CN110105673A - 一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料及其制备方法。本发明的材料包括以下重量份数的组分：聚丙烯40‑80份，植物纤维10‑25份，相容剂1‑8份，耐磨助剂1‑10份，润滑剂0.5‑3份，成核剂0.5‑5份，增韧剂1‑10份，发泡剂1‑5份，其他助剂3‑10份。本发明通过科学配方设计，采用天然防霉技术获得了防霉性能优异、轻量化特征的植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，产品还具有低散发、刚韧平衡等特点，同时，产品具有良好的表观质量，满足汽车内饰产品使用要求，消除制品硬塑感，提升汽车塑料内饰视觉档次和手感舒适度，有利于营造出最舒适的车内空间。

Description

一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
微发泡木塑复合材料具有综合性能优良、轻量化和低成本等多重优势，正在受到越来越多汽车主机厂关注。然而，另外由于植物纤维本身相对无机纤维强度较低，加之在非极性聚丙烯基体中的分散性差，其微发泡产品表面耐磨性极差，容易出现产品表面粉化、掉渣、泛白、色差严重等质量问题；另外，由于植物纤维在加工过程中本身含有甲醛等有害物质，生产过程中，受热剪切还会散发其他有害物质，气味严重，微发泡木塑复合材料无法直接用于汽车零部件，尤其是对气味、VOC散发有严格要求的驾驶舱零部件，甚至还会直接对乘客健康安全造成隐患，无法满足其在汽车上的使用要求。
发明内容
本发明通过科学设计，提高了植物纤维增强聚丙烯微发泡产品表面硬度，改善体系相容性，降低表面摩擦力，系统性解决了植物纤维增强聚丙烯微发泡材料的耐磨性问题，可实现长期稳定耐磨效果，满足汽车零部件表面耐磨等使用要求，实现汽车内饰产品降本增效，同时，也有利于消除制品硬塑感，提升汽车塑料内饰视觉档次和手感舒适度，营造出最舒适的车内空间。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，原料由以下重量份的组分组成：
聚丙烯40-80份
植物纤维10-25份
相容剂1-8份
耐磨助剂1-10份
润滑剂0.5-3份
成核剂0.5-5份
增韧剂1-10份
发泡剂1-5份
其他助剂3-10份
进一步，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种混合物，所述聚丙烯熔融指数大于等于20g/10min，优选熔融指数25g/10min的共聚聚丙烯。
进一步，所述植物纤维为竹纤维、木粉、麻纤维、秸秆纤维中的一种，且含水率小于等于1％，优选含水率为0.3％的竹纤维；
进一步，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种，且马来酸酐单体残留量小于等于0.5％；优选单体残留量为0.2％的马来酸酐接枝聚丙烯；
进一步，所述耐磨助剂为玻璃微珠、云母、石英砂、晶须、氧化铝陶粒中的一种，优选石英砂；所述润滑剂为乙烯合成蜡、二硫化钼、有机硅粉、硬脂酸单甘酯、有机硅蜡中的一种，优选乙烯合成蜡；所述成核剂为松香类成核剂、硬脂酸盐成核剂、间苯甲酸盐成核剂、有机磷酸盐类成核剂中的一种，优选松香类成核剂，例如脱氢枞酸钠、脱氢枞酸钾等；
进一步，所述增韧剂为聚乙烯、SEBS、POE、EPDM中的一种，优选POE；
进一步，所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸镁、柠檬酸钠、酵母粉、微球发泡剂中的一种，优选酵母粉；所述的发泡剂为食品级。进一步，所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，所述其他助剂包括防霉剂、除味剂、抗氧剂、光老化剂；所述防霉剂为壳聚糖、桂皮油、大蒜素、樟脑粉、香樟粉、氧化锌、纳米二氧化钛中的一种或两种组合物，优选大蒜素和香樟粉组合物；所述除味剂为多孔硅藻土、多孔硅酸铝、多孔硅酸钙、活性炭中的一种，优选多孔硅酸铝；所述光老化剂为氰特3808；所述抗氧剂为抗氧剂1010、168、1076、1098中的一种，优选抗氧剂168；
