CN112341717B - 一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法。该聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯A 12.9‑59.3份，混合塑料粒子25.2‑40.5份，弹性体5‑20份，滑石粉10‑25份，辅助抗氧剂0.2‑0.5份，光稳定剂0.2‑0.6份，加工助剂0.1‑0.5份。该聚丙烯组合物具有较好的热老化性和光老化性，完全可以满足汽车内饰大气暴晒零部件的使用要求。

Description

一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯材料及其制备领域，特别涉及一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
随着我国汽车行业的迅猛发展，聚丙烯由于其高性价比优势，已经逐渐取代ABS、PC/ABS等工程塑料在汽车内饰零部件中得到了广泛的应用。汽车内饰零部件在汽车使用期限内承受着强烈的阳光暴晒，因此所有汽车主机厂都有整车暴晒的要求，而聚丙烯材料本身由于侧链甲基基团的存在，很容易在光和热的作用下导致变色、龟裂以及粉化等失效现象，为改善聚丙烯材料的光老化和热老化性能，通常在聚丙烯材料生产过程中添加大量的热稳定剂和光稳定剂，但是聚丙烯本身为非极性材料，而热稳定剂和光稳定剂则多为极性小分子物质，过多的助剂添加会导致由于相容性问题造成助剂的大量析出，在众多的添加助剂中，主抗氧剂受阻酚极性最大，最容易在聚丙烯中出现析出发粘现象，而受阻酚对于聚丙烯的热老化和光老化性能至关重要，无法替代，因此如何解决受阻酚主抗氧剂的析出发粘问题是业界一直以来的难题。
中国专利CN110016182A公开了耐老化析出长玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，该聚丙烯材料包括聚丙烯材料总质量百分比计的下述各组分：聚丙烯30-92wt.％、长玻纤5-60wt.％、相容剂0-5wt.％、色母1-3wt.％、热氧稳定剂0.2-0.8wt.％、光稳定剂0.1-0.5wt.％、金属钝化剂0.1-0.5wt.％和润滑剂0-1wt.％。该聚丙烯材料具有一定的耐老化和抗析出性能，但是对于实际汽车内饰领域的应用，其耐老化和抗析出效果还不够满意。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，以克服现有技术中聚丙烯材料中受阻酚主抗氧剂的析出发粘以及热老化和光老化差的缺陷。
本发明提供一种汽车内饰聚丙烯组合物，所述聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯A 12.9-59.3份，混合塑料粒子25.2-40.5份，弹性体5-20份，滑石粉10-25份，辅助抗氧剂0.2-0.5份，光稳定剂0.2-0.6份，加工助剂0.1-0.5份；
其中混合塑料粒子是将聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂按照重量比20-30:5-10:0.2-0.5混合后在双螺杆挤出机中反应并挤出得到；
所述辅助抗氧剂为除带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂外的抗氧剂。
所述聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯A 25.9份，混合塑料粒子38.3份，弹性体15份，滑石粉20份，辅助抗氧剂0.3份，光稳定剂0.3份，加工助剂0.2份；
其中混合塑料粒子是将聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂按照重量比30:8:0.3混合后在双螺杆挤出机中反应得到。
所述聚丙烯A和聚丙烯B为共聚聚丙烯，所述聚丙烯A和聚丙烯B在230℃、2.16kg下熔融指数为20-30g/10min，熔融指数的测试方法为GB/T 3682-2000。
所述聚丙烯A和聚丙烯B为相同的聚丙烯。
所述极性单体接枝聚丙烯聚合物为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或几种，具有极高的接枝率，接枝率为6.0-8.0wt％，接枝率采用酸碱滴定法测试。
所述带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂包括酚类抗氧剂Irganox 1098，酚类抗氧剂MD1024，酚类抗氧剂Naugard XL中的一种。
所述混合塑料粒子的重量份数是聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂三种物质重量份数之和。
所述弹性体为乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物和乙烯/丙烯共聚物中的一种或几种。
所述滑石粉为3000目-5000目的超细滑石粉。
所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
所述光稳定剂为分子量在400-700的常规受阻胺类光稳定剂。
所述加工助剂为硬脂酸盐。
