CN113881093A - 一种汽车专用发泡聚丙烯板材及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车专用发泡聚丙烯板材及其制备方法和用途。所述汽车专用发泡聚丙烯板材组分包括：聚丙烯树脂、功能化白炭黑、交联剂、抗氧剂、增韧剂、发泡剂；所述功能化白炭黑为依次经过硅溶胶包覆、乙烯基化以及电子辐照交联剂预处理的纳米白炭黑。该发泡聚丙烯板材具有更低的密度、更高无机材料添加量、更好的机械强度和更好的耐热性。本发明可用于汽车的装饰板、地板、遮光板、隔音板、内装饰件和箱体。

Description

一种汽车专用发泡聚丙烯板材及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及汽车装饰用板材的加工领域，具体地涉及一种汽车专用发泡聚丙烯板材及其制备方法和用途。
背景技术
高分子发泡材料具有质量轻、较强的吸收冲击载荷能力和隔热隔音能力等优点，广泛用于汽车、建筑、包装、餐饮等领域。现在应用较多的发泡材料有聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)及聚氨酯(PU)等、但都或多或少存在耐温性、机械强度和环保的问题。
聚丙烯(PP)具有密度小、无毒无臭、耐高温、耐腐蚀等卓越性能、优良的物理机械性能、化学稳定性、以及良好的电绝缘性能，聚丙烯树脂最高使用温度可达130℃，由此开发的聚丙烯泡沫塑料将完全克服上述材料在耐高温和重复利用及环保等方面的缺点。发泡PP制品因其良好的热稳定性和尺寸稳定性、较高的韧性、拉伸强度和冲击强度、适宜和柔顺的表面、优异的微波适应性、可降解性、以及环保性而倍受重视。但是由于普通聚丙烯的自身结构特点，发泡工艺难度大，关键技术是解决熔体强度低的问题，避免材料形成泡孔塌陷，从而可以使用价格低廉的普通聚丙烯直接发泡。提高普通聚丙烯熔体强度的方法有化学交联、PP与LDPE机械共混交联、高能射线辐照交联及电子辐照交联。其中化学交联效果不理想；PP与LDPE机械共混发泡，效果明显，但是机械强度不如纯聚丙烯交联；高能射线辐照交联，如X射线和γ射线等，由于射线能量过高，辐照过程中交联和降解同时发生，容易对材料本身造成损伤，降低材料的使用性能和力学性能，尤其是设备昂贵，维护成本高，不易实现连续化生产。电子射线辐照交联PP，功率大，安全，是目前交联聚丙烯主要的方法，目前面临着如何进一步降低密度、提高白炭黑的添加量、提高机械强度和耐热性的难点。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车专用发泡聚丙烯板材及其制备方法和用途，该发泡聚丙烯板材具有更低的密度、更高无机材料添加量、更好的机械强度和更好的耐热性。
为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种汽车专用发泡聚丙烯板材，其组分包括：聚丙烯树脂、功能化白炭黑、交联剂、抗氧剂、增韧剂、发泡剂；所述功能化白炭黑为依次经过硅溶胶包覆、乙烯基化以及电子辐照交联剂预处理的纳米白炭黑。
可选的，所述电子辐照交联剂为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或组合。
可选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂CA、抗氧剂1076中的一种；所述增韧剂为POE；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
在第二方面，本发明提供了一种汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，包括以下步骤：第一步：将聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑加入到高速混合机中，80℃混合8-15分钟后，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到功能化白炭黑母粒；聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑的质量比例为：100:5-30；第二步：将包含聚丙烯树脂粉、交联剂、抗氧剂和增韧剂的混合料加入到高速混合机中混合均匀，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到交联母粒；聚丙烯树脂粉、交联剂、抗氧剂及增韧剂的质量比例为：100:0.5-3:0.1-0.5:1-5；第三步：将低密度聚乙烯树脂、发泡剂、超细滑石粉、聚乙烯蜡及白油加入到高速混合机中，恒温60℃混合5-10分钟，冷却至室温后排入到啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到发泡母粒；低密度聚乙烯树脂、发泡剂、滑石粉、聚乙烯蜡、白油的质量比例为：100:20-30:5-10:1-2:0.5-1；第四步：将上述功能化白炭黑母粒、交联母粒和发泡母粒按质量比例10-30：100:1-2加入到高速混合机中，常温混合1-5分钟后，单螺杆挤出机中挤出成型为待交联片材；第五步：将第四步得到的待交联片材传入电子加速器中进行双面辐照交联，得到待发泡片材；辐照剂量为4-5Mrad；第六步：将第五步得到的待发泡片材导入水平发泡炉进行发泡，得到汽车专用发泡聚丙烯板材；第七步：将第六步制得的汽车专用发泡聚丙烯板材，冷却定型，切边收卷。
