一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硬塑汽车仪表板用材料及其制备方法，尤其涉及一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯树脂(PP)，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotacticpolyprolene)、无规聚丙烯(atacticpolypropylene)和间规聚丙烯(syndiotacticpolypropylene)三种。
甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95％，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。
随着社会的发展，人们生活水平日益提高，汽车逐渐成为了人们生活的一部分。人们对汽车的要求也越来越高，不仅要求汽车具有良好的使用性能，而且追求汽车具有良好的外形轮廓和舒适美观的内饰。
汽车内饰件，主要是指汽车内部改装所用到的汽车产品，涉及到汽车内部的方方面面，例如手套箱、汽车椅背板、汽车镶嵌板、汽车旁侧板、立柱护板、门板、汽车仪表板、汽车副仪表板、杂物盒、收音机盒和中央控制台等都是汽车内饰件产品。汽车内饰系统是汽车车身的重要组成部分，而且内饰系统的设计工作量占到车造型设计工作量的60％以上，远超过汽车外形， 是车身最重要的部分之一。
汽车仪表板(instrumentpanel)驾驶室中安装各种指示仪表和点火开关等的一个总成。它装在仪表嵌板上，或者作为附件装在转向管柱上。仪表板总成好似一扇窗户，随时反映车子内部机器的运行状态。同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象，是驾驶室内最引人注目的部件。因此，从系能到外观都有着较高的要求。目前的聚丙烯为主要材料的汽车仪表板通常有耐划伤性能差、耐冲击性能差等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一提供一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
本发明所要解决的技术问题之二提供上述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料，其特征在于，包括下述重量份的组分：聚丙烯树脂100份，玻璃纤维10-20份，相容剂4-10份，耐划伤剂0.1-0.5份。
优选的，
所述聚丙烯为共聚聚丙烯。
所述相容剂为单体接枝改性聚丙烯中的一种或多种。
所述单体为2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯或3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯。
所述单体接枝改性聚丙烯的接枝率为0.5-10％，优选为2-5％。
所述单体接枝改性聚丙烯按如下步骤制备：
(1)将100重量份聚丙烯、1-15重量份单体、0.05-0.5重量份引发剂混合均匀；
(2)在170-220℃下加热1-5min，用造粒机造粒。
其中，所述引发剂为过氧化物，如过氧化二异丙苯(DCP)等。
进一步优选的，
所述相容剂为2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸接枝改性聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝改性聚丙烯和3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯接枝改性聚丙烯按照质量比1:1:1共混而成。
所述耐划伤剂选自所述耐划伤剂为耐划伤剂为N,N'-乙撑双硬脂酰胺、二甲基硅油、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠中的一种或其混合物。
优选的，所述耐划伤剂，由下述组分按重量份组成：N,N'-乙撑双硬脂酰胺10-30份、二甲基硅油5-10份、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮5-10份、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠20-40份。
所述的汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，由下述步骤组成：
(1)加入高速混合器中搅拌，经挤出机挤出造粒，制得塑料颗粒；
(2)将上述塑料颗粒加入注塑机中注塑成型，制得所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
显然，在本发明中为提高产品的其他性能，还可以适应性地添加其他助剂，如阻燃剂、着色剂和抗老化剂等。
玻璃纤维，简称玻纤，英文名为：glassfiber或fiberglass，英文缩写为GF，CAS号：14808-60-7，玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好(特别是玻璃棉)，抗拉强度高，电绝缘性好(如无碱玻璃纤维)。可作为增强材料，用来制造增强塑料等制品。玻璃纤维增强的聚丙烯树脂，具有更好的拉伸强度、弯曲模量和缺口冲击强度。
玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维(氧化钠0％～2％，属铝硼硅酸盐玻璃)、中碱玻璃纤维(氧化钠8％～12％，属含硼或不 含硼的钠钙硅酸盐玻璃)和高碱玻璃纤维(氧化钠13％以上，属钠钙硅酸盐玻璃)。
2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸，CAS号：38486-53-5。
甲基丙烯酸缩水甘油酯，CAS号：106-91-2。
3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯，CAS号：2094-99-7。
N,N'-乙撑双硬脂酰胺，CAS号：110-30-5。
二甲基硅油，CAS号：63148-62-9。
2-羟基-4甲氧基二苯甲酮，CAS号：131-57-7。
2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠，CAS号：76656-36-5。
