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車用聚丙烯改性技術(shù)分享：耐劃傷、遮光、低VOC
?????????聚丙烯(PP)具有力學(xué)性能好、密度小、耐化學(xué)腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車方面的應(yīng)用范圍非常廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在汽車方面PP用量約占汽車塑料總用量的50%。對(duì)車用PP改性的技術(shù)研究也是層出不窮，現(xiàn)從耐劃傷、遮光、低氣味低VOC等方面匯總車用PP的幾個(gè)改性技術(shù)與大家分享。
????????車用PP耐劃傷性能改善
????????1、加入填料在汽車使用過(guò)程中，內(nèi)飾件是被使用者接觸最多的汽車零部件，因而其被劃傷的風(fēng)險(xiǎn)非常高。
????????PP是汽車內(nèi)飾件最常用的一種材料，常用來(lái)生產(chǎn)儀表盤、門板等內(nèi)飾件，但其表面耐劃傷性能很差，加入微結(jié)構(gòu)呈片狀、纖維狀或球形的填料(如滑石粉、硅灰石、玻璃微珠等)可以提高PP的硬度、模量等，在一定程度上改善PP的耐劃傷性能。在這些填料中，滑石粉成本相對(duì)較低，也是PP常用的填料，但滑石粉對(duì)PP耐劃傷性能的改善不如硅灰石等填料，另外，滑石粉填充PP一般需要加入彈性體進(jìn)行增韌，這反而降低了材料的耐劃傷性能。
????????2、加入耐劃傷劑耐劃傷劑本質(zhì)上是一種潤(rùn)滑劑，可遷移到表面形成潤(rùn)滑層，從而降低材料表面摩擦系數(shù)，提高PP材料表面的耐劃傷性能。
????????常用的耐劃傷劑是一些小分子酰胺類潤(rùn)滑劑，如芥酸酰胺、油酸酰胺等。這類小分子潤(rùn)滑劑能快速遷移到材料表面，形成薄薄的潤(rùn)滑層，極小的添加量即能賦予材料優(yōu)異的耐劃傷性能，且價(jià)格低廉。但這些小分子酰胺類潤(rùn)滑劑易使制件表面產(chǎn)生發(fā)粘現(xiàn)象，還容易散發(fā)揮發(fā)性氣體。
????????有機(jī)氟或有機(jī)硅類(如硅酮)物質(zhì)具有非常低的表面張力，易在材料表面富集，且分子量大，不易揮發(fā)，因而也可以用作PP的耐劃傷劑。
????????3、酰胺類和有機(jī)硅類耐劃傷劑對(duì)比金發(fā)科技股份有限公司對(duì)比研究了酰胺類和有機(jī)硅類耐劃傷劑對(duì)彈性體增韌滑石粉填充PP材料的影響。
????????（1）配方
????????PP 64.4份、滑石粉20份、POE 15份、黑色母粒1份、助劑( 包括抗氧劑和光穩(wěn)定劑)0.6份、耐劃傷劑2份。
????????其中，添加酰胺類耐劃傷劑的材料為1#，添加有機(jī)硅類耐劃傷劑的材料為2#。
????????（2）耐劃傷性能
????????采用十字劃傷儀根據(jù)大眾標(biāo)準(zhǔn)PV3952–2002測(cè)試材料在常溫和熱老化(102℃，168 h) 后的耐劃傷性能，用ΔL值表示，其中L值代表黑白值，采用色差儀進(jìn)行測(cè)量。皮紋劃傷前的L值記為L(zhǎng)1，劃傷后的L值記為L(zhǎng)2，ΔL=L2–L1。
????????常溫下1#和2#的耐劃傷性能均滿足要求，1#略優(yōu)于2#;但熱老化后，1#的耐劃傷性能明顯變差，而2#的耐劃傷性能仍然優(yōu)異，甚至比常溫耐劃傷性能還有所提高。
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????????（3）散發(fā)性能
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?????????1# 和2# 所散發(fā)的總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC) 含量分別為18.47 μgC/g和14.16 μgC/g，兩個(gè)體系的TVOC含量均滿足要求( 低于50 μgC/g)。但從表中可以看出，2#在氣味等級(jí)和VOC方面總體上均低于1#。
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????????（4）霧度
?????????2#的光澤度保持率較高，即霧度明顯低于1#。
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????????（5）力學(xué)性能
?????????2#的斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度及MFR均高于1#，彎曲彈性模量略低，其余相差不大。
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????????（6）總結(jié)及制品
????????兩種耐劃傷劑在常溫下都使PP具有較好的耐劃傷性能，但有機(jī)硅類耐劃傷劑在PP材料熱老化后仍使其保持優(yōu)良的耐劃傷性能，同時(shí)在氣味、VOC、霧度具有較大的優(yōu)勢(shì)，在韌性和加工性方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)。
????????由有機(jī)硅類耐劃傷劑生產(chǎn)的汽車PP內(nèi)飾件如下圖所示。
?????????汽車儀表盤用遮光PP
????????汽車儀表盤相關(guān)零部件常需要材料具有良好的遮光性以防串光，因此需要對(duì)PP 進(jìn)行遮光改性。
????????塑料的遮光改性技術(shù)主要包括樹脂共混、填充、雙向拉伸、添加遮光助劑等技術(shù)。