可选的，功能化白炭黑的制备方法包括步骤：(1)在球磨机中加入纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸使体系pH为6.6-6.8，球磨机中研磨处理后1-3h，过滤，50-70℃真空烘干，得到硅溶胶包覆纳米白炭黑；其中纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为100:2-8:10-20；(2)按质量份数，称量硅溶胶包覆纳米白炭黑100份与10-20份浓度20wt％的乙烯基硅烷偶联剂A171的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌并加热，转速1000-2000转/min，温度70-80℃，时间1-2h，取料放入真空烘干箱中以100-120℃和真空度0.1-0.6Mpa烘干3-5h，得到初级处理纳米白炭黑；(3)向初级处理纳米白炭黑中加入烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液，保持温度60～65℃的条件下反应3-4小时，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯并搅拌均匀，在电子加速器中进行辐照预处理，保持搅拌和控温100℃的条件下反应4小时，真空100-120℃下烘干得到功能化纳米白炭黑；其中初级处理纳米白炭黑、烯丙基异氰酸酯、三乙胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为100:2-5:0.01-0.02:5-8。
可选的，第一步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区125-135℃，二区150-160℃，三区180-210℃，四区210-220℃，五区220-230℃。
可选的，第二步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区130-135℃，二区145-155℃，三区170-200℃，四区215-225℃，五区225-230℃。
可选的，第三步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区90-100℃，二区120-130℃，三区130-140℃，四区140-150℃，五区150-160℃。
可选的，第四步中，单螺杆挤出机的工作温度为：一区90±5℃，二区160±5℃，三区165±5℃；第六步中，发泡炉温度为255±10℃。
在第三方面，本发明提供了一种汽车专用发泡聚丙烯板材的用途，包括汽车的装饰板、地板、遮光板、隔音板、内装饰件和箱体。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明利用硅溶胶包覆白炭黑增加其表面的活性羟基数量，再依次利用乙烯基硅烷偶联剂进行乙烯基功能化，此时表面依然存在乙烯基硅烷偶联剂水解生成的羟基和硅溶胶残存的羟基，再在引发剂三乙胺催化下，烯丙基异氰酸酯的-NCO基与乙烯基硅烷偶联剂和羟基进一步反应，进一步提高表面的乙烯基，最后用在电子加速器中进行辐照预处理，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与纳米白炭黑表面的乙烯基交联反应，使纳米白炭黑表面功能化以利于后续参与板材的电子辐照交联反应，得到以纳米白炭黑为核的“海岛”结构，进一步提高聚丙烯片材的机械强度。
(2)本发明通过添加功能化的纳米白炭黑，可以提高其添加量，制备出的电子辐照交联发泡聚丙烯片材具有较低的密度、更优良的拉伸强度、热变形温度、撕裂强度和加热尺寸变化率等性能。
(3)本发明的发泡聚丙烯板材适用于汽车领域，适合于汽车的顶棚、门板、装饰板、地垫、遮光板、隔音板、内装饰件和车身外底部护板等，具有良好的减轻增强、使用时间长和易回收的特点。
具体实施方式
为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
首先说明根据本发明第一方面的汽车专用发泡聚丙烯板材，其组分包括：聚丙烯树脂、功能化白炭黑、交联剂、抗氧剂、增韧剂、发泡剂；所述功能化白炭黑为依次经过硅溶胶包覆、乙烯基化以及电子辐照交联剂预处理的纳米白炭黑。
在根据本发明的一实施例中，所述电子辐照交联剂为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或组合。
在根据本发明的一实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂CA、抗氧剂1076中的一种；所述增韧剂为POE；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
其次说明根据本发明第二方面的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，包括以下步骤：第一步：将聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑加入到高速混合机中，80℃混合8-15分钟后，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到功能化白炭黑母粒；聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑的质量比例为：100:5-30；第二步：将包含聚丙烯树脂粉、交联剂、抗氧剂和增韧剂的混合料加入到高速混合机中混合均匀，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到交联母粒；聚丙烯树脂粉、交联剂、抗氧剂及增韧剂的质量比例为：100:0.5-3:0.1-0.5:1-5；第三步：将低密度聚乙烯树脂、发泡剂、超细滑石粉、聚乙烯蜡及白油加入到高速混合机中，恒温60℃混合5-10分钟，冷却至室温后排入到啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到发泡母粒；低密度聚乙烯树脂、发泡剂、滑石粉、聚乙烯蜡、白油的质量比例为：100:20-30:5-10:1-2:0.5-1；第四步：将上述功能化白炭黑母粒、交联母粒和发泡母粒按质量比例10-30：100:1-2加入到高速混合机中，常温混合1-5分钟后，单螺杆挤出机中挤出成型为待交联片材；第五步：将第四步得到的待交联片材传入电子加速器中进行双面辐照交联，得到待发泡片材；辐照剂量为4-5Mrad；第六步：将第五步得到的待发泡片材导入水平发泡炉进行发泡，得到汽车专用发泡聚丙烯板材；第七步：将第六步制得的汽车专用发泡聚丙烯板材，冷却定型，切边收卷。
