本发明涉及汽车材料,具体涉及一种低光泽汽车内饰材料及其制备方法。
背景技术:
1、聚丙烯是丙烯通过加聚反应而成的聚合物,作为一种通用塑料,具有质轻、可塑性优良、易成型等优点广泛用于汽车内饰件之中,涉及仪表板、门内板、副仪表板和立柱等,为提升汽车内饰件的舒适性和安全性,内饰件表面需为哑光效果,即低光泽效果,然而聚丙烯材料光泽度较高,注塑饰件的镜面反射能力较强,会直接影响汽车内饰的视觉档次,并且制件表面对光线的反射能力较强,对于汽车的安全驾驶也是十分不利的,因此,聚丙烯材料需要经过消光处理后才可以满足汽车内饰件低光泽的要求,要实现聚丙烯材料表面低光泽效果需要提升材料表面粗糙度,以此增加光线的漫反射过程。
2、目前,降低聚丙烯光泽度的方式,主要是加入无机填料,如:滑石粉、碳酸钙、粉煤灰、云母等,相比较而言,滑石粉对于光泽度的降低效果更为显著,但是,滑石粉在聚丙烯基体中的分散性较差,并且需要加入较大量才能达到所需效果。此外,由于聚丙烯材料的阻燃性能、力学性能较差。因此,需要制备出一种能综合提高聚丙烯材料的阻燃性能、力学性能,并且降低光泽度的聚丙烯材料。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种低光泽汽车内饰材料及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种低光泽汽车内饰材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯树脂60-80份,改性poe树脂15-20份,增强填料12-18份,抗氧剂0.5-1份,分散剂0.2-0.4份;
4、所述改性poe树脂由以下步骤制备:
5、步骤a1、将三氯氧磷和乙腈加入烧瓶中搅拌混合均匀,升高体系温度至60-70℃,分三次加入4-三甲氧硅基丁醇乙腈溶液,每次间隔10min,然后再次升高温度至85℃,回流16-22h后,过滤收集沉淀,即得产物1;
6、步骤a2、将烯丙胺和三乙胺在二氯甲烷中混合均匀,然后调节体系温度至0-5℃,缓慢加入产物1后搅拌1h,再升高体系温度至室温,持续搅拌反应8-12h,待反应结束后,过滤、洗涤、干燥,即得端双键阻燃剂;
7、步骤a3、将poe树脂、苯乙烯和端双键阻燃剂加入搅拌器中,以400-600rpm的转速搅拌10-20min得到混合物后,将混合物加入双螺杆挤出机熔融共混,然后将挤出后的产物冷却、造粒,即得改性poe树脂;
8、具体地,步骤a1中三氯氧磷、乙腈和4-三甲氧硅基丁醇乙腈溶液的用量比为0.1-0.3mol:50ml:250ml,4-三甲氧硅基丁醇乙腈溶液是由4-三甲氧硅基丁醇和乙腈以0.2-0.6mol:250ml的用量比混合而成;
9、具体地,步骤a2中烯丙胺、三乙胺、二氯甲烷和产物1的用量比为0.051-0.102mol:0.05-0.1mol:200ml:0.05-0.1mol;
10、具体地,步骤a3中poe树脂、苯乙烯和端双键阻燃剂的质量比为100:3-7:3-7;
11、具体地,步骤a3中双螺杆挤出机的主螺杆转速为155-175rpm,1-7段的温度分别为125-135℃、165-175℃、185-195℃、195-205℃、180-190℃、165-175℃、120-130℃。
12、所述增强填料由以下步骤制备:
13、步骤b1、将滑石粉分散在乙醇溶液中,超声处理30min,再加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,并调节体系温度至55-65℃,持续搅拌4-6h,待反应结束后,离心,收集沉淀,将沉淀重新分散在去离子水中混合均匀,再加入三聚氰胺和二环己基碳二亚胺,升高体系温度至100-120℃,反应5-6h,洗涤、抽滤,并在室温下干燥,即得改性滑石粉;
14、步骤b2、将正硅酸乙酯和3-三乙氧硅基丙腈加入乙醇中混合搅拌均匀,记为混合液1;再将氨水和去离子水在乙醇中混合均匀,记为混合液2;然后将玻璃纤维粉分散在乙醇中超声处理30min,加热至45-55℃,调节ph为9,再缓慢滴加混合液1和混合液2,滴加时间为2-3h,待滴加结束后,在60-70℃下搅拌反应3-4h,静置24h后,离心、洗涤、收集产物,再向产物中加入48wt%的硫酸溶液,并在90℃下搅拌回流2-3h后,离心、洗涤、冷冻干燥,即得改性玻璃纤维;
15、步骤b3、将改性滑石粉和改性玻璃纤维分散在乙醇中,超声处理30-50min,调节体系温度至60-70℃,并以800-1000rpm的转速搅拌5-8h,待反应结束后,冷却至室温,离心、洗涤、干燥,即得增强填料;
16、具体地,步骤b1中滑石粉、乙醇溶液、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三聚氰胺和二环己基碳二亚胺的用量比为3-6g:100ml:0.01-0.02mol:1.26-2.52g:1.3-2.6g,乙醇溶液是由乙醇和去离子水以体积比为9:1混合而成;
17、具体地,步骤b2中玻璃纤维粉、乙醇、混合液1、混合液2和硫酸溶液的用量比为2-4g:50ml:50ml:50ml:40-60ml,混合液1中正硅酸乙酯、3-三乙氧硅基丙腈和乙醇的用量比为0.3-0.6g:0.1-0.2g:50ml,混合液2中氨水、去离子水和乙醇的用量比为0.7-1.4g:6-10ml:40-44ml;
18、具体地,步骤b3中改性滑石粉、改性玻璃纤维和乙醇的质量比为1-2:0.5-1:50。
