一种低气味汽车内饰材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及汽车内饰材料技术领域，具体涉及一种低气味汽车内饰材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着目前市场汽车的需求量的增加，乘用人员对于汽车内饰材料的气味、voc要求也随着需求量的增加而提高，出于乘用人员的要求考虑，中国相应的出台了(gb/t 2730)车内空气质量管控标准，汽车内饰材料是汽车内味道大、voc高的主要影响因素，其散发出的苯、甲醛等小分子有机物是造成车内味道大的主要原因，而且其对乘用人员的身体健康损害大。因此在选材方面，汽车内饰选用气味更低、voc更低的材料至关重要。
3.目前制备低气味、低voc汽车内饰材料的传统方法有：(1)真空烘料的处理方法，通过此方法，一定程度上可以改善材料气味和降低voc，但此方法改善效果有限，远远达不到车内空气管控标准，且处理时间需要10小时及以上，效率低，且材料性能由于高温作用，会相应降低；(2)材料配方中添加无机多孔吸附剂的方法，此方法能相对吸附部分小分子，但需要达到吸附平衡则要求很高，很难长效降低材料气味和voc，而且添加比例高，材料基本性能下降明显，很难达到车内材料需要的性能。
4.目前越来越多研究者把制备低气味材料的方法转移到超临界流体提纯技术上，超临界是介于气体和液体中间的一种状态，目前市场上用途最多的为超临界二氧化碳和超临界氮气，环保且制备方法简单，其对小分子溶解度高，能够有效作为提纯汽车内饰材料的介质，例如，专利cn107090128b通过连续挤出超临界流体技术制备低气味材料，此方法高效环保，但过程控制比较困难，且由于超临界气体对于小分子的溶解度随着温度升高而降低，随着压力的升高而升高，挤出设备很难做到高压，且由于是熔融挤出温度，温度过高，溶解度低，对于气味改善、voc降低有限。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种低气味汽车内饰材料及其制备方法，利用高压釜超临界流体间歇方式提纯汽车内饰材料，充分满足目前市场上汽车材料气味的要求日益严格的要求，材料气味等级3.0级别及以下。
6.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种低气味汽车内饰材料的制备方法，包括如下步骤：
7.(1)按照重量份称取以下组分：聚丙烯60～85重量份、填充剂10～30重量份、吸附剂0.5～2重量份、润滑剂0.5～1重量份、增韧剂3～10重量份和抗氧剂0.3～1重量份，共混后加入双螺杆挤出机中混合均匀，并经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒和干燥后，得到初级产品；
8.(2)将初级产品加入高压釜中，采用高压釜超临界流体间歇方式提纯初级产品，制得低气味汽车内饰材料。
9.进一步的，所述步骤(2)中高压釜超临界流体间歇方式提纯初级产品的工艺过程为：将初级产品放入高压釜中，控制高压釜内温度在80～140℃，高压釜内超临界流体的压力为6～12mpa，恒温恒压10～90分钟，然后冷却至80℃后以1～20mpa/s的速度卸压至常压；其中，初级产品在高压釜中的加入量所占体积为高压釜容积的1/3～2/3。
10.进一步的，所述超临界流体为二氧化碳、氮气、戊烷、丁烷或庚烷。
11.进一步的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者的复配物，并且聚丙烯溶脂大于10g/10min。
12.进一步的，所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、碱氏硫酸钡、空心玻璃微珠、晶须、云母中的一种或多种。
13.进一步的，所述吸附剂为纳米碱金属氯化物、碱金属硫酸盐、蒙脱石、多孔碳、分子筛、凹凸棒土中的一种或多种。
14.进一步的，所述润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、ebs、介酰酸铵中的一种或多种。
15.进一步的，所述增韧剂为poe、ema、eba、eva或ldpe。
16.进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1098、抗氧剂h318中的一种或两种复配。
17.本发明另一技术方案在于公开一种低气味汽车内饰材料，该材料由上述的低气味汽车内饰材料的制备方法制得。
18.由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：
19.本发明公开的低气味汽车内饰材料及其制备方法，其制备方法包括按照重量份称取以下组分：聚丙烯60～85重量份、填充剂10～30重量份、吸附剂0.5～2重量份、润滑剂0.5～1重量份、增韧剂3～10重量份和抗氧剂0.3～1重量份，共混后加入双螺杆挤出机中混合均匀，并经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒和干燥后，得到初级产品；将初级产品加入高压釜中，采用高压釜超临界流体间歇方式提纯初级产品，制得低气味汽车内饰材料；本发明采用高压釜超临界流体间歇方式能制得气味等级3.0级别及以下的汽车内饰材料，有效满足目前市场对汽车材料气味日益严格的要求。
20.同时，采用超临界流体技术相较于直接烘干材料效率大大提升，并且由于超临界流体对材料具有塑化作用，能大大降低材料内部的内应力，使得材料的机械性能、冲击性能都实现提高；此外，由于采用超临界流体处理初级产品，初级产品中不稳定的β晶转为稳定的α晶，使得材料的拉伸性能也能实现相对提高。
21.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
22.结合实施例从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无
需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
24.本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
25.随着社会发展、汽车的市场需求逐步扩大以及安全健康角度，乘用人员对于汽车内饰材料的气味、voc的要求也大大提升；传统方法制得制备低气味、低voc汽车内饰材料由于改善效果有限、处理时间长、影响材料性能等因素的存在很难达到汽车内饰材料需要的性能；为改善上述问题，现有技术提出将超临界流体提纯技术应用于制备低气味材料，但是该过程控制难度大，对材料气味改善、voc降低有限。本发明针对超临界流体提纯技术通过连续挤出方式制备低气味材料操作难度大的问题，提出一种低气味汽车内饰材料及其制备方法，材料在双螺杆挤出后利用高压釜超临界流体间歇方式提纯，获得的材料气味能达到等级3.0级别及以下，充分满足市场要求。
26.具体的，本发明公开的低气味汽车内饰材料的制备方法，包括如下步骤：
27.(1)按照重量份称取以下组分：聚丙烯60～85重量份、填充剂10～30重量份、吸附剂0.5～2重量份、润滑剂0.5～1重量份、增韧剂3～10重量份和抗氧剂0.3～1重量份，共混后加入双螺杆挤出机中混合均匀，并经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒和干燥后，得到初级产品；
28.(2)将初级产品加入高压釜中，采用高压釜超临界流体间歇方式提纯初级产品，制得低气味汽车内饰材料；即将初级产品放入高压釜中，控制高压釜内温度在80～140℃，高压釜内超临界流体的压力为6～12mpa，恒温恒压10～90分钟，然后冷却至80℃后以1～20mpa/s的速度卸压至常压；其中，初级产品在高压釜中的加入量所占体积为高压釜容积的1/3～2/3，超临界流体选用二氧化碳、氮气、戊烷、丁烷、庚烷中的一种；从环保、能源方面以及与聚合物溶解性等考虑，二氧化碳、氮气、戊烷、丁烷或庚烷均具有良好的效果，其中的超临界二氧化碳具有最好的效果，因此实施例中采用超临界流体为二氧化碳。
29.该制备方法实施时，步骤(1)中聚丙烯溶脂大于10g/10min，选择均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者的复配物；填充剂选择碳酸钙、滑石粉、硅灰石、碱氏硫酸钡、空心玻璃微珠、晶须、云母中的一种或多种；吸附剂选择纳米碱金属氯化物、碱金属硫酸盐、蒙脱石、多孔碳、分子筛、凹凸棒土中的一种或多种，从成本以及吸附效果考虑优选多孔碳；润滑剂选择硬脂酸、聚乙烯蜡、ebs、介酰酸铵中的一种或多种，下述实施例选用聚乙烯蜡和硬脂酸的复配物；增韧剂选择poe、ema、eba、eva或ldpe，实施例选用poe；抗氧剂选择抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1098、抗氧剂h318中的一种或两种复配，从成本角度考虑，抗氧剂优选抗氧剂1010和168的复配物。
30.下面结合具体实施例，对本发明公开的低气味汽车内饰材料及其制备方法作进一
步具体介绍。
31.实施例1
32.按照重量份称取以下组分：聚丙烯74重量份，填充剂20重量份，增韧剂poe 5重量份，抗氧剂1010和抗氧剂168各0.2重量份，聚乙烯蜡和硬脂酸各0.3重量份，将上述原料在低速搅拌机中共混20分钟，加入到带有两道抽真空装置的双螺杆挤出机中混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到初级产品a；
33.按照重量份称取以下组分：聚丙烯73重量份，填充剂20重量份，增韧剂poe 5重量份，吸附剂1重量份，抗氧剂1010和抗氧剂168各0.2重量份，聚乙烯蜡和硬脂酸各0.3重量份，将上述原料在低速搅拌机中共混20分钟，加入到带有两道抽真空装置的双螺杆挤出机中混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到初级产品b；
34.按照重量份称取以下组分：聚丙烯71重量份，填充剂20重量份，增韧剂poe 5重量份，吸附剂3重量份，抗氧剂1010和抗氧剂168各0.2重量份，聚乙烯蜡和硬脂酸各0.3重量份，将上述原料在低速搅拌机中共混20分钟，加入到带有两道抽真空装置的双螺杆挤出机中混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到初级产品c。
35.分别对初级产品a、b和c进行材料性能测试，性能结果如下表1所示。
36.表1初级产品a、b、c的性能对比结果
[0037][0038]
根据以上各初级产品的参数结果，综合材料的机械性能、冲击性能和气味等级，选取初级产品b继续制备符合要求的汽车内饰材料，即将初级产品b放入高压釜中，采用高压釜超临界流体技术并通过特定的工艺制备低气味汽车内饰材料，用不同的工艺处理并得到如下实施例2-5及对比例1的汽车内饰材料产品，分别对各产品进行性能及气味，其结果如下表2和表3所示。
[0039]
实施例2
[0040]
将初级产品b放入高压釜中，控制高压釜内温度为100℃，高压釜内超临界流体的压力为8mpa，恒温恒压40分钟，然后冷却至80℃后以10mpa/s的速度卸压至常压；其中，初级产品在高压釜中的加入量所占体积为高压釜容积的2/3。
[0041]
表2实施例及对比例的工艺处理参数
[0042] 对比例1实施例2实施例3实施例4实施例5恒温温度/℃/100120120120恒温恒压时间/min/40408080
恒压压力/mpa/88810
[0043]
其中，对比例1为未经高压釜超临界流体技术处理的初级产品b。
[0044]
表3实施例及对比例产品材料性能对比结果
[0045][0046]
已知汽车内饰材料气味问题一直是目前定义材料标准中的重要一部分，且机械性能也是反映材料适用性的重要指标，本发明中，实施例2-5为超临界高压釜处理汽车内饰材料的工艺，相较于不处理的对比例而言，其气味得到很大的改善，且材料的基本机械性能相对于有一定的提升，其冲击韧性提高最明显。因此通过本发明得到的产品气味低，且机械性能更好。
[0047]
具体的，本发明中通过对比实施例1中的初级产品a、级产品b、级产品c发现，随着吸附剂的提高，产品的气味相对于有一定的下降，但其机械性能明显下降，很难达到气味和机械性能达到平衡的状态，因此本发明利用超临界流体技术提纯，得到实施例2-5，其工艺以及性能结果如上表3所示，可以发现超临界流体提纯工艺对产品的气味和机械性能影响很大，且从实施例和对比例比较可以看出，利用超临界提纯技术得到产品气味改善明显且机械性能相对于有一定的提高。实施例3和实施例4主要的差异是恒温恒压时间的区别，发现随着恒温恒压时间的增加，气味改善和机械性能增加更加明显，这是由于超临界流体提纯，其流体溶解到产品中需要一定的饱和时间，饱和时间不足，相对于溶解率低，所以气味改善相对较差；实施例2和实施例3的主要差别为恒温温度的不同，对比发现恒温温度对产品气味和机械性能有一定的影响，这是由于温度越高(低于熔融温度)，产品中影响气味的小分子散发出来更多，导致超临界流体溶解更容易，相对溶解效率提高；实施例4和5的主要差别是恒压压力的不同，对比发现随着恒压压力的提高，产品的机械性能和气味都有一定的提升，这是由于压力升高，超临界流体的溶解度提高，所以溶解影响气味的小分子越多，导致气味改善。实施例2-5的机械性能都有所升高，其中冲击韧性的提高是由于超临界流体对产品有塑化作用，大大降低了产品内部的内应力，拉伸强度的提高由于超临界流体处理产品，其聚烯烃中不稳定的β晶转为稳定的α晶，所有拉伸性能相对提高。
[0048]
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。