CN103030884B - 一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物及其制备方法，包括以下重量份的组分：聚丙烯48～82重量份；无机填料10～30重量份；增韧剂5～15重量份；马来酸酐接枝聚合物1～4重量份；乙烯丙烯酸乙酯1～5重量份；抗氧剂0.1～2重量份。其它助剂0～3重量份。本发明汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，在聚丙烯组合物中添加马来酸酐接枝聚丙烯和乙烯丙烯酸乙酯的极性复合物，优点在于：1．本发明的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物具有较高的表面张力，表面张力可达48mN/m。2．使用本发明的聚丙烯组合物注塑的汽车仪表板骨架表面活性高，可以不用表面预处理而直接粘附泡沫层，从而使得在生产搪塑发泡软质仪表板时提高生产效率，节约能源，并降低制造成本。3．本发明聚丙烯组合物中，低温冲击强度明显提高，这对汽车仪表板的安全性会有更大的提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法，尤其涉及一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有良好的加工性能、耐化学性，同时质轻、价格低廉，从而得到广泛应用。在现代汽车工业中，为了增加安全性和乘客的舒适感，汽车仪表板很多都采用搪塑及发泡工艺制成的软质仪表板，方法如下：先采用搪塑成型工艺，制成模具形状的搪塑表皮产品；再采用发泡成型工艺，在搪塑表皮与骨架中间注入发泡材料，经发泡使表皮与骨架连接成软质状态，形成搪塑车用软质仪表板。
然而由于聚丙烯是一种表面能较低的非极性聚合物，其表面附着力非常差，用它制成的仪表板骨架不经过表面预处理很难进行直接粘附泡沫层，零部件厂商为了提高聚丙烯材料所制内饰件的表面附着力，必须额外增加表面处理的工艺。
目前火焰处理的方法已成为大多数的零部件厂商经常采用的提高聚丙烯所制仪表板骨架表面张力的预处理方法，火焰处理就是对零件表面用氧化火焰进行瞬时处理，消除表面吸附的小分子，除掉油污和弱界面层，同时在火焰的作用下，在聚丙烯表面产生自由基和离子等极性基团。但是在实际生产中，火焰处理不当极易产生的不合格品，例如经过火焰处理的仪表板骨架很容易由于温度的变化过大而发生变形，最终导致难以装配，造成较大的损失，此外火焰处理的过程既耗能又费时费力，生产效率明显降低。
为了改进聚丙烯的表面附着力，专利CN1182097公开了一种制备高极性改性聚丙烯材料的方法，该制备方法以聚丙烯为主要原料，加入一定比例的极性单体、共接枝极性单体和引发剂，在170℃-220℃下反应1-3分钟，制得的高极性聚丙烯材料可以提高制品的极性，改善制品的表面涂饰性；美国专利US1950549提供了一种表面接枝有极性单体的非结晶聚丙烯制品及其制备方法，该专利将聚 丙烯挤出成型后，在高温淬冷、再涂覆极性单体；专利CN101357967B公开以一种聚烯烃底材附着力促进剂的制备方法，将马来酸酐、顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸酐在过氧化物作用下反应制备，所制备的促进剂用于处理聚丙烯时，能使聚丙烯附着力显著增强。以上这些方法能够提高聚丙烯极性，但是技术成本高，生产工艺复杂，未见市场化。可见传统聚丙烯材料在使用时，由于表面处理工艺的需要，不可避免地增加了成本。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，加入马来酸酐接枝聚合物与乙烯丙烯酸乙酯的极性复合物，使所述聚丙烯组合物注塑的汽车仪表板骨架，具有较高的表面张力，可以不用表面预处理而直接粘附泡沫层，从而使得在生产搪塑发泡软质仪表板时提高生产效率，节约能源，并降低制造成本。
本发明汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物通过以下技术方案实现其目的：
一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，包括以下重量份的组分：
聚丙烯 48～82重量份；
无机填料 10～30重量份；
增韧剂 5～15重量份；
马来酸酐接枝聚合物 1～4重量份；
乙烯丙烯酸乙酯 1～5重量份；
抗氧剂 0.1～2重量份。
其它助剂 0～3重量份；
更为优选的，聚丙烯50～77重量份；马来酸酐接枝聚合物3重量份；乙烯丙烯酸乙酯3～5重量份。
其中，
所述聚丙烯在230℃、2.16kg负荷条件下熔融指数为5～60g/10min。
所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯。
所述均聚丙烯的结晶度为70～100％，等规度为99～100％。
所述嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其中，乙烯单体重复单元摩尔含量为4～10％。
所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石的一种或它们的混合物，平均粒径为1～10微米。
所述增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物。并优选为密度为0.88～0.90g/cm3、在230℃和2.16kg负荷条件下熔融指数为0.5～10g/10min的乙烯-辛烯线性共聚物。
所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸酐接枝聚丙烯，其密度为0.91g/cm3，维卡软化温度为145℃，接枝率为0.8％，在230℃、2.16kg负荷条件下熔体流动速率为50g/10min。
所述乙烯丙烯酸乙酯，其丙烯酸乙酯含量为15％～30％。