在本发明中可以根据使用者的实际需求，选择不同种类的玻璃纤维，从而使玻纤增强的聚丙烯树脂具有不同方面的优势，也可以选择几种玻璃纤维的混合物。
发明人意外的发现，使用单体接枝改性聚丙烯做相容剂，聚丙烯的耐冲击性能得到了改善，同时，其与耐划伤剂共同作用，增强了耐划伤性能。
尤其是所述相容剂为2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸接枝改性聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝改性聚丙烯和3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯接枝改性聚丙烯按照质量比1:1:1共混时，效果更佳明显，说明三者之间有协同增效作用。
另外，使用N,N'-乙撑双硬脂酰胺、二甲基硅油、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠四者复配而成的耐划伤剂，耐划伤性能更优，说明其具有协同增效的作用。其机理还有待发明人进一步研究探讨。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。实施例中单体接枝改性聚丙烯按照如下方法制备：将100公斤份聚丙烯、10公斤单体、0.1公斤DCP混合均匀；在220℃下加热2min，用造粒机造粒。分别使用2-丙烯酰胺基-3-甲基 丁酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯和3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯，分别制备得到2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸接枝改性聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝改性聚丙烯和3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯接枝改性聚丙烯。经测定，接枝率分别为2.4％、3.0％和2.7％。所选聚丙烯树脂为中国石化仪征化纤股份有限公司生产的聚丙烯GX-121；所选玻璃纤维为衡水艺兴玻纤有限公司生产的无碱短玻纤。
实施例1
按照表1中对应实施例1数据称取各原料后，加入高速混合器中搅拌，控制转速在600r/min、搅拌温度90℃、搅拌时间10分钟，再经螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度220℃，冷却，获得塑料颗粒；将上述塑料颗粒加入注塑机中注塑成型，制得所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
表1：汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料配方表单位：公斤
![]()
实施例2
按照表1中对应实施例2数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
实施例3
按照表1中对应实施例3数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
实施例4
按照表1中对应实施例4数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
实施例5
按照表1中对应实施例5数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
实施例6
按照表1中对应实施例6数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
实施例7
按照表1中对应实施例7数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
实施例8
按照表1中对应实施例8数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料。
测试例
对实施例1～8的汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料常规性能和和耐划伤性进行测试，测试结果见表2。
耐划伤性能的测试方法为使用划伤测试仪评价划伤程度。用一把机械驱动的刮刀在ABS塑料表明刮出一个线段图形。每个刮刀在一个方向上只刮一次。然后利用一个色度计测得未划伤表面相比的颜色偏差△E。
测试条件为：
温度：23±5℃，
支撑力：10N，
划伤速度：1000mm/min，
刮刀直径：1mm。
表2：汽车硬塑仪表板用聚丙烯材料常规性能和耐划伤性能测试表
拉升强度/Mpa弯曲模量/Mpa23℃缺口冲击强度/KJ/m2划伤后的色差△E
测试方法GB/T1040.1-2006GB/T9341-2008GB/T1043.1-2008
实施例128260034.50.28
实施例227265532.80.22
实施例325257031.00.31
实施例432278538.20.18
实施例531274537.50.25
实施例633280038.40.33
实施例732276037.00.29
实施例830270536.60.40
由表2测试数据可以明显的得出，本发明具有较好的耐冲击性和耐划伤性能，尤其是实施例4与实施例5-8相比较，实施例4使用了N,N'-乙撑双硬脂酰胺、二甲基硅油、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠复配的耐划伤剂效果十分明显。实施例1-3与实施例4相比较，实施例4使用了2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸接枝改性聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝改性聚丙烯和3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯接枝改性聚丙烯三者复配的相容剂，拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度都比实施例1-3高，而且耐划伤性能也有提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。