CN114685898A - 一种抗菌改性材料在汽车内饰零件上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗菌改性材料在汽车内饰零件上的应用，其中抗菌塑料内饰件由抗菌聚丙烯材料经注塑工艺制成，所述抗菌聚丙烯材料包括以下重量份的组分：100份的共聚聚丙烯；15‑25份的乙烯‑辛烯共聚弹性体；20‑40份的填料；3‑10份的抗菌剂；0.1‑3份的相容剂；0.1‑3份的分散剂；0.1‑3份的抗氧剂。本发明在其聚丙烯树脂物料中加入适量抗菌剂，将所获得的抗菌聚丙烯材料注塑制成门板扣手装饰板、顶棚拉手等内饰零件。本发明无需改动汽车内饰零件模具及零件注塑工艺，所述汽车内饰零件不仅满足零件的性能要求，而且具有高效抗菌、快速抗菌、持久抗菌的优异抗菌性能，从而保护消费者车内健康安全，提高整车产品品质。
Description
技术领域
本发明属于汽车内饰件技术领域，具体地，涉及一种抗菌改性材料在汽车内饰零件上的应用，可以是一种抗菌塑料内饰件及其制备方法。
背景技术
汽车内饰件主要是对汽车驾驶室和乘客室进行装饰的零部件，人的手部及其他人体表层携带的细菌可通过接触等方式附着在换挡手柄、顶棚拉手、门扣手等内饰零件上，而且汽车内饰处于一个相对封闭的环境，车内温热而封闭的环境容易促进细菌的生长，进而导致损害乘客的健康。因此抗菌汽车内饰零件的开发具有非常重要的现实意义。
目前车内的常用抗菌方式包括：第一，在零件表面喷涂酒精或进行紫外灯照射，但其抗菌效果不持久，而且对零件表面可能造成腐蚀或损伤。第二，对纺织品进行抗菌改性，但只能应用于顶棚、织物座椅等部分零件，对塑料零件，尤其是人手接触的拉手、换挡手柄等零件无法达到抗菌效果。第三，在零件表面涂覆抗菌涂层，但抗菌涂层易磨损，磨损后其抗菌性能会大幅下降甚至完全丧失。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种抗菌改性材料在汽车内饰零件上的应用，具体是一种抗菌塑料内饰件及其制备方法，本发明提供的汽车内饰零件在满足零件性能要求的前提下，可杀灭表面细菌，并且抗菌性能持久。
本发明提供一种抗菌塑料内饰件，由抗菌聚丙烯材料经注塑工艺制成，所述抗菌聚丙烯材料包括以下重量份的组分：
100份的共聚聚丙烯；
15-25份的乙烯-辛烯共聚弹性体；
20-40份的填料；
3-10份的抗菌剂；
0.1-3份的相容剂；
0.1-3份的分散剂；
0.1-3份的抗氧剂。
所述抗菌剂优选为沸石载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂、纳米氧化锌中的一种或多种。
优选地，所述沸石载银抗菌剂的平均粒径为30-50nm，银含量3wt％。
优选地，所述磷酸锆载银抗菌剂的平均粒径为100-200nm，银含量2 wt％。
优选地，所述纳米氧化锌抗菌剂的平均粒径为20-50nm。
优选地，所述抗菌剂为纳米银抗菌剂，如为沸石载银抗菌剂，平均粒径为30-50nm，银含量3wt％。
优选地，所述填料选自滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的一种或多种，更优选为滑石粉。
优选地，所述抗氧剂选自酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的一种或多种。
优选地，所述分散剂为硬脂酸。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
本发明提供如前文所述的抗菌塑料内饰件的制备方法，包括以下步骤：
按重量配比，将共聚聚丙烯、乙烯-辛烯共聚弹性体、填料、纳米银抗菌剂、相容剂、硬脂酸和抗氧剂混合后熔融挤出，冷却造粒，得到抗菌聚丙烯材料；
将所述抗菌聚丙烯材料进行注塑，得到抗菌塑料内饰件。
优选地，所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
与现有技术相比，本发明在其聚丙烯树脂物料中加入适量的抗菌剂，将所获得的抗菌聚丙烯材料注塑制成门板扣手装饰板、顶棚拉手等内饰零件。本发明不需要改动汽车内饰零件模具以及零件注塑工艺，所述的汽车内饰零件不仅满足零件的性能要求，而且具有高效抗菌、快速抗菌、持久抗菌的优异抗菌性能，从而保护消费者车内健康安全，提高整车产品品质。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
以重量份计，所述抗菌聚丙烯材料包括100份的共聚聚丙烯。共聚聚丙烯，可由丙烯加入一定含量的乙烯聚合而成的热塑性树脂，其可分为嵌段共聚聚丙烯(PP-B)及无规共聚聚丙烯(PP-R)。具体地，本发明实施例采用共聚聚丙烯为在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为8～28g/10min的共聚聚丙烯，市售产品即可。
以重量份计，本发明所述抗菌聚丙烯材料包括15-25份的乙烯-辛烯共聚弹性体，优选为15-20份；其为增韧剂。乙烯-辛烯共聚弹性体可简称为POE，通常是采用茂金属催化剂通过溶液法聚合成的支化聚乙烯弹性体。
并且，本发明所述抗菌聚丙烯材料包括：3-10重量份的抗菌剂，。所述抗菌剂优选为沸石载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂、纳米氧化锌中的一种或多种，本发明采用的抗菌剂优选为载银纳米沸石抗菌剂，其载体材料为沸石，相比纳米氧化锌等抗菌剂的抗菌效果更佳，优选为5-8份。在本发明的实施例中，所述载银纳米沸石抗菌剂的沸石尺寸在200nm以下，采用市售产品即可。综合抗菌效果及性价比等因素，本发明更优选尺寸为30nm-50nm的载银纳米沸石抗菌剂。