19、一种低光泽汽车内饰材料的制备方法包括以下步骤:
20、按重量份称取原料,将聚丙烯树脂、改性poe树脂、增强填料、抗氧剂以及分散剂混合搅拌均匀后,转移至双螺杆挤出机,经熔融挤出、造粒、干燥,即得低光泽汽车内饰材料;
21、具体地,双螺杆挤出机的挤出温度为200-220℃,螺杆转速为350-450r/min。
22、本发明的有益效果:
23、本发明制备的汽车内饰材料是以聚丙烯树脂为主要原料,添加改性poe树脂提高了基体的力学性能以及阻燃性能;添加增强填料,降低了聚丙烯基体的光泽度,进一步提高了基体的阻燃性能。
24、改性poe树脂中,先利用三氯氧磷中的氯原子与4-三甲氧硅基丁醇中的羟基反应,生成产物1;然后利用产物1中剩余的氯原子与烯丙胺中的氨基反应,生成端双键阻燃剂;最后,采用熔融接枝法,在双螺杆挤出机上将poe树脂、苯乙烯以及端双键阻燃剂进行接枝,得到改性poe树脂。改性poe树脂在基体中以增韧剂的形式存在,提高了基体的力学性能,还提高了基体的阻燃性能;采用将端双键阻燃剂接枝在poe树脂中的方式,利用poe树脂与聚丙烯之间较好相容性,改善了传统阻燃剂在基体中与聚丙烯相容性差的问题,避免了阻燃剂在聚丙烯中析出、迁移等问题的发生,进一步提高了基体的阻燃性。
25、增强填料是以滑石粉为基体材料,先利用硅烷偶联剂对滑石粉进行表面修饰,然后利用修饰后滑石粉表面的环氧基与三聚氰胺中的氨基反应,将三嗪结构接枝在滑石粉表面,提高了滑石粉在基体中的分散性;再将正硅酸乙酯和3-三乙氧硅基丙腈作为合成二氧化硅的原料,在玻璃纤维表面包覆二氧化硅,然后将二氧化硅表面的-c≡n基在酸性条件下水解成羧基,合成表面含有羧基的改性玻璃纤维;最后,利用改性滑石粉表面接枝的三聚氰胺中氨基与改性玻璃纤维中羧基之间反应,合成增强填料。增强填料的添加,不仅降低了基体的光泽度,还提高了基体力学性能;这是由于增强填料中含有的片层结构的滑石粉,能提高基体表面的粗糙度,使入射光容易产生漫反射现象,进而导致基体表面的光泽度较低;玻璃纤维具有优异强度和刚度,将其加入基体中能显著提高基体的强度,同时其表面包覆的二氧化硅层还增加了玻璃纤维的粗糙度,进而增加了基体的粗糙度,进一步降低了基体表面的光泽度;由于二氧化硅具有一定的抗冲击能力,将其包覆在玻璃纤维表面,提高了玻璃纤维的抗冲击性能,降低了玻璃纤维的脆性;此外,三嗪结构被引入基体后,进一步提高了基体的阻燃性能。
1.一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:聚丙烯树脂60-80份,改性poe树脂15-20份,增强填料12-18份,抗氧剂0.5-1份,分散剂0.2-0.4份;
2.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤a1中三氯氧磷、乙腈和4-三甲氧硅基丁醇乙腈溶液的用量比为0.1-0.3mol:50ml:250ml,4-三甲氧硅基丁醇乙腈溶液是由4-三甲氧硅基丁醇和乙腈以0.2-0.6mol:250ml的用量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤a2中烯丙胺、三乙胺、二氯甲烷和产物1的用量比为0.051-0.102mol:0.05-0.1mol:200ml:0.05-0.1mol。
4.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤a3中poe树脂、苯乙烯和端双键阻燃剂的质量比为100:3-7:3-7。
5.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤a3中双螺杆挤出机的主螺杆转速为155-175rpm,1-7段的温度分别为125-135℃、165-175℃、185-195℃、195-205℃、180-190℃、165-175℃、120-130℃。
6.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,所述增强填料由以下步骤制备:
7.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤b1中滑石粉、乙醇溶液、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三聚氰胺和二环己基碳二亚胺的用量比为3-6g:100ml:0.01-0.02mol:1.26-2.52g:1.3-2.6g,乙醇溶液是由乙醇和去离子水以体积比为9:1混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤b2中玻璃纤维粉、乙醇、混合液1、混合液2和硫酸溶液的用量比为2-4g:50ml:50ml:50ml:40-60ml,混合液1中正硅酸乙酯、3-三乙氧硅基丙腈和乙醇的用量比为0.3-0.6g:0.1-0.2g:50ml,混合液2中氨水、去离子水和乙醇的用量比为0.7-1.4g:6-10ml:40-44ml。
9.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料,其特征在于,步骤b3中改性滑石粉、改性玻璃纤维和乙醇的质量比为1-2:0.5-1:50。
10.根据权利要求1所述的一种低光泽汽车内饰材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: