CN112662114A

CN112662114A - 一种低气味低voc耐刮擦车用聚丙烯内饰材料及其制备方法

Info

Publication number: CN112662114A
Application number: CN202011509475.5A
Authority: CN
Inventors: 王伟; 杨杰; 申应军; 高翔; 刘荣亮; 张丰; 李德燊; 张淼
Original assignee: Jinyoung Xiamen Advanced Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Jinyoung Xiamen Advanced Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: CN112662114B

Abstract

本发明公开一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料及其制备方法。其中低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料包含以下组分：聚丙烯63‑66％，滑石粉18‑22％，增韧剂8‑12％，抗氧剂0.3‑0.5％，润滑剂0.3‑0.5％，光稳定剂0.1‑0.3％，除味剂比例1‑3％，耐刮擦剂比例1‑3％；所述除味剂孔径10um‑50um；所述耐刮擦剂为硅酮类、芥酸酰胺类按重量比1:2‑2:1复配组成。采用含有微孔含水结构的除味剂，可有效降低材料的气味等级及VOC含量，从而满足各主机厂汽车内饰材料气味等级标准≤3.0和VOC含量标准。

Description

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子改性材料领域，尤其涉及一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)改性材料因其具有成本低、密度小、耐化学性优异、物理力学性能突出以及良好的加工性能，广泛应用在汽车、家电、食品、医疗、建筑管材等多个领域，是目前市场上需求增速最快的通用塑料之一。汽车作为日常生活的主要交通工具，使用量及需求量稳步增加，受到越来越多消费者的青睐，随着人们健康意识不断地增强，消费者对汽车内部环境的关注度提高，对汽车内部空气环境的气味、VOC(挥发性有机化合物)，内部制件的门板、仪表板、ABC柱的美观情况(材料的耐刮擦性能)提出了更高的要求。聚丙烯改性材料释放出的气味，主要由以下几方面造成：首先，在聚丙烯树脂基体合成时使用的催化剂体系中含有一些带有刺激性气味的脂类化合物或过氧化物；其次，聚丙烯树脂基体改性加工的过程中，其在温度为220℃的加工条件下进行熔融、剪切、挤出、造粒，会产生热裂解小分子化合物，如酮类、醛类化合物；另外，改性聚丙烯材料中添加的某些助剂包括抗氧剂、润滑剂、光稳定剂等助剂也会带有一定的刺激性气味。影响汽车内饰材料的耐刮擦性能的主要原因是：汽车内饰材料通常为矿物填充(包括滑石粉、碳酸钙、云母等)，矿物填充与PP树脂本身相容性相对较差，另外，内饰制件本身对材料韧性有一定要求，所打制件相对较软，当制件受到外界作用力破坏时，PP树脂表层被破坏，内部矿物填充颜色就会裸露出来，导致制件表观发白，表现出较差的耐刮擦效果。

关于降低聚丙烯复合材料的气味和VOC，提高材料制件表面耐刮擦性能，有关专利提出了一些解决方案。中国专利CN111057339A提出制备一款吸水母粒，在挤出造粒过程中吸水母粒能够带走小分子物质，从而降低材料气味等级和VOC含量，吸水母粒由德国厂家原材料XP100-60和自由水按照一定比例在特定工艺下操作制成，由于该款母粒进口德国，价格较高，导致材料成本偏高。中国专利申请CN201010258937利用硅铝酸盐气味吸附母粒吸附小分子,降低有机物发散，但是会存在小分子化合物脱附的情况从而影响最终效果。中国专利CN201711432572在挤出过程中对聚丙烯复合材料熔体进行注水，利用雾化萃取的原理从材料中去除热裂解小分子，改善材料气味和VOC。此方法在改善材料的气味和VOC上取得较好效果，但是需要对设备进行改造，花费较大。中国专利CN106589584A提出一种耐刮擦材料的制备方法，其使用的是均聚聚丙烯加成核剂生产的方法，通过提高材料的刚性和材料结晶度，来提高制件表面的硬度，进而提高材料的耐刮擦性能，然而由于材料刚性较强，导致冲击较低，不能够满足汽车用内饰材料性能的要求，存在一定的使用局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，按照重量百分比包括以下组分：聚丙烯63-66％，滑石粉18-22％，增韧剂8-12％，抗氧剂0.3-0.5％，润滑剂0.3-0.5％，光稳定剂0.1-0.3％，除味剂比例1-3％，耐刮擦剂比例1-3％；所述除味剂孔径10um-50um；所述耐刮擦剂为硅酮类、芥酸酰胺类按重量比1:2-2:1复配组成。