按照重量份，所述抗菌聚丙烯材料包括0.1-3份的抗氧剂，优选包括0.2-2份的抗氧剂，更优选为0.5-1份。所述抗氧剂优选选自酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的一种或多种，更优选两种类型按0.3:0.5质量比复配(即两者质量比优选为3:5)。
本发明不需要改动零件模具以及不更改加工工艺，将上述原料混炼得到的抗菌聚丙烯材料通过注塑成型工艺，可制成具有高抗菌性的汽车门饰板等内饰零件。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的抗菌改性材料在汽车内饰零件上的应用进行具体地描述。但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购得的常规产品。
以下实施例中，所述的共聚聚丙烯为在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为8～28g/10min的共聚聚丙烯。所述的乙烯-辛烯共聚弹性体为门尼粘度为30，在190℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为0.5g/10min的乙烯-辛烯共聚弹性体。所述的马来酸酐接枝聚丙烯为接枝率0.8％，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为40-60g/10min的马来酸酐接枝聚丙烯。所述沸石载银抗菌剂的平均粒径为30-50nm，银含量3wt％。所述磷酸锆载银抗菌剂的平均粒径为100-200nm，银含量2wt％。所述纳米氧化锌抗菌剂的平均粒径为20-50nm。
实施例1:
(1)共聚聚丙烯100kg，沸石载银抗菌剂3kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉30kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2kg，硬脂酸0.5kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
实施例2:
(1)共聚聚丙烯100kg，沸石载银抗菌剂5kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉28kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2kg，硬脂酸0.5kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
实施例3:
(1)共聚聚丙烯100kg，沸石载银抗菌剂5kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉28kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2.5kg，硬脂酸0.8kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
实施例4:
(1)共聚聚丙烯100kg，沸石载银抗菌剂8kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉25kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2kg，硬脂酸0.5kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
对比例1：
(1)共聚聚丙烯100kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉33kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2kg，硬脂酸0.5kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
实施例5:
(1)共聚聚丙烯100kg，磷酸锆载银抗菌剂3kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉30kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2kg，硬脂酸0.5kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
实施例6:
(1)共聚聚丙烯100kg，纳米氧化锌抗菌剂3kg，乙烯-辛烯共聚弹性体18kg，滑石粉30kg，酚类抗氧剂0.3kg，亚磷酸酯抗氧剂0.5kg，马来酸酐接枝聚丙烯2kg，硬脂酸0.5kg。
(2)将称量好的上述原料加入高混机中，以600r/min的转速，干混5～10分钟。将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，制得抗菌聚丙烯材料。
(3)所述熔融挤出的工艺温度控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
实施例7：
