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CN110105654B - 一种汽车内饰用无卤阻燃软质材料及其制备方法 - Google Patents

一种汽车内饰用无卤阻燃软质材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车内饰用无卤阻燃软质材料及其制备方法。这种无卤阻燃软质材料是由以下的原料组成：聚烯烃弹性体、乙烯‑乙酸乙烯共聚物、聚乙烯、马来酸酐接枝相容剂、无卤阻燃剂、加工助剂。同时也公开了这种无卤阻燃软质材料的制备方法。还公开了这种无卤阻燃软质材料在制备汽车内饰件的应用。本发明的无卤阻燃软质材料具有柔软、耐高低温、抗UV、耐候、低气味等性能，并满足UL94 V0的阻燃要求。本发明的材料综合性能优异，制备工艺简单，值得推广应用，适合于用作汽车内饰的软质材料，如座椅护板包胶、手套箱储物盒胶垫、皮纹装饰包胶等的软质部分。

Description

一种汽车内饰用无卤阻燃软质材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种汽车内饰用无卤阻燃软质材料及其制备方法。
背景技术
目前汽车内饰件的软质部分大多数是采用PVC、PU材料进行制作，硬度要求在70-85A。而单纯以聚丙烯或者聚乙烯为主体树脂的材料，无法满足低的硬度要求。PVC材料中含有卤素，在汽车行业日渐严格的无卤环保要求下，会逐步被取代。而PU材料的耐高低温性能差，容易出现老化裂解的情况。同时基于新能源汽车的要求，汽车用材料的要求也在往阻燃方面进行发展。
如何改善现有汽车内饰用软质材料的性能，满足阻燃的技术要求，成为了本行业工作关注的热点问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，满足汽车用内饰软质材料的要求，本发明的目的之一在于提供一种具有优异阻燃性能和耐候性能的无卤阻燃软质材料，本发明的目的之二在于提供这种无卤阻燃软质材料的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种无卤阻燃软质材料在制备汽车内饰件的应用。
为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供了一种无卤阻燃软质材料，这种无卤阻燃软质材料是由以下质量百分比的原料组成：
Figure BDA0002022359250000011
这种无卤阻燃软质材料中，聚烯烃弹性体优选的质量百分比为20％～40％；乙烯-乙酸乙烯共聚物优选的质量百分比为15％～25％；聚乙烯优选的质量百分比为10％～20％；马来酸酐接枝相容剂优选的质量百分比为2％～5％；无卤阻燃剂优选的质量百分比为30％～40％；加工助剂优选的质量百分比为1％～4％。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为40g/10min～80g/10min；进一步优选的，聚烯烃弹性体在190℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为40g/10min～60g/10min。
在本发明中，聚烯烃弹性体选用高熔融指数的材料，在汽车内饰软质部件注塑时，可以获取到良好的外观效果，避免水纹、发白、缺胶等现象的产生。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)中乙酸乙烯酯(VA)的含量为18％～30％；进一步优选的，乙烯-乙酸乙烯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为25％～30％。
在本发明中，聚烯烃弹性体和乙烯-乙酸乙烯共聚物能够让产品得到合适的柔软度，拥有良好的弹性以及触感。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，聚乙烯在190℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为1g/10min～5g/10min；进一步优选的，聚乙烯在190℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为3g/10min～5g/10min。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，马来酸酐接枝相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯共聚物、、马来酸酐接枝POE中的至少一种。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，马来酸酐接枝相容剂的接枝率为0.5％～1.5％。
在本发明中，马来酸酐接枝相容剂能够促进树脂成分与阻燃剂成分的相容性，提高产品表面的耐刮擦性能，提高产品的力学性能。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，无卤阻燃剂选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-氮复合阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；进一步优选的，无卤阻燃剂选自二乙基次膦酸铝、二丁基次膦酸铝、二苯基次膦酸铝、次磷酸铝、次磷酸锌、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯异辛酯、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；再进一步优选的，无卤阻燃剂选自次磷酸铝、氰尿酸三聚氰胺、氢氧化镁中的至少两种；更进一步优选的，无卤阻燃剂为次磷酸铝和氰尿酸三聚氰胺以质量比1：(1～2)组成的复配阻燃剂。
