CN112250984B - 一种汽车内饰件的注塑成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车内饰件技术领域，具体涉及一种汽车内饰件的注塑成型工艺，以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至120‑130℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为150‑170℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件。本发明采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，可以满足快速升温和快速降温的需求，有利于无痕塑料制件的制作。

Description

一种汽车内饰件的注塑成型工艺
技术领域
本发明涉及汽车内饰件技术领域，具体涉及一种汽车内饰件的注塑成型工艺。
背景技术
现有技术中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域。
但纯ABS表面硬度较低，容易划伤，而且不能满足汽车内饰件对于高光泽度的需求。为了提高光泽度，一般是采用喷漆的手段实现内饰零部件高光、亚光等表面效果。但是喷漆工艺存在以下问题，首先流程复杂，注塑毛坯件后，需要增加运输，预处理，涂装，运输等基本环节，部分喷漆工艺需底漆、面漆、UV固化漆等多道生产工序。其次每个制件生产产生的缺陷由于已经喷涂过油漆，无法回收再利用，造成环境污染；再次，油漆中存在大量的有机溶剂，其中溶剂大多为苯或甲苯类芳香族溶剂，对操作工人的身体或产生危害，同时也产生环境问题。因此免喷涂的ABS/PMMA合金应运而生，具有良好的综合性能同时也可以通过加入金属颜料提高光泽度。
CN201510546137.1公开了一种免喷涂、无流痕ABS复合材料及其制备方法，其发明点在于使用了高流动性的ABS和PMMA，并加入金属颜料或珠光颜料提高光泽度和珠光效果。但是高流动性意味着硬度的牺牲，因此复合材料的硬度较低。
CN201010213189.4公开了一种电子电器用高光高硬度防尘ABS合金材料及其制备方法，其组成重量百分比为：ABS树脂40％-75％，PMMA树脂23％-60％，黑色色粉0.05％-0.5％，润滑剂0.3％-1％，抗氧剂0.1％-0.3％，防尘助剂0.3％-2％。该专利技术虽然也描述可以免喷涂，但是并未说明是否可以充分避免流痕的产生，而且在ABS和PMMA用量比例接近1:1时硬度也仅为2H，硬度也较低。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种汽车内饰件的注塑成型工艺，得到的汽车内饰件黑色高光泽，更具有时尚科技感，也具有较高的硬度，不容易划伤。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种汽车内饰件的注塑成型工艺，以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至120-130℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为150-170℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件；
所述黑色高光ABS复合材料包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002654475240000021
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
(1)将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按80-90:1-2:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
(2)在200重量份去离子水中加入2-5重量份的改性纳米炭黑、40-60重量份的甲基丙烯酸甲酯、5-10重量份的甲基丙烯酸、0.1-0.3重量份的引发剂和3-5重量份的乳化剂搅拌混合，升温至65-75℃，反应1-3h，然后加入10-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、6-8重量份的丙烯腈、4-6重量份的乙烯基三乙氧基硅烷和0.1-0.3重量份的引发剂，保温继续反应2-4h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
本发明的核壳结构改性剂以黑色的纳米炭黑为核，以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的聚合物作为内壳，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和乙烯基三乙氧基硅烷的聚合物作为外壳。纳米炭黑作为色素可以赋予内饰件黑色的色彩，同时作为无机填充料，可以提升内饰件的硬度；内壳以甲基丙烯酸甲酯为主，奠定内壳高硬度的基础，以甲基丙烯酸为功能单体，促进甲基丙烯酸甲酯对改性纳米炭黑的交联包覆；外壳虽仍以甲基丙烯酸甲酯为主，但加入了丙烯腈单体，可以提高核壳结构改性剂与ABS树脂的相容性，还加入了乙烯基三乙氧基硅烷，利用乙氧基的柔顺分子链提高外壳的柔软性，使核壳结构改性剂具有较好的熔融流动性，从而避免注塑的流痕产生。此外，本发明采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，可以满足快速升温和快速降温的需求，有利于无痕塑料制件的制作。
其中，所述ABS树脂在220℃/10kg条件下的熔融指数为20-40g/10min。本发明采用的ABS树脂对于流动性的要求并不高，降低熔融指数同时也可以弥补机械性能上的损失。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为80％-85％。硅烷偶联剂kh550可以改善纳米炭黑的表面性能，提高纳米炭黑与有机分子的相容性，利于甲基丙烯酸甲酯单体再纳米炭黑表面聚合包覆。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为20-30nm。该粒径范围的纳米炭黑显示出优异的光学性能，经过包覆改性处理后，可以提高内饰件的光泽度，同时也易于进行改性分散，提高内饰件的机械性能。
其中，所述引发剂为BPO。
其中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和OP-10中的至少一种。优选地，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按照重量比2:1的比例组成，可以提高颗粒的悬浮稳定性，利于形成大小均匀的胶粒，可以更显著地提升内饰件的性能。
其中，所述增容剂为EMA和/或MBS。EMA具有与ABS中丁二烯结构相似的乙烯基以及甲基丙烯酸甲酯，MBS同样也具有丁二烯和甲基丙烯酸甲酯，因此二者均可以显著提高本发明ABS树脂和核壳结构改性剂的相容性。优选地，所述增容剂由EMA和MBS按照重量比1:2-3的比例混合而成，相对于纯EMA或纯MBS，内饰件的光泽度有一定程度的提升，说明对核壳结构改性剂分散性最佳。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和滑石粉中的至少一种。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比2-3:1的比例组成。
其中，注塑的注射压力为85％-95％，注射速度为15％-25％。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的核壳结构改性剂以黑色的纳米炭黑为核，以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的聚合物作为内壳，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和乙烯基三乙氧基硅烷的聚合物作为外壳。纳米炭黑作为色素可以赋予内饰件黑色的色彩，同时作为无机填充料，可以提升内饰件的硬度；内壳以甲基丙烯酸甲酯为主，奠定内壳高硬度的基础，以甲基丙烯酸为功能单体，促进甲基丙烯酸甲酯对改性纳米炭黑的交联包覆；外壳虽仍以甲基丙烯酸甲酯为主，但加入了丙烯腈单体，可以提高核壳结构改性剂与ABS树脂的相容性，还加入了乙烯基三乙氧基硅烷，利用乙氧基的柔顺分子链提高外壳的柔软性，使核壳结构改性剂具有较好的熔融流动性，从而避免注塑的流痕产生。此外，本发明采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，可以满足快速升温和快速降温的需求，有利于无痕塑料制件的制作；