本发明还提供一种汽车内饰聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一阶反应挤出：将聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂按照重量比20-30:5-10:0.2-0.5混合后，在第一阶双螺杆挤出机中反应挤出(胺类基团与聚丙烯侧链的极性单体在第一阶双螺杆挤出机中进行充分的化学反应)，得到混合塑料粒子；
(2)第二阶物理共混：将聚丙烯A 12.9-59.3份、弹性体5-20份、滑石粉10-25份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、光稳定剂0.2-0.6份和加工助剂0.1-0.5份混合后，与步骤(1)中混合塑料粒子25.2-40.5份共混，然后在第二阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到汽车内饰整车暴晒专用聚丙烯组合物，其中辅助抗氧剂为除带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂外的抗氧剂；
上述各组分份数均为重量份数。
所述步骤(1)中第一阶双螺杆挤出机长径比为40:1，挤出机温度为200-300℃，螺杆转速200-300转/分钟。
所述步骤(1)中聚丙烯B与所述步骤(2)中聚丙烯A为相同的聚丙烯。
所述步骤(1)中混合塑料粒子的重量份数是聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂三种物质重量份数之和。
所述步骤(2)中第二阶双螺杆挤出机长径比为30:1，挤出机温度为200-300℃，螺杆转速200-300转/分钟。
本发明还提供一种汽车内饰聚丙烯组合物在汽车内饰中的应用。
本发明采用双阶反应型双螺杆挤出机为反应器，在第一阶双螺杆挤出机，部分聚丙烯、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂混合后进行化学反应，在第一步反应中，阻酚基团顺利接枝到了聚丙烯分子链上；在第二阶双螺杆挤出机，剩余聚丙烯、滑石粉、弹性体、辅助抗氧剂、加工助剂混合后与第一阶反应完成的物料进行单纯的物理共混，在第二步共混挤出加工过程中，所有的配方组分得到了均化。由于主抗氧剂受阻酚基团成功的接枝到聚丙烯分子链上，因此，最终得到的聚丙烯组合物不仅具备优异的热老化和光老化性能，而且不存在任何的受阻酚抗氧剂的析出现象。
有益效果
本发明将受阻酚类主抗氧剂接枝到聚丙烯分子链上，从而改善受阻酚类抗氧剂的析出性，同时显著提升聚丙烯组合物的热老化和光老化效果，保证了聚丙烯材料在汽车内饰领域尤其是在整车暴晒需求的汽车内饰零部件中的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明实施例和对比例涉及到的原料如下所示，但不限于下面原料：
聚丙烯：共聚聚丙烯PP M2600R，上海石化，在GB/T 3682-2000，230℃、2.16kg的测试条件下，熔融指数为25g/10min。
聚丙烯接枝极性单体：马来酸酐接枝聚丙烯CA700，滴定法测试接枝率为7.5wt％，法国阿科玛；丙烯酸接枝聚丙烯BA306，滴定法测试接枝率为7.1wt％，美国杜邦；甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯Bondyram 1006，滴定法测试接枝率为7.9wt％，以色列普立朗。
滑石粉：TYT-899，广西桂林天成，3000目。
弹性体：乙烯/辛烯共聚物POE 8842，美国陶氏化学。
主抗氧剂：酚类抗氧剂Irganox 1098，巴斯夫；酚类抗氧剂MD 1024，巴斯夫；酚类抗氧剂Naugard XL，康普顿；上述3种酚类抗氧剂，分子结构中都含有两个胺基。
辅助抗氧剂：亚磷酸酯类抗氧剂Irganox 168，巴斯夫。
光稳定剂：受阻胺类光稳定剂770，日本艾迪科。
加工助剂：硬脂酸锌ZN-ST，日本花王。
实施例1
本实施例提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，该聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯PP M2600R 25.9份，混合塑料粒子38.3份，弹性体POE 8842 15份，滑石粉TYT-899 20份，Irganox 168 0.3份，受阻胺光稳定剂770 0.3份，硬脂酸锌ZN-ST0.2份；其中混合塑料粒子是将聚丙烯PP M2600R、马来酸酐接枝聚丙烯CA700与Irganox1098按照重量比30:8:0.3混合后在双螺杆挤出机反应挤出得到。
上述聚丙烯组合物的制备方法为：
(1)第一阶反应挤出：将聚丙烯PP M2600R、马来酸酐接枝聚丙烯CA700与Irganox1098以重量比30:8:0.3混合后，在第一阶双螺杆挤出机中反应挤出(胺类基团与聚丙烯侧链的极性单体在第一阶双螺杆挤出机中进行充分的化学反应(挤出机设置温度200℃，挤出机转速200转/分钟)，得到混合塑料粒子，其中混合塑料粒子的重量份数为三种原料重量份数的总和；(2)第二阶物理共混：聚丙烯PP M2600R 25.9份、弹性体POE 8842 15份、滑石粉TYT-89920份、Irganox 168 0.3份、受阻胺光稳定剂770 0.3份和硬脂酸锌ZN-ST 0.2份混合后，与步骤(1)中混合塑料粒子38.3份共混，然后在第二阶双螺杆挤出机(挤出机温度200℃，转速200转/分钟)挤出造粒，得到汽车内饰聚丙烯组合物；
上述各组分份数均为重量份数，制备所用挤出机为双阶双螺杆挤出机，第一阶作用为反应挤出，长径比为40:1，第二阶作用为物理共混，长径比为30:1。
