CN115353705A - 车用聚丙烯内饰材料及其制备方法 - Google Patents

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杨杰
申应军
高翔
张淼
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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种车用聚丙烯内饰材料及其制备方法。其中一种车用聚丙烯内饰材料，以重量百分比计，包括以下组分：共聚聚丙烯63％～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％，除味剂0％～3％，低表面温度剂0％～3％。本发明提供的车用聚丙烯内饰材料，采用含有微孔含水结构的除味剂来降低材料的气味等级，能够满足各大主机厂的材料大纲要求，采用GATO粉(铯钨纳米氧化物粉体)降本汽车内部制件的表面温度，夏天汽车在经过太阳光暴晒后，消费者在使用时，既不会被车内的异味所干扰，对消费者的身体健康构成威胁，又不会产生明显的蒸炉既视感，具有较大的实用效益。

Description

车用聚丙烯内饰材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种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，近段时间，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提出了更高的要求；另外，有测试表明，当汽车在40℃高温的室外，长时间被太阳暴晒时，车内温度会急剧上升，普遍在60度以上，太阳直射部分(中控台、仪表台附近)最高可达90度。由于汽车内饰多为黑色制件，黑色更容易吸收热量，车内又是封闭环境，当车主在开车启动时，蒸炉既视感非常明显，严重影响了驾车体验，因此如何改善汽车内饰材料的气味，同时降低夏天汽车内部的温度，成了汽车厂商和汽车材料厂商首要解决的问题。
如公告号为CN111057339 A，公开日为2020年04月24日的专利文件公开了一种低气味低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法。其由如下成分组成：聚丙烯69.7～73wt％、滑石粉25wt％、Accurel XP100-60吸水母粒1～4wt％、抗氧剂0.4wt％、润滑剂0.3wt％、光稳定剂0.2wt％、金属钝化剂0.1～0.4wt％；所述Accurel XP100-60吸水母粒为利用塑料发泡载体Accurel XP100-60吸水处理后形成的母粒。所制备得到的低气味低VOC聚丙烯复合材料具有优异的气味等级(气味等级小于3)，并且具备低的总碳排放(总碳排放小于等于30ug/g)。同时还具有生产加工设备无需改造、制备工艺简单的特点。
但由于上述方案中的Accurel XP100-60母粒进口自德国，价格较高，导致材料成本偏高，不利于工业化生产，存在一定的局限性。同时无法解决车内温度问题，仍需进一步改进。
发明内容
为解决上述现有汽车内饰材料气味大且材料问题导致车内温度高的不足，本发明提供一种车用聚丙烯内饰材料，以重量百分比计，包括以下组分：共聚聚丙烯63％～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％，除味剂0％～3％，低表面温度剂0％～3％。
优选地，以重量百分比计，包括以下组分：共聚聚丙烯63％～67％，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1％～3％，低表面温度剂1％～3％。
在一些实施例中，所述共聚聚丙烯为气相氢调法生产的中融中冲嵌段共聚聚丙烯。
在一些实施例中，所述共聚聚丙烯融指为20～30g/10min，悬臂梁缺口冲击强度8～15kJ/m2。优选的，所述共聚聚丙烯为中海壳牌EP548-ZHQP。
在一些实施例中，所述低表面温度剂为GATO粉。
在一些实施例中，所述GATO粉制备过程为按照Cs/W摩尔比1：(1.5～2.8)称取铯盐、钨盐，加入螯合剂和醇试剂，在170℃条件下反应3h；将得到的混合液装入压力溶弹中反应，在260～270℃条件下反应5～8h；反应物经醇洗、离心，在80℃条件下真空干燥即得到所述GATO粉。
优选的，所述GATO粉为深蓝色超细粉体，所述GATO粉粒径为100～140nm，粉体电阻为(1.2～6.4)×104Ω。
在一些实施例中，所述滑石粉为DV50粒径小于等于5um的滑石粉。所述滑石粉优选泉州旭丰BHS-818A。
在一些实施例中，所述除味剂为带微孔含水或其他萃取脱挥剂中的一种或组合，所述微孔含水结构微孔直径为10～50um。
优选的，所述除味剂为广州米罗新材料公司的NSA-RSC486。
在一些实施例中，所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物一种或者组合。
在一些实施例中，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组合。
在一些实施例中，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组合。
本发明还提供一种制备如上任意所述的车用聚丙烯内饰材料的制备方法，步骤如下：
S1、按比例称取共聚聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、除味剂、低表面温度剂。
S2、将S1中所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料。
S3、将S2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为180～220℃，要求真空度大于等于-0.08MPa。
S4、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，得到所述车用聚丙烯内饰材料。
基于上述，与现有技术相比，本发明有益效果如下：
1、本发明提供的车用聚丙烯内饰材料，采用含有微孔含水结构的除味剂来降低材料的气味等级，能够满足各大主机厂的材料大纲要求，采用GATO粉(铯钨纳米氧化物粉体)降本汽车内部制件的表面温度，夏天汽车在经过太阳光暴晒后，消费者在使用时，既不会被车内的异味所干扰，对消费者的身体健康构成威胁，又不会产生明显的蒸炉既视感，具有较大的实用效益。
2、本发明采用的除味剂具有微米级的含水微孔结构，在双螺杆挤出流程中，材料中的小分子挥发物被除味剂中的含水微孔结构吸收。然后在高真空下，刺激性小分子物质随水分子蒸发，减少了材料本身的气味和VOC含量。
3、本发明采用的GATO粉经纳米技术制备而成，具有很好的可见光透过性，能够吸收波长800～1200nm的近红外光，红外吸收遮蔽性能更佳，因此其可以屏蔽大部分的光能和热能，使得本发明吸收相同的能量和热量后，表面温度增加的会更少。
4、本发明所使用的GATO粉，不仅能有效降低汽车内饰制件的表面温度，对车内的气味也有一定的改善协同作用，主要原因是：汽车内部的气味主要由车内制件散发出来，当车内环境及制件表面温度较高时，车内材料中的小分子会随着温度升高而产生剧烈运动，散发到汽车内部，导致车内气味增大，GATO粉由于吸收了大量的红外光，屏蔽了大部分的光能和热能，减少了制件表面温度的升高，间接降低了汽车内部气味。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书中所指出的结构和/或组分来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
