CN110845799A

CN110845799A - 一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN110845799A
Application number: CN201911115271.0A
Authority: CN
Inventors: 付光; 屈国梁; 黄志杰; 王海华; 杨仓先
Original assignee: Zhongguang Nuclear Juner (shanghai) New Materials Co Ltd
Current assignee: Zhongguang Nuclear Juner (shanghai) New Materials Co Ltd
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-02-28

Abstract

本发明的一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料，包括以下质量分数的原料制备而成：聚丙烯：44.6%～96.6%，滑石粉：0～40%，抗氧剂：0.4%～4%，除味剂1：1%～5%，除味剂2：1%～5%，耐刮擦助剂：1%～5%；所述除味剂1为水、六甲基二硅烷、六甲基二硅氧烷、三乙基桂醇、八甲基三硅氧烷中的一种或几种；所述除味剂2为负载有乙二胺四乙酸盐、亚甲基三胺五亚甲基磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、2,4‑二硝基苯肼中的至少一种的介孔二氧化硅或13X型沸石分子筛。本发明的产品具有优异的低气味和耐刮擦性，降低了气味、散发性和耐刮擦性之间的拮抗作用，最终实现产品在气味、散发性以及刮擦性的平衡。

Description

一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于聚丙烯复合材料领域，具体涉及一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

“以塑代钢”的趋势下，聚丙烯通过增韧、增强等改性作用，完全可以满足汽车内饰零件对材料性能的要求。现今改性聚丙烯材料在汽车内饰中具有广泛的应用，主要应用于仪表板、门护板、副仪表板、柱护板等部件。聚丙烯材料作为汽车内饰件应用的主要材料，其在加工性以及价格上具有明显的优势，但是聚丙烯复合材料也具有作为聚合物材料的通病，即材料在使用过程中会散发有机小分子物质，严重影响车内乘坐环境；并且聚丙烯复合材料表面硬度较小，使得该材料的制件表面易刮花，造成用户产生对材质的低级感，影响用户使用体验。因此，在满足材料性能的前提下，从材料的角度改善用户对产品的用户体验，更加符合人们更高品质生活追求的理念。

目前，聚丙烯复合材料耐刮擦性的改善方案主要是添加含有特殊官能团的有机硅物质，这种含特殊官能团的有机硅，该有机硅分子的一部分在PP树脂中起锚固作用，一部分富集在聚丙烯材料表面，通过降低表面摩擦系数来改善复合材料的耐刮擦性。但气味理论认为，物质散发的气味与该物质所包含官能团有密切关系。因此，通过添加耐刮擦助剂改善材料的耐刮擦性能的同时，会恶化材料的气味以及散发性。所以，在改善材料的综合性能时，需解决这类拮抗作用，实现材料各方面性能的最优表现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的汽车使用过程中聚丙烯复合材料气味大、不耐刮擦的问题。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明的一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下质量分数的原料制备而成：

聚丙烯：44.6％～96.6％，

滑石粉：0～40％，

抗氧剂：0.4％～4％，

除味剂1：1％～5％，

除味剂2：1％～5％，

耐刮擦助剂：1％～5％；

所述除味剂1为水、六甲基二硅烷、六甲基二硅氧烷、三乙基桂醇、八甲基三硅氧烷中的一种或几种；所述除味剂2为负载有乙二胺四乙酸盐、亚甲基三胺五亚甲基磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、2,4-二硝基苯肼中的至少一种的介孔二氧化硅或13X型沸石分子筛。

进一步地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为2～90g/10min。

进一步地，所述滑石粉的粒径在400目以上。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或多种。

进一步地，所述的耐刮擦助剂为有效成分含量为20％～80％的硅酮母粒。

本发明所述的一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取所述的聚丙烯、抗氧剂、耐刮擦助剂、除味剂1和除味剂2混合均匀并干燥，得到混合料；

(2)将上述混合料置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将所述滑石粉从侧喂料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，真空度在不低于-0.08MPa，机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：170℃～230℃，主机转速为450～600转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得低气味、耐刮擦的聚丙烯复合材料。

进一步地，本发明的一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料的制备方法，还包括所述除味剂2的制备方法，包括以下步骤：

将乙二胺四乙酸盐、亚甲基三胺五亚甲基磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、2,4-二硝基苯肼中的至少一种配制成3％～10％的乙醇溶液，量取1L该溶液，加入300～450g的13X型沸石分子筛，搅拌2～5h后抽滤，抽滤过程中用无水乙醇冲洗2～5次，烘干、研磨过筛，得到负载反应型多孔物质的除味剂2。

本发明的侧重点在于在低气味、低VOC的基体材料基础上，并按照其特定的要求添加其他不同比例的功能助剂，配合双阶抽真空装置的挤出机，在特定的挤出混合工艺下挤出造粒，并且通过后处理的方式来制造低气味、低VOC、耐刮擦的内饰专用料。

本发明的低气味耐刮擦聚丙烯复合材料，具有优异的低气味和耐刮擦性，较好应对了汽车轻量化设计下汽车内饰材料对原材料的性能指标要求。本发明通过添加两种不同的除味剂，分解或者螯合从耐刮擦剂上游离出来的氮氢化物、硫化物、碳氧化物及其它气味小分子的活性反应基团，有针对性的捕捉固定耐刮擦剂特殊官能团上游离的气味物质，从而降低气味、散发性和耐刮擦性之间的拮抗作用，最终实现产品在气味、散发性以及刮擦性三者之间的平衡。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。

