CN113980389B - 一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料，按质量份，包括20‑40份的回收聚丙烯材料、10‑20份的聚丙烯、5‑15份的增韧剂、5‑10份的活化生物炭、5‑10份的滑石粉、0.05‑1份的抗氧剂、0.05‑1份的光稳定剂、0.05‑1份的润滑剂、1‑2份的耐刮擦剂以及0.5‑1份的偶联剂。本发明还提供了一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法。本发明具有如下有益效果：通过对植物秸秆进行NaHCO3浸泡处理之后惰性烧结成高比表面积多孔生物碳，并对该生物碳进行表面改性之后加入到废旧回收聚丙烯材料中，从而使得复合内饰材料具备优异的抗静电低气味耐划伤性能。

Description

一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及复合内饰材料技术领域，尤其涉及一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料及其制备方法。
【背景技术】
随着人们生活水平的提高和汽车行业的不断发展，汽车变得越来越普及，逐渐成为一种日常应用的交通工具；同时，消费者在购买汽车时不仅仅只看重汽车外部造型的美观，也越来越看重汽车内饰材料的环保型，汽车内饰材料的性能已经成为影响汽车整车品质和档次的重要因素。
现有的汽车内饰材料中，使用了大量的非金属材料，从而导致现有的汽车内的气味重，且内饰材料容易划伤，也容易因为静电作用而吸附灰尘。
【发明内容】
本发明公开了一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料及其制备方法，其通过对植物秸秆进行NaHCO3浸泡处理之后惰性烧结成高比表面积多孔生物炭，并对该生物炭进行表面改性之后加入到废旧回收聚丙烯材料中，制备出一种适用于汽车内饰专用的抗静电低气味耐划伤复合内饰材料。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料，按质量份，包括20-40份的回收聚丙烯材料、10-20份的聚丙烯、5-15份的增韧剂、5-10份的活化生物炭、5-10份的滑石粉、0.05-1份的抗氧剂、0.05-1份的光稳定剂、0.05-1份的润滑剂、1-2份的耐刮擦剂以及0.5-1份的偶联剂。
作为本发明的一种优选改进，所述聚丙烯选自于PP-K9026、PP-CI36D、PP-EPS30R、PP-K1215C、PP-Z30S,PP-L5E89、PP-S2040中的一种或者几种。
作为本发明的一种优选改进，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶中的一种或者两种。
作为本发明的一种优选改进，所述活化生物炭为1250目小麦秸秆多孔生物炭、稻壳多孔生物炭、杨木多孔生物炭中的一种或者几种。
作为本发明的一种优选改进，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTDP、抗氧剂1076、抗氧剂2246中的一种或者几种。
作为本发明的一种优选改进，所述光稳定剂选自光稳定剂770DF、光稳定剂944G、光稳定剂622、光稳定剂LA-402XPAF中的一种或几种。
作为本发明的一种优选改进，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钠、芥酸酰胺、优酸酰胺、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种或者几种。
作为本发明的一种优选改进，所述耐刮擦剂选自硅酮母粒、硅酮粉、硅油、二硫化钼中的一种或者几种。
作为本发明的一种优选改进，所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或者几种。
本发明还提供了一种所述的抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤S1、高比表面积生物炭制备；
步骤S11、将植物秸秆或者木材磨粉至300-800目的植物细粉；
步骤S12、在常温下，使用饱和NaHCO3溶液对植物细粉以200r/min搅拌速度搅拌浸泡24h后，使用离心分离粉体取出，在65℃下烘干4h得到NaHCO3处理的植物细粉；
步骤S13、将NaHCO3处理的植物细粉置于真空管式炉中，氮气保护，并于600℃温度下碳化2H，得到高比表面积生物炭；
步骤S2、活化生物炭；
步骤S21、将高比表面积生物炭经过球磨和筛分机进行筛分，得到目标细度的生物炭粉；
步骤S22、将生物碳粉加入到高速搅拌锅中，以2000-3000r/min搅拌速度搅拌至粉体温度升高到110-130℃；
步骤S23、向高速搅拌锅中加入0.5-1质量份的偶联剂，以5000-7000r/min搅拌速度搅拌30-40min；
步骤S24、向高速搅拌锅中加入0.05-0.5质量份的润滑剂，以3000-5000r/min搅拌速度搅拌7-10min，得到活化生物炭；
步骤S3、复合内饰材料制备，将回收聚丙烯材料、聚丙烯、增韧剂、活化生物炭、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐刮擦剂以及偶联剂加入到各自的投料仓中，通过全自动失重式喂料系统设定配方比例后进行挤出共混，得到复合内饰材料，其中，全自动失重式喂料系统的主机转速为400-600r/min,喂料速率为400kg/h-600kg/h，主机电流150-230A，挤出真空度≤-0.07Mpa。
本发明的有益效果如下：
1、利用NaHCO3进驻到植物纤维细胞内部之后形成碳酸氢钠溶液，在纤维碳化过程中碳酸氢钠分解，形成二氧化碳和水，保证烧结的生物炭的孔隙率和比表面积最大化，为后续改性中对回收聚丙烯重复加工产生的小分子物质进行吸附提供结构基础；