2、本发明的黑色高光ABS复合材料制成的内饰件可通过GB/T30512《汽车禁用物质要求》以及Q/LQB C260《商用车内饰件气味性试验方法及限值要求》，按Q/LQB C-125《乘用车内饰件材料的燃烧性能》进行测试，样条未被燃烧或在其表面传递不超过102mm/min的火焰锋，并且具有良好的耐汗性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种汽车内饰件的注塑成型工艺，以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至125℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为160℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件；
所述黑色高光ABS复合材料包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002654475240000051
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
(1)将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按85:1.5:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
(2)在200重量份去离子水中加入3.5重量份的改性纳米炭黑、50重量份的甲基丙烯酸甲酯、7.5重量份的甲基丙烯酸、0.2重量份的引发剂和4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至70℃，反应2h，然后加入15重量份的甲基丙烯酸甲酯、7重量份的丙烯腈、5重量份的乙烯基三乙氧基硅烷和0.2重量份的引发剂，保温继续反应3h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
其中，所述ABS树脂在220℃/10kg条件下的熔融指数为30g/10min。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为83％。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为25nm。
其中，所述引发剂为BPO。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按照重量比2:1的比例组成。
其中，所述增容剂由EMA和MBS按照重量比1:2.5的比例混合而成。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比2.5:1的比例组成。
其中，注塑的注射压力为90％，注射速度为20％。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
所述增容剂为EMA。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
所述增容剂为MBS。
实施例4
一种汽车内饰件的注塑成型工艺，以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至120℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为150℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件；
所述黑色高光ABS复合材料包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002654475240000061
Figure BDA0002654475240000071
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
(1)将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按80:1:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
(2)在200重量份去离子水中加入2重量份的改性纳米炭黑、40重量份的甲基丙烯酸甲酯、5重量份的甲基丙烯酸、0.1重量份的引发剂和3重量份的乳化剂搅拌混合，升温至65℃，反应1h，然后加入10重量份的甲基丙烯酸甲酯、6重量份的丙烯腈、4重量份的乙烯基三乙氧基硅烷和0.1重量份的引发剂，保温继续反应2h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
其中，所述ABS树脂在220℃/10kg条件下的熔融指数为20g/10min。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为80％。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为20nm。
其中，所述引发剂为BPO。
其中，所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵。
其中，所述增容剂由EMA和MBS按照重量比1:2的比例混合而成。
其中，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比3:1的比例组成。
其中，注塑的注射压力为85％，注射速度为15％。
实施例5
一种汽车内饰件的注塑成型工艺，以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至130℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为170℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件；
所述黑色高光ABS复合材料包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002654475240000081
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
(1)将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按90:2:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
(2)在200重量份去离子水中加入5重量份的改性纳米炭黑、60重量份的甲基丙烯酸甲酯、10重量份的甲基丙烯酸、0.3重量份的引发剂和3-5重量份的乳化剂搅拌混合，升温至75℃，反应3h，然后加入20重量份的甲基丙烯酸甲酯、8重量份的丙烯腈、4-6重量份的乙烯基三乙氧基硅烷和0.3重量份的引发剂，保温继续反应4h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
其中，所述ABS树脂在220℃/10kg条件下的熔融指数为40g/10min。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为85％。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为30nm。
其中，所述引发剂为BPO。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵按照重量比2:1的比例组成。
其中，所述增容剂由EMA和MBS按照重量比1:3的比例混合而成。
其中，所述润滑剂为滑石粉。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比2:1的比例组成。
