环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的配方、制备方法及装置与流程

1.本发明涉及汽车制造技术领域，具体为环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的配方、制备方法及装置。


背景技术：

2.近些年国家发改委、生态环境部正式发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，汽车内饰材料同步积极相应，采用低碳环保材料来填充聚丙烯材料，降低石油基塑料树脂的使用量。目前为止，基于热压工艺的麻纤维毡填充聚丙烯材料已广泛地应用于汽车门板和座椅后背内衬件，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。
3.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。聚丙烯材料作为汽车门板和座椅后背内衬件虽然满足内饰材料低碳环保的要求，但由于气味较大加上外观难以修饰而使得其在汽车内饰件有所局限，目前去除或改善汽车内饰件和包覆件的途径主要是利用活性炭、硅胶等，但是活性炭的微孔孔径大小不一，最大孔径高达约1000埃，气体吸附无针对性，能够将其他添加剂一并吸附，影响了材料的其他特性，而且具有吸附饱和性，不能彻底清除气味，高温下被吸附小分子物质还会再次释放出来，气味控制效果差强人意，因此仍需通过对聚丙烯材料进行源头处的除异味处理。
4.另外，现有的改性聚丙烯料的制备仍普遍采用传统通用型混料反应釜和双螺杆挤出机结构，利用反应釜进行聚丙烯料的热混接枝，并在反应完成后通过人工卸料输送进入挤出机内进行挤出，在原料转移过程中，高温接枝完成的成品料经转移损失大量热量，导致料体固化需在挤出机内部再次升温，二次升温严重影响料体内大分子链的稳定性破坏料粒的分子结构，使成品料性质变化，其次需投入的人员劳动力度加大，生产成本较高，存在一定缺陷。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
6.为此，本发明所采用的技术方案为：环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的配方、制备方法及装置，按重量百分比计，包括以下组分：回收聚丙烯料粒80
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100份、马来酸酐1
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5份、过氧化异丙苯0.3
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0.5份、特调抗氧剂0.01
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0.02份、聚丙烯相容剂1
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5份，将上述原料投入改性聚丙烯料的制备装置内，经预融、高温改性、接枝、压料和剪切挤出完成制备。所述特调抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂565复合而成的特殊抗氧剂，所述特调抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂565的比例为2.2：1；所述预融、高温改性和接枝步骤中，设备炉内温度分别为150
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165℃、230
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250℃和210
±
5℃，所述高温改性步骤时间控制于10
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15min；所述压料和剪切挤出出料口熔融温区200℃，螺杆转速为10r/min。
7.环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的制备装置，包括热融料箱、挤出切粒机构、切粒驱动电机以及安装于热融料箱内部的混融挤出螺杆，所述热融料箱的两侧分别固定连接有混料驱动电机和挤出筒，所述混料驱动电机的输出端于混融挤出螺杆的一端固定连接，所述热融料箱和挤出筒的内部开设有进料斗，所述挤出切粒机构固定套接于挤出筒的端部，所述热融料箱的顶面设有与热融筒腔相连通的进料斗，所述热融筒腔的内壁嵌入安装有涡流线圈，所述热融筒腔的内壁固定安装有搅拌杆；所述挤出切粒机构包括切粒组件和锥齿环套，所述切粒组件转动套接于挤出筒的端部，且切粒组件通过锥齿环套与切粒驱动电机的输出端传动连接，所述切粒组件包括限位环、转环、旋转切粒环和成型阀板，所述限位环固定套接于挤出筒的外侧，所述旋转切粒环和成型阀板分别固定安装于转环和挤出筒的端部，所述转环转动套接于限位环的外侧。