将实施例3制备得到的抗菌聚丙烯材料进行注塑，制成前门扣手装饰板，注塑工艺与普通聚丙烯材料一致，具体工艺参数如表1所示。
表1前门扣手装饰板注塑参数
实施例8：
将实施例3制备得到的抗菌聚丙烯材料进行气辅注塑成型，制成顶棚拉手，注塑工艺与普通聚丙烯材料一致，具体工艺参数如表2所示。
表2顶棚拉手注塑参数
性能评价及实施标准
实施例1～6的材料综合性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲模量、简支梁缺口冲击强度、热变形温度、抗菌率数值进行评判。实施例1～6及对比例1配方见表3，各项性能测试结果见表4。
实施例7、实施例8的零件综合性能通过测试所得的耐光照、耐刮擦、耐化学、冷冲击测试结果进行评断，测试结果见表5。
耐光照按照ISO 105-B06进行测试。要求测试结果△E≤3.0。
耐刮擦按照十字划格法进行测试，采用球头直径为(0.5±0.01)mm的电动或者手动划割仪进行测试，刮擦速度(1000±50)mm/min，划格间距2mm，行程40mm，负载10N。要求测试结果△L≤1.5。
耐化学包含采用油脂、机油、94#汽油、酒精、皮革蜡、饮料、护手霜、皂液、清洁剂进行测试，用浸透试剂的纱布在样品表面以5N的力来回擦3次，室温放置24h后清除试剂。要求样件在完成试验后，表面应无软化，隆起或变色。
冷冲击采用低温落球法进行测试，将零件固定在刚性工装上，在(-30±3)℃的温度箱中存放4h，取出后立即进行试验，采用直径为(50±1)mm，重量为(510±1)g的钢球，从50cm的高度自由落下，垂直于零件表面进行冲击。要求试验后零件不能出现裂纹。
表3实施例1～6及对比例1配方
表4实施例1～6及对比例1材料综合性能
对比实施例1和对比例1可以看出，沸石载银抗菌剂的加入对材料性能基本没有影响。
对比实施例1和实施例5、实施例6可以看出，优选的，所述抗菌剂为沸石载银抗菌剂的抗菌改性聚丙烯抗菌效果更佳，所述沸石载银抗菌剂的平均粒径为30-50nm，银含量3wt％。
从实施例1～4可以看出，优选的，所述抗菌剂为沸石载银抗菌剂，所述抗菌剂含量为5～8份时，材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率可达到99％以上，符合抗菌材料要求。
对比实施例2和实施例3可以看出，增加相容剂和分散剂的加入量可以提高抗菌剂和聚丙烯基体的分散性和相容性，从而提高材料的刚性和韧性，提高材料的综合性能。
表5实施例7～8零件性能测试结果
从实施例7和实施例8可以看出，本发明所述抗菌材料注塑制得的汽车内饰零件，能够满足汽车内饰零件测试要求，而且不需要改动汽车内饰零件的模具以及注塑工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。
Claims (10)
1.一种抗菌塑料内饰件，由抗菌聚丙烯材料经注塑工艺制成，所述抗菌聚丙烯材料包括以下重量份的组分：
100份的共聚聚丙烯；
15-25份的乙烯-辛烯共聚弹性体；
20-40份的填料；
3-10份的抗菌剂；
0.1-3份的相容剂；
0.1-3份的分散剂；
0.1-3份的抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述抗菌剂为沸石载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂、纳米氧化锌中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述沸石载银抗菌剂的平均粒径为30-50nm，银含量3wt％。
4.根据权利要求2所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述磷酸锆载银抗菌剂的平均粒径为100-200nm，银含量2wt％。
5.根据权利要求2所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述纳米氧化锌抗菌剂的平均粒径为20-50nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述填料选自滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的一种或多种。
7.根据权利要求1-5任一项所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述抗氧剂选自酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的一种或多种。
8.根据权利要求1-5任一项所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
9.根据权利要求1-5任一项所述的抗菌塑料内饰件，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸。
10.如权利要求1-9任一项所述的抗菌塑料内饰件的制备方法，包括以下步骤：
按重量配比，将共聚聚丙烯、乙烯-辛烯共聚弹性体、填料、抗菌剂、相容剂、分散剂和抗氧剂混合后熔融挤出，冷却造粒，得到抗菌聚丙烯材料；
将所述抗菌聚丙烯材料进行注塑，得到抗菌塑料内饰件；所述熔融挤出的工艺温度优选控制为：一区170～190℃，二区190～210℃，三区210～220℃，四区220～240℃。
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