一種新型環保汽車內飾用改性材料及其製備方法與流程

2023-04-27 09:03:56

本發明涉高分子改性材料領域，具體涉及一種新型環保汽車內飾用改性材料及其製備方法。
背景技術：
：聚丙烯改性材料因其具有成本低、密度小、耐化學性優異、物理力學性能突出以及良好的加工性能，被廣泛用於汽車內飾件中，如主副儀錶板、門板和立柱等。隨著人們健康意識與環保意識的提高，對車內異味以及醛類、苯類等低分子量揮發有機物的關注越來越多，抱怨也越來越大。現在新車車內空氣品質已成為客戶投訴的重大焦點問題。針對汽車voc以及氣味問題，世界各國相繼出臺了相關法律法規，我國也於2012年出臺了gb/t27630-2011《乘用車內空氣品質評價指南》，對汽車整車車內「五苯」、「三醛」的含量限值進行具體的要求。但是目前許多車用聚丙烯材料不能滿足國家有關的voc和氣味限值要求，此問題已成為汽車行業迫在眉睫需要解決的問題。針對氣味問題行業內也做了初步研究和探索，如專利cn101691435b通過選擇具有低voc的氫調聚丙烯原料來製備汽車內飾件用pp複合材料，但其限制了聚丙烯材料的應用範圍，同時，複合材料的氣味以及voc並不僅僅是聚丙烯樹脂一項導致，所以此法並不能完全消除製備過程中產生的voc以及氣味問題。專利cn1730542b通過添加一種無機多孔矽膠作為吸附劑來製備一種低散發的改性聚丙烯複合材料、專利cn103059409利用活性炭和分子篩復配作為吸附劑來降低氣味和voc，但此類方法單純靠吸附劑的吸附作用，存在解析和平衡的問題也不利於voc的消除。專利cn101255252b公開了一種低散髮型汽車內飾專用料，使用低分子碳酸鹽類做有機物驅除劑，但其很難和聚丙烯樹脂相容，且voc去除較差。技術實現要素：本發明的目的是為克服現有改性材料的缺陷與不足，從配方設計和加工工藝兩個方面出發，提供一種新型環保汽車內飾用改性材料及其製備方法。具體技術方案如下：一種新型環保汽車內飾用改性材料及其製備方法，其由下列原料按重量份數組成：進一步方案，所述的聚丙烯樹脂為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一種。進一步方案，所述的聚丙烯增韌劑為高密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡膠/丙烯-α烯烴共聚物、丙烯-α烯烴共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種。進一步方案，所述的無機填充劑為鹼式硫酸鎂晶須、滑石粉、碳酸鈣、矽灰石、雲母、高嶺土中的至少一種。進一步方案，所述的矽酸鎂鋁礦物凝膠，是將納米矽酸鎂鋁均勻分散於水中、水化膨脹形成的具有一定粘度和觸變特性的矽酸鎂鋁礦物凝膠，其中矽酸鎂鋁礦物凝膠的固含量為2％-10％。進一步方案，所述的耐刮擦劑為醯胺類、矽酮類、酸酐接枝物中的至少一種。進一步方案，所述的抗氧劑為受阻酚類、硫代酯類和亞磷酸酯類三種復配使用。進一步方案，所述光穩定劑為受阻胺類光穩定劑。本發明的另一個發明目的是提供上述改性材料的製備方法，包括以下步驟：(1)矽酸鎂鋁礦物凝膠的製備：按照固含量2-10％的比例稱取水與納米矽酸鎂鋁，將納米矽酸鎂鋁均勻分散於水中水化膨脹，靜置後得到矽酸鎂鋁礦物凝膠；(2)混合物料製備：按比例稱取聚丙烯樹脂、聚丙烯增韌劑、無機填充劑、耐刮擦劑、抗氧劑和光穩定劑，於高混機中進行混合5-10分鐘，轉速為650-1350轉/分鐘；然後加入矽酸鎂鋁礦物凝膠，繼續混合5-10分鐘，得混合物料；(3)改性材料的製備：將混合物料投入平行雙螺杆擠出機中熔融、擠出造粒，製得改性材料；其中擠出機的機筒溫度為190-230℃，螺杆轉速為400-500r/min，熔體壓力為1.5-2.5mpa，真空度為-0.08－0.1mpa。