8.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混融挤出螺杆为金属材质构件，所述涡流线圈的端部电连接有涡流发生器，所述涡流线圈呈螺旋状套接于混融挤出螺杆的外周。
9.通过采用上述技术方案，利用涡流线圈对混融挤出螺杆进行涡流感应加热，在混料和挤压出料的过程中进行混融挤出螺杆的加热并通过混融挤出螺杆对物料进行热传导加热，使原材料整体升温，均匀加热。
10.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混融挤出螺杆包括转杆和螺旋布置于转杆外侧的螺旋叶片，所述螺旋叶片的表面开设有与搅拌杆相对应的搅杆过槽，所述搅拌杆的长度小于热融筒腔的半径，所述搅拌杆呈直线排布于热融料箱的内腔中。
11.通过采用上述技术方案，在混融挤出螺杆往复转动的过程中，带动物料进行运动，运动的物料通过静止的搅拌杆进行混料，混融挤出螺杆转动中通过搅拌杆通过搅杆过槽避免搅拌杆和螺旋叶片的表面互相运动干扰。
12.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锥齿环套固定套接于转环的外侧，所述转环的内侧设有若干与限位环表面相抵接的滚珠，所述切粒驱动电机的输出端固定连接有传动锥齿且与锥齿环套的表面相啮合；所述旋转切粒环的内侧焊接有若干切削刃，所述成型阀板的表面开设有若干均匀分布的挤出孔，所述切削刃的一侧与成型阀板的表面滑动贴合。
13.通过采用上述技术方案，在切粒驱动电机的驱动下，转环带动旋转切粒环和切削刃转动，切削刃贴合成型阀板表面转动对挤出料进行循环切粒操作，形成改性聚丙烯料。
14.本发明所取得的有益效果为：1.本发明中，通过在现有改性聚丙烯料的制备方式上进行改良优化，利用高温改性使回收聚丙烯料粒与马来酸酐、过氧化异丙苯进行高效接枝，降低马来酸酐的游离量提高改性聚丙烯料的环保型，且采用微量的特调抗氧剂，提高其热稳定性和抗氧化性，避免改性聚丙烯料在车体内部高温化氧化分解释放异味。
15.2.本发明中，通过设置一体化混料、预融、高温改性和挤出操作，完成聚丙烯母料至改性聚丙烯料的完整制备程序，在原料投入后通过混融挤出螺杆和搅拌杆的相对运动进行混料，并利用混融挤出螺杆进行输送挤压出料，一体化成型无需进行人工转移，提高成品料理化性质的稳定，且减少加工程序降低人工成本投入。
16.3.本发明中，通过涡流加热结构，利用涡流线圈对混融挤出螺杆进行涡流感应加热，在混料和挤压出料的过程中进行混融挤出螺杆的加热并通过混融挤出螺杆对物料进行热传导加热，使原材料整体升温，均匀加热，避免局部高温导致的原材料分子结构损坏，提高成品率。
附图说明
17.图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；图2为本发明一个实施例的侧视结构示意图；图3为本发明一个实施例的热融料箱内部结构示意图；图4为本发明一个实施例的图3的a处结构示意图；图5为本发明一个实施例的挤出切粒机构分解结构示意图。
18.附图标记：100、热融料箱；110、混料驱动电机；120、进料斗；130、挤出筒；140、热融筒腔；150、涡流线圈；160、搅拌杆；200、挤出切粒机构；210、切粒组件；220、锥齿环套；211、限位环；212、转环；213、旋转切粒环；214、成型阀板；215、切削刃；300、切粒驱动电机；400、混融挤出螺杆；410、转杆；420、螺旋叶片；430、搅杆过槽。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
21.下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的配方、制备方法及装置。
22.实施例1：结合图1
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5所示，本发明提供的环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的配方、制备方法，按重量百分比计，包括以下组分：回收聚丙烯料粒100份、马来酸酐3份、过氧化异丙苯0.4份、特调抗氧剂0.01份、聚丙烯相容剂3份，回收聚丙烯料粒、马来酸酐和过氧化异丙苯
为现有市售材料，采用回收聚丙烯料粒有效降低成本且达到环保目的，将上述原料投入改性聚丙烯料的制备装置内，经预融、高温改性、接枝、压料和剪切挤出完成制备，高温改性、接枝为同步进行。特调抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂565复合而成的特殊抗氧剂，特调抗氧剂氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂565的比例为2.2：1，抗氧剂1010与抗氧剂565为现有市售材料；预融、高温改性和接枝步骤中，设备炉内温度分别为150
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165℃、230
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250℃和210
±
5℃，高温改性步骤时间控制于10
