CN110330681A - 一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用tpv表皮材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用tpv表皮材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于热塑性弹性体材料加工制造领域，具体涉及一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料，包括以下重量份的各组份：TPV：20—70份，乙烯类弹性体：5‑20份，TPO：20‑40份，改性聚丙烯：5‑20份，聚乙烯：5‑20份，玻璃微珠：5‑20份，光稳定剂：0‑5份，颜料：4‑8份。本发明还公开了上述TPV表皮材料的制备方法。本发明在保证产品轻量化设计的同时，有效提升TPV汽车内饰材料的耐磨、耐刮擦性能。

Description

一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料及其 制备方法
技术领域
本发明属于热塑性弹性体材料加工制造领域，具体涉及一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料及其制造方法。
背景技术
TPV(热塑性硫化橡胶)是一种高性能动态硫化热塑性弹性体，其既保留了常温下橡胶的弹性，弯曲模量，低温抗冲击性；同时又能满足高温下热塑性塑料的易加工性。
随着汽车行业的飞速发展，特别是新能源汽车逐渐走入生活，对于整车的节能减重就提出了新的需求，其中汽车内饰表皮材料作为汽车内饰的重要装饰组件之一，其轻量化要求也面临着新的挑战。与传统的PVC汽车内饰表皮与TPU汽车内饰表皮，TPV汽车内饰表皮拥有优异性能：(1)与PVC汽车内饰表皮相比，TPV汽车内饰表皮不含卤素；(2)使用温度范围更广：PVC使用温度范围一般在-30～80℃，TPV在-60～110℃。(3)TPV汽车内饰表皮因交联结构，所以其耐热老化性更好。耐热老化实验1000h/120℃，PVC断裂伸长率保持率约65％，TPV断裂伸长保持率约98％。(4)TPV汽车内饰表皮因交联结构，所以其耐候性更好。耐候实验，紫外线烘箱BPT83℃/750h，PVC断裂伸长率保持率约20％，TPV断裂伸长保持率约70％。区别于传统的PVC汽车内饰表皮与TPU汽车内饰表皮，TPV汽车内饰表皮在拥有优异的各项性能的同时，其轻量化性能优异，比重是0.88-0.89g/cm3，明显优于PVC(1.38-1.50g/cm3)与TPU材料(1.05-1.25g/cm3)。
另外，在汽车内饰表皮的使用中，除了满足各项物理化学性能指标外，其花纹，手感，光泽都将受到消费者的重视与关注。在实际使用中，仪表盘、门板、侧围等车内饰将直接外界接触，其花纹保持能力，耐磨性，耐刮擦性尤其重要，而TPV材料本身的耐磨，耐刮擦性能较差。
在现有汽车内饰表皮材料的应用中，TPV材料相比与PVC与TPU及其他改性材料在轻量化有明显的优势，但在实际应用中TPV汽车内饰表皮也存在其在耐磨，耐刮擦性上的问题。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料及其制备方法。本发明用耐磨、耐刮擦TPV表皮配合水性聚氨酯表处层，表处层对TPV表皮进行表面涂覆，构成两层结构，通过两层结构的复合能力，即提供了一层表皮层的保护层同时也提高了本身TPV的耐磨、耐刮擦能力。在面对刮擦问题时，能更有效解决在实际应用中汽车内饰表皮存在的耐刮擦性上的问题，提升了内饰材料的美观度，增强了产品的使用性能与寿命。