进一步地，一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，按照重量百分比包括以下组分：聚丙烯63-65％，滑石粉20％，增韧剂10％，抗氧剂0.4％，润滑剂0.4％，光稳定剂0.2％，除味剂比例1-3％，耐刮擦剂比例1-3％；其中除味剂为带微孔含水或者其他萃取脱挥剂中的一种或多种；耐刮擦剂为硅酮类、芥酸酰胺类按重量比1:2-2:1复配组成。

硅酮类具体种类包括如下中的至少一种：如MB50-001、瑞塑晶680，503等；

芥酸酰胺类具体种类包括如下中的至少一种：如EBS、酰胺蜡等；

进一步地，所述聚丙烯为共聚聚丙烯中的一种或多种。

进一步地，所述滑石粉为DV50粒径小于等于5um的滑石粉的一种或多种。

进一步地，所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物中的一种或多种。

进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或多种。

进一步地，所述润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或多种。

进一步地，所述光稳定剂为下列中的至少一种：如LA-402AF、5590等。

进一步地，所述除味剂为广州米罗新材料厂生产的除味剂NSA-RSC486。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量百分比称取聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、耐刮擦剂和除味剂，一起加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；

(2)将预混料从主喂料斗加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机，使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出；双螺杆挤出机加工温度为170-210℃真空度小于等于-0.08MPa；

(3)将经平行双螺杆挤出机口模挤出来的料条经过冷却、干燥、切粒，得到低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰的复合材料。

本发明技术方案与背景技术相比，具备如下有益效果：

1、采用硅酮类、酰胺类耐刮擦剂复配，硅酮类大分子与聚丙烯树脂相容的同时，芥酸类小分子迁移到材料表面，增加材料制件表面的外部润滑，减小摩擦力系数，能够将刮擦色差降低到0.5以内，大大提高了汽车用聚丙烯内饰材料所打制件的耐刮擦性能。

2.采用含有微孔含水结构的除味剂，在经过挤出机挤出时能够吸收材料中释放的小分子物质，在高真空的压力下，随水蒸气蒸发，几乎完全排除，可有效降低材料的气味等级及TVOC

(总挥发性有机化合物)含量，从而满足各主机厂汽车内饰材料气味等级标准≤3.0和TVOC含量标准。消费者在使用时，不会被车内的异味干扰，同时不会受到VOC对身体健康的侵害，因此具有较大的实用效益。除味剂孔径为10um-50um，如果孔径太小无法吸附，孔径太大，小分子则容易脱离。

具体实施方式

为更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例级对比例中所用原料如下：

聚丙烯：气相氢调法生产的中融中冲嵌段共聚聚丙烯，聚丙烯融指20-30g/10min，悬臂梁缺口冲击强度8-15kJ/m²，以下实施例和对比例中为中海壳牌公司中融中冲共聚聚丙烯；

滑石粉：DV50粒径小于等于5um，以下实施例和对比例中为泉州旭丰滑石粉；

增韧剂：乙烯辛烯共聚物或乙烯丁烯共聚物，普通市售产品；在以下实施例和对比例中为韩国SK的875L；

抗氧化剂：受阻酚类、硫酯类或亚酯酸盐类抗氧剂，普通市售产品；在以下实施例和对比例中为利安隆的1010,168；

润滑剂：N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸镁，普通市售产品；在以下实施例和对比例中为意大利发基的硬脂酸钙；

光稳定剂：普通市售产品；其主要成分为受阻胺类化合物，在以下实施例和对比例中为艾迪科的LA-402AF；

耐刮擦剂：硅酮类、芥酸酰胺类耐刮擦剂，普通市售产品；在以下实施例和对比例中，具体分别采用的是道康宁的MB50-001，赛诺的酰胺蜡；

除味剂：广州米罗新材料厂新出的除味剂，其产品型号为NSA-RSC486。

实施例1

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯65％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、硅酮类耐刮擦剂2％、芥酸类耐刮擦剂1％、除味剂1％。

按照以下方法制备低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料：

(1)按重量百分比称取共聚聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、耐刮擦剂、除味剂，加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；

(2)将得到的预混料从主喂料斗加入平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机要求长径比为48:1,使所有组分物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出，其中双螺杆挤出机加工温度分别是175℃,180℃,185℃,190℃,195℃,200℃,205℃,210℃,205℃,200℃,195℃,190℃要求真空度小于等于-0.08MPa，本实施例中为取-0.10MPa；

实施例2

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯64％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、硅酮类耐刮擦剂2％、芥酸类耐刮擦剂1％、除味剂2％。

按照实施例1的制备方法制备低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料。

实施例3

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯63％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、硅酮类耐刮擦剂2％、芥酸类耐刮擦剂1％、除味剂3％。

对比例1

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯69％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％。

对比例2

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯66％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、硅酮类耐刮擦剂3％。

对比例3

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯66％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、芥酸类耐刮擦剂3％。