在根据本发明的一实施例中，功能化白炭黑的制备方法包括步骤：(1)在球磨机中加入纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸使体系pH为6.6-6.8，球磨机中研磨处理后1-3h，过滤，50-70℃真空烘干，得到硅溶胶包覆纳米白炭黑；其中纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为100:2-8:10-20；(2)按质量份数，称量硅溶胶包覆纳米白炭黑100份与10-20份浓度20wt％的乙烯基硅烷偶联剂A171的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌并加热，转速1000-2000转/min，温度70-80℃，时间1-2h，取料放入真空烘干箱中以100-120℃和真空度0.1-0.6Mpa烘干3-5h，得到初级处理纳米白炭黑；(3)向初级处理纳米白炭黑中加入烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液，保持温度60～65℃的条件下反应3-4小时，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯并搅拌均匀，在电子加速器中进行辐照预处理，保持搅拌和控温100℃的条件下反应4小时，真空100-120℃下烘干得到功能化纳米白炭黑；其中初级处理纳米白炭黑、烯丙基异氰酸酯、三乙胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为100:2-5:0.01-0.02:5-8。
第一步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区125-135℃，二区150-160℃，三区180-210℃，四区210-220℃，五区220-230℃。
第二步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区130-135℃，二区145-155℃，三区170-200℃，四区215-225℃，五区225-230℃。
第三步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区90-100℃，二区120-130℃，三区130-140℃，四区140-150℃，五区150-160℃。
第四步中，单螺杆挤出机的工作温度为：一区90±5℃，二区160±5℃，三区165±5℃；第六步中，发泡炉温度为255±10℃。
本发明的汽车专用发泡聚丙烯板材可用于汽车的装饰板、地板、遮光板、隔音板、内装饰件和箱体。
以下结合具体实施例对本发明的汽车专用发泡聚丙烯板材及其制备方法和用途做具体说明。
实施例1
(一)制备功能化白炭黑：(1)在球磨机中加入纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸使体系pH为6.6，球磨机中研磨处理后1h，过滤，50℃真空烘干，得到硅溶胶包覆纳米白炭黑；其中纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为100:2:10；(2)按质量份数，称量硅溶胶包覆纳米白炭黑100份与10份浓度20wt％的乙烯基硅烷偶联剂A171的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌并加热，转速1000转/min，温度70℃，时间1h，取料放入真空烘干箱中以100℃和真空度0.1Mpa烘干3h，得到初级处理纳米白炭黑；(3)向初级处理纳米白炭黑中加入烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液，保持温度60℃的条件下反应3小时，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯并搅拌均匀，在电子加速器中进行辐照预处理，保持搅拌和控温100℃的条件下反应4小时，真空100℃下烘干得到功能化纳米白炭黑；其中初级处理纳米白炭黑、烯丙基异氰酸酯、三乙胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为100:2:0.01:5。
