CN104231437A - 一种车用内饰件聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚丙烯组合物技术领域，尤其涉及一种车用内饰件聚丙烯组合物及其制备方法，本发明的内饰件聚丙烯组合物由64-87%的均聚聚丙烯、0.2-2%的金属氧化物、0.2-2%的抗光老化剂、0.5-5%的气相二氧化硅母粒、0.1-2%的加工助剂、0-5%的颜料和10-20%的水合碱式硫酸镁晶须组成。本发明的车用内饰件聚丙烯组合物具有高强度、轻量化、高流动、抗刮擦、低气味、耐候性好等优点；本发明的制备方法简单成熟，生产效率高，有利于普遍推广应用。

Description

一种车用内饰件聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯组合物技术领域，尤其涉及一种车用内饰件聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
 近年来，我国汽车工业高速发展，目前已经成为国民经济的支柱产业。在汽车用材料中，高分子材料的用量不断上升，聚丙烯(PP)是一种具有优良的综合性能和较低的售价的通用树脂，其在汽车工业有广泛的应用，特别是汽车内饰件和外饰件。
目前市场通用的汽车内饰件要求弯曲模量需达到2000MPa以上，一般是通过填充20%-25%滑石粉来实现。滑石粉是一种片状填料，可以用来提高材料的刚性，但滑石粉对材料的韧性有较大影响，而且比重高、抗刮擦性不佳。为克服以上缺点，需要在聚丙烯树脂中添加增韧剂以及各种功能添加剂，但增韧剂会降低材料流动性、降低材料的加工性能且影响耐候性能，而其他功能添加剂，例如大多数的抗刮擦剂会带来异味困扰，气味抑制剂和抗光老化剂添加比例过高则材料的整体性能。为此，亟需开发一种兼具高强度、轻量化、高流动、抗刮擦、低气味的新型汽车内饰件材料，以取代传统的汽车内饰件材料。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种兼具高强度、轻量化、高流动、抗刮擦、低气味的车用内饰件聚丙烯组合物。
本发明的另一目的在于针对现有技术的不足，而提供一种操作简易、生产效率高的车用内饰件聚丙烯组合物的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种车用内饰件聚丙烯组合物，它由以下质量百分比的原料组成：
聚丙烯                    64.0-87.0%
水合碱式硫酸镁晶须        10.0-20.0%
金属氧化物                0.2-2.0%
抗光老化剂                0.2-2.0%
气相二氧化硅母粒           0.5-5.0%      
加工助剂                               0.1-2.0%
颜料                                 0-5.0%。
优选的，一种车用内饰件聚丙烯组合物，它由以下质量百分比的原料组成：
聚丙烯                    76.0-87.0%
水合碱式硫酸镁晶须        10.0-15.0%
金属氧化物                0.5-1.5%
抗光老化剂                0.3-0.5%
气相二氧化硅母粒           2.0-4.0%      
加工助剂                               0.2-1.0%
颜料                                 0-2.0%。
其中，所述聚丙烯为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的任一种或两种的混合物；共聚聚丙烯的熔融指数为30-70g/10min，缺口冲击强度＞30KJ/m2；均聚聚丙烯要求熔融指数的大于15g/10min，弯曲模量＞1700MPa。
其中，所述水合碱式硫酸镁晶须为5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O、5Mg(OH)2·MgSO4·2H2O、3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O、Mg(OH)2·MgSO4·5H2O、Mg(OH)2·2MgSO4·3H2O中的一种或几种的混合物。
其中，所述水合碱式硫酸镁晶须的长度为1-100μm，宽度为0.1-10μm，平均纵横比＞7。纵横比=晶须的长度/晶须的宽度，本发明的水合碱式硫酸镁晶须具有较高的纵横比和良好的分散性能，添加后对材料的冲击影响小，因此可免除添加增韧剂，同时其10-20%的添加量可实现相当于添加20-25%的滑石粉而产生的刚性，所以材料的比重得以大幅降低。另外水合碱式硫酸镁晶须相比较于滑石粉，是一种抗挂擦性能良好的填料，添加该原料，可以同时提高材料的冲击、刚性、抗刮擦性能、并降低比重。
其中，所述金属氧化物为氧化镁或氧化锌，金属氧化物的纯度＞98%，粒径为30-80μm。金属氧化物可调节混合原料的酸碱值，还可吸收气味，在加工过程中起到抗黄变作用，另外可中和过氧自由基，防止其对聚丙烯材料进行夺氢反应，造成分子链降解，提高材料耐热抵抗性。
其中，所述气相二氧化硅母粒由质量百分比为30-50%的二氧化硅和50%-70%的硅橡胶组成，气相二氧化硅母粒的表面积为100-300 m2/g。气相二氧化硅母粒具有极高的高表面能，可以吸附气味，降低材料气味等级，同时兼顾良好的抗刮擦性和抗光老化性能。
其中，所述抗光老化剂为UV622 、UV944中的任意一种或两种的混合物。UV622的化学名称为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯；UV944的化学名称为聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-S-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]六甲基烯[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]。
其中，所述加工助剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺或硬脂酸钙中的任意一种或几种的混合物。
其中，所述颜料为无机颜料、有机颜料中的任一种或两种按任意比例混合的混合物。
上述车用内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
a、按配方中质量百分比将聚丙烯、金属氧化物、抗光老化剂、气相二氧化硅母粒、加工助剂和颜料混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在160℃-220℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、按配方中质量百分比将水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
本发明的有益效果为：本发明的车用内饰件聚丙烯组合物具有高强度、轻量化、高流动、抗刮擦、低气味、耐候性好等优点。
本发明的制备方法简单成熟，生产效率高，有利于普遍推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的实施例1-5和对比例1-3的实验中，所使用的原料如表1所示：
