CN110437544A - 一种汽车内饰用的共混材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车内饰用的橡胶共混材料及其制备方法，涉及汽车内饰技术领域。其技术要点是：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，包括如下重量份数的组分：三元乙丙橡胶：90‑110份；硅藻土：5‑10份；竹炭粉：4‑8份；氧化锌：4‑6份；硬脂酸：0.5‑1.5份；防老剂：1‑3份；炭黑：40‑60份；石蜡油：50‑70份；气相白炭黑：20‑40份；填充剂：20‑40份；促进剂：2.5‑4.3份，本发明汽车内饰用的橡胶共混材料具有气味低、物理机械性能高的优点。

Description

一种汽车内饰用的共混材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车内饰技术领域，更具体地说，它涉及一种汽车内饰用的共混材料及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶(EPDM)因其分子结构的特殊性具有优异的耐热、耐候及耐热老化性能，同时具有良好的电绝缘性能、低温性能及耐化学介质性，广泛运用于汽车、航天、电子、电器、化工、机械等工业以及日常生活等领域。
三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯、非共轭二烯3种单体共聚而成的一种通用型合成橡胶，其分子主链是一种完全饱和的直链型结构，由于加入第3单体引入了不饱和侧基，使得分子链的交联活性大为增强，采用过氧化物硫化体系、硫磺硫化体系、醌肟硫化体系和树脂硫化体系均可实现交联。其中硫磺体系是EPDM最常用、最主要的硫化体系，经其硫化的EPDM制品约占总制品的85％。但是采用过氧化物硫化体系制备橡胶产品时会分解产生具有臭味的苯乙酮；而采用硫磺体系制备的橡胶产品会产生二硫化碳，硫化氢，氨类，醛酮类等等刺激性的气体，影响产品作为汽车内饰的使用效果。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种汽车内饰用的共混材料，其具有气味低、物理机械强度高的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种汽车内饰用的橡胶共混材料，包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶：90-110份；
硅藻土：5-10份；
竹炭粉：4-8份；
氧化锌：4-6份；
硬脂酸：0.5-1.5份；
防老剂：1-3份；
炭黑：40-60份；
石蜡油：50-70份；
气相白炭黑：20-40份；
填充剂：20-40份；
促进剂：2.5-4.3份。
通过采用上述技术方案，三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，其最主要的特性就是优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性，而且二烯烃具有特殊的结构，三元乙丙橡胶的聚合物主链是完全饱和的，该特性使得三元乙丙橡胶可以抵抗热、光和氧气对其造成的侵蚀。
硅藻土和竹炭粉均具有较高的比表面积，对挥发性的物质具有良好的吸附作用，通过在橡胶共混原料中添加硅藻土和竹炭粉，利用其多孔结构，起到降低汽车内饰异味的作用。
进一步优选为，所述汽车内饰用的橡胶共混材料中还加入有重量份数为10-20份的复合抗菌剂，其中复合抗菌剂为载体-纳米银的复合抗菌剂。
通过采用上述技术方案，银离子能够破坏细菌的呼吸和细胞分裂，此外银离子可催化空气和水中的氧激活，生成很强的氧化能力的羟基自由基或活性氧离子，能够预制或杀灭细菌，通过加入载体纳米银，使得橡胶具有较强的抗菌性，从而为汽车内提供一个无菌安全的环境，且获得抗菌性的橡胶汽车内饰，可避免细菌滋生产生臭味，很好的避免汽车内饰在使用过程中产生臭味。
进一步优选为，所述载体采用羧甲基壳聚糖。
通过采用上述技术方案，羧甲基壳聚糖与壳聚糖一样无毒，有良好的成膜性，可降解性，生物相容性等基本性能，壳聚糖中有氨基的存在，使之对金属离子银有较好的吸附能力，采用羧甲基壳聚糖作为载体，其可作为保护剂，来对纳米银的大小、形貌进行修饰，从而得到具有良好抑菌效果的复合抗菌剂。
