汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料 |
|||||||
| 申请号 | CN201710347689.9 | 申请日 | 2017-05-17 | 公开(公告)号 | CN107082962A | 公开(公告)日 | 2017-08-22 |
| 申请人 | 昕亮科技(深圳)有限公司; | 发明人 | 饶君豪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 汽车 内饰用低VOC聚丙烯 复合材料 及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚丙烯 树脂 、玻璃 纤维 、VOC 吸附 剂、滑石粉、抗 氧 剂、增韧剂放入高速 搅拌机 中混合均匀，得到混合料；(2)将混合料投入双螺杆 挤出机 中熔融，挤出 造粒 ，得到粒料；(3)将步骤(2)中粒料烘干，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。本发明汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料，制备过程使用 超临界 流体 技术和紫外灯照射，并使用了改性蛭石作为VOC吸附剂，大大降低了材料自身的气味和VOC含量。制备的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料成本合理， 力 学性能好，综合性能优异，可通过注塑工艺轻易加工成各种形状的零件，特别适合于注塑和模压成型各种汽车内饰件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料技术领域[0001] 本发明涉及汽车领域，具体涉及一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 背景技术[0002] 汽车车身塑料中使用最多的是改性聚丙烯系列材料，用于仪表板、车门护板、装饰面板等大型内饰部件。当车内达到一定温度时，聚丙烯材料当中的挥发性有机物就会释放出来，在车内起雾并产生气味，影响驾驶员视线，对车内乘员身体造成伤害。这些挥发物可能来自塑料原料本身在合成时残留的单体，或在加工或使用过程降解产生的小分子，包括烷烃、烯烃、芳烃、甲醛或酮类物质，沸点在50-260℃范围内；挥发性物还可能来自色粉、增塑剂、抗氧剂、相容剂等添加剂。 [0003] 低VOC聚丙烯材料研究的报道较多，他们大多采用化学反应、物理吸附以及熔体脱挥技术来改善原有聚丙烯材料中VOC的散发问题。如中国专利(CN 101570612A)通过添加一种无机光催化剂分解有机小分子来降低VOC含量，但其效果有限。中国专利(CN101255252A)通过添加有机物驱除剂如异丙醇/水来降低材料的VOC，然而这种方式存在相容性和持久性问题。如中国专利(CN 1727389A，CN 1727390A)公开了使用细孔硅胶和分子筛作为吸附剂来降低材料的气味和有机化合物的挥发问题，这种方法制得的产品能够起到一定作用，但是存在吸附平衡的问题，在较高的温度下平衡向解吸附的方向移动，存在聚丙烯材料VOC后期再释放的隐患。由于吸附剂的吸附效率以及其自身与聚丙烯的相容性是影响VOC散发的主要因素。因此，需要一种具有低VOC含量的聚丙烯树脂材料。 发明内容[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0005] 一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0008] (3)将步骤(2)中粒料烘干，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0009] 一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下步骤： [0010] (1)将聚丙烯树脂、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0011] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，得到粒料，其中螺杆转速为300-500转/分，真空度为0.08-0.1MPa，双螺杆挤出机的加工温度为：Ⅰ区185℃-190℃、Ⅱ区 190℃-195℃、Ⅲ区195℃-200℃、Ⅳ区195℃-200℃、Ⅴ区200℃-205℃、Ⅵ区200℃-205℃、Ⅶ区200℃-205℃、机头温度205℃-215℃； [0012] (3)将步骤(2)中料粒置于80-90℃烘箱中保温1-2小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0013] 一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： [0014] (1)将聚丙烯树脂、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0015] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，通入超临界二氧化碳流体，挤出造粒，得到粒料，超临界二氧化碳流体和低分子物质在低压下从聚合物熔体中释出，由真空泵抽出，其中超临界二氧化碳流体的质量为混合料总量的1％-5％，真空度为0.08-0.1MPa，螺杆转速为300-500转/分，双螺杆挤出机的加工温度为：区185℃-190℃、Ⅱ区190℃-195℃、Ⅲ区195℃-200℃、Ⅳ区195℃-200℃、Ⅴ区200℃-205℃、Ⅵ区200℃-205℃、Ⅶ区200℃-205℃、机头温度205℃-215℃； [0017] (4)将步骤(3)处理后的料粒置于80-90℃烘箱中保温1-2小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0018] 优选地，所述的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料由包括下述重量份的原料制备而成：聚丙烯树脂40-60份、玻璃纤维10-20份、VOC吸附剂1-5份、滑石粉15-25份、抗氧剂0.1-1份、增韧剂1-3份。 [0019] 优选地，所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂混合物，其中其中均聚聚丙烯25-45％，共聚聚丙烯60-70％，配方比例总和为100％。 [0022] 优选地，所述的VOC吸附剂为活性炭、改性蛭石中的一种或两种混合物；更优选地，所述VOC吸附剂为活性炭和改性蛭石质量比(1-3)：(1-3)的混合物。 [0023] 更优选地，所述的改性蛭石的制备方法包括以下步骤： [0024] (1)挑选厚度为1mm、粒径为3mm的蛭石，用蒸馏水洗涤后烘干，然后按照固液比(g:ml)为1:10的比例加入到25％的双氧水中，搅拌混匀，浸泡10-20分钟，在80℃下保温至无液体残留，取出后在马弗炉中于650-750℃下保温3-4小时，取出粉碎为100目备用； [0025] (2)壳聚糖溶液制备：取一定量壳聚糖以固液比(g:ml)为0.5:100-5:100的比例溶于体积分数为5％的醋酸溶液中，使其缓慢充分溶解，制得壳聚糖溶液； [0026] (3)壳聚糖改性蛭石制备步骤：将经步骤(1)处理后的100目蛭石按固液比(g:ml)为1:10加入到步骤(2)中的壳聚糖溶液中，以80转/分搅拌10分钟，再在50℃下保温2h，过程中以80转/分不断搅拌，然后采用300目滤布过滤，得到滤渣，将滤渣在120℃下烘干24小时后研磨为100目，制得壳聚糖改性蛭石。 [0027] 一种汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料，用上述方法制备而成。 [0028] 本发明汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料，制备过程使用超临界流体技术和紫外灯照射，并使用了改性蛭石作为VOC吸附剂，大大降低了材料自身的气味和VOC含量。制备的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料成本合理，力学性能好，综合性能优异，可通过注塑工艺轻易加工成各种形状的零件，特别适合于注塑和模压成型各种汽车内饰件。 具体实施方式[0029] 均聚聚丙烯，采用埃克森美孚公司生产的牌号为1105E1的均聚聚丙烯，熔体流动速率：35g/10min。 [0030] 共聚聚丙烯，采用埃克森美孚公司生产的牌号为AP03B的共聚聚丙烯，熔体流动率:30g/10min。 [0031] 玻璃纤维，采用深圳市亚泰达科技有限公司提供的E级玻璃纤维，单丝直径13μm，短切长度3㎜，水分含量<0.3％。 [0032] 蛭石，采用由灵寿县垚鑫矿产品加工厂提供的银白色蛭石。 [0033] 活性炭，采用石家庄莱尔特化工科技有限公司提供的活性炭，粒径100目。活性炭的预处理是将活性炭在马弗炉500℃焙烧3小时。 [0034] 滑石粉，采用灵寿县勇昌矿产品加工厂提供的细度为1250目的滑石粉。 [0035] 抗氧剂1010，即四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯，CAS号：6683-19-8，采用巴斯夫公司生产的型号为抗氧剂1010。 [0036] 抗氧剂168，即三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，CAS号：CAS号：31570-04-4，采用巴斯夫公司生产的抗氧剂168。 [0037] 三元乙丙橡胶，采用美国陶氏生产的型号为4725P的三元乙丙橡胶，门尼粘度25ML(125℃)，乙烯含量70wt％。 [0038] 沸石粉，采用信阳市平桥区茂源珍珠岩厂提供的沸石粉，粒径100目。沸石粉的预处理是将沸石粉在马弗炉500℃焙烧3小时。 [0039] 双氧水，即H2O2，CAS号：7722-84-1。 [0040] 醋酸，即乙酸，CAS号：64-19-7。 [0041] 改性蛭石的制备方法包括以下步骤： [0042] (1)挑选厚度为1mm、粒径为3mm的蛭石，用蒸馏水洗涤后烘干，然后按照固液比(g:ml)为1:10的比例加入到25％的双氧水(即过氧化氢的水溶液，其中过氧化氢的质量分数为 25％)中，搅拌混匀，浸泡15分钟，在80℃下保温至无液体残留，取出后在马弗炉中于700℃下保温3小时，取出粉碎为100目备用； [0043] (2)壳聚糖溶液制备：取一定量壳聚糖以固液比(g:ml)为1:100的比例溶于体积分数为5％的醋酸溶液(即醋酸的水溶液，其中醋酸的体积分数为5％)中，使其充分溶解，制得壳聚糖溶液； [0044] (3)壳聚糖改性蛭石制备步骤：将经步骤(1)处理后的100目蛭石按固液比(g:ml)为1:10加入到步骤(2)中的壳聚糖溶液中，以80转/分搅拌10分钟，再在50℃下保温2h，过程中以80转/分不断搅拌，然后采用300目滤布过滤，得到滤渣，将滤渣在120℃下烘干24小时后研磨为100目，制得壳聚糖改性蛭石。 [0045] TVOC测试标准：德国汽车工业联合会标准VDA277。 [0046] 拉伸强度测试标准：按GB/T1040-1992测试。 [0047] 弯曲模量测试标准：按GB/T 9341-2008测试。 [0048] 悬壁梁缺口冲击强度测试标准：按GB/T 1843-2008测试。 [0049] 实施例1 [0050] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备： [0051] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料原料(重量份)：均聚聚丙烯15份、共聚聚丙烯35份、玻璃纤维15份、VOC吸附剂3份、滑石粉20份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、三元乙丙橡胶2份。 [0052] 所述的VOC吸附剂为改性蛭石。 [0053] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0054] (1)将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0055] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，通入超临界二氧化碳流体，挤出造粒，得到粒料，超临界二氧化碳流体和低分子物质在低压下从聚合物熔体中释出，由真空泵抽出，其中超临界二氧化碳流体的质量为混合料总量的3％，真空度为0.08MPa，螺杆转速为400转/分，双螺杆挤出机的加工温度为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区195℃、Ⅲ区200℃、Ⅳ区200℃、Ⅴ区205℃、Ⅵ区205℃、Ⅶ区205℃、机头温度215℃； [0056] (3)将步骤(2)中料粒置于85℃烘箱中保温1.5小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0057] 实施例2 [0058] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料原料(重量份)：均聚聚丙烯15份、共聚聚丙烯35份、玻璃纤维15份、VOC吸附剂3份、滑石粉20份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、三元乙丙橡胶2份。 [0059] 所述的VOC吸附剂为改性蛭石。 [0060] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0061] (1)将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0062] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，通入超临界二氧化碳流体，挤出造粒，得到粒料，超临界二氧化碳流体和低分子物质在低压下从聚合物熔体中释出，由真空泵抽出，其中超临界二氧化碳流体的质量为混合料总量的3％，真空度为0.08MPa，螺杆转速为400转/分，双螺杆挤出机的加工温度为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区195℃、Ⅲ区200℃、Ⅳ区200℃、Ⅴ区205℃、Ⅵ区205℃、Ⅶ区205℃、机头温度215℃； [0063] (3)将步骤(2)中粒料置于相对湿度为90％，温度为45℃的环境中1.5小时，同时用紫外灯照射粒料，紫外光强度15mW/cm2； [0064] (4)将步骤(3)处理后的料粒置于85℃烘箱中保温1.5小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0065] 实施例3 [0066] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料原料(重量份)：均聚聚丙烯15份、共聚聚丙烯35份、玻璃纤维15份、VOC吸附剂3份、滑石粉20份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、三元乙丙橡胶2份。 [0067] 所述的VOC吸附剂为改性蛭石。 [0068] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0069] (1)将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0070] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，通入超临界二氧化碳流体，挤出造粒，得到粒料，超临界二氧化碳流体和低分子物质在低压下从聚合物熔体中释出，由真空泵抽出，其中超临界二氧化碳流体的质量为反应物总量的3％，真空度为0.08MPa，螺杆转速为400转/分，双螺杆挤出机的加工温度为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区195℃、Ⅲ区200℃、Ⅳ区200℃、Ⅴ区205℃、Ⅵ区205℃、Ⅶ区205℃、机头温度215℃； [0071] (3)将步骤(2)中粒料置于相对湿度为90％，温度为45℃的环境中1.5小时，同时用2 紫外灯照射粒料，紫外光强度10mW/cm； [0072] (4)将步骤(3)处理后的料粒置于85℃烘箱中保温1.5小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0073] 实施例4 [0074] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料原料(重量份)：均聚聚丙烯15份、共聚聚丙烯35份、玻璃纤维15份、VOC吸附剂3份、滑石粉20份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、三元乙丙橡胶2份。 [0075] 所述的VOC吸附剂为改性蛭石。 [0076] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0077] (1)将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0078] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，通入超临界二氧化碳流体，挤出造粒，得到粒料，超临界二氧化碳流体和低分子物质在低压下从聚合物熔体中释出，由真空泵抽出，其中超临界二氧化碳流体的质量为反应物总量的3％，真空度为0.08MPa，螺杆转速为400转/分，双螺杆挤出机的加工温度为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区195℃、Ⅲ区200℃、Ⅳ区200℃、Ⅴ区205℃、Ⅵ区205℃、Ⅶ区205℃、机头温度215℃； [0079] (3)将步骤(2)中粒料置于相对湿度为90％，温度为45℃的环境中1.5小时，同时用紫外灯照射粒料，紫外光强度20mW/cm2； [0080] (4)将步骤(3)处理后的料粒置于85℃烘箱中保温1.5小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0081] 实施例5 [0082] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料原料(重量份)：均聚聚丙烯15份、共聚聚丙烯35份、玻璃纤维15份、VOC吸附剂3份、滑石粉20份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、三元乙丙橡胶2份。 [0083] 所述的VOC吸附剂为改性蛭石。 [0084] 汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0085] (1)将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、VOC吸附剂、滑石粉、抗氧剂、增韧剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料； [0086] (2)将混合料投入双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，得到粒料，其中螺杆转速为400转/分，真空度为0.08MPa，双螺杆挤出机的加工温度为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区195℃、Ⅲ区200℃、Ⅳ区200℃、Ⅴ区205℃、Ⅵ区205℃、Ⅶ区205℃、机头温度215℃； [0087] (3)将步骤(2)中粒料置于相对湿度为90％，温度为45℃的环境中1.5小时，同时用紫外灯照射粒料，紫外光强度15mW/cm2； [0088] (4)将步骤(3)处理后的料粒置于85℃烘箱中保温1.5小时，得汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料。 [0089] 实施例6 [0090] 与实施例2基本相同，区别仅在于： [0091] 所用的VOC吸附剂为蛭石原矿粉，粒径100目。 [0092] 实施例7 [0093] 与实施例2基本相同，区别仅在于： [0094] 所用的VOC吸附剂为沸石粉。 [0095] 实施例8 [0096] 与实施例2基本相同，区别仅在于： [0097] 所用的VOC吸附剂为活性炭。 [0098] 实施例9 [0099] 与实施例2基本相同，区别仅在于： [0100] 所用的VOC吸附剂为改性蛭石2份，活性炭1份。测试其TVOC含量10.4μg·C/g，拉伸2 强度60MPa，弯曲模量5800MPa，悬壁梁缺口冲击强度14.8KJ/m。 [0101] 测试例1 [0102] 对实施例1-8制得的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的TVOC进行测试，测试标准：德国汽车工业联合会标准VDA277，具体结果见表1。 [0103] 表1 TVOC测试数据表 [0104] [0105] [0106] 实施例2-4采用紫外光照射粒料后的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的TVOC含量明显低于实施例1，其原因是在高湿度环境中通过紫外灯的照射，产生了活性氢氧自由基(·OH)，其可以分解苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物，从而降低材料的VOC含量。 [0107] 实施例2采用超临界二氧化碳流体的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的TVOC含量明显低于实施例5，其原因是超临界二氧化碳可最大程度吸附小分子，最后通过真空抽离出去，从而降低材料的VOC含量。 [0108] 传统的VOC吸附剂一般采用活性炭或沸石粉，但本发明采用壳聚糖改性的蛭石作为VOC吸附剂，制备的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的TVOC含量明显低于实施例6-8，其原因是壳聚糖改性的蛭石优越的吸附能力，从而降低材料的VOC含量。 [0109] 测试例2 [0110] 将1-8制得的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料按标准尺寸注塑成测试使用的标准样条，对其力学性能进行检测。 [0111] 具体结果见表2。 [0112] 表2 力学性能测试数据表 [0113] [0114] [0115] 实施例2采用紫外光照射粒料后的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的力学性能优于实施例1，且紫外光强度15mW/cm2时力学性能最好。 [0116] 实施例2采用超临界二氧化碳流体的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的力学性能明显优于实施例5。 [0117] 实施例2使用了改性蛭石作为VOC吸附剂的汽车内饰用低VOC聚丙烯复合材料的力学性能明显优于实施例6-8。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