一种汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，包含以下重量份的成分：聚丙烯70～80份、填料8～12份、增韧剂12～18份，所述填料为碱式硫酸镁晶须、滑石粉中的至少一种。本发明通过使用特定的聚丙烯、填料、增韧剂，通过主配方的优化可明显改善虎皮纹等外观缺陷，有效配合制备出了轻量化、免涂装、低散发的聚丙烯复合材料，满足目前汽车轻量化(可减重10％左右)、良外观、低散发的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料要求。同时，本发明还公开一种所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的制备方法。

权利要求

1.一种汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：聚丙烯70～80份、填料8～12份、增韧剂12～18份、气味吸附剂0.3～0.8份、耐刮擦助剂1～3份、润滑剂0.1～0.3份、光稳定剂0.1～0.3份、抗氧剂0.2～0.6份，所述填料为滑石粉或滑石粉与碱式硫酸镁晶须的混合物；所述碱式硫酸镁晶须的直径不大于3μm，所述碱式硫酸镁晶须的长度不小于25μm；所述滑石粉的白度为80～95，所述滑石粉中二氧化硅的质量百分含量为50～60％，所述滑石粉的粒径D50为8～15μm，所述滑石粉的长径比为15～30；所述聚丙烯为高结晶嵌段共聚聚丙烯，所述聚丙烯的熔融指数为50～120g/10min；所述增韧剂为乙烯-辛烯无规共聚物，所述乙烯-辛烯无规共聚物的门尼粘度值为45～54，所述门尼粘度值的测定标准为ASTM D1646，所述门尼粘度值的测定条件为ML1+4@121℃。

2.如权利要求1所述的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述气味吸附剂为水滑石、分子筛中的至少一种。

3.如权利要求1所述的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述耐刮擦助剂为硅酮类耐刮擦助剂。

4.如权利要求1所述的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

5.一种如权利要求1所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚丙烯、增韧剂、气味吸附剂、耐刮擦助剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为200～300转/分钟；

(2)将填料加入步骤(1)中的高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为

200～300转/分钟；

(3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料。

说明书

一种汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其是一种汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前改性聚丙烯行业，增强填充聚丙烯复合材料的主流是利用普通滑石粉填充聚丙烯改性复合材料，此类滑石粉填充改性聚丙烯复合可广泛应用于汽车内外饰件，如：仪表台、中控台、储物盒、门内饰板、立柱、保险杆、侧裙、行李箱压条等。另外，增韧剂也是选用普通乙烯-辛烯无规共聚物，门尼粘度在4-37MU(ASTM D1646，ML1+4@121℃)。目前大部分主机厂的仪表板材料均为PP+EPDM-TD20/T30。

[0003] 碱式硫酸镁晶须是一种新型的无机增强、阻燃单晶纤维新材料；其比重较常用填充材料轻15％以上，白度高，适合工程塑料、橡塑、水泥、沥青、涂料等的增强使用；呈弱碱性，可溶于强酸性体系中；无毒、无味、无腐蚀性、不燃烧；其可代替石棉使用，是目前最安全、最适合的替代石棉使用的新材料之一；化学式：MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O，白色针状纤维，直径D≈1.0μm；平均长度L：10-40μm；长径比L/D＞30，比重2.3g/cm3，堆积比重0.1～0.3g/cm3，含水分＜1.0％，PH值(水分散体)为9～9.5，白度≥93。

[0004] 随着社会的发展，人们对汽车的要求越来越高，在追求良好的驾驶环境的同时，也要求其能耗降低。因此近些年来汽车轻量化和低散发的主题也不断引起各大汽车塑料改性厂的关注。

发明内容

[0005] 基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种轻量化、免涂装、低散发的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料。

[0006] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，包含以下重量份的成分：聚丙烯70～80份、填料8～12份、增韧剂12～18份，所述填料为碱式硫酸镁晶须、滑石粉中的至少一种。

[0007] 本发明通过使用特定的聚丙烯、填料、增韧剂，通过主配方的优化可明显改善虎皮纹等外观缺陷，有效配合制备出了轻量化、免涂装、低散发的聚丙烯复合材料，满足目前汽车轻量化(可减重10％左右)、良外观、低散发的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料要求。