表1
。
实施例1。
本实施例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
a、将质量百分比为75.2%的共聚聚丙烯4604、0.5%的氧化镁、0.25%的抗光老化剂UV622、0.25%的抗光老化剂UV944、3%的气相二氧化硅母粒、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的聚乙烯蜡混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在160℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、将质量百分比为20%的水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
实施例2。
本实施例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
a、将质量百分比为79.7%的均聚聚丙烯PPH-MM20-S、1%的氧化镁、1%的氧化锌、0.15%的抗光老化剂UV622、0.15%的抗光老化剂UV944、5%的气相二氧化硅母粒、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的聚乙烯蜡、0.2%的乙撑双硬脂酰胺、0.3%的硬脂酸钙、2%的颜料混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在175℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、将质量百分比为10%的水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
实施例3。
本实施例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
a、将质量百分比为65.7%的共聚聚丙烯4604、15%的均聚聚丙烯PPH-MM20-S、1%的氧化锌、0.15%的抗光老化剂UV622、0.15%的抗光老化剂UV944、2%的气相二氧化硅母粒、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的硬脂酸钙、0.5%的颜料混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在190℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、将质量百分比为15%的水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
实施例4。
本实施例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
a、将质量百分比为70.9%的共聚聚丙烯4604、10%的均聚聚丙烯PPH-MM20-S、1.5%的氧化镁、0.15%的抗光老化剂UV622、0.15%的抗光老化剂UV944、1%的气相二氧化硅母粒、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的乙撑双硬脂酰胺、0.8%的颜料混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在205℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、将质量百分比为15%的水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
实施例5。
本实施例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
a、将质量百分比为67.3%的共聚聚丙烯4604、10%的均聚聚丙烯PPH-MM20-S、1%的氧化镁、0.1%的抗光老化剂UV622、0.1%的抗光老化剂UV944、4%的气相二氧化硅母粒、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的聚乙烯蜡、1%的颜料混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在220℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、将质量百分比为15%的水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
对比例1。
本对比例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
将质量百分比为68.2%的均聚聚丙烯V30G、5%的乙烯-辛烯共聚物、25%的滑石粉、0.15%的抗光老化剂UV622、0.15%的抗光老化剂UV944、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的乙撑双硬脂酰胺、1%的颜料混合搅拌均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在160℃温度下进行熔融，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
对比例2。
本对比例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
将质量百分比为67.2%的共聚聚丙烯BJ750、5%的乙烯-辛烯共聚物、25%的滑石粉、0.15%的抗光老化剂UV622、0.15%的抗光老化剂UV944、1%的抗刮擦剂SR 100、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的乙撑双硬脂酰胺、1%的颜料混合搅拌均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在190℃温度下进行熔融，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
对比例3。
本对比例的内饰件聚丙烯组合物的制备方法，它包括以下步骤：
将质量百分比为56%的共聚聚丙烯BJ750、10%的均聚聚丙烯V30G、5%的乙烯-辛烯共聚物、25%的滑石粉、0.15%的抗光老化剂UV622、0.15%的抗光老化剂UV944、2%的抗刮擦剂SR 100、0.1%的抗氧剂1010、0.1%的抗氧剂168、0.3%的乙撑双硬脂酰胺、1%的颜料混合搅拌均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在220℃温度下进行熔融，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
性能评价标准和指标。
本发明制得的内饰件聚丙烯组合物的性能评价标准和指标如下：
将实施例1- 5和对比例1-3制得的聚丙烯组合物粒子先经80℃干燥2-4h，再依ISO 1873-2规范要求进行试片模塑制作，熔体温度为200℃，模具温度40℃，注塑速度为200±20mm/s，保压时间40s；最后将注塑后的试样在温度23±2℃，湿度50±5%的环境试验箱中，放置48h后测试。
比重：按ISO 1183标准执行测试。
熔融指数：按ISO 1133标准执行测试。
弯曲模量：按ISO 178标准执行测试。