对比例4

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯66％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、硅酮类耐刮擦剂1％、芥酸类耐刮擦剂2％。

对比例5

一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其重量百分比组成是：共聚聚丙烯66％、滑石粉20％、增韧剂10％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.4％、光稳定剂0.2％、硅酮类耐刮擦剂2％、芥酸类耐刮擦剂1％。

对上述实施例1-3与对比例1-5制备的聚丙烯内饰材料的性能进行测试，测试结果如下表1所示。结合聚丙烯材料的组分和表1的测试结果可以看出，对于汽车内饰聚丙烯材料而言，加入少量的耐刮擦剂和除味剂，对材料的常规力学性能影响较小，引起的变化几乎同测试误差可忽略不计。通过分析对比例1-3可以看出，对材料的耐刮擦性能来说，单独使用硅酮类耐刮擦剂或芥酸类耐刮擦剂都可改善汽车内饰材料的耐刮擦性能，其中使用硅酮类耐刮擦剂得到材料刮擦前后色差数据更小，即对材料的耐刮擦性能的改善效果更为明显。这是因为硅酮类的耐刮擦剂分子量相对较大，与聚丙烯树脂具有一定的相容性，能够很好的分布在聚丙烯树脂的内部，硅酮类的低表面张力和润滑性能够显著降低聚丙烯材料的表面摩擦力，当制件受到外力破坏时，能够达到很好的耐刮擦效果。而芥酸类耐刮擦剂分子量相对较小，注塑成型后该类小分子慢慢迁移到材料表面，降低材料表面的摩擦系数，从而提高制件的耐刮擦效果，但因其小分子迁移到表面的时间较长，且不能均匀的分布在材料表面，因此其耐刮擦效果相对硅酮母粒要差一些。通过对比例2-5耐刮擦性能测试结果可以看出，同时将芥酸类和硅酮类耐刮擦剂二者按一定比例复配使用时，能够得到比单独使用硅酮类耐刮擦剂更好的耐刮擦效果。这是因为硅酮类大分子与聚丙烯树脂相容的同时，芥酸类小分子迁移到材料表面，增加了材料制件表面的外部润滑，减小摩擦力系数，二者结合从而取得了更好的耐刮擦效果。尤其是硅酮类和芥酸类耐刮擦剂按照2:1比例进行复配时制得的材料耐刮擦效果最好。

表1材料配方

表2性能测试结果

通过将实施例1-3与对比例5比较可以看出，加入除味剂可以明显改善材料的气味等级和VOC含量，这是因为所选除味剂的结构为微孔含水结构，在经过挤出机挤出时能够吸收材料中释放的小分子物质，在高真空的压力下，随水蒸气蒸发排除，从而达到降低材料气味和VOC含量的效果。从实施例2和3可以看出，加入2％除味剂和加入3％除味剂所达到的气味等级效果和VOC含量基本一致，这是因为除味剂的含量已经饱和，添加2％除味剂是机台里的小分子物质已经全部被水分子吸收蒸发，因此其气味等级及VOC含量变化不大。

上述仅为本发明的几种具体实施方式，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的改动、改进或替换，仍属本发明涵盖的范围内，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：聚丙烯63-66％，滑石粉18-22％，增韧剂8-12％，抗氧剂0.3-0.5％，润滑剂0.3-0.5％，光稳定剂0.1-0.3％，除味剂比例1-3％，耐刮擦剂比例1-3％；所述除味剂孔径10um-50um；所述耐刮擦剂为硅酮类、芥酸酰胺类按重量比1:2-2:1复配组成。

2.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：聚丙烯63-65％，滑石粉20％，增韧剂10％，抗氧剂0.4％，润滑剂0.4％，光稳定剂0.2％，除味剂比例1-3％，耐刮擦剂比例1-3％；所述除味剂孔径10um-50um；所述耐刮擦剂为硅酮类、芥酸酰胺类按重量比1:2-2:1复配组成。

3.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述滑石粉为DV50粒径小于等于5um的滑石粉的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述光稳定剂为艾迪科所生产的的LA-402AF，5590中的一种或者几种。

9.根据权利要求1所述的一种低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述除味剂为广州米罗新材料厂生产的除味剂NSA-RSC486。

10.一种制备如权利要求1-9任一项所述的低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量百分比称取聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、耐刮擦剂和除味剂，一起加入到高速搅拌机中高速混合均匀，得到预混料；

(2)将预混料加入到长径比为48:1的平行双螺杆挤出机，通过剪切熔融共混挤出；双螺杆挤出机加工温度为170-210℃，真空度小于等于-0.08MPa；

(3)将经平行双螺杆挤出机挤出的料条经过冷却、干燥、切粒，得到低气味低VOC耐刮擦车用聚丙烯内饰的复合材料。