(二)制备汽车专用发泡聚丙烯板材：第一步：将聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑加入到高速混合机中，80℃混合8分钟后，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到功能化白炭黑母粒；聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑的质量比例为100:5；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区125℃，二区150℃，三区180℃，四区210℃，五区220℃；第二步：将包含聚丙烯树脂粉、季戊四醇三丙烯酸酯、抗氧剂1076和增韧剂POE的混合料加入到高速混合机中混合均匀，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到交联母粒；聚丙烯树脂粉、季戊四醇三丙烯酸酯、抗氧剂1076和增韧剂POE的质量比例为：100:0.5:0.1:1；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区130℃，二区145℃，三区170℃，四区215℃，五区225℃；第三步：将低密度聚乙烯树脂、偶氮二甲酰胺、超细滑石粉、聚乙烯蜡及白油加入到高速混合机中，恒温60℃混合5分钟，冷却至室温后排入到啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到发泡母粒；低密度聚乙烯树脂、偶氮二甲酰胺、滑石粉、聚乙烯蜡、白油的质量比例为：100:20:5:1:0.5；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区90℃，二区120℃，三区130℃，四区140℃，五区150℃；第四步：将上述功能化白炭黑母粒、交联母粒和发泡母粒按质量比例10:100:1加入到高速混合机中，常温混合1分钟后，单螺杆挤出机中挤出成型为待交联片材；单螺杆挤出机的工作温度为：一区85℃，二区155℃，三区160℃；第五步：将第四步得到的待交联片材传入电子加速器中进行双面辐照交联，得到待发泡片材；辐照剂量为4Mrad；第六步：将第五步得到的待发泡片材导入水平发泡炉进行发泡，发泡炉温度为245℃得到汽车专用发泡聚丙烯板材；第七步：将第六步制得的汽车专用发泡聚丙烯板材，冷却定型，切边收卷。
实施例2
(一)制备功能化白炭黑：(1)在球磨机中加入纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸使体系pH为6.8，球磨机中研磨处理后3h，过滤，70℃真空烘干，得到硅溶胶包覆纳米白炭黑；其中纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为100:8:20；(2)按质量份数，称量硅溶胶包覆纳米白炭黑100份与20份浓度20wt％的乙烯基硅烷偶联剂A171的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌并加热，转速2000转/min，温度80℃，时间2h，取料放入真空烘干箱中以120℃和真空度0.6Mpa烘干5h，得到初级处理纳米白炭黑；(3)向初级处理纳米白炭黑中加入烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液，保持温度65℃的条件下反应4小时，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯并搅拌均匀，在电子加速器中进行辐照预处理，保持搅拌和控温100℃的条件下反应4小时，真空120℃下烘干得到功能化纳米白炭黑；其中初级处理纳米白炭黑、烯丙基异氰酸酯、三乙胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为100:5:0.02:8。
(二)制备汽车专用发泡聚丙烯板材：第一步：将聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑加入到高速混合机中，80℃混合15分钟后，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到功能化白炭黑母粒；聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑的质量比例为100:30；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区135℃，二区160℃，三区210℃，四区220℃，五区230℃；第二步：将包含聚丙烯树脂粉、二季戊四醇六丙烯酸酯、抗氧剂CA和增韧剂POE的混合料加入到高速混合机中混合均匀，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到交联母粒；聚丙烯树脂粉、二季戊四醇六丙烯酸酯、抗氧剂CA和增韧剂POE的质量比例为：100:3:0.5:5；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区135℃，二区155℃，三区200℃，四区225℃，五区230℃；第三步：将低密度聚乙烯树脂、偶氮二甲酰胺、超细滑石粉、聚乙烯蜡及白油加入到高速混合机中，恒温60℃混合5-10分钟，冷却至室温后排入到啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到发泡母粒；低密度聚乙烯树脂、偶氮二甲酰胺、滑石粉、聚乙烯蜡、白油的质量比例为：100:30:10:2:1；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区100℃，二区130℃，三区140℃，四区150℃，五区160℃；第四步：将上述功能化白炭黑母粒、交联母粒和发泡母粒按质量比例30：100:2加入到高速混合机中，常温混合5分钟后，单螺杆挤出机中挤出成型为待交联片材；单螺杆挤出机的工作温度为：一区95℃，二区165℃，三区170℃；第五步：将第四步得到的待交联片材传入电子加速器中进行双面辐照交联，得到待发泡片材；辐照剂量为5Mrad；第六步：将第五步得到的待发泡片材导入水平发泡炉进行发泡，发泡炉温度为265℃得到汽车专用发泡聚丙烯板材；第七步：将第六步制得的汽车专用发泡聚丙烯板材，冷却定型，切边收卷。
实施例3
