一种用于汽车内饰的低气味、低VOC、高性能聚丙烯复合材料

摘要

本发明公开了一种用于汽车内饰的低气味、低VOC、高性能聚丙烯复合材料及其制备方法。其原料组成为聚丙烯50-90％、无机填料0-40％、增韧剂5-15％、相容剂5-10％、气味吸附母粒0.5-5％、抗氧剂0.1-1.0％、色母1.0-2.5％，其中，优选低气味树脂原料和添加剂，并涉及多组分的有效气味去除体系，由硅铝酸盐气味吸附母粒、低气味马来酸酐接枝聚丙烯相容剂和填料中的组成成分纳米活性沸石协同去除材料气味、降低有机物发散。本发明具有气味优良、表面性能好、力学性能优异、成本低等特点。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于汽车内饰的低气味、低VOC、高性能聚丙烯复合材料，所制备的材料可用于汽车内饰，如仪表板、门板、装饰柱等，属于改性聚丙烯技术领域。

背景技术：

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。

针对以上产生气味和有机物挥发的因素，可以通过三个方向解决：

一是使PP保持稳定：首先选用气味小的纯净PP；其次PP易老化，老化后产生气味。要使PP稳定，抗氧剂的抗老化效果要好。

二是使用气味小的助剂：用低气味色母、抗氧剂、相容剂等来替代那些气味较大的添加剂。

三是使用气味吸附剂吸收或捕获已产生的单体。

另外，作为大型汽车内饰材料，还需保证表面性能好、力学性能优异，作为应用最多的树脂材料，聚丙烯需进行相应改进以适应汽车内饰在绿色、美观、安全等多方面要求。

发明内容：

本发明目的是提供一种用于汽车内饰的低气味、低VOC、高性能聚丙烯复合材料，具有气味优良，有机挥发物含量少、刚韧平衡、高硬度、成本低、易加工等特点。

为达到上述目的，本发明采用多组分气味去除体系，有效地降低聚丙烯的气味和挥发份，具体的技术方案是：

聚丙烯            50-90％

无机填料          0-40％

增韧剂            5-15％

相容剂            5-10％

气味吸附剂母粒    0.5-5％

抗氧剂            0.1-1.0％

色母              1.0-2.5％

其中聚丙烯、增韧剂、填料的重量份数之和为100份，其它助剂为重量份。

制备方法是：

(1)将所有组分的原料在高速混合机中混合搅拌20分钟。

(2)混合后的原料进入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的螺杆温度为：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℃，螺杆转速为180～220转/分。

(3)挤出、冷却、干燥、切粒得到成品。

本发明的优点是：

1.使用低气味、高结晶PP，保证了材料本身的低气味、高硬度，制成的内饰气味小，表面不易划伤。

2.采用HDPE部分代替POE，可降低材料气味、还能保证材料韧性，提高材料表面硬度。

3.与滑石粉和活性沸石填料共混，在增加制品的刚性和耐热性的同时，表面改性的活性沸石可降低制品气味，以及降低成本。

4.使用高效、低气味马来酸酐接枝聚丙烯，气味小、添加量少，在不带来气味的同时，增加了聚丙烯和填料以及其他助剂之间的粘接力、使有机挥发物锁定在材料内部，而不逸出产生气味。

5.使用改性天然硅铝酸盐母料是集吸收与反应于一体的环保功能母料，能去除有机挥发物产生的气味以及树脂含有水份所带来的气味、减少VOC发散。

6.力学性能优良。

7.本发明中使用的各种材料来源广泛，市场上均可买到。

具体实施方式：

上述方案中所使用的成分，均是本领域所公知的，具体地：

所述的聚丙烯选自：高结晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一种或两种。结晶度不低于70％；等规度大于95％，熔指在0.1-100g/10min之间。共聚聚丙烯中的乙烯单体的含量不超过15％；优选地，结晶度为75％，熔指在20-50g/10min之间。

所述的填料选自：滑石粉、纳米活性沸石、硅灰石的混合物，填料的粒径在800-6000目之间，其中纳米活性沸石占25-35％。优选地，采用滑石粉∶纳米活性沸石∶硅灰石以4.5∶3.5∶3比例混合，粒径2500-3000目，用量为20％-30％，以保证刚性和降低成本。纳米活性沸石为通过表面改性的纳米级活性沸石，其吸附气味的效果明显好于普通沸石，可吸附有机挥发物和水汽引起的气味。针状结构的硅灰石，其间的作用力比较强，部分替代滑石粉，以获得表面良好的耐刮擦性。

