CN110964261A - 一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料及其制备方法，其特征在于：该改性材由包括如下重量份数的原料制成：聚丙烯树脂40‑70份，玻璃棉5‑30份，弹性体1‑15份，聚乙烯1‑10份，耐划伤剂1‑3份、气味吸附剂2‑5份，主抗氧剂0.2‑0.4份，辅助抗氧剂0.2‑0.4份。本发明所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料通过使用玻璃棉填充，显著的提高了材料的耐刮擦性能，同时可减少耐划伤助剂的添加从而降低材料气味，提高了材料的散发性能，另外，由于本发明中附加组份较少，玻璃棉填充不会对产品外观产生负面影响，不会影响材料的配色能力，且易于实施，适用性较广。

Description

一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于改性塑料技术领域，尤其是涉及一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料。
背景技术
近年来，聚丙烯材料广泛的应用于汽车领域，而人们对汽车内饰的品质要求不断提高，不仅要求制品具有良好的内在质量，也十分注重制品的外观，仪表板、门板、立柱等可接触内饰零件的耐划伤要求也是越来越严格，同时消费者们越来越关注车内的气味与挥发性有机化合物(VOC)，国家对汽车VOC的管控也已经出台新规强制实行，汽车内饰部件的低VOC，低气味也已成为各大主机厂的硬性指标，这需要我们从原材料就开始管控。为了改善零部件的气味VOC并提高耐划伤性能，各大汽车厂家与原材料供应商投入了大量的精力与材料进行研究。现有技术中虽然有较多报道研究解决聚丙烯复合材料的耐划伤的问题，单纯地利用酰胺类和硅酮类耐划伤剂改善材料的耐划伤性能都有其局限性。酰胺类的耐划伤剂易迁移到材料表面降低材料的摩擦系数，虽然提高材料的耐划伤性能，但其气味较大且有析出发粘的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，通过使用玻璃棉填充，显著的提高了材料的耐刮擦性能，同时可减少耐划伤助剂的添加从而降低材料气味，提高了材料的散发性能并保持材料的低光泽。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，该改性材由包括如下重量份数的原料制成：
Figure BDA0002326787390000021
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或多种，在230℃/2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为5-60g/10min；
所述玻璃棉为玻璃棉粉体或玻璃棉母粒中的一种或两种的混合物；
所述耐划伤剂为聚硅氧烷类。
进一步，所述聚丙烯树脂的弯曲模量为800-2000MPa，所述聚丙烯树脂的缺口冲击强度为1-50kJ/m2。
进一步，所述气味吸附剂为infilm 800。
进一步，所述弹性体为三元乙丙橡胶。
进一步，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的一种或几种的混合物。
进一步，所述聚乙烯为高密度聚乙烯。
进一步，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
进一步，所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类化合物。
本发明还提供一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照配比称取聚丙烯树脂、玻璃棉、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、气味吸附剂、主抗氧剂和辅助抗氧剂，并将其在高混机内高速混合1-3min，混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其中所述熔融挤出步骤的条件为：一区温度80-120℃，二区温度190-210℃，三区温度210-230℃，四区温度210-230℃，五区温度210-230℃，六区温度210-230℃，七区温度210-230℃，八区温度210-230℃，九区温度210-230℃。
进一步，双螺杆挤出机的长径比为40:1。
本发明的聚丙烯树脂结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，强度和硬度较高；在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差，耐刮擦性能低。由此本发明添加耐划伤剂，而耐划伤剂为聚硅氧烷类。聚硅氧烷类耐划伤剂分子量较小，表面张力较小，在成型过程中能够迁移到聚丙烯材料表面并形成一个具有润滑效果的聚硅氧烷分子润滑层，这种表面润滑作用能够减少材料表面摩擦系数从而提高材料的表面耐摩擦性能。而且，由于聚硅氧烷类耐划伤剂中的聚硅氧烷主链结构为Si-O-Si结构，结构规整、耐磨、化学性能稳定，同时聚丙烯树脂结晶度高，结构规整，那么该聚硅氧烷分子润滑层可以均匀平整的铺覆于聚丙烯树脂表面，则可以提高聚丙烯树脂材料的表面光滑度、平整度等外观性能。但是聚硅氧烷类耐划伤剂的表面迁移量又不易过多，过多会造成材料表面小分子聚集，进而导致材料表面发粘，影响触感，由此本发明添加玻璃棉粉体或玻璃棉母粒中的一种或两种的混合物来改善这一缺陷。玻璃棉采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料，配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃，在融化状态下，借助外力吹制式甩成絮状细纤维，纤维和纤维之间为立体交叉，互相缠绕在一起，呈现出许多细小的间隙，即玻璃棉可视为多孔材料。