CN111808362A - 一种轻质低气味聚丙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻质低气味聚丙烯复合材料，包括聚丙烯树脂、聚氨酯、负载环己醇的膨胀珍珠岩以及玻璃纤维；所述负载环己醇的膨胀珍珠岩通过以下方法制备而得：先将膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空；之后将环己醇通入密封容器中；在负压的作用下，环己醇吸附到膨胀珍珠岩的孔洞中，之后干燥备用；控制处理后膨胀珍珠岩增重12‑25%。本发明通过膨胀珍珠岩的加入，使聚丙烯材料的注塑成品具有了质轻的特点；通过环己醇的加入，降低了聚丙烯复合材料及其注塑制品的气味和有机物挥发量；通过膨胀珍珠岩对环己醇的负载和保护，减少了环己醇在前期工序中出现损耗，并使其在聚丙烯基材中分散均匀，从而更好的发挥了环己醇的作用。

Description

一种轻质低气味聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种轻质低气味聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯材料由于是一种具有很高性价比的材料，因此，一直以来在汽车塑料零部件上的应用被不断地拓展，当前已被广泛地应用在了保险杠、汽车仪表板、门板、中央通道、饰柱、行李箱等各主要的汽车塑料零部件上。轻量化一直是汽车工业持续追求的目标，因此制备轻质的聚丙烯材料一直是汽车工业研究的重点问题；同时，聚丙烯材料在制造或加工时不同程度上会含有具有挥发特性和刺激性气味的有机小分子化合物；在聚丙烯材料的使用过程中，会散发出来，不仅恶化了车内的气味，更会严重危害车内人员的身体健康，因此制备低气味的聚丙烯材料也一直是汽车工业研究的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种质量轻、挥发性有机物及气味低的聚丙烯复合材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：包括聚丙烯树脂、聚氨酯、负载环己醇的膨胀珍珠岩以及玻璃纤维；所述负载环己醇的膨胀珍珠岩通过以下方法制备而得：先将膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空；之后将环己醇通入密封容器中；在负压的作用下，环己醇吸附到膨胀珍珠岩的孔洞中，之后干燥备用；控制处理后膨胀珍珠岩增重12-25%。
作为一种优选方案，将所述膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空时，其真空度控制在0.03-0.08Mpa。
作为一种优选方案，还包括填料、相容剂、耐热剂以及抗氧化剂。
作为一种更优选方案，包括聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯15-25质量份、负载环己醇的膨胀珍珠岩10-16质量份、玻璃纤维10-15质量份、填料10-25质量份、相容剂1-4质量份、耐热剂0.5-1.5质量份以及抗氧化剂0.5-1.5质量份。
作为一种更优选方案，所述聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min；所述聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯弹性体。
作为一种更优选方案，所述玻璃纤维为截面为椭圆形的玻璃纤维，其密度为2.2-2.66g/cm3；所述填料为粒径为20-30µm的滑石粉。
作为一种更优选方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述耐热剂为酚类耐热剂；所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
本发明的有益技术效果在于：提供一种质量轻、挥发性有机物及气味低的聚丙烯复合材料。本发明通过膨胀珍珠岩的加入，使聚丙烯材料的注塑成品具有了质轻的特点；通过环己醇的加入，降低了聚丙烯复合材料及其注塑制品的气味和有机物挥发量；通过膨胀珍珠岩对环己醇的负载和保护，减少了环己醇在前期工序中出现损耗，并使其在聚丙烯基材中分散均匀，从而更好的发挥了环己醇的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种轻质低气味聚丙烯复合材料，由聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯20质量份、负载环己醇的膨胀珍珠岩12质量份、玻璃纤维15质量份、填料15质量份、相容剂2质量份、耐热剂0.5质量份、抗氧化剂0.5质量份组成。
其中：负载环己醇的膨胀珍珠岩通过以下方法制备而得：（1）将膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空，真空度为0.05Mpa；（2）将环己醇通入密封容器中；在负压的作用下，环己醇吸附到膨胀珍珠岩的孔洞中，之后干燥备用；控制处理后膨胀珍珠岩增重20%，即环己醇吸附到膨胀珍珠岩的量为膨胀珍珠岩自重的20%。
聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min；聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯弹性体，可给复合材料提供一定软触感；玻璃纤维为截面为椭圆形的玻璃纤维，其密度为2.2-2.66g/cm3；填料为粒径为20-30µm的滑石粉，其表面采用环氧树脂包覆，可提高填料在基材中的分散性；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）；耐热剂为酚类耐热剂；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
本轻质低气味聚丙烯复合材料通过采用上述原料，经过常规的原料混合、双螺杆机熔融挤出、坯料冷却造粒等步骤制备而成，其中熔融温度控制在180-220℃。在此温度下，环己醇会挥发而离开聚丙烯基材；由于负载在膨胀珍珠岩中的环己醇具有较强的极性，故对聚丙烯影响不大，但可以将混合原料中具有挥发性的有机物溶解；在熔融时，环己醇由于高温的作用而挥发，并将溶解的有机物带出，从而降低了聚丙烯复合材料的可挥发有机物量和气味。而且将环己醇负载在膨胀珍珠岩中可以减少环己醇在前期工序中不必要的损耗，同时借助于膨胀珍珠岩这个载体，也更有利于环己醇均匀的分散。
实施例2
本发明提供了一种轻质低气味聚丙烯复合材料，由聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯15质量份、负载环己醇的膨胀珍珠岩10质量份、玻璃纤维12质量份、填料10质量份、相容剂1质量份、耐热剂1.5质量份、抗氧化剂1质量份组成。
其中：负载环己醇的膨胀珍珠岩通过以下方法制备而得：（1）将膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空，真空度为0.08Mpa；（2）将环己醇通入密封容器中；在负压的作用下，环己醇吸附到膨胀珍珠岩的孔洞中，之后干燥备用；控制处理后膨胀珍珠岩增重25%。
本轻质低气味聚丙烯复合材料通过采用上述原料，经过常规的原料混合、双螺杆机熔融挤出、坯料冷却造粒等步骤制备而成，其中熔融温度控制在180-220℃。
实施例3
本发明提供了一种轻质低气味聚丙烯复合材料，由聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯25质量份、负载环己醇的膨胀珍珠岩16质量份、玻璃纤维10质量份、填料25质量份、相容剂4质量份、耐热剂1质量份、抗氧化剂1.5质量份组成。
其中：负载环己醇的膨胀珍珠岩通过以下方法制备而得：（1）将膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空，真空度为0.03Mpa；（2）将环己醇通入密封容器中；在负压的作用下，环己醇吸附到膨胀珍珠岩的孔洞中，之后干燥备用；控制处理后膨胀珍珠岩增重12%。
本轻质低气味聚丙烯复合材料通过采用上述原料，经过常规的原料混合、双螺杆机熔融挤出、坯料冷却造粒等步骤制备而成，其中熔融温度控制在180-220℃。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处在于：组成中不含膨胀珍珠岩，仅含有环己醇。
具体组成为：聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯20质量份、环己醇2质量份、玻璃纤维15质量份、填料15质量份、相容剂2质量份、耐热剂0.5质量份、抗氧化剂0.5质量份。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处在于：组成中不含环己醇，仅含有膨胀珍珠岩。
具体组成为：聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯20质量份、膨胀珍珠岩10质量份、玻璃纤维15质量份、填料15质量份、相容剂2质量份、耐热剂0.5质量份、抗氧化剂0.5质量份。
对比例3
本对比例与实施例1不同之处在于：原料中含有膨胀珍珠岩和环己醇，但两者分开。
原料的具体组成为：聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯20质量份、环己醇2质量份、膨胀珍珠岩10质量份、玻璃纤维15质量份、填料15质量份、相容剂2质量份、耐热剂0.5质量份、抗氧化剂0.5质量份。
性能测试：
将实施例1-3以及对比例1-3所提供的聚丙烯复合材料在注射成型机上进行注射成型制样，并进行性能测试。
有机化合物挥发性测试：材料有机化合物挥发性按ISO 6452进行测试，试样尺寸Φ80mm，厚度为2mm。
气味测试：材料的气味特性按德国大众汽车公司PV3900进行测试，试样质量为40-60g，容器容量大小为1升。
密度测试：参考标准：ISO 1183；测试条件：常温。
拉伸强度测试：参考标准：ISO527-2；测试条件：夹距50mm，速度50mm/min。