进一步优选为，所述复合抗菌剂的制备方法如下：
将1g的羧甲基壳聚糖加入到250mL去离子水中，搅拌均匀，加入250mL浓度为2mmol/L的硝酸银溶液，搅拌加热到50-60℃，反应1h后冷却至20-25℃，滴加浓度为1mmol/L的硼氢化钠溶液，搅拌反应0.5h，即得到羧甲基壳聚糖-纳米银的复合抗菌剂。
通过采用上述技术方案，制备羧甲基壳聚糖-纳米银时，主要利用羧甲基壳聚糖中大量存在的-NH2与Ag+发生配位反应，羧甲基壳聚糖的大分子链伸展开形成一种多孔腔的基体材料，同时在加热搅拌的作用下，银离子能够进入到羧甲基壳聚糖大分子内部结构中，与分子链上的-NH2发生配位反应，最后加入硼氢化钠溶液，其与银离子接触，发生还原反应，将Ag+还原为Ag。
进一步优选为，所述防老剂采用防老剂RD，所述炭黑采用炭黑N774。
通过采用上述技术方案，防老剂RD为树脂状、无毒，能够延缓橡胶的老化速度，能够大大延长橡胶的使用寿命，其运用于共混材料中，不易喷霜，且对硫化作用无不良影响；炭黑是橡胶补强剂，可以增加橡胶的耐磨性，提高橡胶的拉伸强度、撕裂强度等机械性能。
进一步优选为，所述石蜡油的开口闪点大于250℃。
通过采用上述技术方案，石蜡油是有石蜡基原油经过脱脂、磺化、精制等工艺制得的产品，石蜡油的链烷烃含量较高，芳烃含量较低，具有良好的耐寒性，与三元乙丙橡胶的相容性良好。
进一步优选为，所述填充剂采用填充剂N-85。
通过采用上述技术方案，填充剂N-85是一种浅色的无机填充剂，主要成分是球状石英和片状高岭土，作为两种成分形成的一种松散结构，填充剂N-85不易结团、混合迅速、易分散，加入到共混材料中，可大幅度提高橡胶的抗撕裂性能和耐磨性能，补强性能好。
进一步优选为，所述促进剂包括如下重量份数的组分：
促进剂DM：0.5-1份；
促进剂CBS：0.4-0.6份；
促进剂BZ：1-1.4份；
促进剂TRA：0.4-0.8份；
硫化剂S：0.2-0.5份。
通过采用上述技术方案，促进剂DM为2,2'-二硫代二苯并噻唑，毒性较小，在胶料中易分散、不污染，硫化后的橡胶耐老化性优良；促进剂CBS为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，可作为橡胶的固化剂，提高橡胶制品的硬度；促进剂TRA为四硫化双五亚甲基秋兰姆，无异味、无毒，起到促进剂作用外还可以作为硫化剂使用；硫化促进剂可促进原料硫化作用，缩短硫化时间，降低硫化温度，提高橡胶的物理机械性能，通过添加多种促进剂以及优化促进剂的用量，以促进硫化作用，达到减少硫磺的使用，从源头上减少橡胶异味的产生。
进一步优选为，所述汽车内饰用的橡胶共混材料还包括重量份数为4-8份的防喷蓝剂YK80。
通过采用上述技术方案，由于橡胶分子、炭黑、油料等原材料中含有很有小分子物质，例如苯、甲苯、SO2、乙醛等，橡胶在硫化之后，这些小分子物质会慢慢迁移至产品表面，形成彩色的表面，喷霜，以及气味和VOC超标等现象，通过加入防喷蓝剂YK80，其在硫化高温条件下与小分子反应，将它们螯合、捕捉，成为大分子的侧链基团，从而减少异味、减少喷彩、抑制喷霜和降低VOC含量。
本发明的目的二在于提供一种汽车内饰用的橡胶共混材料的制备方法，采用该方法制备的橡胶共混材料用来制作汽车内饰时，具有气味低、物理机械强度高的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种汽车内饰用的橡胶共混材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅藻土、竹炭粉、氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、石蜡油、气相白炭黑、填充剂一起投入密炼机中，密炼至85-95℃，开始扫粉、翻料，继续密炼至100℃、120℃、130℃，并继续翻料各一次，继续密炼至140℃，排料；
步骤二，将步骤一中的混合物投入到开炼机中出片，并进行自然冷却，冷却后采用开炼机加入促进剂，物料分散均匀，出片冷却，得到汽车内饰用的橡胶共混材料。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)硅藻土和竹炭粉均具有较高的比表面积，对挥发性的物质具有良好的吸附作用，通过在橡胶共混原料中添加硅藻土和竹炭粉，利用其多孔结构，起到降低汽车内饰异味的作用；