其中，注塑的注射压力为95％，注射速度为25％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
(1)将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按85:1.5:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
(2)在200重量份去离子水中加入3.5重量份的改性纳米炭黑、70重量份的甲基丙烯酸甲酯、10重量份的甲基丙烯酸、0.2重量份的引发剂和4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至70℃，反应4h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
(1)将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按85:1.5:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
(2)在200重量份去离子水中加入3.5重量份的改性纳米炭黑、65重量份的甲基丙烯酸甲酯、7.5重量份的甲基丙烯酸、7重量份的丙烯腈、5重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.4重量份的引发剂和4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至70℃，反应5h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：
一种汽车内饰件的注塑成型工艺，以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至125℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为160℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件；
所述黑色高光ABS复合材料包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002654475240000101
所述改性纳米炭黑通过如下方法制得：将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按85:1.5:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
所述PMMA树脂通过如下方法制得：在200重量份去离子水中加入50重量份的甲基丙烯酸甲酯、7.5重量份的甲基丙烯酸、0.2重量份的引发剂和4重量份的乳化剂搅拌混合，升温至70℃，反应2h，然后加入15重量份的甲基丙烯酸甲酯、7重量份的丙烯腈、5重量份的乙烯基三乙氧基硅烷和0.2重量份的引发剂，保温继续反应3h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的PMMA树脂。
其中，所述ABS树脂在220℃/10kg条件下的熔融指数为30g/10min。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为83％。
其中，所述纳米炭黑的粒径D50为25nm。
其中，所述引发剂为BPO。
其中，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和OP-10按照重量比2:1的比例组成。
其中，所述增容剂由EMA和MBS按照重量比1:2.5的比例混合而成。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵和氢氧化铝按重量比2.5:1的比例组成。
其中，注塑的注射压力为90％，注射速度为20％。
上述实施例和对比例中，黑色高光ABS复合材料通过螺杆挤出制得，加工温度为200℃。
对实施例1-3和对比例1-3按照GB8807-1988和GB/T6739进行60°光泽度和铅笔硬度检测，检测结果如下表：
60°光泽度 铅笔硬度
实施例1 98 3H
实施例2 95 2H
实施例3 94 2H
对比例1 91 3H
对比例2 94 H
对比例3 88 2H
本发明实施例1-5的汽车内饰件肉眼均未观察到流痕，符合免喷涂的性能基本要求。由实施例1-3的对比可知，单一的相容剂对核壳结构改性剂的分散性较差，因此相对本发明的复合增容剂，在光泽度和硬度上均有不同程度的降低；对比例1的壳为较为硬质的聚甲基丙烯酸甲酯，由于其流动性较差，因此不能均匀地分散于ABS基体中，并且肉眼观察能发现细微的流痕，通过实施例1和对比例1的对比可知，虽然保持了3H的硬度，但是在光泽度上有明显地下降，这也是分散性变差之后可以预知的；对比例2的壳为较为柔顺的聚甲基丙烯酸甲酯，具有较好的流动性，因此并未肉眼观察到流痕，同时相对于实施例1，光泽度由98降低至94，硬度由3H降低至1H，除却壳的性质变化外，也可能由于对比例2的聚合单体不能对纳米炭黑进行较好的包覆，因此导致炭黑的分散性变差，从而导致光泽度和硬度的下降；对比例3将聚甲基丙烯酸甲酯和改性纳米炭黑独立加入至ABS树脂中，相对实施例1，光泽度从98降低至88，硬度从3H降低至2H，硬度降低程度较低，因为硬度主要由纳米炭黑和甲基丙烯酸甲酯的性质决定，而分散性其次，但由于独立加入纳米炭黑的分散性较差，所以光泽度明显下降。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：以黑色高光ABS复合材料作为注射材料，采用设置有贴近型腔的随形水道的注塑模具，将注塑模具预热至120-130℃后进行注塑，注塑时控制模具温度为150-170℃，注塑完成后冷却，即制得汽车内饰件；
所述黑色高光ABS复合材料包括如下重量份数的原料：
ABS树脂 100份
核壳结构改性剂 40-50份
增容剂 4-6份
润滑剂 1-2份
抗氧化剂 1-2份
阻燃剂 10-20份；
所述核壳结构改性剂通过如下方法制得：
（1）将纳米炭黑、偶联剂和乙醇水溶液按80-90:1-2:100的比例进行混合，搅拌反应后，进行过滤干燥，得到改性纳米炭黑；
（2）在200重量份去离子水中加入2-5重量份的改性纳米炭黑、40-60重量份的甲基丙烯酸甲酯、5-10重量份的甲基丙烯酸、0.1-0.3重量份的引发剂和3-5重量份的乳化剂搅拌混合，升温至65-75℃，反应1-3h，然后加入10-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、6-8重量份的丙烯腈、4-6重量份的乙烯基三乙氧基硅烷和0.1-0.3重量份的引发剂，保温继续反应2-4h，最后进行喷雾干燥，即得到所述的核壳结构改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述ABS树脂在220℃/10kg条件下的熔融指数为20-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为80%-85%。
4.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述纳米炭黑的粒径D50为20-30nm。
5.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述引发剂为BPO。
6.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和OP-10中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述增容剂为EMA和/或MBS。
8.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和滑石粉中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件的注塑成型工艺，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
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