本發明中納米矽酸鎂鋁由皂石和蒙脫石等礦物進行球磨提純、改性、活化、修復等精細加工後得到的，其在水介質中具有極佳的分散性、增稠性、觸變性、吸附性等特性。將納米矽酸鎂鋁按均勻分散於水中、水化膨脹形成的具有一定粘度和觸變特性的矽酸鎂鋁礦物凝膠。其中矽酸鎂鋁礦物凝膠的固含量為2％-10％，可根據實際工藝要求可調整固含量比例，其優選的固含量為5％。本發明製備的改性材料可用於汽車立柱、儀錶盤、門板等汽車內飾件。本發明的有益效果：1、本發明添加矽酸鎂鋁礦物凝膠，其來源廣泛、價格便宜，且能調節擠出造粒工藝如溫度和真空度；2、由於納米矽酸鎂鋁是由皂石和蒙脫石等礦物進行球磨提純、改性、活化、修復等精細加工後得到的，其在水介質中具有極佳的分散性、增稠性、觸變性、吸附性等特性；其分散於水中，能在晶層之間吸附大量水，水化膨脹形成的矽酸鎂鋁礦物凝膠具有一定粘度和觸變特性，有利於凝膠的穩定以及可加工性。3、本發明矽酸鎂鋁礦物凝膠是無味無臭的膠態物質，本身不揮發有害物質，且不溶於水和有機溶劑，不參與體系化學反應、不產生黴變可保持長時間使用的高穩定性。另外，矽酸鎂鋁礦物凝膠中的固體顆粒呈不規則片狀，粒徑為0.3-2.5微米，片厚為3-20納米，屬一維納米材料，其不僅不會損傷複合材料的力學性能，作為納米填充材料還能起到增強的作用。4、本發明添加的矽酸鎂鋁礦物凝膠夠起到雙重除味效果，一是矽酸鎂鋁礦物凝膠通過雙螺杆進入擠出機，剪切下脫水對熔融的改性材料進行全面清洗，衝擊出易揮發的小分子有機物；二是在脫水後，受熱汽化，在熔體內部形成大量的氣體，吸附易揮發的小分子有機物，後經真空口脫除；三是矽酸鎂鋁能夠發揮本身具有的吸附性，吸附殘留的小分子或後期加工產生的小分子有機物，達到降低氣味、voc的目的。5、本發明製備的改性材料過程中，要求雙螺杆擠出機的前兩段保持常溫即不加熱，同時使用獨立真空保證真空度在-0.09mpa左右。製備的新型環保汽車內飾用改性材料氣味等級≥7級(限值≥6)，霧翳滿足≤1mg(限值≤2)，voc含量≤50ug/m3(限值≤300)，總碳≤10ugc/g(限值≤50)，tvoc≤3000ug/m3(限值≤15000)，完全低於汽車內飾材料的管控限值。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，但本發明的實施方式不限於此。實施例1：一種新型環保汽車內飾用改性材料，其原料配方見表1，其製備方法包括以下步驟：(1)矽酸鎂鋁礦物凝膠的製備：按照固含量5％的比例稱取水與納米矽酸鎂鋁，將納米矽酸鎂鋁均勻分散於水中，靜置後得到矽酸鎂鋁礦物凝膠；(2)混合物料製備：按比例稱取聚丙烯樹脂、聚丙烯增韌劑、無機填充劑、耐刮擦劑、抗氧劑、光穩定劑，於高混機中進行混合5分鐘，轉速為650轉/分鐘；然後加入矽酸鎂鋁礦物凝膠，繼續混合5分鐘，得混合物料；(3)改性材料的製備：將混合物料投入平行雙螺杆擠出機中熔融、擠出造粒，製得改性聚丙烯材料；其中擠出機的機筒溫度為190-230℃，螺杆轉速為450r/min，熔體壓力為2.0mpa，真空度為-0.08mpa。所用的聚丙烯樹脂為均聚和共聚的混合物，重量百分比為1:4；聚丙烯增韌劑為乙烯-丁烯共聚物彈性體，耐刮擦劑為矽酮類，抗氧劑為受阻酚類和亞磷酸脂類混合物重量百分比為1:1，光穩定劑為受阻胺類，無機填充劑為滑石粉，添加量為5％。