玻璃棉粉体或玻璃棉母粒等这种絮状细碎的玻璃棉均匀的分散，填充于聚硅氧烷类耐划伤剂中，可以打断阻隔表面聚硅氧烷类耐划伤剂小分子聚集、防止材料表面发粘。同时，由于玻璃棉粉体或玻璃棉母粒自身具有的滑软性进一步加强了材料表面润滑效果，防止表面刮擦。玻璃棉的大量填充具有以下效果：(1)可以作为分散剂均匀分散聚乙烯、气味吸附剂等组分，提高整个聚丙烯玻璃棉改性材料的性质的均匀性；(2)可以作为耐刮擦剂分散于聚丙烯玻璃棉改性材料内部以及表面，提高整个聚丙烯玻璃棉改性材料的耐刮擦性能；(3)可以聚硅氧烷类分子表面前移的聚集，防止聚丙烯玻璃棉改性材料表面粘结；(4)聚硅氧烷类耐划伤剂不仅价格昂贵，更会散发刺激性气味，而本发明中添加5-30份的玻璃棉，耐划伤剂只需添加1-3份，在保证聚丙烯玻璃棉改性材料耐刮擦性能的前提下，有效的减少了耐划伤剂的添加，减少了刺激性气味的产生。
相对于现有技术，本发明所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料具有以下优势：
(1)本发明所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料通过使用玻璃棉填充，显著的提高了材料的耐刮擦性能，同时可减少耐划伤助剂的添加从而降低材料气味，提高了材料的散发性能。
(2)本发明中玻璃棉填充不会对产品外观产生负面影响，不会影响材料的配色能力，且易于实施，适用性较广，玻璃棉的加入使得耐划伤剂附加组份用量减少，避免了大量添加耐划伤剂造成的聚丙烯表面粘结。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。本发明中抗冲共聚聚丙烯1的弯曲模量为1000-1400MPa；抗冲共聚聚丙烯2的弯曲模量为1500-1800MPa；玻璃棉为玻璃棉母粒(80％含量)；弹性体为POE7447；高密度聚乙烯为HDPE 7260；耐划伤剂为环氧聚硅氧烷H52-3；气味吸附剂为infilm 800；主抗氧剂为抗氧剂1010；辅抗氧剂为抗氧剂168。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
步骤1：称取抗冲共聚聚丙烯1为20份，抗冲共聚聚丙烯2为25份，玻璃棉母粒25份，POE 7447为8份，高密度聚乙烯10份，环氧聚硅氧烷H52-3为2份，infilm 800为2份，抗氧剂1010为0.3份，抗氧剂168为0.3份，将称量后的各组分投放进高混机内并在高混机内高速混合3min，使其混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出，双螺杆挤出机熔融过程中控制一区温度为80℃，二区温度为210℃，三区温度为220℃，四区温度为220℃，五区温度为230℃，六区温度为230℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃。熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料。
实施例2
步骤1：称取抗冲共聚聚丙烯1为30份，抗冲共聚聚丙烯2为25份，玻璃棉母粒15份，POE 7447为10份，高密度聚乙烯5份，环氧聚硅氧烷H52-3为1份，infilm 800为3份，抗氧剂1010为0.35份，抗氧剂168为0.2份，将称量后的各组分投放进高混机内并在高混机内高速混合2min，使其混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出，双螺杆挤出机熔融过程中控制一区温度为90℃，二区温度为190℃，三区温度为210℃，四区温度为215℃，五区温度为210℃，六区温度为220℃，七区温度为225℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃。熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料。
实施例3
步骤1：称取抗冲共聚聚丙烯1为40份，抗冲共聚聚丙烯2为25份，玻璃棉母粒10份，POE 7447为5份，高密度聚乙烯5份，环氧聚硅氧烷H52-3为1份，infilm 800为2份，抗氧剂1010为0.3份，抗氧剂168为0.3份，将称量后的各组分投放进高混机内并在高混机内高速混合1min，使其混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出，双螺杆挤出机熔融过程中控制一区温度为120℃，二区温度为200℃，三区温度为215℃，四区温度为210℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃。熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料。
对比例1
步骤1：称取抗冲共聚聚丙烯1为40份，抗冲共聚聚丙烯2为25份，滑石粉母粒25份，POE 7447为5份，高密度聚乙烯5份，环氧聚硅氧烷H52-3为1.5份，infilm 800为2份，抗氧剂1010为0.3份，抗氧剂168为0.3份，将称量后的各组分投放进高混机内并在高混机内高速混合2min，使其混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出，双螺杆挤出机熔融过程中控制一区温度为80℃，二区温度为210℃，三区温度为220℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为230℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃。熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料。
对比例2
