CN110343287A - 一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料及其制备方法，包括：将聚丙烯树脂、聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入稳定剂、发泡剂A、抗氧化剂，加温加压，发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；将发泡剂B加入到水中，加入分散剂，搅拌均匀后，加入到无水乙醇中，得到发泡剂B微粒后，将发泡剂B微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，加入抗氧化剂、纤维素，经注塑机加温加压后，得到改性发泡聚丙烯。本发明采用聚氨酯和纤维素来增强发泡聚丙烯的机械性能和抗冲击性能，采用物理发泡和化学发泡相结合的两次发泡，使得用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料泡孔结构均匀。

Description

一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料及其制备方法，属于高分子发泡材料制备技术领域。
背景技术
发泡聚丙烯（EPP）是聚丙烯塑料发泡材料，是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料，以其独特而优越的性能成为目前增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。EPP还是一种环保材料，可回收再利用，可以自然降解，不会造成白色污染。因此，发泡聚丙烯被广泛应用于汽车、电子、家电等领域。
现有的聚丙烯发泡方式包括物理发泡和化学发泡。物理发泡是通过物理变化为聚合物发泡提供气体，该气体是无毒、无污染、在聚合物中能够溶解。化学发泡是发泡过程发泡剂自身发生化学变化，分解产生的气体与基体树脂熔融聚合。
公开号为CN109233098A的专利公开了一种用于汽车内饰件的发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，所述的制备方法包括将发泡剂与填充粒子共混，与聚丙烯树脂通过失重称下料到双螺杆挤出机中，经剪切、混炼后得到熔融混合物，将熔融混合物通过熔体泵增压、过滤器过滤后得到熔融物，将熔融物注入到模具中，在120～150℃保温3～7min，冷却到室温，得到所述的发泡聚丙烯复合材料。虽然该发明一定程度上提高了发泡聚丙烯材料的力学强度、冲击能力、抗变形能力，但是其发泡过程不易控制，对于工业化大规模生产发泡聚丙烯的性能控制上不利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料及其制备方法，通过两次发泡和发泡聚丙烯材料改性，得到机械性能和抗冲击性能优异的用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂60~80份；稳定剂3~5份；发泡剂A 5~10份；发泡剂B 3~8份；聚氨酯20~30份；抗氧化剂3~5份；纤维素10~20份。
优选地，所述稳定剂为铅盐稳定剂。
优选地，所述发泡剂A为烷烃化合物。
通过采用上述技术方案，采用烷烃化合物可以通过物理发泡的方式得到初次发泡的改性发泡聚丙烯。
优选地，所述烷烃化合物为正戊烷、异戊烷或环戊烷中的至少一种。
优选地，所述发泡剂B为碳酸氢钠发泡剂。
通过采用上述技术方案，采用碳酸氢钠可以通过化学方式的二次发泡，通过碳酸氢钠分解，产生气体，进而发泡，其环境污染小。
优选地，所述抗氧化剂为叔丁基对苯二酚或二丁基羟基甲苯中的一种。
通过采用上述技术方案，通过加入上述抗氧化剂可以防止在发泡过程中材料的氧化致使其性能降低。
本发明还提供了一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯树脂、聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入稳定剂、发泡剂A、抗氧化剂，加温加压，发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将发泡剂B加入到水中，搅拌溶解后，加入分散剂，搅拌均匀后，加入到无水乙醇中，得到发泡剂B微粒后，将发泡剂B微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入抗氧化剂、纤维素，经注塑机加温加压后，得到改性发泡聚丙烯。
通过采用上述技术方案，采用聚氨酯和纤维素来增强发泡聚丙烯的机械性能和抗冲击性能，同时，采用物理发泡和化学发泡相结合的两次发泡，使得泡孔结构均匀。
优选地，所述步骤（2）中的压力为10~40MPa，温度为160~180℃。
通过采用上述技术方案，在一定的温度和压力范围内，高压釜内的发泡效果更好。
优选地，所述步骤（3）中的分散剂为十二烷基硫酸钠。
通过采用上述技术方案，采用十二烷基硫酸钠作为分散剂使得发泡剂在混合溶剂中均匀分散。
优选地，所述步骤（3）中的温度为160~180℃，压力为20~50MPa。
通过采用上述技术方案，在一定的温度和压力范围内，注塑机内的发泡效果更好。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法采用聚氨酯和纤维素来增强发泡聚丙烯的机械性能和抗冲击性能，同时，采用物理发泡和化学发泡相结合的两次发泡，使得得到的用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料泡孔结构均匀；