本發明的其他各個實施例的具體製備方法和實施例1相同，且各個實施例的組分比例已在下表給出，此處不再一一複述。表1對比例配方重量配比(單位：％)將上述實施例製備的材料進行擠出造粒注塑成型，製備測試樣條，其中：1)拉伸強度：按照iso527測試，實驗速度50mm/min；2)彎曲強度和模量：按照iso178測試，實驗速度2mm/min；3)懸臂梁缺口衝擊強度：按照iso180測試；4)氣味測試：按照gmw3205測試；5)霧化測試：按照gmw3235測試；6)耐刮擦測試：按照gmw14688-10n測試；7)voc測試：按照gmw15634測試。8)總碳和tvoc測試：按照smtc5400009-2011測試。表2實施例配方測試結果物理性能實施例1實施例2實施例3拉伸強度mpa191817彎曲強度mpa232324彎曲模量mpa205021802250懸臂梁缺口衝擊強kj/m2152230耐刮擦dl1.21.21.1氣味6.56.56總碳ugc/g91010霧化mg1.31.41.4vocug/m3127127130tvocug/m3240028102745由表2測試結果可以看出，本發明實施例1-3採用擠出溫度220℃，真空度在-0.09mpa，螺杆轉速為450r/min，矽酸鎂鋁礦物凝膠固含量為2份時，所製備的新型環保汽車內飾用改性材料氣味等級滿足內飾件≥6級要求，低分子化合物的霧化成分滿足≤2mg，voc含量較低。隨滑石粉填充比例的增加，總碳、voc等略有增加，但對具體的所需控制的結果影響不大。從測試結果可以看出以上實施例均可滿足汽車內飾件中儀錶板、門板和立柱對低氣味低voc聚丙烯改性材料的物性要求。實施例4與對比例5-7的原料配方見表3，實施例4與對比例5、6的製備方法和材料同實施例1，不再具體複述。對比例7氣味去除劑為無機多孔硅藻土氣味吸附母粒，添加量為2％。其製備方法如下：(1)混合物料製備：按比例稱取聚丙烯樹脂、聚丙烯增韌劑、無機填充劑、耐刮擦劑、抗氧劑、光穩定劑和氣味吸附母粒，於高混機中進行混合5分鐘，轉速為650轉/分鐘。(2)改性材料的製備：將混合物料投入平行雙螺杆擠出機中熔融、擠出造粒，製得改性聚丙烯材料；其中擠出機的機筒溫度為190-230℃，螺杆轉速為450r/min，熔體壓力為2.0mpa，真空度為-0.08mpa。表3對比例配方重量配比(單位：％)將上述實施例4與對比例5-7製備的改性材料進行擠出造粒注塑成型，測試其性能如下：表4測試結果物理性能實施例4對比例5對比例6對比例7拉伸強度mpa18181817彎曲強度mpa23232324彎曲模量mpa1900189019301850懸臂梁缺口衝擊強kj/m217161614耐刮擦dl1.21.21.21.1氣味6.75.56.06總碳ugc/g9211112霧化mg1.441.84vocug/m3120310130210tvocug/m3285017850482015560從表4的測試結果可以看出，矽酸鎂鋁礦物凝膠添加量≥1％，完全可以滿足汽車內飾件對聚丙烯複合材料的氣味和voc的要求，測試的結果也再一次佐證了矽酸鎂鋁礦物凝膠並不影響聚丙烯符合材料的力學性能。同時在相同添加量的前提下無機多孔硅藻土氣味吸附母粒的去氣味效果沒有矽酸鎂鋁礦物凝膠突出。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。當前第1頁12