一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料、其制备方法及其应用，TPO表皮材料由质量比为90～99.5:0.5～10的热塑性聚烯烃TPO和纳米粒子填充得到；纳米粒子包括多层石墨烯、碳纳米管、单分散聚苯乙烯微球、氧化锰纳米线、四氧化三铁纳米粒子、气相二氧化硅和纳米炭黑颗粒中的一种或多种。纳米粒子的填充增加了聚合物的自由体积，降低了缠结点密度，同时纳米粒子与高分子之间产生界面滑移、相当于润滑剂的作用使体系的粘度降低，因此降低了材料加工过程中，混炼、压延、挤出等操作的工艺温度。纳米粒子起到了消光作用；纳米粒子的添加对材料的机械性能影响不大且提高了耐摩系数，为工业生产提供了指导。

A low viscosity matte TPO skin material, its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料、其制备方法及其应用
本专利技术属于汽车材料
，尤其涉及一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料、其制备方法及其应用。
技术介绍
汽车仪表板是汽车内饰的重要组成部分。仪表板是非常独特的集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的部件。仪表板可分为硬塑仪表板、软质仪表板。在中高档汽车中，汽车软质仪表板表皮通常采用的高分子材料有聚氯乙烯(PVC)、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃TPO等。PVC表皮价格便宜，但是存在VOC超标等问题。TPU具有很好的综合性能，但是价格较高，通常用在高档汽车中。TPO表皮具有低VOC，且价格比TPU便宜的特点，因此在当前汽车内饰对VOC含量有明确法规要求下，大力发展TPO汽车仪表板表皮是很有市场前景的。当前，为了提高汽车内饰材料的再生利用性和舒适性，满足低VOC排放标准，传统的PVC表皮材料逐渐被聚烯烃系热塑性弹性体TPO取代，TPO容易回收利用，具有成本低、密度小、化学抗性好等优点，，已被广泛用作仪表板表皮、汽车保险杠、挡雨板和其它一些汽车部件。在现有技术中，TPO表皮的工业化生产依然存在很多技术难题。中国专利CN107351495A提出一种多色TPO汽车内饰材料及其制备方法。首先制备单色TPO表皮，通过复合机拼接复合得到多色TPO表皮层，然后进行电晕处理，涂覆一层水性聚氨酯涂料，使其与聚烯烃海绵复合成汽车内饰材料。其中，电晕处理后涂覆聚氨酯涂料是为了改善TPO表皮的哑光性能和耐磨性能。由于，生产过程中电晕处理会释放臭氧给工人带来危害，导致环境问题。同时，电晕过程中漏电等原因会导致电晕效果不好，降低TPO材料的合格率，增加生产成本。中国专利CN107323046A采用接着剂替代电晕处理，先经挤出机合成TPO流延膜，然后与聚丙烯泡沫加压复合，然后涂覆接着剂、粘胶剂、表面处理剂等，操作过程中虽然避免了电晕工艺，但多层材料复合，工艺操作复杂，同时，流延膜温度高达220℃，压力高达6Mpa，影响表皮花纹的清晰度。中国专利CN106827751A提出一种环保型汽车内饰复合材料及其制备方法，制备过程中温度高达250℃，机头温度高达270℃。高温条件下会对表皮的花纹产生极大的影响。中国专利CN102514337公开了一种汽车用内饰材料及其制造方法，其中TPO经过两次压延密炼，由于温度过高，使得材料从辊上剥离非常困难，会导致厚度不均匀，表面不平整等问题，无法满足使用需求。TPO是热塑性弹性体的重要一种，具有弹性、热塑性，加热后软化、融化，然后可注塑、挤出、吹塑成型。但生产过程中需要较高的挤出温度，较高的压延温度，较高的吸塑温度才能加工，增加了能耗。目前对于如何降低其加工粘度，控制加工温度，成为工艺生产的一个重要问题。良好的加工性能往往导致机械性能下降。作为汽车内饰材料为了避免玻璃反光导致行车安全问题，原则上是采用哑光设计，而TPO材料本身表面光泽度高、耐磨性差、不哑光等问题，使其需要进行电晕处理或涂覆胶黏剂、表面处理剂等操作，该性能导致实际生产、应用过程中受到了限制。如何降低加工粘度且不影响材料的机械性能，同时降低材料本身的光泽度的问题，将会对工业生产带来重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料、其制备方法及其应用，该TPO表皮材料的加工温度较低。本专利技术提供了一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料，包括质量比为90～99.5：0.5～10的热塑性聚烯烃TPO和纳米粒子；所述纳米粒子选自多层石墨烯、碳纳米管、单分散聚苯乙烯微球、氧化锰纳米线、四氧化三铁纳米粒子、气相二氧化硅和纳米炭黑颗粒中的一种或多种。优选地，所述多层石墨烯的厚度为1～3nm，直径为3～5μm，层数为2～5层，比表面积为480～520m2/g；所述碳纳米管的直径为6～8nm，长度为48～52μm；所述单分散聚苯乙烯微球的直径为5～10nm；所述氧化锰纳米线的直径为9～11nm；所述四氧化三铁纳米粒子的粒径为9～11nm；所述气相二氧化硅的粒径为5～10nm；所述纳米炭黑颗粒的粒径为5～10nm。优选地，所述热塑性聚烯烃TPO包括质量比为30～60：1～40:1～30:0.1～1:0.1～1:0.05～5:0.1～3的橡胶、聚烯烃树脂、弹性体、紫外光吸收剂、抗氧剂、炭黑和阻燃剂。