（2）本发明的得到的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，通过改变聚氨酯和纤维素的添加量、发泡剂的添加量，以及发泡的温度和压力，研究其机械性能和抗冲击性能的影响，发泡材料的玻璃化转变温度可达到170℃、拉伸强度可达到50MPa、断裂伸长率可达到300%、冲击强度可达到65KJ/m2、弯曲模量可达到1210MPa和弯曲强度可达到30MPa。
具体实施方式
下面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。
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂60~80份；稳定剂3~5份；发泡剂A 5~10份；发泡剂B 3~8份；聚氨酯20~30份；抗氧化剂3~5份；纤维素10~20份。
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯树脂、聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入稳定剂、发泡剂A、抗氧化剂，加温加压，发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将发泡剂B加入到水中，搅拌溶解后，加入分散剂，搅拌均匀后，加入到无水乙醇中，得到发泡剂B微粒后，将发泡剂B微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入抗氧化剂、纤维素，经注塑机加温加压后，得到改性发泡聚丙烯。
对发泡材料的拉伸强度、冲击强度进行测试。将注塑成型的样条放置在按照 GB-2918-82 规定的标准下放置48h，其中温度为23±2℃、相对湿度为
40±2%，其力学测试也在此标准环境下进行。
拉伸性能：按照GB/T1040-92进行拉伸性能测定，拉伸速度为50mm/min，试验在微机控制电子万能试验机上进行。
冲击性能：按照 ISO179-2:1997进行悬臂梁冲击强度测定，V型缺口，试验在塑料摆锤冲击试验机上进行。
弯曲强度：按照 GB/T9341-2000进行弯曲性能测定，样条在微机控制电子万能试验机上进行，压制速度为2.0mm/min，定位移6mm。
玻璃化温度测定：试样烘干，取试样量5~10mg，在氮气保护下从-50℃加热以10℃/min升温速率至280℃，恒温5min，再以10℃/min降温速率至常温。
实施例1
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂6kg；铅盐稳定剂300g；正戊烷500g；碳酸氢钠300g；聚氨酯2kg；叔丁基对苯二酚300g；纤维素1kg。
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将6kg聚丙烯树脂、2kg聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入铅盐稳定剂300g、正戊烷500g、叔丁基对苯二酚150g，设定压力为10MPa，温度为160℃，发泡30min，得到发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将碳酸氢钠300g加入到1kg水中，搅拌溶解后，加入十二烷基硫酸钠10g，搅拌均匀后，加入到500mL无水乙醇中，搅拌1h后，真空抽滤后，在50℃下真空干燥6h得到碳酸氢钠微粒后，将碳酸氢钠微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入叔丁基对苯二酚150g、纤维素1kg，经注塑机在温度160℃、压力20Mpa下，经注塑机喷嘴注入模具中，开模得到改性发泡聚丙烯。
得到的改性发泡聚丙烯的性能测试数据如表1所示。
实施例2
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂7kg；铅盐稳定剂400g；异戊烷800g；碳酸氢钠500g；聚氨酯2.5kg；二丁基羟基甲苯400g；纤维素1.5kg。
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将7kg聚丙烯树脂、2.5kg聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入铅盐稳定剂400g、异戊烷800g、二丁基羟基甲苯200g，设定压力为25MPa，温度为170℃，发泡30min，得到发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将碳酸氢钠500g加入到1.5kg水中，搅拌溶解后，加入十二烷基硫酸钠20g，搅拌均匀后，加入到800mL无水乙醇中，搅拌1h后，真空抽滤后，在50℃下真空干燥6h得到碳酸氢钠微粒后，将碳酸氢钠微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入二丁基羟基甲苯200g、纤维素1.5kg，经注塑机在温度170℃、压力35Mpa下，经注塑机喷嘴注入模具中，开模得到改性发泡聚丙烯。
得到的改性发泡聚丙烯的性能测试数据如表1所示。
实施例3
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂8kg；铅盐稳定剂500g；环戊烷1kg；碳酸氢钠800g；聚氨酯3kg；二丁基羟基甲苯500g；纤维素2kg。