进一步，所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚丙烯40-80份，相容剂1-8份，耐磨助剂1-10份，润滑剂0.5-3份，成核剂0.5-5份，增韧剂1-10份，其他助剂3-10份按照重量份数加入到混合机中混合1-4min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中得到物料A；同时将植物纤维10-25份通过侧喂料口按照重量份数进入挤出机，经过塑化、剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒,得到物料B,其中，挤出机温度设置180-270℃，螺杆转速400-800r/min；(2)将步骤(1)获得的聚丙烯复合材料颗粒与发泡剂按照重量份数放入注塑机，进行注塑成型，获得具有优良耐磨功能的植物纤维增强微发泡汽车零部件产品。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明采用高硬度填料与植物纤维复配，同时优选聚丙烯成核剂(提高产品表面结晶度和硬度)，改善植物纤维增强聚丙烯微发泡产品的表面硬度，提高产品在受到摩擦或刮擦过程中的耐刮伤性；第二：选用残留单体量超低相容剂，有效改善聚丙烯基体与植物纤维界面相容性，提高基体对植物纤维的包裹能力，减少植物纤维外露，有效解决其在摩擦过程中的粗糙、粉化、泛白等问题同时，减少有害物质产生；第三：优选材料表面润滑剂，在不产生散发性有害物质前提下，有效降低微发泡产品表面摩擦系数，有效降低磨损过程的破坏强度。
2、本产品还具有不产生气味、VOC等特点，满足汽车产品不得散发有害有毒物质的要求的。
3、本发明中采用的植物微纤的存在可有效降低材料光泽度，消除制品硬塑感，提升汽车塑料内饰视觉档次和手感舒适度，这在实现汽车内饰产品降本增效的同时，有利于营造出最舒适的车内空间。
4、本发明所选发泡剂为食品级，安全、环保、无毒，可满足汽车饰件产品无毒无害物质要求。
5、本发明提供的材料制备方法工艺简单易行，生产效率高、成品率高、易于实现工业化特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
实施例1
(1)将熔融指数25g/10min的共聚聚丙烯40份，单体残留量为0.2％的马来酸酐接枝聚丙烯8份，石英砂10份，合成聚乙烯蜡3份，脱氢枞酸钾0.5份，POE 10份，大蒜素2份，香樟粉3份，多孔硅酸铝4.5份，氰特3808 0.2份，抗氧剂168 0.3份按照重量份数加入到混合机中混合1min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中得到物料A；同时将竹纤维25份(含水量0.5％)通过侧喂料口按照重量份数进入挤出机，经过塑化、剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒得到物料B其中，，挤出机温度设置180-270℃，螺杆转速800r/min。
(2)将步骤(1)获得的聚丙烯复合材料颗粒106.5份与碳酸氢钠1份按照重量份数放入注塑机，进行注塑成型，获得具有优良耐磨功能的植物纤维增强微发泡汽车零部件产品。
实施例2
(1)将熔融指数20g/10min的均聚聚丙烯60份、熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯20份，单体残留量为0.5％的马来酸酐接枝POE 1份，玻璃微珠1份，有机硅蜡0.5份，间苯甲酸钠5份，EPDM 1份，樟脑粉1份，多孔硅酸钙1.5份，氰特3808 0.3份，抗氧剂1010 0.2份按照重量份数加入到混合机中混合4min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中得到物料A；同时将木粉10份(含水量1％)通过侧喂料口按照重量份数进入挤出机，经过塑化、剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒得到物料B，其中，挤出机温度设置180-270℃，螺杆转速400r/min，。
(2)将步骤(1)获得的聚丙烯复合材料颗粒101.5份与碳酸氢钙5份按照重量份数放入注塑机，进行注塑成型，获得具有优良耐磨功能的植物纤维增强微发泡汽车零部件产品。
实施例3
(1)将熔融指数30g/10min的共聚聚丙烯60份，单体残留量为0.2％的马来酸酐接枝聚乙烯5份，氧化铝陶粒7份，硅酮粉2份，脱氢枞酸钠1份，聚乙烯5份，氧化锌4份，活性炭3份，氰特3808 0.3份，抗氧剂1010 0.5份按照重量份数加入到混合机中混合3min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中得到物料A；同时将麻纤维20份(含水量0.3％)通过侧喂料口按照重量份数进入挤出机，经过塑化、剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒得到物料B,，其中，挤出机温度设置180-270℃，螺杆转速600r/min。