2、利用生物炭中碳原子SP2杂化轨道电子传递的原理，使得生物炭具有导电率较高，加入到聚丙烯基体中后形成导电通路，改善绝缘聚丙烯材料的抗静电性能，进而解决汽车内饰表面由于静电作用吸灰等问题；
3、由于生物炭的多孔结构，在聚合物表面形成微观凹凸结构，当刮擦力时，凹凸结构有效削减刮擦能量，使得复合内饰材料在添加少量刮擦剂的情况下拥有良好的耐划伤性能。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料，按质量份，包括20-40份的回收聚丙烯材料、10-20份的聚丙烯、5-15份的增韧剂、5-10份的活化生物炭、5-10份的滑石粉、0.05-1份的抗氧剂、0.05-1份的光稳定剂、0.05-1份的润滑剂、1-2份的耐刮擦剂以及0.5-1份的偶联剂。
具体的，所述回收聚丙烯材料为聚丙烯瓶盖破碎料或者聚丙烯洗衣机破碎料中的一种或者两种。
所述聚丙烯选自于PP-K9026、PP-CI36D、PP-EPS30R、PP-K1215C、PP-Z30S,PP-L5E89、PP-S2040中的一种或者几种。
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶中的一种或者两种。
所述活化生物炭为1250目小麦秸秆多孔生物炭、稻壳多孔生物炭、杨木多孔生物炭中的一种或者几种。
所述滑石粉的细度选自1250目、2500目、5000目、10000目中的一种或者几种
所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTDP、抗氧剂1076、抗氧剂2246中的一种或者几种。
所述光稳定剂选自光稳定剂770DF、光稳定剂944G、光稳定剂622、光稳定剂LA-402XPAF中的一种或几种。
所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钠、芥酸酰胺、优酸酰胺、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种或者几种。
所述耐刮擦剂选自硅酮母粒、硅酮粉、硅油、二硫化钼中的一种或者几种。
所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或者几种。
下面以具体实施例1-3对本发明提供的抗静电低气味耐划伤复合内饰材料进行详细说明。
实施例1
一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料，按质量份，包括20份的回收聚丙烯材料、20份的PP-K9026、10份的乙烯-辛烯共聚物、7份的1250目小麦秸秆多孔生物炭、5份的滑石粉、0.05份的抗氧剂1010、0.06份的光稳定剂770DF、0.05份的硬脂酸钙、1份的硅酮母粒以及0.5份的钛酸酯偶联剂。
实施例2
一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料，按质量份，包括30份的回收聚丙烯材料、15份的PP-EPS30R、10份的三元乙丙橡胶、7份的稻壳多孔生物炭、8份的滑石粉、0.08份的抗氧剂1076、0.07份的光稳定剂622、0.08份的优酸酰胺、1.5份的硅油以及0.8份的铝酸酯偶联剂。
实施例3
一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料，按质量份，包括40份的回收聚丙烯材料、10份的PP-L5E89、15份的乙烯-辛烯共聚物、10份的杨木多孔生物炭、10份的滑石粉、1份的抗氧剂2246、1份的光稳定剂LA-402XPAF、1份的乙撑双硬脂酰胺、2份的二硫化钼以及1份的硅烷偶联剂。
本发明还提供了一种所述的抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤S1、高比表面积生物炭制备；
步骤S11、将植物秸秆或者木材磨粉至300-800目的植物细粉；
步骤S12、在常温下，使用饱和NaHCO3溶液对植物细粉以200r/min搅拌速度搅拌浸泡24h后，使用离心分离粉体取出，在65℃下烘干4h得到NaHCO3处理的植物细粉；
步骤S13、将NaHCO3处理的植物细粉置于真空管式炉中，氮气保护，并于600℃温度下碳化2H，得到高比表面积生物炭；
步骤S2、活化生物炭；
步骤S21、将高比表面积生物炭经过球磨和筛分机进行筛分，得到目标细度的生物炭粉；
步骤S22、将生物碳粉加入到高速搅拌锅中，以2000-3000r/min搅拌速度搅拌至粉体温度升高到110-130℃；
步骤S23、向高速搅拌锅中加入0.5-1质量份的偶联剂，以5000-7000r/min搅拌速度搅拌30-40min；
步骤S24、向高速搅拌锅中加入0.05-0.5质量份的润滑剂，以3000-5000r/min搅拌速度搅拌7-10min，得到活化生物炭；
步骤S3、复合内饰材料制备，将回收聚丙烯材料、聚丙烯、增韧剂、活化生物炭、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐刮擦剂以及偶联剂加入到各自的投料仓中，通过全自动失重式喂料系统设定配方比例后进行挤出共混，得到复合内饰材料，其中，全自动失重式喂料系统的主机转速为400-600r/min,喂料速率为400kg/h-600kg/h，主机电流150-230A，挤出真空度≤-0.07Mpa。
需要进一步说明的是，该全自动失重式喂料系统使用螺杆直径为72mm，长径比为60:1，其中，挤出温度：1区150℃，2区165℃，3区170℃，4区175℃，5区180℃，6区175℃，8区170℃，换网区185℃；9区170℃,10区175℃，机头温度170℃。
采用本发明提供的抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法所制备的复合内饰材料的性能如下表1所示。