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂（辅助抗氧剂）；其中，所述主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合；相对应地，辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或几种混合。
所述其它助剂为颜色色粉或色母粒。
上述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物的制备方法，步骤如下：
（1）按上述重量配比称取组合物各组分；
（2）将聚丙烯、无机填料、增韧剂、马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯丙烯酸乙酯、抗氧剂（或加入其它助剂）在高速混合器中干混3～5分钟；
（3）将步骤（2）所得产物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。
本发明汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，在聚丙烯组合物中添加马来酸酐接枝聚丙烯和乙烯丙烯酸乙酯的极性复合物，优点在于：
1．本发明的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物具有较高的表面张力，表面张力可达48mN/m。
2．使用本发明的聚丙烯组合物注塑的汽车仪表板骨架表面活性高，可以不用表面预处理而直接粘附泡沫层，从而使得在生产搪塑发泡软质仪表板时提高生产效率，节约能源，并降低制造成本。
3．本发明聚丙烯组合物中，低温冲击强度明显提高，这对汽车仪表板的安全性会有更大的提升。
具体实施方式
本发明所公开的是一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物中含有聚丙烯、无机填料、增韧剂、马来酸酐接枝聚合物、乙烯丙烯酸乙酯、抗氧剂、其它助剂。实验证明，在由上述组分制得的聚丙烯组合物在注塑汽车仪表板骨架时，由于材料已经具有较高的表面张力，可以不用表面预处理而直接粘附泡沫层，明显地提高了生产效率，降低了制造成本。
本发明的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物中，包括质量百分含量45～80％的熔融指数（测试条件：230℃，2.16kg负荷）为2～60g/10min的均聚丙烯或嵌段共聚丙烯（嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯其含量在4～10mol％的范围内；均聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％）；质量百分含量10～30％、平均粒径为1～10微米的滑石粉、碳酸钙、硅灰石的一种或它们的组合物等作为无机填料；质量百分含量为5～20％、密度为0.88～0.90g/cm3、熔融指数为0.5～10g/10min（测试条件：230℃，2.16kg负荷）的乙烯-辛烯线性共聚物作为增韧剂；质量百分含量为1～6％的马来酸酐接枝聚丙烯（密度0.90g/cm3，熔融指数（测试条件：230℃，2.16kg负荷）为50g/10min，接枝率0.8％，维卡软化温度145℃）；质量百分含量为1～5％的乙烯丙烯酸乙酯（丙烯酸乙酯含量为15％～30％）。还包括包含以受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种组成的主抗氧剂和以亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或几种组成的辅抗氧剂为组分的抗氧剂，该抗氧剂在本发明聚丙烯组合物中的质量百分比含量为0.1～2％。还可以包括质量百分含量为0～3％的本技术领域常用其它助剂，如颜色色粒或色母粒等。
使用前，按上述组分和重量配比称取原料，在高速混合器中干混3～5分钟；将混合的原料置于双螺杆机中，经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
在本专利实施例及对比例组合物配方中，聚丙烯为上海石化生产的共聚聚丙烯M700R，熔体流动速率为12g/10min。所述的无机填料为1250目滑石粉，平均粒径为10微米。所述的增韧剂POE为美国Dupont公司产的线形乙烯-辛烯共聚物，商品牌号Engage 8180，密度为0.863g/cm3，熔体流动速率为0.5g/10min。所述的马来酸酐接枝聚丙烯为南京得巴公司生产的PP-g-MAH，密度0.90g/cm3，熔体流动速率为50g/10min，接枝率0.8％，维卡软化温度145℃。所述的乙烯丙烯酸乙酯（EEA）为日本尤尼卡公司生产的，商品牌号NUC-6940，其中EA含量为30％，熔体流动速率为20g/10min。所述的主抗氧剂3114为BASF公司生产，商品牌号为Irganox 3114，化学名称为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯；辅抗氧剂168为BASF公司生产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯。
实施例1
本发明聚丙烯组合物主要组分包括80.7％M700R、10％无机填料、6％增韧剂POE、1％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、1％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例2
本发明聚丙烯组合物主要组分包括76.7％M700R、10％无机填料、6％增韧剂POE、3％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、3％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例3
本发明聚丙烯组合物主要组分包括70.7％M700R、15％无机填料、8％增韧剂POE、3％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、2％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例4
本发明聚丙烯组合物主要组分包括67.7％M700R、15％无机填料、8％增韧剂POE、4％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、4％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例5
本发明聚丙烯组合物主要组分包括62.7％M700R、20％无机填料、12％增韧剂POE、3％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、1％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例6
本发明聚丙烯组合物主要组分包括60.7％M700R、20％无机填料、12％增韧剂POE、3％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、3％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例7
本发明聚丙烯组合物主要组分包括53.7％M700R、25％无机填料、15％增韧剂POE、3％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、2％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
实施例8
本发明聚丙烯组合物主要组分包括50.7％M700R、25％无机填料、15％增韧剂POE、3％马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、5％乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
上述实施例主要成分质量百分含量见表1。
表1，实施例1～8主要组分含量（质量百分含量）
| 实施例编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| M700R | 80.7 | 76.7 | 70.7 | 67.7 | 62.7 | 60.7 | 53.7 | 50.7 |
| 无机填料 | 10 | 10 | 15 | 15 | 20 | 20 | 25 | 25- |
| 增韧剂POE | 6 | 6 | 8 | 8 | 12 | 12 | 15 | 15 |
| PP-g-MAH | 1 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| EEA | 1 | 3 | 2 | 4 | 1 | 3 | 2 | 5 |
| 抗氧剂3114 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 抗氧剂168 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 黑色母粒 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
对比例1
本对比例聚丙烯组合物主要组分包括82.7％M700R、10％无机填料、6％增韧剂POE、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
对比例2
本对比例聚丙烯组合物主要组分包括75.7％M700R、15％无机填料、8％增韧剂POE、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
对比例3
本对比例聚丙烯组合物主要组分包括66.7％M700R、20％无机填料、12％增韧剂POE、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
对比例4
本对比例聚丙烯组合物主要组分包括58.7％M700R、25％无机填料、15％增韧剂POE、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168以及1％黑色母粒。
对比例均不添加马来酸酐接枝聚丙烯和乙烯丙烯酸乙酯的极性复合物，其它主要组分与实施例一致，各主要组分质量百分含量见表2。
表2对比例1～4主要组分含量（质量百分含量）
| 对比例 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| M700R | 82.7 | 75.7 | 66.7 | 58.7 |
| 无机填料 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| 增韧剂POE | 6 | 8 | 12 | 15 |
| 抗氧剂3114 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 抗氧剂168 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 黑色母粒 | 1 | 1 | 1 | 1 |
在上述实施例及对比例组合物配方中，聚丙烯为上海石化生产的共聚聚丙烯M700R，熔体流动速率为12g/10min。所述的无机填料为1250目滑石粉，平均粒径为10微米。所述的增韧剂POE为美国Dupont公司产的线形乙烯-辛烯共聚物，商品牌号Engage 8180，密度为0.863g/cm3，熔体流动速率为0.5g/10min。所述的马来酸酐接枝聚丙烯为南京得巴公司生产的PP-g-MAH，密度0.90g/cm3，熔体流动速率为50g/10min，接枝率0.8％，维卡软化温度145℃。所述的乙烯丙烯酸乙酯（EEA）为日本尤尼卡公司生产的，商品牌号NUC-6940， 其中EA含量为30％，熔体流动速率为20g/10min。所述的主抗氧剂3114为BASF公司生产，商品牌号为Irganox 3114，化学名称为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯；辅抗氧剂168为BASF公司生产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯。
上述实施例和对比例中各树脂和各种添加剂在高速混合器中干混3～5分钟，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。
将按上述方法完成造粒的粒子材料在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样，进行性能测试。
熔体流动速率测试按ISO1133-2005进行，测试条件为230℃×2.16Kg；拉伸性能测试按ISO527-2（1996）进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178-2003进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度按ISO179-2000进行，试样尺寸为80×6×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；表面张力按接触角法测试，试样尺寸为50×50×3.2mm，采用动态接触角测量仪JC2000C进行测试。
材料的综合力学性能通过测试所得的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲模量的数值进行评判，材料的表面活性通过测试所得的表面张力大小进行评判。本发明实施例1～8与对比例1～4性能检测结果分别见表3。
表3实施例1～8和对比例1～4聚丙烯组合物性能测试结果
从实施例1～8与对比例1～4的测试结果对比可以看出，在改性聚丙烯组合物中，随着马来酸酐接枝聚丙烯和乙烯丙烯酸乙酯极性复合物的加入，对提高材料的表面张力有很大的帮助，表面张力最大可以达到48mN/m左右，材料有良好的表面活性；从实施例2、4、6、8与实施例1、3、5、7的测试结果对比可以看出，随着乙烯丙烯酸乙酯含量的增加对马来酸酐接枝聚丙烯起到了很好的协同作用，表面张力有明显的提高；从测试结果对比中可以看出随着两者的加入也能使材料的低温冲击强度有明显的提高，这对汽车仪表板安全性的提升是非常有帮助的。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围。
Claims (14)
1.一种汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：由以下重量份的组分组成：
聚丙烯 48～82重量份；
无机填料 10～30重量份；
增韧剂 5～15重量份；
马来酸酐接枝聚合物 1～4重量份；
乙烯丙烯酸乙酯 1～5重量份；
抗氧剂 0.1～2重量份。
其它助剂 0～3重量份。
2.根据权利要求1汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述的聚丙烯50～77重量份；马来酸酐接枝聚合物3重量份；乙烯丙烯酸乙酯3～5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯在230℃、2.16kg负荷条件下熔融指数为5～60g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯。
5.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述均聚丙烯的结晶度为70～100％，等规度为99～100％。
6.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其中，乙烯单体重复单元摩尔含量为4～10％。
7.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石的一种或它们的混合物，平均粒径为1～10微米。
8.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物。
9.根据权利要求8所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述乙烯-辛烯线性共聚物的密度为0.88～0.90g/cm3、在230℃和2.16kg负荷条件下熔融指数为0.5～10g/10min。
10.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸酐接枝聚丙烯，其密度为0.91g/cm3，维卡软化温度为145℃，接枝率为0.8％，在230℃、2.16kg负荷条件下熔体流动速率为50g/10min。
11.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述乙烯丙烯酸乙酯，其丙烯酸乙酯含量为15％～30％。
12.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合；辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或几种混合。
13.根据权利要求1或2所述的汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物，其特征在于：所述其它助剂为颜色色粉或色母粒。
14.一种制备权利要求1或2所述汽车搪塑仪表板骨架用的聚丙烯组合物的方法，其特征在于：其步骤如下：
（1）按重量份配比称取组合物各组分原料；
（2）将称量的原料在高速混合器中干混3～5分钟；
（3）将步骤（2）所得产物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。
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