(一)制备功能化白炭黑：(1)在球磨机中加入纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸使体系pH为6.7，球磨机中研磨处理后2h，过滤，60℃真空烘干，得到硅溶胶包覆纳米白炭黑；其中纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为100:5:15；(2)按质量份数，称量硅溶胶包覆纳米白炭黑100份与15份浓度20wt％的乙烯基硅烷偶联剂A171的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌并加热，转速1500转/min，温度75℃，时间1.5h，取料放入真空烘干箱中以110℃和真空度0.4Mpa烘干4h，得到初级处理纳米白炭黑；(3)向初级处理纳米白炭黑中加入烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液，保持温度62℃的条件下反应3.5小时，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯并搅拌均匀，在电子加速器中进行辐照预处理，保持搅拌和控温100℃的条件下反应4小时，真空110℃下烘干得到功能化纳米白炭黑；其中初级处理纳米白炭黑、烯丙基异氰酸酯、三乙胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为100:3.5:0.05:6.5。
(二)制备汽车专用发泡聚丙烯板材：第一步：将聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑加入到高速混合机中，80℃混合10分钟后，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到功能化白炭黑母粒；聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑的质量比例为100:18；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区130℃，二区155℃，三区195℃，四区215℃，五区225℃；第二步：将包含聚丙烯树脂粉、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、抗氧剂1010和增韧剂POE的混合料加入到高速混合机中混合均匀，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到交联母粒；聚丙烯树脂粉、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、抗氧剂1010和增韧剂POE的质量比例为：100:2:0.3:3；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区132℃，二区150℃，三区185℃，四区220℃，五区228℃；第三步：将低密度聚乙烯树脂、偶氮二甲酰胺、超细滑石粉、聚乙烯蜡及白油加入到高速混合机中，恒温60℃混合5-10分钟，冷却至室温后排入到啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到发泡母粒；低密度聚乙烯树脂、偶氮二甲酰胺、滑石粉、聚乙烯蜡、白油的质量比例为：100:25:8:1.5:0.8；啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区95℃，二区125℃，三区135℃，四区145℃，五区155℃；第四步：将上述功能化白炭黑母粒、交联母粒和发泡母粒按质量比例20：100:1.5加入到高速混合机中，常温混合3分钟后，单螺杆挤出机中挤出成型为待交联片材；单螺杆挤出机的工作温度为：一区90℃，二区160℃，三区165℃；第五步：将第四步得到的待交联片材传入电子加速器中进行双面辐照交联，得到待发泡片材；辐照剂量为4.5Mrad；第六步：将第五步得到的待发泡片材导入水平发泡炉进行发泡，发泡炉温度为255℃,得到汽车专用发泡聚丙烯板材；第七步：将第六步制得的汽车专用发泡聚丙烯板材，冷却定型，切边收卷。
对比例1
与实施例3不同的是白炭黑的处理方法，具体为：称取5kg含有质量分数为30％硅烷偶联剂570的乙醇溶液与100kg白炭黑混合，在高速混合机中常温搅拌30分钟后，高温120℃烘干1小时，得到处理过的白炭黑，在质量分数为30％硅烷偶联剂570的乙醇溶液中，硅烷偶联剂570:乙醇:去离子水＝30:60:10；
对比例2
与实施例3不同的是，白炭黑未经过硅胶包覆。
对比例3
与实施例3不同的是，白炭黑的硅烷偶联剂为KH570。
对比例4
与实施例3不同的是，白炭黑未经过烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液的处理。
对比例5
与实施例3不同的是，白炭黑未经过三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的处理。
对上述实施例和对比例所得产物，按国家标准《挤出聚丙烯发泡片材》(QB/T4879-2015)进行性能测试，测试结果见下表：
Figure BDA0003334611100000111
由上表的数据可知，本发明通过添加特定处理的纳米白炭黑制备出的发泡聚丙烯板材的机械强度、韧性和耐热性都有明显的提升，说明有显著的增强效果，适用于汽车的汽车的顶棚、门板、装饰板、地垫、遮光板、隔音板、内装饰件和车身外底部护板等。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种汽车专用发泡聚丙烯板材，其特征在于，其组分包括：聚丙烯树脂、功能化白炭黑、交联剂、抗氧剂、增韧剂、发泡剂；所述功能化白炭黑为依次经过硅溶胶包覆、乙烯基化以及电子辐照交联剂预处理的纳米白炭黑。
