一種汽車內飾用低收縮、低翹曲的軟觸感聚丙烯複合材料及其製備方法與流程
2023-09-14 20:22:45
技術領域：
本發明涉及高分子技術領域，具體涉及一種汽車內飾用低收縮、低翹曲的軟觸感聚丙烯複合材料及其製備方法。
背景技術：
聚丙烯因其密度低、優異的力學性能、良好的加工性和可回收利用等特點，廣泛應用在儀錶板、門板、立柱、防擦條、雜物箱等汽車內外飾上。隨著汽車內飾美學設計的要求及消費者生活水平的提高，提出了具有「柔軟」的觸感汽車內飾。「柔軟觸感」是塑料產品的一種性能，包括視覺觸感和手觸感兩個方面，可以描述為視線接觸製件後，低光澤賦予材料柔軟的感覺及用手觸摸製件時感覺到一定的柔軟度。以汽車內飾儀錶盤為例，常規聚丙烯注塑成型的硬質儀錶板，表面光澤度高，給人的很強的塑料感。為了降低塑料感，儀錶板採用表面蒙皮或者塗高性能的塗料來實現。但採用軟質的表皮+聚氨酯發泡芯材+硬質塑料骨架來降低塑料感，雖能給人以奢華的感覺，但此工藝複雜，成本高昂，只能適用於中高端車型。此外利用高性能的塗料噴塗容易產生voc及氣味，對人體有著一定的危害，同時生產高性能塗料對環境也有較大汙染。因此，硬質的聚丙烯材料採用一次注塑成型出「柔軟」的觸感成為一種新的解決方案，備受改性行業和汽車主機廠的關注。
技術實現要素：
為了克服聚丙烯具有較高的表面光澤、較強的塑料感和較大的收縮率，一次注塑難以實現聚丙烯的軟觸感效果，同時加玻纖產品容易產品翹曲，及表面產生「浮纖」等問題，本發明提供了一種低收縮、低翹曲的軟觸感丙烯複合材料及其製備方法。
本發明製得的聚丙烯複合材料可以一次注塑成型具有軟觸感的製件，產品具有低光澤，低收縮，低翹曲等性能，同時具有優異的力學性能，能實現很好的剛韌平衡性，可以廣泛應用到汽車內飾塑料產品中。
本發明採用的技術方案是：
一種汽車內飾用低收縮、低翹曲的軟觸感聚丙烯複合材料，其由下以下組分按重量份製備而成：
進一步方案，所述的聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，嵌段共聚聚丙烯中乙烯含量10-15wt％；在230℃/2.16kg的測試條件下，其熔體流動速率為10-70g/10min。
進一步方案，所述的彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、乙烯-丁烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物(poe)、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)中的至少一種。
進一步方案，所述的短切玻璃纖維的長度為5-10mm、直徑為4-8μm。
進一步方案，所述的無機填料為矽酸鈣顆粒，其目數為2000目以上。
進一步方案，所述的相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐，其接枝率為1.5-2.0wt％。
進一步方案，所述的絨毛粉是指經改性的聚氨酯彈性微球組成的粉體，其單個直徑為5-80um。絨毛粉市售可得。
進一步方案，所述的抗氧劑是由主抗氧劑和輔助抗氧劑組成；所述的光穩定劑是受阻胺類光穩定劑。
進一步方案，所述的其他助劑包括分散劑、耐刮擦劑、抗靜電劑、潤滑劑、阻燃劑、著色劑中的至少一種。
本發明的另一個發明目的是提供上述複合材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)將聚丙烯43-59份、彈性體20-25份、短切玻璃纖維10-20份、無機填料5-10份、絨毛粉2-5份、抗氧劑0.2-0.4份、光穩定劑0.2-0.5份、其他助劑0-5份放入高速混合機中混5-10min；
(2)將步驟(1)中的混合物加入同向雙螺杆擠出機中，同時將短切玻璃纖維10-20份採用測餵料方式加入，經熔融共混、擠出造粒，其擠出溫度為190-220℃、真空度為-0.04～-0.08。
本發明具有如下有效地效果：
1、本發明使用的絨毛粉是一種柔軟的聚氨酯彈性體微球，具有橡膠彈性，且耐熱、耐溶劑，抗酸鹼及優異的耐刮性，與橡膠相比具有更好的相容性，並賦予表面產生絲柔般絨毛手感，利用絨毛粉的絨毛手感及彈性體的特質能有效降低聚丙烯的塑料感，從視覺和觸覺上實現「柔軟觸感」；另本發明通過選擇對原料、絨毛粉與彈性體合適的配比，來獲得的產品具有更加柔軟的觸感，獲得表面低光澤，從視覺和觸覺上都能達到良好的柔軟觸感。
絨毛粉一般用於塗料料，使塗膜產生絨面的感覺，並可通過染色來達到所需的顏色，使其更具豐富的色彩。
2、本發明採用玻璃纖維增強聚丙烯能夠顯著提高聚丙烯的強度、硬度，從而提高材料的耐刮擦性，也能是產品獲得更好地恢復彈性。
3、降低收縮率及翹曲：採用無機填料矽酸鈣與玻璃纖維復配，讓玻璃纖維在聚丙烯基體中有效取向，防止產品翹曲，從來獲得極低的翹曲度，降低材料的收縮率，使得產品具有平整不翹曲，同時也能改善玻纖分散，產品無「浮纖」，獲得很好的外觀。