表1
编号 项目 单位 指标
1 材料拉伸强度 MPa ≥22
2 弯曲强度 MPa ≥30
3 弯曲模量 MPa ≥2000
4 缺口冲击强度 KJ/m2 ≥7
6 气味 等级 ≥6级
7 密度 g/cm3 1.03±0.02
8 体积电阻率 Ω*cm 5.37×109
9 表面电阻率 Ω 3.29×108
10 耐刮擦性能 / 10NΔL≤2.0
由表1可以看出，采用本发明提供的制备方法所制备的复合内饰材料不但结构强度高，而且具有优异的抗静电低气味耐划伤性能。
本发明的有益效果如下：
1、利用NaHCO3进驻到植物纤维细胞内部之后形成碳酸氢钠溶液，在纤维碳化过程中碳酸氢钠分解，形成二氧化碳和水，保证烧结的生物炭的孔隙率和比表面积最大化，为后续改性中对回收聚丙烯重复加工产生的小分子物质进行吸附提供结构基础；
2、利用生物炭中碳原子SP2杂化轨道电子传递的原理，使得生物炭具有导电率较高，加入到聚丙烯基体中后形成导电通路，改善绝缘聚丙烯材料的抗静电性能，进而解决汽车内饰表面由于静电作用吸灰等问题；
3、由于生物炭的多孔结构，在聚合物表面形成微观凹凸结构，当刮擦力时，凹凸结构有效削减刮擦能量，使得复合内饰材料在添加少量刮擦剂的情况下拥有良好的耐划伤性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤S1、高比表面积生物炭制备；
步骤S11、将植物秸秆或者木材磨粉至300-800目的植物细粉；
步骤S12、在常温下，使用饱和NaHCO3溶液对植物细粉以200r/min搅拌速度搅拌浸泡24h后，使用离心分离粉体取出，在65℃下烘干4h得到NaHCO3处理的植物细粉；
步骤S13、将NaHCO3处理的植物细粉置于真空管式炉中，氮气保护，并于600℃温度下碳化2H，得到高比表面积生物炭；
步骤S2、活化生物炭；
步骤S21、将高比表面积生物炭经过球磨和筛分机进行筛分，得到目标细度的生物炭粉；
步骤S22、将生物炭粉加入到高速搅拌锅中，以2000-3000r/min搅拌速度搅拌至粉体温度升高到110-130℃；
步骤S23、向高速搅拌锅中加入0.5-1质量份的偶联剂，以5000-7000r/min搅拌速度搅拌30-40min；
步骤S24、向高速搅拌锅中加入0.05-0.5质量份的润滑剂，以3000-5000r/min搅拌速度搅拌7-10min，得到活化生物炭；
步骤S3、复合内饰材料制备，将回收聚丙烯材料、聚丙烯、增韧剂、活化生物炭、滑石粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐刮擦剂以及偶联剂加入到各自的投料仓中，通过全自动失重式喂料系统设定配方比例后进行挤出共混，比例为按重量份20-40份的回收聚丙烯材料、10-20份的聚丙烯、5-15份的增韧剂、5-10份的活化生物炭、5-10份的滑石粉、0.05-1份的抗氧剂、0.05-1份的光稳定剂、0.05-1份的润滑剂、1-2份的耐刮擦剂以及0.5-1份的偶联剂，得到复合内饰材料，其中，全自动失重式喂料系统的主机转速为400-600r/min,喂料速率为400kg/h-600kg/h，主机电流150-230A ，挤出真空度≤-0.07Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯选自于PP-K9026、PP-CI36D、PP-EPS30R、PP-K1215C、PP-Z30S,PP-L5E89、PP-S2040中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶中的一种或者两种。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述活化生物炭为1250目小麦秸秆多孔生物炭、稻壳多孔生物炭、杨木多孔生物炭中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTDP、抗氧剂1076、抗氧剂2246中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述光稳定剂选自光稳定剂770DF、光稳定剂622、光稳定剂LA-402XPAF中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钠、芥酸酰胺、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种或者几种。
8.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：所述耐刮擦剂选自硅酮母粒、硅酮粉、硅油、二硫化钼中的一种或者几种。
9.根据权利要求1所述的一种抗静电低气味耐划伤复合内饰材料的制备方法，其特征在于：S3步骤中，所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或者几种。
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Inventor after: Liao Wensong

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Inventor after: Zhang Jiabao

Inventor after: Peng Wenjie

Inventor after: Qin Shuhao

Inventor after: Fan Junhua

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Inventor after: Wang Dafei

Inventor after: Zhang Long

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