本发明的第一个目的是通过下述技术方案实现的，一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料，包括以下重量份的各组分：
TPV：20—70份，
乙烯类弹性体：5-20份，
TPO：20-40份，
改性聚丙烯：5-20份，
聚乙烯：5-20份，
玻璃微珠：5-20份，
光稳定剂：0-5份，
颜料：4-8份。
优选的，所述玻璃微珠为中空玻璃微珠，玻璃微珠采用硼硅酸盐玻璃，玻璃微珠粒径10-120微米，真密度0.20-0.60g/cm3。
本发明的第二个目的是通过下述技术方案实现的，一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料的制备方法，具体为：
(1)混合：将TPV、乙烯类弹性体、TPO、改性聚丙烯、聚乙烯、颜料按配方配比混合；
(2)输送：将步骤(1)得到的混合物料输送至同向平行双螺杆挤出机主下料口，并通过主下料口进入同向平行双螺杆挤出机；将玻璃微珠及光稳定剂先后分别从不同的侧喂料口进入螺杆与原料混合；
(3)熔融：步骤(2)得到混合原料经挤出机熔融挤出形成流延膜；
(4)挤出成型：步骤(3)得到的流延膜经三辊压延后冷却定型，得到TPV表皮材料。
优选的，所述制备方法还包括：在TPV表皮材料表面涂覆水性聚氨酯表处剂，具体为：(1)表面处理：将所述TPV表皮材料进行表面电晕或离子化处理，处理后的TPV表皮材料表面达因系数≥44；
(2)涂覆：将水性聚氨酯表处剂涂覆在表面处理过后的TPV基材表面，过烘箱进行烘干。
优选的，所述水性聚氨酯表处剂的制备方法：
(1)配制水性聚氨酯表处剂：
水性聚氨酯表处剂包括以下重量份的各组份：
根据配方称取水性聚氨酯表处剂原料；
(2)混合：按步骤(1)的原料混合。
优选的，所述TPV表皮材料厚度0.3mm---1.5mm；水性聚氨酯表处剂涂覆厚度10μm----60μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明保持了TPV汽车内饰表皮优异的轻量化性能，比重是0.88-0.89g/cm3，明显优于PVC(1.38-1.50g/cm3)与TPU材料(1.05-1.25g/cm3)。
第二，本发明使用TPV原材料，利用玻璃微珠的耐磨特性，以特殊处理的玻璃微珠改性TPV原材料，在保证产品轻量化设计的同时，有效提升TPV汽车内饰材料的耐磨、耐刮擦性能。
第三，侧喂料的喂料手段，提高了填料和助剂的使用效率，保证了热塑性弹性体材料的稳定加工。
第四，本发明TPV汽车内饰表皮可与聚烯烃基材骨架直接回收再利用。
具体实施方式
本发明所用设备为混料机、同向平行双螺杆挤出机。同向平行双螺杆挤出机温控系统由10个温控点组成。依据物料在挤出过程各个阶段的形态、承受温度程度及对热量的需求情况，可将10个温控点归纳为加温、恒温、保温三个区域。
表1同向平行双螺杆挤出机温度设置
实施例1
步骤一：
表2实施例1材料组份配比
序号 材料 组份
1 TPV 60
2 乙烯类弹性体 10
3 TPO 20
4 改性聚丙烯 5
5 聚乙烯 5
6 颜料 4
7 玻璃微珠 5
8 光稳定剂 1
将表1所述材料按以下工艺步骤配置生产：
1.称量：根据配方将各组分原料称取。
2.混合：将步骤1称量的TPV，乙烯类弹性体，TPO，改性聚丙烯，聚乙烯，颜料按配方配比混合。
3.输送：将混合物料输送至挤出机主下料口并通过主下料口进入同向平行双螺杆挤出机；将玻璃微珠及光稳定剂分别从侧喂料口进入螺杆与原料混合，侧喂料口分别设置在加热段5#与6#，5#为改性玻璃微珠进料，6#为光稳定剂进料
4.熔融：原料经挤出机熔融挤出形成流延膜