优选的，这种无卤阻燃软质材料中，加工助剂选自润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂、偶联剂中的至少一种。
优选的，加工助剂中，润滑剂选自聚二甲基硅氧烷、脂肪酸酰胺、硬脂酸盐、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、石蜡中的至少一种。
在本发明中，润滑剂起到促进配方各组分在双螺杆挤出机的分散作用，减少与机器设备的摩擦，并能改善产品的表面手感。
优选的，加工助剂中，抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；进一步优选的，抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂混合组成的复配物，如可选自抗氧剂B215。
在本发明中，抗氧剂能够防止配方各组分在双螺杆挤出机中加工时产生分解，提高产品的使用寿命。
优选的，加工助剂中，光稳定剂选自二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、丙烯腈衍生物类、受阻胺类光稳定剂中的至少一种；进一步优选的，光稳定剂选自UV-P、UV-329、UV-531、UV-622、UV-770、UV-944中的至少一种。
在本发明中，光稳定剂可以抑制或减缓光化学反应，阻止或延迟材料光老化的过程，提高产品的使用寿命。
优选的，加工助剂中，着色剂选自钛白粉、炭黑、色粉中的至少一种。
在本发明中，可以根据汽车内饰用产品的实际情况添加着色剂，满足外观的应用要求。
优选的，加工助剂中，偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂中的至少一种。
在本发明中，偶联剂可以改善无机材料(如无机类阻燃剂)与树脂的界面性能，从而提高产品的加工性能，进而使汽车内饰用品获得良好的表面质量以及综合性能。
本发明还提供了这种无卤阻燃软质材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)按照上述的组成称取原料，混合，得到混合料；
2)将混合料加入到密炼机中进行密炼；
3)将密炼后的混合料通过双锥喂料加入到双螺杆挤出机中，挤出，造粒，得到无卤阻燃软质材料。
优选的，这种无卤阻燃软质材料的制备方法步骤2)中，密炼机的密炼温度为140℃～160℃。
在本发明的制备方法中，通过低温密炼，可以减少产品成分的分解产生小分子，满足产品的低气味要求。
优选的，这种无卤阻燃软质材料的制备方法步骤3)中，双螺杆挤出机的工艺条件如下：双螺杆挤出机的长径比为(38～42)：1；最高工作温度不高于180℃；主机转速为250r/min～300r/min；进一步优选的，双螺杆挤出机的长径比为40：1；工作温度为150℃～180℃；主机转速为270r/min～290r/min。
本发明还提供了上述这种无卤阻燃软质材料在制备汽车内饰件的应用。
进一步的，上述这种无卤阻燃软质材料为一种汽车内饰用无卤阻燃软质材料。
优选的，上述这种无卤阻燃软质材料用于制备汽车内饰件的软质部件，包括但不仅限于座椅护板包胶、手套箱储物盒胶垫、皮纹装饰包胶。
本发明的有益效果是：
本发明的无卤阻燃软质材料具有柔软、耐高低温、抗UV、耐候、低气味等性能，并满足UL94V0的阻燃要求。本发明的材料综合性能优异，制备工艺简单，值得推广应用，适合于用作汽车内饰的软质材料，如座椅护板包胶、手套箱储物盒胶垫、皮纹装饰包胶等的软质部分。而常规的以聚乙烯或者聚丙烯为主体树脂的材料由于其硬度在55D以上，只能用于汽车内饰的硬质部分。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料或设备如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。
本发明实施例1-4和对比例1-3中采用的原材料如表1所示。
表1实施例1-4和对比例1-3的原材料
Figure BDA0002022359250000041
实施例1-4和对比例1-3的配方组分(质量百分比)见下表2。
表2实施例1-4和对比例1-3的原料组成
Figure BDA0002022359250000051
表2中的实施例1-4和对比例1的制备方法如下：
a)按配方组分称取各原材料；
b)将所有原材料进行混合均匀，得到混合料；
c)将混合料加入到密炼机进行密炼；
d)对密炼后的混合料通过双锥喂料加入到双螺杆挤出机；
e)双螺杆挤出机挤出、造粒，得到无卤阻燃软质材料。
其中，密炼机的密炼温度为150℃。双螺杆挤出机的长径比是40:1。双螺杆挤出机的各温区设定温度为：150℃，180℃，180℃，180℃，175℃，175℃，170℃，170℃，170℃，165℃。主机转速280r/min。
表2中的对比例2-3的制备方法如下：
a)按配方组分称取各原材料；