(2)通过在橡胶材料中加入载体纳米银，制成的汽车内饰具有较强的抑菌性，通过检测，其环境抑菌性可达98％，为乘客提供一个良好的无菌安全的环境，且橡胶材料的抑菌性可避免细菌滋生产生臭味，很好的解决了汽车内饰在使用过程中产生的异味；
(3)本发明通过添加多种促进剂以及优化促进剂的用量，从而可达到促进硫化作用，达到减少硫磺使用的效果，从源头上减少橡胶异味的产生。
附图说明
图1为本发明汽车内饰用的橡胶共混材料制备的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅藻土、竹炭粉、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、炭黑N774、300#石蜡油、气相白炭黑、填充剂N-85一起投入密炼机中，密炼至85℃，开始扫粉、翻料，继续密炼至100℃、120℃、130℃，并继续翻料各一次，继续密炼至140℃，排料；
步骤二，将步骤一中的混合物投入到开炼机中出片，并进行自然冷却，冷却后采用开炼机加入促进剂DM、促进剂CBS、促进剂BZ、促进剂TRA、硫化剂S，物料分散均匀，出片冷却，得到汽车内饰用的橡胶共混材料。
实施例2-6：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-6中各组分及其重量份数
实施例7：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，石蜡油采用50份500#石蜡油。
实施例8：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，石蜡油采用30份300#石蜡油和20份500#石蜡油的混合物。
实施例9：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，步骤一，将90份三元乙丙橡胶、5份硅藻土、4份竹炭粉、4份氧化锌、0.5份硬脂酸、1份防老剂RD、40份炭黑N774、50份300#石蜡油、20份气相白炭黑、20份填充剂N-85、4份防喷蓝剂YK80一起投入密炼机中，密炼至85℃，开始扫粉、翻料，继续密炼至100℃、120℃、130℃，并继续翻料各一次，继续密炼至140℃，排料；
本实施例与实施例1所不同之处在于，橡胶共混材料中加入了4份的防喷蓝剂YK80。
实施例10：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，步骤一，将90份三元乙丙橡胶、5份硅藻土、4份竹炭粉、4份氧化锌、0.5份硬脂酸、1份防老剂RD、40份炭黑N774、50份300#石蜡油、20份气相白炭黑、20份填充剂N-85、8份防喷蓝剂YK80一起投入密炼机中，密炼至85℃，开始扫粉、翻料，继续密炼至100℃、120℃、130℃，并继续翻料各一次，继续密炼至140℃，排料；
本实施例与实施例1所不同之处在于，橡胶共混材料中加入了8份的防喷蓝剂YK80。
实施例11：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，步骤一，将90份三元乙丙橡胶、5份硅藻土、4份竹炭粉、4份氧化锌、0.5份硬脂酸、1份防老剂RD、40份炭黑N774、50份300#石蜡油、20份气相白炭黑、20份填充剂N-85、10份羧甲基壳聚糖-纳米银的复合抗菌剂一起投入密炼机中，密炼至85℃，开始扫粉、翻料，继续密炼至100℃、120℃、130℃，并继续翻料各一次，继续密炼至140℃，排料；
其中，复合抗菌剂的制备方法为：将1g的羧甲基壳聚糖加入到250mL去离子水中，搅拌均匀，加入250mL浓度为2mmol/L的硝酸银溶液，搅拌加热到60℃，反应1h后冷却至25℃，滴加浓度为1mmol/L的硼氢化钠溶液，搅拌反应0.5h，即得到羧甲基壳聚糖-纳米银的复合抗菌剂。
实施例12：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例11的不同之处在于，羧甲基壳聚糖-纳米银的复合抗菌剂的加入量为15份。
实施例13：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例11的不同之处在于，羧甲基壳聚糖-纳米银的复合抗菌剂的加入量为20份。
对比例1：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，不添加硅藻土。
