CN103589072A - 一种用于汽车内饰件的低voc聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明及一种用于汽车内饰件的低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法，低VOC聚丙烯复合材料由聚丙烯、高密度聚乙烯树脂、填充剂、增韧剂、气味吸收剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂按重量份经混合、双真空平行双螺杆挤出机造粒，并将粒料放入烘箱中进行烘干制得。本发明制得的聚丙烯复合材料的VOC含量低，符合车内空气质量评价指南技术要求，适用于在汽车内饰件上使用，提高了其使用范围，并降低了汽车生产成本、符合其轻量化的要求。

Description

一种用于汽车内饰件的低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种用于汽车内饰件的低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法。
 
背景技术
聚丙烯由于合成方法简单,且具有原料来源丰富、价格低廉、有良好的物理力学性能与加工性能,从而成为塑料产量增长最快的品种之一,其产量在五大通用塑料中占第三位。
聚丙烯（PP）的耐热性能优异、抗弯曲疲劳性好、价格低，广泛用于汽车行业。但PP冲击韧性低及抗蠕变性差、成型收缩率大、尺寸稳定性不好等缺点；特别是聚丙烯复合材料一般还含有一定的气味，气味来源主要是来自聚合过程中催化剂残留、单体化合物生产过程中添加的溶剂残留和加工过程中的热氧降解产生的小分子化合物。其严重影响了车内空气质量，严重昌会伤害驾驶员和车内乘客的身体健康。上述缺点限制了聚丙烯复合材料的使用，尤其限制了聚丙烯在气味性要求较高的制品上的使用，特别是对长期在户外放置制品及汽车产品上的使用，因此必须要改善聚丙烯的气味性能才能拓宽聚丙烯的应用范围。
 
发明内容
    为克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于汽车内饰件的低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法。制备的聚丙烯复合材料具有低VOC、耐刮擦、耐侯、机械性能强等特点，且综合成本优异等特点。
本发明的技术方案为：一种低VOC聚丙烯复合材料，由下列原料按重量份组成：
PP树脂        49.6-93.1份 
高密度聚乙烯树脂（HDPE）   5.0-8.0份
增韧剂         0-15份 
填充剂         0-20份
抗氧剂         0.2-1份 
气味吸收剂     1.0-5.0份
润滑剂         0.5-1份
光稳定剂       0.2-0.4份。
上述方案的优选方案是，所述的PP树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。
所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
所述的填充剂滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种
所述的气味吸收剂活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔分子筛中的至少一种
所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类热稳定剂中的至少一种。其中受阻酚类为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010），硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯（抗氧剂DSTP），亚磷酸酯类为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯（抗氧剂168）。
所述润滑剂选自聚乙烯蜡（PE蜡）、硬脂酸盐包括硬脂酸钙（CaSt）、硬脂酸锌（ZnSt）、乙撑双硬脂酰胺（EBS）、接枝乙撑双硬脂酰胺(TAF)中的至少一种。
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，主要选用氰特公司CYASORB UV-3808 PP5或CYASORB UV-V680。
本发明的另一个目的是提供上述低VOC 聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取PP树脂、增韧剂、气味吸收剂、填充剂、抗氧剂、润滑剂和光稳定剂，一起加入高混机中高速混合2-10分钟；
(2)将混好的物料投入双真空平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒；其中挤出机的机筒温度为180-230℃，螺杆转速为400-600r/min，熔体压力为1.5-2.5MPa，真空度为-0.04～0.1MPa；
（3）将（2）中粒料放入烘箱中，烘干温度为85±5℃，时间为3±0.2h，得低VOC改性聚丙烯复合材料。
本发明的低VOC 聚丙烯复合材料相对于现有技术具有如下有益效果：
1、本发明采用活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝或多孔分子筛物理气味吸收剂制备聚丙烯复合材料，使得聚丙烯复合材料具有低散发性能，能够拓宽聚丙烯的应用领域，尤其在汽车领域上的使用。
2、本发明的制备方法简单、成本低、效益高。
3、本发明采用HDPE，使得聚丙烯复合材料具有良好的刚韧平衡性能，对聚丙烯复合材料的成型过程及外观都有较好改善。
4、本发明采用双真空平行双螺杆挤出机进行挤出造粒，并将粒料再放入烘箱中进行烘干，使得制得的聚丙烯复合材料的VOC含量低，符合车内空气质量评价指南技术要求，适用于在汽车内饰件上使用，提高了其使用范围，并降低了汽车生产成本、符合其轻量化的要求。
 
具体实施方式
实施例1：
本例中的低VOC聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
共聚聚丙烯        78.1份
均聚聚丙烯        15份
高密度聚乙烯树脂（HDPE）     5份
抗氧剂1076                  0.3份 
抗氧剂168                   0.2份
活性炭            　　　　　 1.0份
乙撑双硬脂酰胺          　　0.5份
CYASORB UV-3808 PP5     　　0.3份
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将上述计量好原料一起加入高混机中高速混合5分钟；
(2)将混好的物料投入双真空平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；其中挤出机的机筒温度为220℃，螺杆转速为450r/min，熔体压力为2.0MPa，真空度为0.05MPa。
（3）将挤出造粒好的粒子通过真空烘箱，在温度为85℃条件下烘干3h。
 