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15min；压料和剪切挤出出料口熔融温区200℃，螺杆转速为10r/min。
23.环保型汽车内饰用改性聚丙烯料的制备装置，包括热融料箱100、挤出切粒机构200、切粒驱动电机300以及安装于热融料箱100内部的混融挤出螺杆400，热融料箱100的两侧分别固定连接有混料驱动电机110和挤出筒130，混料驱动电机110的输出端于混融挤出螺杆400的一端固定连接，热融料箱100和挤出筒130的内部开设有进料斗120，挤出切粒机构200固定套接于挤出筒130的端部，热融料箱100的顶面设有与热融筒腔140相连通的进料斗120，热融筒腔140的内壁嵌入安装有涡流线圈150，热融筒腔140的内壁固定安装有搅拌杆160；挤出切粒机构200包括切粒组件210和锥齿环套220，切粒组件210转动套接于挤出筒130的端部，且切粒组件210通过锥齿环套220与切粒驱动电机300的输出端传动连接，切粒组件210包括限位环211、转环212、旋转切粒环213和成型阀板214，限位环211固定套接于挤出筒130的外侧，旋转切粒环213和成型阀板214分别固定安装于转环212和挤出筒130的端部，转环212转动套接于限位环211的外侧。
24.在该实施例中，混融挤出螺杆400为金属材质构件，涡流线圈150的端部电连接有涡流发生器，涡流线圈150呈螺旋状套接于混融挤出螺杆400的外周。
25.具体的，利用涡流线圈150对混融挤出螺杆400进行涡流感应加热，在混料和挤压出料的过程中进行混融挤出螺杆400的加热并通过混融挤出螺杆400对物料进行热传导加热，使原材料整体升温，均匀加热。
26.在该实施例中，混融挤出螺杆400包括转杆410和螺旋布置于转杆410外侧的螺旋叶片420，螺旋叶片420的表面开设有与搅拌杆160相对应的搅杆过槽430，搅拌杆160的长度小于热融筒腔140的半径，搅拌杆160呈直线排布于热融料箱100的内腔中，混融挤出螺杆400往复转动的过程中，带动物料进行运动，运动的物料通过静止的搅拌杆160进行混料，单向转动混融挤出螺杆400使得物料向热融料箱100的一端运动与热融筒腔140的内壁抵接对物料进行持续挤压，且在混融挤出螺杆400反向转动时可进行物料挤出成型。
27.具体的，在混融挤出螺杆400往复转动的过程中，带动物料进行运动，运动的物料通过静止的搅拌杆160进行混料，混融挤出螺杆400转动中通过搅拌杆160通过搅杆过槽430避免搅拌杆160和螺旋叶片420的表面互相运动干扰。
28.在该实施例中，锥齿环套220固定套接于转环212的外侧，转环212的内侧设有若干与限位环211表面相抵接的滚珠，切粒驱动电机300的输出端固定连接有传动锥齿且与锥齿环套220的表面相啮合；旋转切粒环213的内侧焊接有若干切削刃215，成型阀板214的表面开设有若干均匀分布的挤出孔，切削刃215的一侧与成型阀板214的表面滑动贴合，在切粒驱动电机300的驱动下，转环212带动旋转切粒环213和切削刃215转动，切削刃215贴合成型阀板214表面转动对挤出料进行循环切粒操作，形成改性聚丙烯料。
29.实施例2：
该实施例与实施例1的区别在于：回收聚丙烯料粒80份、马来酸酐3份、过氧化异丙苯0.4份、特调抗氧剂0.02份、聚丙烯相容剂3份，将上述原料投入改性聚丙烯料的制备装置内，经预融、高温改性、接枝、压料和剪切挤出完成制备，高温改性、接枝为同步进行。特调抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂565复合而成的特殊抗氧剂，特调抗氧剂氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂565的比例为2.2：1。
30.该实施例的优点在于：通过提高特调抗氧剂的相对含量比，提高改性聚丙烯料的抗氧化能力，对抗日常使用中的车内高温，进一步避免改性聚丙烯料在车体内部高温化氧化分解释放异味。
31.本发明的工作原理及使用流程：将配方中原材料通过进料斗120投入热融料箱100的内部，利用混料驱动电机110驱动混融挤出螺杆400进行往复旋转进行原料的混合并通过混融挤出螺杆400的加热并通过混融挤出螺杆400对物料进行热传导加热，使原材料整体升温，均匀加热，避免局部高温导致的原材料分子结构损坏，在混融挤出螺杆400往复转动的过程中，带动物料进行运动，运动的物料通过静止的搅拌杆160进行混料，混融挤出螺杆400转动中通过搅拌杆160通过搅杆过槽430避免搅拌杆160和螺旋叶片420的表面互相运动干扰，10min后改变混料驱动电机110的驱动方式，单向转动混融挤出螺杆400使得物料向热融料箱100的一端运动与热融筒腔140的内壁抵接对物料进行持续挤压，并通过高温对物料进行加热接枝，接枝反应完成后即可反向驱动混融挤出螺杆400输送物料并通过成型阀板214挤出，在切粒驱动电机300的驱动下，切削刃215贴合成型阀板214表面转动对挤出料进行循环切粒操作，形成改性聚丙烯料。
32.在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
34.在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。