步骤1：称取抗冲共聚聚丙烯1为40份，抗冲共聚聚丙烯2为25份，碳酸钙母粒25份，POE 7447为5份，高密度聚乙烯5份，环氧聚硅氧烷H52-3为1.5份，infilm 800为2份，抗氧剂1010为0.3份，抗氧剂168为0.3份，将称量后的各组分投放进高混机内并在高混机内高速混合3min，使其混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出，双螺杆挤出机熔融过程中控制一区温度为100℃，二区温度为190℃，三区温度为210℃，四区温度为215℃，五区温度为220℃，六区温度为230℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃，并控制每区的主机转速均为600转/分钟。熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料。
材料的弯曲模量测试参照ASTM D790实施，样条厚度为6.4mm，弯曲速度为30mm/min；材料的悬臂梁缺口冲击测试参照ASTM D256实施，使用样条厚度为6.4mm；材料的耐划伤性能测试参照PV3952实施，使用划格试验仪(德国Erichsen电动划格试验仪430P型)，试验负荷：10N，刻划速度：1000mm/min；刻划间距：2mm，测试头直径1mm，用色差仪测量划格前后试样的dL值，计算两者之差△L，样板为大众K3A皮纹板；材料的光泽度测试使用微型三角度光泽仪(德国毕克-加特纳BYK-GARDNER)，样板为大众K3A皮纹板；其气味测试方法参照大众VW’s PV3900E《汽车车厢内零部件气味实验》测试方法，气味评判标准分为：1级无气味；2级有气味，无干扰；3级有明显气味但无干扰；4级有干扰性气味；5级有强烈干扰性气味；6级有不能忍受的气味。
实施例1-3和对比例1-2的各组分配比见表1，实施例1-3和对比例1-2制备得到的材料进行弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度，耐划伤性能，光泽度，气味测试测试结果见表2。
表1实施例1-3与对比例1-2配方表(重量份数)
Figure BDA0002326787390000091
表2实施例1-3与对比例1-2性能测试结果
Figure BDA0002326787390000101
从各实施例与对比例的检测结果可以看出，实施例的耐划伤，光泽度以及气味均好于对比例，玻璃棉母粒的加入可以替代耐划伤助剂的效果，减少耐划伤剂的加入，从而改善材料的气味与光泽度效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：该改性材由包括如下重量份数的原料制成：
Figure FDA0002326787380000011
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或多种，在230℃/2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为5-60g/10min；
所述玻璃棉为玻璃棉粉体或玻璃棉母粒中的一种或两种的混合物；
所述耐划伤剂为聚硅氧烷类。
2.根据权利要求1所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂的弯曲模量为800-2000MPa，所述聚丙烯树脂的缺口冲击强度为1-50kJ/m2。
3.根据权利要求1所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述气味吸附剂为infilm 800。
4.根据权利要求1所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述弹性体为三元乙丙橡胶。
5.根据权利要求1所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求5所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯。
7.根据权利要求1所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
8.根据权利要求1所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其特征在于：所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类化合物。
9.权利要求1-8中任一项所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：按照配比称取聚丙烯树脂、玻璃棉、弹性体、聚乙烯、耐划伤剂、气味吸附剂、主抗氧剂和辅助抗氧剂，并将其在高混机内高速混合1-3min，混合均匀，得到预混料。
步骤2：将步骤1中的预混料从双螺杆挤出机的主喂料口喂入进行熔融挤出后，经造粒干燥，得到所述耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料，其中所述熔融挤出步骤的条件为：一区温度80-120℃，二区温度190-210℃，三区温度210-230℃，四区温度210-230℃，五区温度210-230℃，六区温度210-230℃，七区温度210-230℃，八区温度210-230℃，九区温度210-230℃。
10.如权利要求9所述的耐刮擦、低气味、低光泽聚丙烯玻璃棉改性材料的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的长径比为40:1。
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CN113980385A (zh) * 2021-10-28 2022-01-28 金发科技股份有限公司 一种哑光、耐划伤的聚丙烯组合物及其制备方法和应用
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