(2)将步骤(1)获得的聚丙烯复合材料颗粒107.8份与柠檬酸钠3份按照重量份数放入注塑机，进行注塑成型，获得具有优良耐磨功能的植物纤维增强微发泡汽车零部件产品。
从表格中可知，本发明方案产生的车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料气味等级效果好，克服了植物纤维有毒有害物质散发率较高的缺点，同时摩擦色牢度效果好，有效改善植物纤维增强聚丙烯微发泡产品的表面硬度，提高产品在受到摩擦或刮擦过程中的耐刮伤性；
解决其在摩擦过程中的粗糙、粉化、泛白等问题同时，减少有害物质产生。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯40-80份
植物纤维10-25份
相容剂1-8份
耐磨助剂1-10份
润滑剂0.5-3份
成核剂0.5-5份
增韧剂1-10份
发泡剂1-5份
其他助剂3-10份
2.根据权利要求1所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种混合物，所述聚丙烯熔融指数大于等于20g/10min；所述植物纤维为竹纤维、木粉、麻纤维、秸秆纤维中的一种，且含水率小于等于1％。
3.根据权利要求2所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述的聚丙烯为熔融指数25g/10min的共聚聚丙烯；所述植物纤维为含水率为0.3％的竹纤维。
4.根据权利要求1所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种，且马来酸酐单体残留量小于等于0.3％。
5.根据权利要求4所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述相容剂为单体残留量为0.2％的马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述耐磨助剂为玻璃微珠、云母、石英砂、晶须、氧化铝陶粒中的一种；所述润滑剂为乙烯合成蜡、二硫化钼、有机硅粉、硬脂酸单甘酯、有机硅蜡中的一种；所述成核剂为松香类成核剂、硬脂酸盐成核剂、间苯甲酸盐成核剂、有机磷酸盐类成核剂中的一种；所述增韧剂为聚乙烯、SEBS、POE、EPDM中的一种
7.根据权利要求6所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述耐磨助剂为石英砂；所述润滑剂为乙烯合成蜡；所述成核剂为松香类成核剂；所述增韧剂为POE。
8.根据权利要求1所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸镁、柠檬酸钠、酵母粉、微球发泡剂中的一种。
9.根据权利要求12所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述的发泡剂为酵母粉，所述的酵母粉为食品级。
10.根据权利要求1所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料，其特征在于：所述其他助剂包括防霉剂、除味剂、抗氧剂、光老化剂；所述防霉剂为壳聚糖、桂皮油、大蒜素、樟脑粉、香樟粉、氧化锌、纳米二氧化钛中的一种或两种组合物；所述除味剂为多孔硅藻土、多孔硅酸铝、多孔硅酸钙、活性炭中的一种；所述光老化剂为氰特3808；所述抗氧剂为抗氧剂1010、168、1076、1098中的一种。
11.根据权利要求1-10所述车用耐磨植物纤维增强聚丙烯微发泡材料的制备方法中任一项，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚丙烯40-80份，相容剂1-8份，耐磨助剂1-10份，润滑剂0.5-3份，成核剂0.5-5份，增韧剂1-10份，其他助剂3-10份按照重量份数加入到混合机中混合1-4min，再将混合物料加入到双螺杆挤出机中得到物料A；同时将植物纤维10-25份通过侧喂料口按照重量份数进入挤出机，经过塑化、剪切分散、挤出、拉条、风干、造粒,得到物料B,其中，挤出机温度设置180-270℃，螺杆转速400-800r/min；
(2)将步骤(1)获得的聚丙烯复合材料颗粒与发泡剂按照重量份数放入注塑机，进行注塑成型。
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