5.挤出成型：流延膜经三辊压延后冷却定型，片材厚度1.2mm。
步骤二：制备水性聚氨酯表处剂
表3实施例1水性聚氨酯表处剂组份配比
序号 材料 组份
1 水性聚氨酯 80
2 聚碳酸酯型聚氨酯 20
3 聚氨酯增稠剂 2
4 异氰酸酯类固化剂 1
5 硅乳液 2
6 水 5
1.称量：根据配方将各组分原料称取。
2.混合：按配方配比将各组份原料混合
步骤三：在TPV基材表面涂覆水性聚氨酯表处剂
1.表面处理：将TPV表面材料进行表面电晕或离子化处理，要求表面达因系数≥44；
2.涂覆：将步骤二混合均匀的水性聚氨酯表处剂涂覆在表面处理过后的TPV基材表面，涂覆厚度30μm，过烘箱进行烘干。
表4实施例1涂覆工艺参数
项目 生产车速 电晕功率 达因系数 出口温度
数据 12m/min 3KW ≥44 105-110℃
表5实施例1性能测试对比
一般我们认为光泽变化差值越小，重量损失差值越小，表面视觉外观变化越小，其产品耐磨性能就越好。所以我们判断加了耐磨材料的TPV膜被认为有更好的耐磨性能。
实施例2
步骤一：
表6实施例2材料组份配比
序号 材料 组份
1 TPV 30
2 乙烯类弹性体 10
3 TPO 40
4 改性聚丙烯 10
5 聚乙烯 10
6 颜料 4
7 玻璃微珠 10
8 光稳定剂 1.5
将表6所述材料按以下工艺步骤配置生产：
1.称量：根据配方将各组分原料称取。
2.混合：将步骤1称量的TPV，乙烯类弹性体，TPO，改性聚丙烯，聚乙烯，颜料按配方配比混合。
3.输送：将混合物料输送至挤出机主下料口并通过主下料口进入同向平行双螺杆挤出机；将玻璃微珠及光稳定剂分别从侧喂料口进入螺杆与原料混合，侧喂料口分别设置在加热段5#与6#，5#为改性玻璃微珠进料，6#为光稳定剂进料
4.熔融：原料经挤出机熔融挤出形成流延膜
5.挤出成型：流延膜经三辊压延后冷却定型,片材厚度1.2mm。
步骤二：制备水性聚氨酯表处剂
表7水性聚氨酯表处剂配方
序号 材料 组份
1 水性聚氨酯 80
2 聚碳酸酯型聚氨酯 20
3 聚氨酯增稠剂 2
4 异氰酸酯类固化剂 1
5 硅乳液 2
6 水 5
1.称量：根据配方将各组分原料称取。
2.混合：按配方配比将各组份原料混合
步骤三：在TPV基材表面涂覆水性聚氨酯表处剂
1.表面处理：将TPV表面材料进行表面电晕或离子化处理，要求表面达因系数≥44；
2.涂覆：将步骤二混合均匀的水性聚氨酯表处剂涂覆在表面处理过后的TPV基材表面，涂覆厚度30μm,涂覆厚度12过烘箱进行烘干。
表8实施例2涂覆参数
项目 生产车速 电晕功率 达因系数 出口温度
数据 12m/min 3KW ≥44 105-110℃
表9实施例2性能测试对比表格
一般我们认为光泽变化差值越小，重量损失差值越小，表面视觉外观变化越小，其产品耐磨性能就越好。所以我们判断加了耐磨材料的TPV膜被认为有更好的耐磨性能。
实施例3
步骤一：
表10实施例3材料组份配比
序号 材料 组份
1 TPV 45
2 乙烯类弹性体 5
3 TPO 25
4 改性聚丙烯 5
5 聚乙烯 20
6 颜料 4
7 玻璃微珠 15
8 光稳定剂 2
将表10所述材料按以下工艺步骤配置生产：
1.称量：根据配方将各组分原料称取。
2.混合：将步骤1称量的TPV，乙烯类弹性体，TPO，改性聚丙烯，聚乙烯，颜料按配方配比混合。
3.输送：将混合物料输送至挤出机主下料口并通过主下料口进入同向平行双螺杆挤出机；将玻璃微珠及光稳定剂分别从侧喂料口进入螺杆与原料混合，侧喂料口分别设置在加热段5#与6#，5#为改性玻璃微珠进料，6#为光稳定剂进料
4.熔融：原料经挤出机熔融挤出形成流延膜
5.挤出成型：流延膜经三辊压延后冷却定型,片材厚度1.2mm。