对比例1：原料同实施例1，区别仅在于挤出机挤出后不通过真空烘箱进行烘干处理。
 
实施例2：
本例中的低VOC聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
共聚聚丙烯       　　　　 49.6份
高密度聚乙烯树脂（HDPE）　8.0份
乙烯-辛烯共聚物   　　　　 15份 
滑石粉            　　　　15份
抗氧剂168                0.2份
多孔二氧化硅              2.0份
硬脂酸钙         　  　　0.8份
CYASORB UV-3808 PP5    　 0.2份
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将上述计量好的各原料一起加入高混机中高速混合8分钟；
(2)将混好的物料投入双真空平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；其中挤出机的机筒温度为180℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为0.01MPa
（3）将挤出造粒好的粒子通过真空烘箱，在温度为80℃，时间为2.8h条件下烘干。
 
实施例3：
本例中的低VOC聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
共聚聚丙烯       　40份 
共聚聚丙烯        20份
高密度聚乙烯树脂（HDPE）       7份
三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物     10份 
硅灰石　　　　　　10份
云母              10份
抗氧剂1076              0.3份 
抗氧剂168               0.2份
多孔分子筛              3.0份
聚乙烯蜡         　　  0.5份
CYASORB UV-V680　　     0.4份
具体制备方法包括以下步骤：
 (1) 将上述计量好的各原料一起加入高混机中高速混合2分钟；
(2)将混好的物料投入双真空平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；其中挤出机的机筒温度为230℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为2.0MPa，真空度为-0.04MPa
（3）将挤出造粒好的粒子通过真空烘箱，在温度为85℃，时间为3h条件下烘干。
 
实施例4：
本例中的低VOC聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
PP树脂（共聚聚丙烯）        25份 
PP树脂（共聚聚丙烯）        30份
高密度聚乙烯树脂（HDPE）     7份
乙烯-辛烯共聚物　　　　　　　10份
丙烯-α烯烃共聚物　     　　　5份 
硫酸钡             　　　　 20份
抗氧剂DSTP                　 0.5份 
抗氧剂168                   0.5份
多孔二氧化硅　　　　　　　　　3.0份
多孔氧化铝            　　　 2.0份
硬脂酸钙　　　　　　　　　　　0.5份
硬脂酸锌          　　　　　 0.5份
CYASORB UV-V680    　　　　 0.4份
具体制备方法包括以下步骤：
 (1) 将上述计量好的各原料一起加入高混机中高速混合10分钟；
(2)将混好的物料投入双真空平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒，制得改性聚丙烯复合材料；其中挤出机的机筒温度为200℃，螺杆转速为600r/min，熔体压力为2.5MPa，真空度为0.1MPa。
（3）将挤出造粒好的粒子通过真空烘箱，在温度为90℃条件下烘干3.2h。
 
对比例2：原料同实施例4，区别仅在于混合物料通过单真空平行双螺杆挤出机挤出后也不通过真空烘箱进行烘干处理。
 
选取实施例1-4与对比例1-2报制备的聚丙烯复合材料各取一种，根据GB_T_27630-2011_乘用车内空气质量评价指南测试其VOC，具体见下表：
物理性能（GB） 实施例1 对比例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例2
苯mg/m3 ND ND ND ND ND ND
甲苯mg/m3 ND 1.4 0.9 ND ND ND
乙苯mg/m3 0.9 2.0 0.8 0.7 0.1 0.5
二甲苯mg/m3 0.8 1.8 0.5 0.3 0.1 23.5
苯乙烯mg/m3 0.1 0.5 ND ND ND 5
甲醛mg/m3 ND 0.13 0.08 ND ND 2.5
乙醛mg/m3 ND ND 0.05 ND ND 3.0
丙烯醛mg/m3 ND ND ND ND ND ND
注：表中ND表示未检测出该物质。
从上表中的实施例1-4与对比例1-2的VOC测试结果对比看出，本发明采用气体吸附剂在双真空挤出设备进行挤出加工，并将挤出的粒子进行烘干处理后，可以明显降低聚丙烯复合材料中挥发物含量和气味性能。
实施例1-4与对比例1-2的制备方法不同所导致制备所得的聚丙烯复合材料中VOC检测结果不同，本发明采用双真空挤出机进行挤出造粒，然后再通过烘箱进行烘料，其最终的聚丙烯复合材料可以达到GB_T_27630-2011_乘用车内空气质量评价指南技术要求。而使用单真空或不烘料处理，则聚丙烯复合材料中的VOC测试为不合格。具体如下表所示：
Figure 2013105047673100002DEST_PATH_IMAGE001
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于汽车内饰件的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：由下列原料按重量份组成：
PP树脂        　　49.6-93.1份 
高密度聚乙烯树脂  5.0-8.0份
增韧剂         0-15份 
填充剂         0-25份
抗氧剂         0.2-1份 
气味吸收剂     1.0-5.0份
润滑剂         0.5-1份
光稳定剂       0.2-0.4份。
2.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的PP树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶/丙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的气味吸收剂为活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔分子筛中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的填充剂滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类热稳定剂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述受阻酚类为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；硫代酯类为硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯；亚磷酸酯类为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。
8.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
10.一种制备如权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配比称取PP树脂、增韧剂、填充剂、抗氧剂、气味吸收剂、润滑剂和光稳定剂，一起加入高混机中高速混合2-10分钟；
(2)将混好的物料投入双真空平行双螺杆挤出机中熔融、挤出造粒；其中挤出机的机筒温度为180-230℃，螺杆转速为400-600r/min，熔体压力为1.5-2.5MPa，真空度为-0.04～0.1MPa；
（3）将（2）中粒料放入烘箱中，烘干温度为85±5℃，时间为3±0.2h，得低VOC改性聚丙烯复合材料。
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