所述的增韧剂选自陶氏POE(乙烯-辛烯共聚物)，辛烯含量为25％，熔体流动速率为0.5g/10min。利用HDPE部分替代POE使用，可降低气味、成本，提高冲击强度和表面耐刮擦性。本发明中POE和高密度PE的总用量为5-20％，优选地，为10％-15％。

所述的相容剂选自：低气味、高效马来酸酐接枝聚丙烯，用量3-5％。本身气味小、用量少、粘结力强，将气味锁定在材料内部，防止逸出和发散。可采用市售产品。

所述的气味吸附母粒选自：改性天然硅铝酸盐母粒，对天然硅铝酸盐进行表面活化处理后与高结晶聚丙烯树脂共混而制成气味吸附母粒，加工性良好，用量0.5-3％。具有硅氧四面体连成的三维格架，不但能吸附二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、氨气、水份等产生的气味，还可以与氨、胺类等碱性恶臭物和硫化氢等酸性恶臭物产生化学反应，达到去除臭味的功能。

所述的稳定剂选自：抗氧剂1010、3114、1076，光稳定剂944，紫外线吸收剂3853、770中的一种或几种复配使用。优选地，抗氧剂为3114，光稳定剂为944、紫外线吸收剂为3853，用量0.2-1％，挥发小、耐老化时间长。

所述的色粉选自：黑色母，优选地，牌号为KO-3300，用量2％。

具体实施例：

按下述配方备料：

性能评价方式和实行标准：

1.试样制备：试样按ISO 1873-2的规定，采用注塑成型方法制备。

2.简支梁无缺口及缺口冲击强度：按ISO 179规定进行。无缺口(试样长度：(50±1)mm；宽度：(6±0.2)；厚度：最大4mm；摆锤冲击能量：4J)。缺口(试样长度：(50±1)mm；宽度：(6±0.2)；厚度：最大4mm；试样在一侧开0.8mm宽的U型缺口，缺口深度为试样厚度的1/3，缺口的边缘及根部的圆角半径必须小于0.1mm，摆锤冲击能量：4J)；冲击刀刃与试样打击面接触，接触线与试样长轴线垂直，偏差不超过±20，每组试样不少于6个；试验时冲击刀刃对准试样中心，缺口试样冲击刀刃对准缺口背向的中心位置。

3.弯曲强度和弯曲模量：按ISO 178规定进行，试样长度：(50±1)mm；宽度：(6±0.2)；厚度：最大4mm；支撑间距：40mm；接触点半径(1.0-1.2)mm；试验速度：(14±1)mm/min；试样与压头应是线接触，并保证与试样宽度的接触线垂直于试样长度方向，每组试样不少于6个；凡试样断裂在试验跨度三等分中间部分以外的应作废，另取试样补做。

4.气味：根据大众PV3900标准进行。密闭容器中的试样于80℃下存放2小时，冷却到60℃，接着按照PV3900标准的评定分数等级判断，由5人以上参与评价，得出一个统计的总的判断。1分为无气味、2分有气味、但无刺激性；3分为有明显气味、但无刺激性；4分为有刺激性气味；5分为有强烈的刺激性气味；6分为有难以忍受的气味。评定分数小于或等于3的为合格。

5.总碳排放：根据大众PV3341标准进行。采用顶空气相色谱仪测定。试样在规定位置在结构件的整个截面上制取，试样切成具有重量10mg-25mg小块，此过程中不能使试样受热。试样重依据瓶体积，每10ml瓶容积1g±0.001g。结果小于50μg/g为合格。

6.球压痕硬度：按ISO 2039规定进行，试验负荷358N/30s。测试的试样致少有3件，每件测试3点，各点相距距离为10mm，各点与边缘的距离不小于10mm。

根据上述检测方法，实施例1-5检测结果如下：

从上表实施例1与实施2对比，在聚丙烯、填充料、增韧剂、抗氧剂、色母相同的情况下，添加低气味JPP可以有效降低材料气味、提高材料刚性、硬度；实施例2和实施例3对比，用部分PE代替POE可明显降低气味、提高刚性和硬度；实施例1和实施例4对比，添加气味吸附母粒可明显降低气味、对力学性能影响不大；实施例1-4与实施例5对比，低气味JPP、纳米活性沸石及气味吸附剂协同使用可大幅降低制品气味，并且刚性和硬度都明显提升、韧性未明显降低。