实施例2
本实施例提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，根据实施例1，将实施例1中马来酸酐接枝聚丙烯CA700改为丙烯酸接枝聚丙烯BA306，Irganox 1098改为抗氧剂MD1024，其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，根据实施例1，将实施例1中马来酸酐接枝聚丙烯CA700改为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯Bondyram 1006，Irganox1098改为抗氧剂Naugard XL，其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，该聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯PP M2600R 12.9份，混合塑料粒子40.5份，弹性体POE 8842 20份，滑石粉TYT-899 25份，Irganox 168 0.5份，受阻胺光稳定剂770 0.6份，硬脂酸锌ZN-ST0.5份；其中混合塑料粒子是将聚丙烯PP M2600R、马来酸酐接枝聚丙烯CA700与Irganox1098按照重量比30:10:0.5混合后在双螺杆挤出机反应挤出得到。
将上述配方中各组分按照实施例1中制备方法制备得到汽车内饰聚丙烯组合物。
实施例5
本实施例提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，该聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯PP M2600R 59.3份，混合塑料粒子25.2份，弹性体POE 8842 5份，滑石粉TYT-899 10份，Irganox 168 0.2份，受阻胺光稳定剂770 0.2份，硬脂酸锌ZN-ST0.1份；其中混合塑料粒子是将聚丙烯PP M2600R、马来酸酐接枝聚丙烯CA700与Irganox1098按照重量比20:5:0.2混合后在双螺杆挤出机反应挤出得到。
将上述配方中各组分按照实施例1中制备方法制备得到汽车内饰聚丙烯组合物。
实施例6
本实施例提供一种汽车内饰聚丙烯组合物及其制备方法，该聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯PP M2600R 51.7份，混合塑料粒子32.8份，弹性体POE 8842 5份，滑石粉TYT-899 10份，Irganox 168 0.2份，受阻胺光稳定剂770 0.2份，硬脂酸锌ZN-ST0.1份；其中混合塑料粒子是将聚丙烯PP M2600R、马来酸酐接枝聚丙烯CA700与Irganox1098按照重量比25:7.5:0.3混合后在双螺杆挤出机反应挤出得到。
将上述配方中各组分按照实施例1中制备方法制备得到汽车内饰聚丙烯组合物。
对比例1
本对比例提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，该聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯PP M2600R 55.9份，马来酸酐接枝聚丙烯CA700 8份，Irganox 1098 0.3份，弹性体POE 8842 15份，滑石粉TYT-899 20份，Irganox 168 0.3份，受阻胺光稳定剂7700.3份，硬脂酸锌ZN-ST 0.2份；
上述聚丙烯组合物的制备方法为：将上述各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒(挤出机设置温度200℃，挤出机转速200转/分钟)，即得。
对比例2
本对比例提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，根据对比例1，将对比例1中马来酸酐接枝聚丙烯CA700改为丙烯酸接枝聚丙烯BA306，Irganox 1098改为抗氧剂MD 1024，其余均与对比例1相同。
对比例3
本对比例提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，根据对比例1，将对比例1中马来酸酐接枝聚丙烯CA700改为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯Bondyram 1006，Irganox1098改为抗氧剂Naugard XL，其余均与对比例1相同。
对比例4
根据中国专利CN110016182A，本对比例提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，该聚丙烯材料按照重量份数包括以下组分：聚丙烯PP M2600R 64.2份，丙烯酸接枝聚丙烯3份，色母1份，经过硅烷偶联剂表面改性的长玻纤30份，受阻酚类抗氧剂1098 0.4份，亚磷酸酯类抗氧剂Irganox 168 0.4份，受阻胺光稳定剂770 0.3份，润滑剂0.5份，MD1024 0.2份。该聚丙烯材料制备方法与对比例2相同。
将实施例1-6和对比例1-4中聚丙烯组合物进行如下测试，测试结果如表1所示：
(1)热老化测试：按照ISO 188标准(07年版本)采用标准热老化烘箱进行测试，主要150℃测试的粉化时间。
(2)光老化测试：按照大众汽车PV1306标准进行测试，采用ATLAS 4000i耐候箱进行测试，主要评价5周期(20天)之后的助剂析出发粘现象。