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将8kg聚丙烯树脂、3kg聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入铅盐稳定剂500g、环戊烷1kg、二丁基羟基甲苯250g，设定压力为40MPa，温度为180℃，发泡30min，得到发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将碳酸氢钠800g加入到2kg水中，搅拌溶解后，加入十二烷基硫酸钠30g，搅拌均匀后，加入到1000mL无水乙醇中，搅拌1h后，真空抽滤后，在50℃下真空干燥6h得到碳酸氢钠微粒后，将碳酸氢钠微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入二丁基羟基甲苯250g、纤维素2kg，经注塑机在温度180℃、压力50Mpa下，经注塑机喷嘴注入模具中，开模得到改性发泡聚丙烯。
得到的改性发泡聚丙烯的性能测试数据如表1所示。
实施例4
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂8kg；铅盐稳定剂500g；环戊烷800g；碳酸氢钠500g；聚氨酯3kg；二丁基羟基甲苯500g；纤维素2kg。
一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将8kg聚丙烯树脂、3kg聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入铅盐稳定剂500g、环戊烷800g、二丁基羟基甲苯250g，设定压力为40MPa，温度为180℃，发泡30min，得到发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将碳酸氢钠500g加入到1.5kg水中，搅拌溶解后，加入十二烷基硫酸钠20g，搅拌均匀后，加入到1000mL无水乙醇中，搅拌1h后，真空抽滤后，在50℃下真空干燥6h得到碳酸氢钠微粒后，将碳酸氢钠微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入二丁基羟基甲苯250g、纤维素2kg，经注塑机在温度180℃、压力50Mpa下，经注塑机喷嘴注入模具中，开模得到改性发泡聚丙烯。
得到的改性发泡聚丙烯的性能测试数据如表1所示。
表1
从表中，可以看出，对比实施例1与实施例2、实施例4，随着发泡温度和压力以及聚氨酯和纤维素添加量、发泡剂添加量的增加，发泡材料的玻璃化转变温度、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲模量和弯曲强度均提高，这是因为聚氨酯和纤维素添加量增加，增强了发泡材料的性能，使得其在耐冲击性和机械性能上均有提升；对比实施例2与实施例3，耐冲击性和机械性能上稍有下降，这是因为随着发泡剂加入量的进一步增加，泡孔孔径和泡孔密度均有提高，使得发泡材料的分子链结合减弱；对比实施例3与实施例4，在其他条件不变的情况下，只改变发泡剂的添加量，发现适量的发泡剂使得材料具有较好的耐冲击性和机械性能，这说明发泡剂过量会引起泡孔孔径和泡孔密度变大，不利于发泡材料的性能提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，其特征是，包括以下重量分数的组分：聚丙烯树脂60~80份；稳定剂3~5份；发泡剂A 5~10份；发泡剂B 3~8份；聚氨酯20~30份；抗氧化剂3~5份；纤维素10~20份。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，其特征是，所述稳定剂为铅盐稳定剂。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，其特征是，所述发泡剂A为烷烃化合物。
4.根据权利要求3所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，其特征是，所述烷烃化合物为正戊烷、异戊烷或环戊烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，其特征是，所述发泡剂B为碳酸氢钠发泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料，其特征是，所述抗氧化剂为叔丁基对苯二酚或二丁基羟基甲苯中的一种。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯树脂、聚氨酯加入到单螺杆机中混合均匀后挤出；
（2）将挤出的物料送入高压釜中，向高压釜中加入稳定剂、发泡剂A、抗氧化剂，加温加压，发泡后得到初次发泡改性发泡聚丙烯；
（3）将发泡剂B加入到水中，搅拌溶解后，加入分散剂，搅拌均匀后，加入到无水乙醇中，得到发泡剂B微粒后，将发泡剂B微粒加入到初次发泡改性发泡聚丙烯，搅拌均匀后，加入抗氧化剂、纤维素，经注塑机加温加压后，得到改性发泡聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤（2）中的压力为10~40MPa，温度为160~180℃。
9.根据权利要求7所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤（3）中的分散剂为十二烷基硫酸钠。
10.根据权利要求7所述的一种用于汽车仪表盘的改性发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤（3）中的温度为160~180℃，压力为20~50MPa。
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欧育湘主编: "《 阻燃塑料手册》", 31 January 2008 *

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