wt%、竹粉占3wt%、抗氧化剂占0.2wt%、抗光剂占0.3wt%。

性能测试：

将实施例1-3以及对比例1-2所提供的聚丙烯复合材料在注射成型机上进行注射成型制样，并进行性能测试。

拉伸强度测试：参考标准：ISO527-2；测试条件：跨距50mm。

弯曲强度测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距64mm，速度14mm/min。

弯曲模量测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距64mm，速度2mm/min。

冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm。

缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm。

密度测试测试：参考标准：ISO 1183；测试条件：常温。

熔指测试：参考标准：ISO1133；测试条件：230℃，2.16kg。

邵氏硬度D：参考标准：GB/T 2411-1980。

检测结果如下：

实施例1：拉伸强度：27Mpa、弯曲强度：29Mpa、弯曲模量：1850Mpa、冲击强度：（不断）、缺口冲击强度：30KJ·m^-2、密度：1.04g·cm^-3、熔指：35g/10min、邵氏硬度：45D、外观：部件表面无气痕、流痕和熔接痕；无析出、气味，具有橡胶触感效果。

实施例2：拉伸强度：26Mpa、弯曲强度：30Mpa、弯曲模量：1800Mpa、冲击强度：（不断）、缺口冲击强度：30KJ·m^-2、密度：1.08g·cm^-3、熔指：38g/10min、邵氏硬度：40D、外观：部件表面无气痕、流痕和熔接痕；无析出、气味，具有橡胶触感效果。

实施例3：拉伸强度：29Mpa、弯曲强度：30Mpa、弯曲模量：1850Mpa、冲击强度：（不断）、缺口冲击强度：31KJ·m^-2、密度：1.05g·cm^-3、熔指：32g/10min、邵氏硬度：46D、外观：部件表面无气痕、流痕和熔接痕；无析出、气味，具有橡胶触感效果。

对比例1：拉伸强度：27Mpa、弯曲强度：28Mpa、弯曲模量：1850Mpa、冲击强度：（不断）、缺口冲击强度：30KJ·m^-2、密度：1.05g·cm^-3、熔指：36g/10min、邵氏硬度：45D、外观：部件表面无气痕、流痕和熔接痕、具有橡胶触感效果；但是有蜡等物质在表面析出。

对比例2：拉伸强度：28Mpa、弯曲强度：31Mpa、弯曲模量：1900Mpa、冲击强度：（不断）、缺口冲击强度：31KJ·m^-2、密度：1.04g·cm^-3、熔指：32g/10min、邵氏硬度：52D、外观：部件表面无气痕、流痕和熔接痕；无析出、气味，具有橡胶触感效果但是效果略差。

根据检测结果可以发现：对比例1的成品表面析出有蜡等物质，而实施例1的成品则没有；表明硅藻土和植物纤维的加入可以通过孔道吸附有机小分子材料，防止蜡等有机小分子的析出；同时从结果中还发现：对比例2的邵氏硬度高于实施例1的成品，表明对比例1的成品的柔软性较实施例1差，这与外观检测的结果：对比例1的成品尽管具有橡胶触感效果但是效果略差是相符合的；这些都说明：蜡的加入有利于提高聚丙烯复合材料的流动性，增加材料的柔软触感。

另外通过分析可以发现，实施例3原料组成中无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比为1：8，实施例1原料组成中无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比为1：7，实施例2原料组成中无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比为1：6；而随着无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比的增大（即无规聚丙烯含量的增加），所制成材料成品的邵氏强度有所下降；随着无规聚丙烯含量的增加，材料的柔软性提高，橡胶触感更加明显。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims

1.一种橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下原料制备而成：聚丙烯35-40wt%、改性滑石粉20-28wt%、嵌段有机硅材料7-11wt%、蜡0.6-1.3wt%、苯乙烯类热塑性弹性体5.5-10wt%、长纤维2-5wt%、吸水树脂2.5-7wt%、反应型蓖麻油2-6wt%、硅藻土4-7.5wt%、植物纤维2-4wt%、抗氧化剂0.2-0.4wt%、抗光剂0.3-0.5wt%；所述聚丙烯为无规聚丙烯和等规聚丙烯的混合物，所述无规聚丙烯和等规聚丙烯的质量比为1：6-1：8。

2.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min。

3. 根据权利要求2所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无规聚丙烯的质均分子量为50000-250000；所述等规聚丙烯的结晶度在80% 以上，等规度为90-95%。

4.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述滑石粉材料为采用环氧树脂包覆的滑石粉。

5.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述嵌段有机硅材料为有机硅-聚氨酯嵌段共聚物，其中有机硅的含量为20-30%。

6.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS或者SEBS。

7.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述长纤维的长度为15-20㎜。

8.根据权利要求7所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述长纤维为碳纤维或纤维素纤维。

9.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述吸水树脂为羧甲基香豆胶。

10.根据权利要求1所述的橡胶触感聚丙烯复合材料，其特征在于：所述植物纤维为竹粉或木粉。