表1
Figure GDA0003859416600000061
由表1可知，对比例1-3采用所有原料混合后在双螺杆挤出机挤出得到聚丙烯组合物，其150℃粉化时间短，且5周期有严重析出。而本发明实施例1-3加入混合塑料粒子，其150℃粉化时间长，且5周期无析出，效果明显优于对比例1-3。对比例4中聚丙烯材料150℃粉化时间比本发明实施例1-6都短，且5周期有严重析出。由此可见，本发明加入混合塑料粒子，其聚丙烯组合物的热老化性能和抗析出发粘性能都显著得到了改善，完全可以满足汽车内饰大气暴晒零部件的使用要求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种汽车内饰聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯A 12.9-59.3份，混合塑料粒子25.2-40.5份，弹性体5-20份，滑石粉10-25份，辅助抗氧剂0.2-0.5份，光稳定剂0.2-0.6份，加工助剂0.1-0.5份；
其中混合塑料粒子是将聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂按照重量比20-30:5-10:0.2-0.5混合后在双螺杆挤出机反应挤出得到；所述极性单体接枝聚丙烯聚合物为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或几种，所述带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂包括N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸][乙二酰基双(氮烷二基)]双(乙烷-2,1-二基)酯中的一种；
所述辅助抗氧剂为除带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂外的抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯组合物按照重量份包括以下组分：聚丙烯A 25.9份，混合塑料粒子38.3份，弹性体15份，滑石粉20份，辅助抗氧剂0.3份，光稳定剂0.3份，加工助剂0.2份；
其中混合塑料粒子是将聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂按照重量比30:8:0.3混合后在双螺杆挤出机中反应得到。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯A和聚丙烯B为共聚聚丙烯，所述聚丙烯A和聚丙烯B在230℃、2.16kg下熔融指数为20-30g/10min；所述聚丙烯A和聚丙烯B为相同的聚丙烯。
4.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述极性单体接枝聚丙烯聚合物接枝率为6.0-8.0wt％。
5.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂包括酚类抗氧剂Irganox 1098，酚类抗氧剂MD 1024，酚类抗氧剂Naugard XL中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述弹性体为乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物和乙烯/丙烯共聚物中的一种或几种；滑石粉为3000目-5000目的超细滑石粉。
7.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂；光稳定剂为分子量在400-700的常规受阻胺类光稳定剂；加工助剂为硬脂酸盐。
8.一种汽车内饰聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯B、极性单体接枝聚丙烯聚合物与带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂按照重量比20-30:5-10:0.2-0.5混合后，在第一阶双螺杆挤出机反应挤出，得到混合塑料粒子，所述极性单体接枝聚丙烯聚合物为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或几种，所述带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂包括N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸][乙二酰基双(氮烷二基)]双(乙烷-2,1-二基)酯中的一种；
(2)将聚丙烯A 12.9-59.3份、弹性体5-20份、滑石粉10-25份、辅助抗氧剂0.2-0.5份、光稳定剂0.2-0.6份和加工助剂0.1-0.5份混合后，与步骤(1)中混合塑料粒子25.2-40.5份共混，然后在第二阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到汽车内饰整车暴晒专用聚丙烯组合物，其中辅助抗氧剂为除带胺基基团的受阻酚类主抗氧剂外的抗氧剂；
上述各组分份数均为重量份数。
9.一种如权利要求1所述的聚丙烯组合物在汽车内饰中的应用。
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