本发明实施例以及对比例所用原料：

PP：SABIC 511MK40T，共聚聚丙烯，熔融指数MFR为30g/10min(230℃、2.16Kg)。

抗氧剂：抗氧剂Irganox 1010，BASF；抗氧剂Irganox 168，BASF。

滑石粉：金田工业BHS-1250。

耐刮擦助剂：道康宁硅酮母粒MB50-002。

实验例1

所述除味剂2的制备方法：将2,4-二硝基苯肼和乙二胺四亚甲基磷酸按照1：1.5的质量比配制成10％的乙醇溶液，量取1L该溶液，加入450g的13X型沸石分子筛，搅拌4h后抽滤，抽滤过程中用无水乙醇冲洗3次，烘干、研磨过筛，得到负载反应型多孔物质的除味剂2，记为CWJ-1。

实验例2

所述除味剂2的制备方法：将亚甲基三胺五亚甲基磷酸制成8％的乙醇溶液，量取1L该溶液，加入300g的13X型沸石分子筛，搅拌5h后抽滤，抽滤过程中用无水乙醇冲洗5次，烘干、研磨过筛，得到负载反应型多孔物质的除味剂2，记为CWJ-2。

实验例3

所述除味剂2的制备方法：将乙二胺四乙酸盐制成3％的乙醇溶液，量取1L该溶液，加入300g的13X型沸石分子筛，搅拌3h后抽滤，抽滤过程中用无水乙醇冲洗2次，烘干、研磨过筛，得到负载反应型多孔物质的除味剂2，记为CWJ-3。

实施例1～9

表1中列出了实施例1～9以及对比例1～3中采用的除味剂1和除味剂2。

表1实施例1～9和对比例1～3中的除味剂

表2、表3分别为实施例1～9以及对比例1～3中各组分比例的质量比。实施例1～9与对比例1～3的具体制备方法相同，即按表1、表2中所示各组分比例进行原料称取，将所述的聚丙烯、抗氧剂、耐刮擦助剂、除味剂1和除味剂2混合均匀并干燥，得到混合料；将混合料送入啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将所述滑石粉从侧喂料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，真空度在不低于-0.08MPa，机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：170～230℃，主机转速为450～600转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得低气味、耐刮擦的聚丙烯复合材料。

表2实施例1～9中各原料的组分质量(单位：g)

对实施例1～9所制得的产品以及对比例1～3所制得的产品进行性能测试和对比，测试后得到实施例1～9和对比例1～3的产品的测试性能的参数如表3所示。

表3对比例1～3中各原料的组分质量(单位：g)

	PP	滑石粉	抗氧剂	除味剂1	除味剂2	耐刮擦助剂
							对比例1	98.6	0	0.4	1	0	0
对比例2	98.6	0	0.4	0	1	3
							对比例3	59.6	40	0.4	0	0	5

测试方法为：拉伸性能：按ISO527-2标准进行，测试速率为5mm/min；弯曲性能：按IS178标准进行，跨距为64mm，测试速率为2mm/min；冲击性能：按ISO179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为A型；气味等级：按照PV3900进行测试，试样质量为50±2g，放置温度为80℃，放置时间为2h；刮擦实验：按照PV 3952进行测试，测试压力为10N。

表4实施例1～9和对比例1～3的产品的各项测试性能结果

从表4可以看出，除味剂1对于气味改善效果较好，而除味剂2对于TVOC的改善效果更好；当采用两种类型除味剂复配使用，对气味改善以及TVOC控制作用更为明显，聚丙烯复合材料的气味等级以及TVOC均随着除味剂1、2的增加而呈现下降的趋势，可明显改善聚丙烯复合材料的气味等级以及TVOC含量。

由于耐刮擦助剂的加入会恶化材料的气味以及散发性，但本发明同时添加了两种除味剂，对于耐刮擦助剂的恶化作用有较好的改善，最终本发明的聚丙烯复合材料不仅具有较好的耐刮擦性能，还具有较低的气味等级和更少的VOC挥发。

Claims

1.一种低气味耐刮擦的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下质量分数的原料制备而成：

聚丙烯：44.6%～96.6%，

滑石粉：0～40%，

抗氧剂：0.4%～4%，

除味剂1：1%～5%，

除味剂2：1%～5%，

耐刮擦助剂：1%～5%；

2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为2～90 g/10 min。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径在400目以上。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的耐刮擦助剂为有效成分含量为20%～80%的硅酮母粒。

6.一种如权利要求1～5任意一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称取所述的聚丙烯、抗氧剂、耐刮擦助剂、除味剂1和除味剂2混合均匀并干燥，得到混合料；

（2）将上述混合料置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将所述滑石粉从侧喂料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，真空度在不低于-0.08MPa，机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：170℃～230℃，主机转速为450～600转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得低气味、耐刮擦的聚丙烯复合材料。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，还包括所述除味剂2的制备方法，包括以下步骤：

将乙二胺四乙酸盐、亚甲基三胺五亚甲基磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、2,4-二硝基苯肼中的至少一种配制成3%～10%的乙醇溶液，量取1L该溶液，加入300～450g的13X型沸石分子筛，搅拌2～5h后抽滤，抽滤过程中用无水乙醇冲洗2～5次，烘干、研磨过筛，得到负载反应型多孔物质的除味剂2。