[0008] 优选地，所述的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，还包含以下重量份的成分：气味吸附剂0.3～0.8份、耐刮擦助剂1～3份。

[0009] 优选地，所述的汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料，还包含以下重量份的成分：润滑剂0.1～0.3份、光稳定剂0.1～0.3份、抗氧剂0.2～0.6份。

[0010] 优选地，所述聚丙烯为高结晶嵌段共聚聚丙烯，所述聚丙烯的熔融指数为50～120g/10min。本发明所述聚丙烯熔融指数是在230℃、2.16kg条件下测试所得。

[0011] 优选地，当所述填料为碱式硫酸镁晶须时，所述碱式硫酸镁晶须的直径不大于3μm，所述碱式硫酸镁晶须的长度不小于25μm；当所述填料为滑石粉时，所述滑石粉的白度为80～95，所述滑石粉中二氧化硅的质量百分含量为50～60％，所述滑石粉的粒径D50为8～
15μm，所述滑石粉的长径比为15～30。

[0012] 本发明中通过使用特定的填料替代传统滑石粉增强填充聚丙烯，在不降低性能的同时，可减轻制件的重量。本发明利用所述填料增强填充，填充量10％左右刚性(用弯曲模量进行衡量)即可达到目前普通的20～30％的滑石粉填充的水平，整体可降低10％左右的重量。

[0013] 优选地，所述增韧剂为乙烯-辛烯无规共聚物，所述乙烯-辛烯无规共聚物的门尼粘度值为45～54，所述门尼粘度值的测定标准为ASTM D1646，所述门尼粘度值的测定条件为ML1+4@121℃。

[0014] 优选地，所述气味吸附剂为水滑石、分子筛中的至少一种。

[0015] 优选地，所述耐刮擦助剂为硅酮类耐刮擦助剂。

[0016] 更优选地，所述耐刮擦助剂为聚甲基硅氧烷。

[0017] 优选地，所述润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

[0018] 同时，本发明还提供一种所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0019] (1)将聚丙烯、增韧剂、气味吸附剂、耐刮擦助剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为200～300转/分钟；

[0020] (2)将填料加入步骤(1)中的高速混合机中混合3～5分钟，其中高速混合机的转速为200～300转/分钟；

[0021] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得本发明所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料。

[0022] 优选地，所述步骤(3)中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0023] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：

[0024] 本发明通过使用特定的填料替代传统滑石粉增强填充聚丙烯，在不降低性能的同时，可减轻制件的重量；本发明在使用高流动高结晶聚丙烯的前提下，同时使用增韧剂达到提高增韧剂与聚丙烯的粘度比的作用，使得到的制件具有良好的外观效果；本发明通过加入气味吸附剂和耐刮擦剂再配合特定的挤出工艺，达到降低散发、提高耐刮擦性能的作用；本发明生产工艺简单、适合大批量生产。

具体实施方式

[0025] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明实施例和对比例中的密度均按照ISO 1183-1标准进行测试；拉伸性能均按照ISO 527-2标准进行测试，其中拉伸速度为50mm/min；弯曲性能均按照ISO 178标准进行测试，其中弯曲速度为2mm/min；悬臂梁缺口冲击均按照ISO 180标准进行测试；熔融指数均按照ISO 1133-1/2标准进行测试；耐刮擦性能按照上海大众的PV3952《塑料内饰耐刮擦性能评价》标准10N载荷评价刮擦后的△L(用KINGFA内部的STUCCO皮纹板评价)；有机挥发物按照上海大众的PV3341《有机化合物排放》标准进行测试总碳含量(TVOC)，单位为μgC/g；气味按照上海大众的PV3900《汽车车厢内零部件气味实验》标准进行测试，测试方法为：(1)将20g造粒料置于1L气味试验瓶中；(2)在80℃烘箱中放置2h，取出待瓶冷却至60℃后，开始评定气味；(3)气味评定方法，气味评定等级如表1所示。