2.如权利要求1所述的汽车专用发泡聚丙烯板材，其特征在于，所述电子辐照交联剂为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或组合。
3.如权利要求2所述的汽车专用发泡聚丙烯板材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂CA、抗氧剂1076中的一种；所述增韧剂为POE；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑加入到高速混合机中，80℃混合8-15分钟后，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到功能化白炭黑母粒；聚丙烯树脂粉和功能化白炭黑的质量比例为：100:5-30；
第二步：将包含聚丙烯树脂粉、交联剂、抗氧剂和增韧剂的混合料加入到高速混合机中混合均匀，直接投入啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到交联母粒；聚丙烯树脂粉、交联剂、抗氧剂及增韧剂的质量比例为：100:0.5-3:0.1-0.5:1-5；
第三步：将低密度聚乙烯树脂、发泡剂、超细滑石粉、聚乙烯蜡及白油加入到高速混合机中，恒温60℃混合5-10分钟，冷却至室温后排入到啮合同向双螺杆挤出造粒机进行混炼、造粒得到发泡母粒；低密度聚乙烯树脂、发泡剂、滑石粉、聚乙烯蜡、白油的质量比例为：100:20-30:5-10:1-2:0.5-1；
第四步：将上述功能化白炭黑母粒、交联母粒和发泡母粒按质量比例10-30：100:1-2加入到高速混合机中，常温混合1-5分钟后，单螺杆挤出机中挤出成型为待交联片材；
第五步：将第四步得到的待交联片材传入电子加速器中进行双面辐照交联，得到待发泡片材；辐照剂量为4-5Mrad；
第六步：将第五步得到的待发泡片材导入水平发泡炉进行发泡，得到汽车专用发泡聚丙烯板材；
第七步：将第六步制得的汽车专用发泡聚丙烯板材，冷却定型，切边收卷。
5.如权利要求4所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，其特征在于，功能化白炭黑的制备方法包括步骤：
(1)在球磨机中加入纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸使体系pH为6.6-6.8，球磨机中研磨处理后1-3h，过滤，50-70℃真空烘干，得到硅溶胶包覆纳米白炭黑；其中纳米白炭黑、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为100:2-8:10-20；
(2)按质量份数，称量硅溶胶包覆纳米白炭黑100份与10-20份浓度20wt％的乙烯基硅烷偶联剂A171的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌并加热，转速1000-2000转/min，温度70-80℃，时间1-2h，取料放入真空烘干箱中以100-120℃和真空度0.1-0.6Mpa烘干3-5h，得到初级处理纳米白炭黑；
(3)向初级处理纳米白炭黑中加入烯丙基异氰酸酯和三乙胺的甲苯溶液，保持温度60～65℃的条件下反应3-4小时，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯并搅拌均匀，在电子加速器中进行辐照预处理，保持搅拌和控温100℃的条件下反应4小时，真空100-120℃下烘干得到功能化纳米白炭黑；其中初级处理纳米白炭黑、烯丙基异氰酸酯、三乙胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为100:2-5:0.01-0.02:5-8。
6.如权利要求4所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，其特征在于，第一步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区125-135℃，二区150-160℃，三区180-210℃，四区210-220℃，五区220-230℃。
7.如权利要求4所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，其特征在于，第二步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区130-135℃，二区145-155℃，三区170-200℃，四区215-225℃，五区225-230℃。
8.如权利要求4所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，其特征在于，第三步中，啮合同向双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区90-100℃，二区120-130℃，三区130-140℃，四区140-150℃，五区150-160℃。
9.如权利要求4所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的制备方法，其特征在于，第四步中，单螺杆挤出机的工作温度为：一区90±5℃，二区160±5℃，三区165±5℃；第六步中，发泡炉温度为255±10℃。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的汽车专用发泡聚丙烯板材的用途，包括汽车的装饰板、地板、遮光板、隔音板、内装饰件和箱体。
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