缺口冲击强度：按ISO 179标准执行测试。
抗刮擦性能：在喷漆或未喷漆塑料件表面用带机械臂的圆凿划出一个大约2MM的格子，每个划痕只能朝单一方向刻画一次，然后用色度计，与未划痕表面进行色差比较。其中，测试设备采用德国仪立信318硬度仪；接触力为10N；刻划速度为1000mm/min；格子大小为2MM；刻划圆凿直径为1MM。
气味性等级：将试片放置在气味罐中，以80℃高温处理2h后冷却至60℃，然后打开气味罐对罐内气味进行评价，气味等级对照表如表2所示。
表2。
等级 判定标准
1 不容易感觉到
2 可以感觉到，但不刺鼻
3 可明显感觉到，但不刺鼻
4 刺鼻
5 非常刺鼻
6 不可忍受
 
抗光老化性：
测试仪器为Q-Sun Xe-3HS(美国Q-Lab公司制)，测试条件设置如下：
    黑板温度                (100±3)℃
    试验室温度              (65±3)℃
    相对空气湿度            (20±10)%
    辐射强度(波长340nm)     60W/m2 
按GB250-1995标准对测试试片进行灰卡等级评价。
本发明的实施例1-5及和对比例1-3的聚丙烯组合物的配方见表3。
表3。
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2 对比例3
聚丙烯1 4604 75.2   65.7 70.9 67.3      
聚丙烯2 BJ750             67.2 56
聚丙烯3 PPH-MM20-S 　 79.7 15 10 10 　 　 　
聚丙烯树脂4 V30G 　 　 　 　 　 68.2 　 10
乙烯-辛烯共聚物7467 　 　 　 　 　 5 5 5
水合碱式硫酸镁晶须 20 10 15 15 15 　 　 　
滑石粉 　 　 　 　 　 25 25 25
金属氧化物1 氧化镁 0.5 1 　 1.5 1 　 　 　
金属氧化物2 氧化锌 　 1 1 　 　 　 　 　
抗光老化剂1 UV622 0.25 0.15 0.15 0.15 0.1 0.15 0.15 0.25
抗光老化剂2 UV944 0.25 0.15 0.15 0.15 0.1 0.15 0.15 0.25
气相二氧化硅母粒 3 5 2 1 4 　 　 　
抗刮擦剂    SR100 　 　 　 　 　 　 1 2
加工助剂抗1 1010 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
加工助剂抗2 168 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
加工助剂抗3 PE蜡 0.3 0.3 　 　 0.3 　 　 　
加工助剂抗4 EBS 　 0.2 　 0.3 　 0.3 0.3 0.3
加工助剂抗5 CAST 　 0.3 0.3 　 　 　 　 　
颜料 0 2 0.5 0.8 1 1 1 1
 本发明的实施例1-5及和对比例1-3制得的聚丙烯组合物的性能检测数据见表4。
表4
。
 从表2可以看出，本发明的实施例1~实施例5制得的内饰件聚丙烯组合物具有高强度、轻量化、高流动、抗刮擦、低气味、耐候性好的优点，各项性能大大优于对比例1和对比例2的聚丙烯组合物，因此本发明的内饰件聚丙烯组合物有效取代了传统的汽车内饰件材料。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：它由以下质量百分比的原料组成：
聚丙烯                    64.0-87.0%
水合碱式硫酸镁晶须        10.0-20.0%
金属氧化物                0.2-2.0%
抗光老化剂                0.2-2.0%
气相二氧化硅母粒            0.5-5.0%      
加工助剂      0.1-2.0%
颜料           0-5.0%。
2.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：它由以下质量百分比的原料组成：
聚丙烯                    76.0-87.0%
水合碱式硫酸镁晶须        10.0-15.0%
金属氧化物                0.5-1.5%
抗光老化剂                0.3-0.5%
气相二氧化硅母粒            2.0-4.0%      
加工助剂      0.2-1.0%
颜料            0-2.0%。
3.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的任一种或两种的混合物；共聚聚丙烯的熔融指数为30-70g/10min，缺口冲击强度＞30KJ/m2；均聚聚丙烯要求熔融指数的大于15 g/10min，弯曲模量＞1700MPa。
4.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述水合碱式硫酸镁晶须为5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O、5Mg(OH)2·MgSO4·2H2O、3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O、Mg(OH)2·MgSO4·5H2O、Mg(OH)2·2MgSO4·3H2O中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述水合碱式硫酸镁晶须的长度为1-100μm，宽度为0.1-10μm，平均纵横比＞7。
6.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述金属氧化物为氧化镁或氧化锌中，金属氧化物的纯度＞98%，粒径为30-80μm。
7.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述气相二氧化硅母粒由质量百分比为30-50%的二氧化硅和50%-70%的硅橡胶组成，气相二氧化硅母粒的表面积为100-300 m2/g。
8.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述抗光老化剂为UV622 、UV944中的任意一种或两种的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物，其特征在于：所述加工助剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺或硬脂酸钙中的任意一种或几种的混合物。
10.权利要求1-9任一项所述的一种车用内饰件聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
a、按配方中质量百分比将聚丙烯、金属氧化物、抗光老化剂、气相二氧化硅母粒、加工助剂和颜料混合均匀，并从双螺杆挤出机的主喂料口加入，在160℃-220℃温度下进行熔融，制得混合树脂；
b、按配方中质量百分比将水合碱式硫酸镁晶须通过强制喂料机，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到混合树脂中，各原料经过螺杆高速剪切和混炼后造粒，制得车用内饰件聚丙烯组合物。
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