步骤二：制备水性聚氨酯表处剂
表11水性聚氨酯表处剂配方
序号 材料 组份
1 水性聚氨酯 80
2 聚碳酸酯型聚氨酯 20
3 聚氨酯增稠剂 2
4 异氰酸酯类固化剂 1
5 硅乳液 2
6 水 5
1.称量：根据配方将各组分原料称取。
2.混合：按配方配比将各组份原料混合
步骤三：在TPV基材表面涂覆水性聚氨酯表处剂
1.表面处理：将TPV表面材料进行表面电晕或离子化处理，要求表面达因系数≥44；
2.涂覆：将步骤二混合均匀的水性聚氨酯表处剂涂覆在表面处理过后的TPV基材表面，涂覆厚度30μm,过烘箱进行烘干。
表12实施例3涂覆工艺参数
项目 生产车速 电晕功率 达因系数 出口温度
数据 12m/min 3KW ≥44 105-110℃
表13实施例3性能测试对比
一般我们认为光泽变化差值越小，重量损失差值越小，表面视觉外观变化越小，其产品耐磨性能就越好。所以我们判断加了耐磨材料的TPV膜被认为有更好的耐磨性能。

Claims (6)

1.一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料，其特征是，所述TPV表皮材料包括以下重量份的各组分：
TPV：20—70份，
乙烯类弹性体：5-20份，
TPO：20-40份，
改性聚丙烯：5-20份，
聚乙烯：5-20份，
玻璃微珠：5-20份，
光稳定剂：0-5份，
颜料：4-8份。
2.根据权利要求1所述的一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料，其特征是，所述玻璃微珠为中空玻璃微珠，玻璃微珠采用硼硅酸盐玻璃，玻璃微珠粒径10-120微米，真密度0.20-0.60g/cm3。
3.权利要求1-2任一项所述的一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料的制备方法，其特征是，所述制备方法具体为：
(1)混合：将TPV、乙烯类弹性体、TPO、改性聚丙烯、聚乙烯、颜料按配方配比混合；
(2)输送：将步骤(1)得到的混合物料输送至同向平行双螺杆挤出机主下料口，并通过主下料口进入同向平行双螺杆挤出机；将玻璃微珠及光稳定剂先后分别从不同的侧喂料口进入螺杆与原料混合；
(3)熔融：步骤(2)得到混合原料经挤出机熔融挤出形成流延膜；
(4)挤出成型：步骤(3)得到的流延膜经三辊压延后冷却定型，得到TPV表皮材料。
4.根据权利要求3所述的一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料的制备方法，其特征是，所述制备方法还包括：在TPV表皮材料表面涂覆水性聚氨酯表处剂，具体为：
(1)表面处理：将所述TPV表皮材料进行表面电晕或离子化处理，处理后的TPV表皮材料表面达因系数≥44；
(2)涂覆：将水性聚氨酯表处剂涂覆在表面处理过后的TPV基材表面，过烘箱进行烘干。
5.根据权利要求4所述的一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料的制备方法，其特征是，所述水性聚氨酯表处剂的制备方法：
(1)配制水性聚氨酯表处剂：
水性聚氨酯表处剂包括以下重量份的各组份：
根据配方称取水性聚氨酯表处剂原料；
(2)混合：按步骤(1)的原料混合。
6.根据权利要求4所述的一种具有耐磨、耐刮擦的轻量化汽车内饰用TPV表皮材料的制备方法，其特征是，所述TPV表皮材料厚度0.3mm---1.5mm；水性聚氨酯表处剂涂覆厚度10μm----60μm。
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