4、提高力學性能：根據本行業的檢測標準，具有軟觸感的聚丙烯複合材料，缺口衝擊強度大於25kj/m2、拉伸強度大於23mpa，彎曲模量大於1800mpa，表明材料的衝擊強度高，同時具有很高的剛性，極好的實現了強度和韌性平衡。
5、本發明製備的低收縮、低翹曲的軟觸感聚丙烯複合材料可以廣泛應用於汽車儀錶板、副儀錶板、立柱、門板、門檻等汽車飾件材料中。
具體實施方式
為更好理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步描述，以下實施例僅是對本發明進行說明而非對其加以限定。
以下實施例及比較例複合材料中，聚丙烯為揚子石化生產的嵌段共聚聚丙烯，商品名為m60vh，熔體流動速率60/10min(測試條件：230℃*2.16kg)；彈性體sbs為巴陵石化，商品名為yh-805，熔體流動速率4/10min(測試條件：190℃*2.16kg)；彈性體sbes為巴陵石化，商品名為yh-501，熔體流動速率0.25/10min(測試條件：190℃*2.16kg)；乙烯丁烯嵌段共聚物為陶氏化學，商品名7447，熔體流動速率,5/10min(測試條件：190℃*2.16kg)；乙烯辛烯嵌段共聚物為陶氏化學，商品名8842，熔體流動速率,5/10min(測試條件：190℃*2.16kg)；絨毛粉是聚氨酯彈性微球組成的粉體，由日本根上化學公司公司提供。此外，短玻纖為重慶國際ecs305k-4.5mm；超細矽酸鈣為2000目以上；
實施例1：
嵌段共聚聚丙烯59份、彈性體sbs20份、2500目矽酸鈣10份、聚丙烯接枝馬來酸酐1份、絨毛粉2份、抗氧劑10100.15份、抗氧劑1680.15份、受阻胺類光穩定劑0.2份、耐刮擦劑2份放入高速混合機中共混5-10min；將10份玻璃纖維採用測餵料與步驟(1)一起加入到同向雙螺杆擠出中熔融共混擠出造粒，擠出溫度為190-220℃，真空度為-0.04～-0.08。
實施例2：
嵌段共聚聚丙烯52份、彈性體sbs20份、2100目矽酸鈣5份、聚丙烯接枝馬來酸酐3份、絨毛粉5份，抗氧劑10100.1份、抗氧劑1680.1份、受阻胺類光穩定劑0.3份、耐刮擦劑2份放入高速混合機中共混5-10min；將20玻纖採用測餵料與步驟(1)一起加入到同向雙螺杆擠出中熔融共混擠出造粒，擠出溫度為190-220℃，真空度為-0.04～-0.08。
實施例3：
嵌段共聚聚丙烯43份、彈性體sebs20份、乙烯-丁烯嵌段共聚物5份、3000目矽酸鈣10份、聚丙烯接枝馬來酸酐2份、絨毛粉5份、抗氧劑10100.1份、抗氧劑1680.1份、受阻胺類光穩定劑0.5份、耐刮擦劑2份、潤滑劑taf份1份放入高速混合機中共混5-10min；將15玻纖採用測餵料與步驟(1)一起加入到同向雙螺杆擠出中熔融共混擠出造粒，擠出溫度為190-220℃，真空度為-0.04～-0.08。
對比例1：
嵌段共聚聚丙烯50、彈性體sbs20份、超細矽酸鈣25份、抗氧劑10100.2份、抗氧劑1680.1份、受阻胺類光穩定劑0.3份、耐刮擦劑2份放入高速混合機中共混5-10min；一起加入到同向雙螺杆擠出中熔融共混擠出造粒，擠出溫度為190-220℃，真空度為-0.04～-0.08。
對比例2：
嵌段共聚聚丙烯50份、彈性體sbs20份、抗氧劑10100.15份、抗氧劑1680.15份、受阻胺類光穩定劑0.2份、耐刮擦劑2份、潤滑劑taf1份放入高速混合機中共混5-10min；將25份玻纖採用測餵料與步驟(1)一起加入到同向雙螺杆擠出中熔融共混擠出造粒，擠出溫度為190-220℃，真空度為-0.04～-0.08。
將上述實施例1-3以及對比例1-2製得的聚丙烯複合材料主要物性指標根據相關檢測標準測試，其拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、懸臂梁缺口衝擊強、邵氏硬度、光澤度、耐刮擦性，觸感，其檢測標準與檢測結果如表1所示：
表1：實施例1-3及對比例1-2的軟觸感聚丙烯複合材料主要物性指標
如在本發明的製備組份中添加紫外光吸收劑、光穩定劑、抗靜電劑、著色劑等功能助劑，使複合材料具有相應特性亦受本發明保護。
與現有技術相比，本發明具有如下優勢：
本發明通過選擇對原料、絨毛粉及彈性體合適的配比，獲得的產品具有更加柔軟的觸感，獲得產品表面極低的光澤，從視覺和觸覺上都能達到良好的柔軟觸感。
從表1可看出：本發明的製備聚丙烯複合材料的拉伸強度可達23mpa，彎曲模量可達1800mpa，懸臂梁缺口衝擊可達31kj/m2，具有極好的剛韌平衡，同時具有很好的耐刮擦性，較低的收縮率，低翹曲，可以廣泛應用於各種領域，特別應用於汽車儀錶板，副儀錶板，門板等汽車內飾件製品中。
本發明製備的軟觸感聚丙烯複合材料工藝簡單，成本低，適合於工業化連續生產，極具開發應用前景。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。