对比例2：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，不添加竹炭粉。
对比例3：一种汽车内饰用的橡胶共混材料，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，不添加硅藻土和竹炭粉。
性能测试
分别对实施例1-10和对比例1-5制得的汽车内饰用的橡胶共混材料进行拉伸强度、撕裂强度、伸长率、气味等级、抗菌性测试，其中气味等级为1-5级，1级表示气味最小，测试结果计入下列表2中。
由表中数据可知，实施例1-10相对于对比例1-3，其配方中添加适量的硅藻土和竹炭粉，制得的橡胶共混材料具有良好的气味等级，气味等级达到了2.5级，而对比例1和对比例2的气味等级只有4级，尤其是对比例3，未添加硅藻土和竹炭粉，气味等级为较差的5级；实施例11-13由于加入了一定量的载体纳米银，气味等级达到较优的2级，其抑菌率可达到98％以上，具有较强的抑菌性，可避免细菌滋生，从而防止细菌滋生产生的异味。
表2性能测试结果
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)

1.一种汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶：90-110份；
硅藻土：5-10份；
竹炭粉：4-8份；
氧化锌：4-6份；
硬脂酸：0.5-1.5份；
防老剂：1-3份；
炭黑：40-60份；
石蜡油：50-70份；
气相白炭黑：20-40份；
填充剂：20-40份；
促进剂：2.5-4.3份。
2.根据权利要求1所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述汽车内饰用的橡胶共混材料中还加入有重量份数为10-20份的复合抗菌剂，其中复合抗菌剂为载体-纳米银的复合抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述载体采用羧甲基壳聚糖。
4.根据权利要求3所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述复合抗菌剂的制备方法如下：
将1g的羧甲基壳聚糖加入到250mL去离子水中，搅拌均匀，加入250mL浓度为2mmol/L的硝酸银溶液，搅拌加热到50-60℃，反应1h后冷却至20-25℃，滴加浓度为1mmol/L的硼氢化钠溶液，搅拌反应0.5h，即得到羧甲基壳聚糖-纳米银的复合抗菌剂。
5.根据权利要求1所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述防老剂采用防老剂RD、所述炭黑采用炭黑N774。
6.根据权利要求1所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述石蜡油的开口闪点大于250℃。
7.根据权利要求1所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述填充剂采用填充剂N-85。
8.根据权利要求1所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述促进剂包括如下重量份数的组分：
促进剂DM：0.5-1份；
促进剂CBS：0.4-0.6份；
促进剂BZ：1-1.4份；
促进剂TRA：0.4-0.8份；
硫化剂S：0.2-0.5份。
9.根据权利要求1所述的汽车内饰用的橡胶共混材料，其特征在于，所述汽车内饰用的橡胶共混材料还包括重量份数为4-8份的防喷蓝剂YK80。
10.一种汽车内饰用的橡胶共混材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅藻土、竹炭粉、氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、石蜡油、气相白炭黑、填充剂一起投入密炼机中，密炼至85-95℃，开始扫粉、翻料，继续密炼至100℃、120℃、130℃，并继续翻料各一次，继续密炼至140℃，排料；
步骤二，将步骤一中的混合物投入到开炼机中出片，并进行自然冷却，冷却后采用开炼机加入促进剂，物料分散均匀，出片冷却，得到汽车内饰用的橡胶共混材料。
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