[0026] 表1气味评定等级

[0027]等级 气味描述
1 感觉不到
2 可感觉到，不扰人
3 可明显感觉到但还不扰人
4 扰人
5 强烈反感
6 难以容忍

[0028] 虎皮纹外观按照KINGFA内部评价标准进行评价(按照流长1米来算，越短出现虎皮纹表示外观越差，即等级越低虎皮纹外观越好)，具体评价等级如表2所示：

[0029] 表2虎皮纹等级

[0030]

[0031]

[0032] 本发明实施例和对比例中用到的主要代表材料如下：

[0033] 聚丙烯(PP)：

[0034] 型号：BX3920(熔融指数120)厂家：韩国SK；

[0035] 型号：M2600R(熔融指数30)厂家：上海石化；

[0036] 型号：BI997(熔融指数120)厂家：韩国三星道达尔；

[0037] 型号：BI871(熔融指数50)厂家：韩国三星道达尔；

[0038] 滑石粉：

[0039] 型号：HAR T84 厂家：美国Imerys；白度84、二氧化硅的质量百分含量为56％、粒径D50为10.5μm、长径比为15；

[0040] 型号：TYT-777A 厂家：辽宁添源；白度96、二氧化硅的质量百分含量为59％、粒径D50为5.8μm、长径比为6；

[0041] 碱式硫酸镁晶须：

[0042] 型号：WS1-S2 厂家：营口威斯克化学；直径2.5μm，长度30μm；

[0043] 气味吸附剂：

[0044] 水滑石713 厂家：科莱恩；

[0045] 分子筛13X 厂家：泉州汇盈化学品实业；

[0046] 乙烯-辛烯共聚物(POE)：

[0047] 型号：8677(门尼粘度45) 厂家：陶氏化学；

[0048] 型号：7387(门尼粘度54) 厂家：陶氏化学；

[0049] 型号：8137(门尼粘度4) 厂家：陶氏化学；

[0050] 抗氧剂：

[0051] 受阻酚类型号：1010 厂家：宜兴市天使合成化学；

[0052] 亚磷酸酯类型号：168 厂家：宜兴市天使合成化学；

[0053] 光稳定剂：

[0054] 受阻胺类光稳定剂型号：UV-3808PP5 厂家：比利时索尔维；

[0055] 润滑剂：

[0056] 酰胺类型号：TR451 厂家：美国STRUKTOL；

[0057] 硬脂酸钙型号：BS-3818 厂家：华明泰化工；

[0058] 硬脂酸锌型号：BS-2818 厂家：华明泰化工；

[0059] 硬脂酸镁型号：BS-5818 厂家：华明泰化工；

[0060] 实施例1

[0061] 本发明所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0062] 聚丙烯(BX3920)70份、增韧剂(POE 7387)18份、气味吸附剂(0.2份水滑石+0.6份分子筛)0.8份、耐刮擦剂3份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.1份、润滑剂(TR451)0.1份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.2份、填料(碱式硫酸镁晶须)12份。

[0063] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0064] (1)将聚丙烯、增韧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；

[0065] (2)将填料加入步骤(1)中的高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；

[0066] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0067] 实施例2

[0068] 本发明所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0069] 聚丙烯(BI871)80份、增韧剂(POE 7387)12份、气味吸附剂(0.1份水滑石+0.2份分子筛)0.3份、耐刮擦剂1份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.3份、润滑剂(BS-5818)0.3份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:2)0.6份、填料(滑石粉T84)8份。

[0070] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0071] (1)将聚丙烯、增韧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟；

[0072] (2)将填料加入步骤(1)中的高速混合机中混合5分钟，其中高速混合机的转速为300转/分钟；

[0073] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0074] 实施例3

[0075] 本发明所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0076] 聚丙烯(BI997)73份、增韧剂(POE 8677)16份、气味吸附剂(0.2份水滑石+0.3份分子筛)0.5份、耐刮擦剂1.8份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.15份、润滑剂(BS-2818)0.16份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.3份、填料(T84与WS-1S2的重量比为：T84：WS-1S2＝3:8)11份。

[0077] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0078] (1)将聚丙烯、增韧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3.6分钟，其中高速混合机的转速为265转/分钟；

[0079] (2)将填料加入步骤(1)中的高速混合机中混合4.8分钟，其中高速混合机的转速为279转/分钟；

[0080] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0081] 实施例4

[0082] 本发明所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的一种实施例，本实施例所述汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：

[0083] 聚丙烯(BI997)23份、聚丙烯(BI871)52份、增韧剂(POE 8677)14份、气味吸附剂(0.2份水滑石+0.3份分子筛)0.5份、耐刮擦剂2.6份、光稳定剂(UV-3808PP5)0.19份、润滑剂(BS-3818)0.18份、抗氧剂(1010与168的重量比为：1010:168＝1:1)0.5份、填料(T84与WS-1S2的重量比为：T84：WS-1S2＝3:6)9份。

[0084] 所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

[0085] (1)将聚丙烯、增韧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合3.9分钟，其中高速混合机的转速为295转/分钟；

[0086] (2)将填料加入步骤(1)中的高速混合机中混合4.8分钟，其中高速混合机的转速为249转/分钟；

[0087] (3)将步骤(2)中混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得所述汽车保险杠用聚丙烯复合材料，其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述双螺杆挤出机的真空度不大于-0.08MPa。

[0088] 实施例5

[0089] 设置对比例1～6，对比例1中用PP M2600R替代实施例1中的PP BX3920，其他均与实施例1相同；对比例2中用POE 8137替代实施例1中的POE 7387，其他均与实施例1相同；对比例3中用普通滑石粉TYT-777A替代填料，其他均与实施例1相同；对比例4中除不添加气味吸附剂外，其他均与实施例1相同；对比例5中除不添加耐刮擦剂外，其他均与实施例1相同；对比例6中成分均与实施例1相同，制备方法不同，对比例6中的制备方法为：首先称取70份聚丙烯BX3920、18份特殊增韧剂7387、0.8份气味吸附剂(0.2份水滑石+0.6份分子筛)、3份耐刮擦剂、0.1份光稳定剂、0.1份润滑剂TR451、0.2份抗氧剂(1010:168＝1:1)与高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟；接着称取12份特殊填料(全部为碱式硫酸镁晶须)加入高速混合机中混合3分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟。将上述混合好的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃；挤出机采用单真空且真空度＞-0.08MPa。

[0090] 分别对实施例1及对比例1～6中所得汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料进行测试分析，具体测试分析结果如表3所示：

[0091] 表3实施例1和对比例1～6汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料性能测试结果[0092]

[0093]

[0094] 从表2可以看出，本发明汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料配方的主要成分中任何一种被其他替换掉之后，综合性能都达不到最佳。比如，与实施例1相比，对比例1换掉PP后，熔融指数和弯曲模量明显下降，虎皮纹外观也变得很差；对比例5去掉耐刮擦剂后，耐刮擦性能明显变差，△L由0.3变为4.8。

[0095] 同时，对本发明实施例2～4中制备所得汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料进行测试分析，具体测试分析结果如表4所示：

[0096] 表4实施例2～4汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料性能测试结果

[0097]测试项目 实施例2 实施例3 实施例4
熔融指数/(g/10min) 30 29 31
密度/(g/cm-3) 0.95 0.96 0.955
拉伸强度/MPa 19.9 19.2 19.6
弯曲强度/MPa 27.3 27.2 26.9
弯曲模量/MPa 1680 2089 1925
悬臂梁缺口冲击/(KJ/m2) 36 42 45
虎皮纹/等级 1 1 1
耐刮擦/△L 1.5 1.1 0.8
气味/等级 3.0 3.0 3.0
TVOC/(μgC/g) 6.6 7.9 7.3

[0098] 从表4可以看出，本发明汽车仪表板内饰用聚丙烯复合材料的设计思路可以明显改善外观虎皮纹问题，采用特定的填料达到减少含量轻量化的作用，另外通过添加气味吸附剂、耐刮擦剂结合特殊的挤出工艺可以达到低气味、低VOC、良好耐刮擦的性能，可广泛应用于汽车仪表板等内饰项目。

[0099] 最后所应当说明的是，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。