弯曲强度测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距64mm，速度14mm/min。
无缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179；测试条件：跨距62mm。
缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179；测试条件：跨距62mm，缺口深度1/3D。
检测结果如下：
实施例1：
有机化合物挥发：30µg·g-1、气味等级：2.5级、密度：0.85g·cm-3、拉伸强度：55Mpa、弯曲强度：70Mpa、无缺口冲击强度：不断、缺口冲击强度：12.5KJ·m-2。
实施例2：
有机化合物挥发：30µg·g-1、气味等级：2.5级、密度：0.9g·cm-3、拉伸强度：53Mpa、弯曲强度：70Mpa、无缺口冲击强度：不断、缺口冲击强度：13.5KJ·m-2。
实施例3：
有机化合物挥发：38µg·g-1、气味等级：3.0级、密度：0.8g·cm-3、拉伸强度：50Mpa、弯曲强度：65Mpa、无缺口冲击强度：不断、缺口冲击强度：14KJ·m-2。
对比例1：
有机化合物挥发：45µg·g-1、气味等级：3.5级、密度：1.08g·cm-3、拉伸强度：59Mpa、弯曲强度：75Mpa、无缺口冲击强度：不断、缺口冲击强度：14KJ·m-2。
对比例2：
有机化合物挥发：65µg·g-1、气味等级：4.0级、密度：0.85g·cm-3、拉伸强度：56Mpa、弯曲强度：69Mpa、无缺口冲击强度：不断、缺口冲击强度：12.5KJ·m-2。
对比例3：
有机化合物挥发：43µg·g-1、气味等级：3.5级、密度：0.83g·cm-3、拉伸强度：54Mpa、弯曲强度：71Mpa、无缺口冲击强度：不断、缺口冲击强度：13KJ·m-2。
根据检测结果可以发现：
（1）实施例1-3提供的材料注塑成的样品比对比例1所得的注塑成品的密度更小，质量更轻；表明膨胀珍珠岩的加入，使聚丙烯材料的注塑成品具有了质轻的特点。
（2）对比例2提供的材料注塑成的样品比实施例1-3所得的注塑成品的有机化合物挥发量和气味等级更高，这是由于环己醇可将原料中具有气味的挥发性有机物溶解，并在高温挥发时将这些有机物带出，从而降低了聚丙烯复合材料及其注塑制品的气味和有机物挥发量。
（3）实施例1提供的材料注塑成的样品比对比例1和3所得的注塑成品的有机化合物挥发量更小，气味等级更低；这是由于没有了膨胀珍珠岩的负载和保护，环己醇在前期工序中出现损耗，同时其在聚丙烯基材中分散不均所致。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (7)

1.一种轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：包括聚丙烯树脂、聚氨酯、负载环己醇的膨胀珍珠岩以及玻璃纤维；所述负载环己醇的膨胀珍珠岩通过以下方法制备而得：先将膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空；之后将环己醇通入密封容器中；在负压的作用下，环己醇吸附到膨胀珍珠岩的孔洞中，之后干燥备用；控制处理后膨胀珍珠岩增重12-25%。
2.根据权利要求1所述的轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：将所述膨胀珍珠岩置于密封容器中抽真空时，其真空度控制在0.03-0.08Mpa。
3.根据权利要求1所述的轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：还包括填料、相容剂、耐热剂以及抗氧化剂。
4.根据权利要求3所述的轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：包括聚丙烯树脂100质量份、聚氨酯15-25质量份、负载环己醇的膨胀珍珠岩10-16质量份、玻璃纤维10-15质量份、填料10-25质量份、相容剂1-4质量份、耐热剂0.5-1.5质量份以及抗氧化剂0.5-1.5质量份。
5.根据权利要求4所述的轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min；所述聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯弹性体。
6.根据权利要求4所述的轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为截面为椭圆形的玻璃纤维，其密度为2.2-2.66g/cm3；所述填料为粒径为20-30µm的滑石粉。
7.根据权利要求4所述的轻质低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述耐热剂为酚类耐热剂；所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
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