优选地，所述橡胶选自乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、热塑性动态全硫化橡胶、聚氨酯弹性体和氟橡胶中的一种或多种；所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一种或多种；所述弹性体选自乙烯类弹性体和/或苯乙烯类弹性体。优选地，所述聚丙烯的熔融指数为20g/10min；所述聚乙烯选自熔融指数为10g/10min的低密度聚乙烯。优选地，所述乙烯类弹性体选自乙烯/辛烯共聚物、烯烃嵌段共聚、乙烯/丙烯共聚物和乙烯/丙烯/丁二烯共聚物中的一种或多种；所述苯乙烯类弹性体选自苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/己烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。优选地，所述橡胶选自型号为FG1901的三元乙丙橡胶、型号为251-70W232的热塑性动态全硫化橡胶和型号为385E的聚氨酯弹性体中一种或多种；所述聚烯烃树脂选自型号101-73的聚烯烃树脂、型号1120的聚丙烯和型号5021DX的低密度聚乙烯中的一种或多种；所述弹性体选自型号G1650M的苯乙烯/己烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物和/或型号LGLC175的乙烯/辛烯共聚物。优选地，所述紫外光吸收剂包括双(1,2,2,6,6-五甲基-4哌啶基)癸二酸酯和/或聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯；所述抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯抗氧剂和/或3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八酯抗氧剂；所述炭黑的型号为MCF-88；所述阻燃剂选自磷酸三苯酯。本专利技术提供了一种上述技术方案所述TPO表皮材料的制备方法，包括以下步骤：将质量比为90～99.5：0.5～10的热塑性聚烯烃TPO和纳米粒子在180℃～230℃下混合7～9min，得到低加工粘度哑光的TPO表皮材料。本专利技术提供了一种上述技术方案所述低加工粘度哑光的TPO表皮材料或上述技术方案所述制备方法制备的低加工粘度哑光的TPO表皮材料在汽车内饰材料中的应用。本专利技术提供了一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料，包括质量比为90～99.5：0.5～10的热塑性聚烯烃TPO和纳米粒子；所述纳米粒子选自多层石墨烯、碳纳米管、单分散聚苯乙烯微球、氧化锰纳米线、四氧化三铁纳米粒子、气相二氧化硅和纳米炭黑颗粒中的一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料，包括质量比为90～99.5：0.5～10的热塑性聚烯烃TPO和纳米粒子；/n所述纳米粒子选自多层石墨烯、碳纳米管、单分散聚苯乙烯微球、氧化锰纳米线、四氧化三铁纳米粒子、气相二氧化硅和纳米炭黑颗粒中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种低加工粘度哑光的TPO表皮材料，包括质量比为90～99.5：0.5～10的热塑性聚烯烃TPO和纳米粒子；
所述纳米粒子选自多层石墨烯、碳纳米管、单分散聚苯乙烯微球、氧化锰纳米线、四氧化三铁纳米粒子、气相二氧化硅和纳米炭黑颗粒中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的TPO表皮材料，其特征在于，所述多层石墨烯的厚度为1～3nm，直径为3～5μm，层数为2～5层，比表面积为480～520m2/g；
所述碳纳米管的直径为6～8nm，长度为48～52μm；
所述单分散聚苯乙烯微球的直径为5～10nm；
所述氧化锰纳米线的直径为9～11nm；
所述四氧化三铁纳米粒子的粒径为9～11nm；
所述气相二氧化硅的粒径为5～10nm；
所述纳米炭黑颗粒的粒径为5～10nm。


3.根据权利要求1所述的TPO表皮材料，其特征在于，所述热塑性聚烯烃TPO包括质量比为30～60：1～40:1～30:0.1～1:0.1～1:0.05～5:0.1～3的橡胶、聚烯烃树脂、弹性体、紫外光吸收剂、抗氧剂、炭黑和阻燃剂。


4.根据权利要求3所述的TPO表皮材料，其特征在于，所述橡胶选自乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、热塑性动态全硫化橡胶、聚氨酯弹性体和氟橡胶中的一种或多种；
所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一种或多种；
所述弹性体选自乙烯类弹性体和/或苯乙烯类弹性体。


5.根据权利要求4所述的TPO表皮材料，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数为20g/10min；所述聚乙烯选自熔融指数为10g/10min的低密度聚乙烯。


6.根据权利要求4所述的TPO表皮材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许东华，潘鸽，李双双，刘芳，石彤非，赵志刚，杨雪，付志磊，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22