b)将所有原材料进行混合均匀，得到混合料；
c)将混合料倒入双螺杆挤出机挤出、造粒。
其中，双螺杆挤出机的长径比是40:1。双螺杆挤出机的各温区设定温度为：150℃，190℃，190℃，190℃，185℃，185℃，180℃，180℃，180℃，175℃。主机转速280r/min。
实施例1～4所制得的无卤阻燃软质材料均可以作为一种汽车内饰用材料，以下再进一步具体说明。
实施例1
实施例1的无卤阻燃软质材料原料组成如表2所示。其中，聚烯烃弹性体为POE6502，熔融指数为50g/10min。乙烯-乙酸乙烯共聚物为EVA 7470M，VA值为26％。聚乙烯为SP0540，熔融指数为4g/10min。PE-g-MAH相容剂为能之光生产的MC218。无卤阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺和次磷酸铝的配合使用。润滑剂为聚乙烯蜡BN500。着色剂为钛白粉R-103。抗氧剂为B215，由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成。光稳定剂为氰特UV-329。
实施例2
实施例2与实施例1区别在于POE为30％。EVA为18％。聚乙烯为12％。本例通过调整这些组成可增加产品硬度，适合不同车型和部件的硬度需求。本例其它成分质量百分比见表2。
实施例3
实施例3与实施例1区别在于POE为25％。EVA为21％。聚乙烯为14％。本例通过调整这些组成可增加产品硬度，适合不同车型和部件的硬度需求。本例其它成分质量百分比见表2。
实施例4
实施例4与实施例1区别在于POE为20％。EVA为25％。聚乙烯为15％。本例通过调整这些组成可增加产品硬度，适合不同车型和部件的硬度需求。本例其它成分质量百分比见表2。
对比例1
对比例1与实施例1区别在于不添加POE，EVA为50％。本例其它成分质量百分比见表2。
对比例2
对比例2与实施例1区别在于不添加POE和EVA，聚乙烯为60％。本例其它成分质量百分比见表2。
对比例3
对比例3与实施例1区别在于不添加POE、EVA和聚乙烯，聚丙烯为60％。本例其它成分质量百分比见表2。
实施例1-4和对比例1-3制备所得的无卤阻燃热性弹性体的性能测试结果见表3。
表3实施例1-4和对比例1-3的性能测试结果
Figure BDA0002022359250000061
Figure BDA0002022359250000071
表3中的气味等级的测试方法参考大众公司的企业标准PV3900-2000《汽车内部的部件气味检验》，气味等级评判标准可参见表4。
表4气味等级评价标准
Figure BDA0002022359250000081
通过表3中的测试结果可知，本发明实施例所制得的无卤阻燃软质材料，其硬度在70-85A，可以满足汽车内饰件对软质材料的要求，具备了阻燃、低气味、抗UV、耐高低温等性能要求。而类似对比例单纯的聚乙烯或者聚丙烯为主体树脂的材料在添加阻燃剂后，硬度在60-70D，无法生产汽车软质部件。同时其熔融指数较低，容易产生注塑不良。
根据上述说明书的描述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应该属于本发明的权利要求保护范围以内。

Claims (7)

1.一种无卤阻燃软质材料，其特征在于：是由以下质量百分比的原料组成：
Figure FDA0002994121210000011
所述聚烯烃弹性体在190℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为40g/10min～80g/10min；
所述马来酸酐接枝相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝POE中的至少一种；
所述无卤阻燃剂为次磷酸铝和氰尿酸三聚氰胺以质量比1：(1～2)组成的复配阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃软质材料，其特征在于：所述乙烯-乙酸乙烯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为18％～30％。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃软质材料，其特征在于：所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃软质材料，其特征在于：加工助剂选自润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂、偶联剂中的至少一种。
5.一种无卤阻燃软质材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按照权利要求1～4任一项所述的组成称取原料，混合，得到混合料；
2)将混合料加入到密炼机中进行密炼；
3)将密炼后的混合料通过双锥喂料加入到双螺杆挤出机中，挤出，造粒，得到无卤阻燃软质材料。
6.根据权利要求5所述的一种无卤阻燃软质材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，密炼机的密炼温度为140℃～160℃。
7.权利要求1～4任一项所述的一种无卤阻燃软质材料在制备汽车内饰件的应用。
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