实施配方如表一所示，具体制备方法如下：
(1)按表一中比例称取共聚聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、除味剂、低表面温度剂；
(2)将步骤(1)中所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
(3)将步骤(2)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为180～220℃，要求真空度大于等于-0.08MPa；
(4)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，即得到车用聚丙烯内饰材料。
表一实验配方
Figure BDA0003826818210000061
将实施例1～5及对比例1～3得到的车用聚丙烯内饰材料进行性能检测，检测项目及方法如表二所示，性能测试结果如表三所示。
表二检测项目及检测方法
Figure BDA0003826818210000062
表三性能测试结果
Figure BDA0003826818210000071
需要说明的是，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
此外，若无特殊说明，所采用的原料也可以为本领域常规市售产品、或者由本领域常规方法制备得到。
从表一、表三可以看出，对于汽车内饰聚丙烯材料而言，加入少量的除味剂和低表面温度剂，材料的常规力学性能(密度、融指、拉伸、弯曲、冲击)变化很小，可以当作测试间的误差忽略不计，通过对比实施例1～3，对比例1～2可以看出，加入除味剂可以明显改善材料的气味等级，这是因为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的效果，另外从对比例2，实施例2～3，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基本一致，这是因为除味剂的含量已经饱和，添加2％除味剂时机台里的小分子物质已绝大部分被水分子吸收蒸发，因此其气味等级几乎一致。同时由实施例2～4及对比例2可以发现，在同时添加GATO粉及除味剂后，在二者协同作用下，GATO粉进一步强化了除味剂的除味作用，使实施例2～4的车用聚丙烯内饰材料气味更淡。
通过对比实施例1～3、对比例1及对比例3可以看出，加入GATO粉可以很明显的降低制件表面的温度，这是因为GATO粉能够吸收波长800～1200纳米的近红外光，屏蔽大部分的光能和热能，因此，在相同的制件中，吸收相同的能量和热量后，其表面温度增加的会更少，另外，通过对比实施例1～4及对比例3可以看出，添加2％GATO粉和添加3％GATO粉所达到的制件表面温度的效果基本一致，这是因为低表面温度剂的含量已经饱和，当添加2％的GATO粉时，GATO粉就已能均匀地分散在制件中，使制件屏蔽了大部分的光能和热能，因此当比例增加到3％时，制件表面的温度并没有明显的进一步降低。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的车用聚丙烯内饰材料，采用含有微孔含水结构的除味剂来降低材料的气味等级，能够满足各大主机厂的材料大纲要求。同时采用GATO粉降本汽车内部制件的表面温度，使夏天汽车在经过太阳光暴晒后，消费者在使用时，既不会被车内的异味所干扰，对消费者的身体健康构成威胁，又不会产生明显的蒸炉既视感，具有较大的实用效益。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如共聚聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、除味剂、低表面温度剂等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：以重量百分比计，包括以下组分：共聚聚丙烯63％～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％，除味剂0％～3％，低表面温度剂0％～3％。
2.根据权利要求1所述的车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述共聚聚丙烯为气相氢调法生产的中融中冲嵌段共聚聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述共聚聚丙烯融指为20～30g/10min，悬臂梁缺口冲击强度8～15kJ/m2。
4.根据权利要求1所述的车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述低表面温度剂为GATO粉。
5.根据权利要求4所述的车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述GATO粉制备过程为按Cs/W摩尔比1：(1.5～2.8)的比例称取铯盐、钨盐，加入螯合剂和醇试剂，在170℃条件下反应3h；将得到的混合液装入压力溶弹中反应，在260～270℃条件下反应5～8h；反应物经醇洗、离心，在80℃条件下真空干燥即得到所述GATO粉。
6.根据权利要求4所述的车用聚丙烯内饰材料，其特征在于：所述GATO粉为深蓝色超细粉体，所述GATO粉粒径为100～140nm，所述GATO粉电阻为(1.2～6.4)×104Ω。
7.根据权利要求1所述的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。
8.根据权利要求1所述的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公司的NSA-RSC486。
9.根据权利要求1所述的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、乙烯丁烯共聚物一种或者组合；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组合；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组合。
10.一种制备如权利要求1～9任一项所述的车用聚丙烯内饰材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1、按比例称取共聚聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、除味剂、低表面温度剂。
S2、将S1中所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料。
S3、将S2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为180-220℃，要求真空度大于等于-0.08MPa。
S4、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，即得所述车用聚丙烯内饰材料。
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