????????樹脂共混主要是在透明樹脂中添加不透明樹脂，使其微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同相態(tài)而使折射系數(shù)發(fā)生改變，從而降低材料的透光率。
????????填充改性是在樹脂中加入粒徑較大的礦物質(zhì)，可見光的波長(zhǎng)小于其粒徑而不能透過(guò)礦物質(zhì)，從而起到降低透光率的作用。
????????雙向拉伸技術(shù)主要針對(duì)已經(jīng)成型的制品，通過(guò)雙向拉伸使材料發(fā)生取向結(jié)晶，微觀結(jié)構(gòu)變得規(guī)整，阻止可見光的通過(guò)。
????????添加遮光助劑是通過(guò)混入鈦白粉、SiO2、氧化鋅等具有高遮蓋力和光反射力的助劑，從而有效阻止可見光的通過(guò)。
????????重慶科聚孚工程塑料有限責(zé)任公司等發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑石粉粒徑為10 μm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，PP的透光率最低，其遮光性能最好，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種汽車儀表盤用遮光PP的配方。
????????1、配方PP 48%、POE 6%、滑石粉40%、復(fù)配遮光劑5%、抗氧劑(汽巴1010和168)0.5%、潤(rùn)滑劑乙撐雙硬脂酰胺0.5%。
????????以上含量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，復(fù)配遮光劑成分為鈦白粉和一種碳材料，兩者質(zhì)量比為99.95∶0.05。
????????2、性能該配方下，材料的透光率遠(yuǎn)小于0.1%，且使2 mm壁厚的樣板達(dá)到全遮光效果(即用強(qiáng)光從背后照射樣板，樣板未出現(xiàn)光斑)，鑒于儀表盤壁厚通常為2 mm 左右，可以認(rèn)為成功制備了一種汽車儀表盤遮光PP專用料。
????????該材料其它性能如下：拉伸強(qiáng)度25 MPa 、斷裂伸長(zhǎng)率17%、缺口沖擊強(qiáng)度10.3 kJ/m2、彎曲強(qiáng)度35.6 MPa、熔體流動(dòng)速率12 g/(10 min)。
????????采用該材料注射成型汽車儀表盤襯板如下圖所示，厚度為2 mm，可滿足完全不透光、不漏光的要求。
????????低氣味低VOC車用玻纖增強(qiáng)PP
????????隨著消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品的氣味性提出了更高的要求。
????????不同的材料產(chǎn)生氣味的原因不同，南京立漢化學(xué)有限公司研究了車用玻璃纖維(GF)增強(qiáng)PP中氣味的來(lái)源，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)選擇合適的相容劑并添加氣味吸收劑制備了低氣味低VOC車用GF增強(qiáng)PP。
????????1、主要原材料
?????????2、不同樹脂基體的影響
?????????注：表中氣味等級(jí)根據(jù)吉利汽車氣味性試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)Q/JLY J711061–2009測(cè)試，共分10個(gè)等級(jí)，氣味等級(jí)越高表示氣味越輕，1級(jí)表示氣味令使用者無(wú)法忍受，10級(jí)表示無(wú)氣味。
????????可以看出，無(wú)論P(yáng)P基體是粉料還是粒料，不同配方材料的氣味等級(jí)均為4 級(jí)。由此推測(cè)在GF增強(qiáng)PP體系中，氣味的最根本來(lái)源在于相容劑PP-g-MAH。
????????3、不同相容劑的影響
?????????可以看出，由于KT-1為熔融接枝的PP-g-MAH，因其接枝率不高(一般為0.8%)，需要的用量大，加之其單體殘留多，因此材料氣味等級(jí)低。
????????相容劑7452 和9012均采用固相接枝工藝，該工藝生產(chǎn)的相容劑接枝率相對(duì)較高，通常大于1.0%，所需要的用量低，加之單體殘留少，因此材料氣味等級(jí)高。
????????4、氣味吸收劑的影響將納米氧化鋅和納米二氧化鈦按質(zhì)量比1︰1配制成氣味吸收劑，具體配方和性能如下表所示。
?????????添加氣味吸收劑之后，材料的力學(xué)性能有所下降，但下降幅度較小，而氣味等級(jí)均比原來(lái)提高一個(gè)等級(jí)。
????????該氣味吸收劑的原理主要是通過(guò)納米氧化鋅和納米二氧化鈦粒子的表面吸附效應(yīng)將材料中的小分子物質(zhì)尤其是游離MAH單體吸附在納米粒子表面，再通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出生產(chǎn)過(guò)程中的抽真空工藝將這些小分子從材料中抽離出去，從而達(dá)到永久去除材料氣味的效果。
????????另外，相容劑7452 的接枝率高達(dá)7%，外觀上呈淡黃色，而相容劑9012 的接枝率僅為1.2%，且呈透明白色。可以看出，高接枝率的相容劑并沒(méi)有給材料帶來(lái)高的力學(xué)性能，反而氣味等級(jí)低一個(gè)等級(jí)。
????????5、VOC試驗(yàn)?
????????6、總結(jié)及制品在制備低氣味低VOC車用GF增強(qiáng)PP時(shí)，盡量選擇固相接枝工藝生產(chǎn)的相容劑PP-g-MAH，且接枝率不宜太高。
????????以納米氧化鋅和納米二氧化鈦為氣味吸收劑配合擠出時(shí)的抽真空，可以制備低氣味低VOC的GF增強(qiáng)PP，以配方七制成的汽車空調(diào)系統(tǒng)電機(jī)風(fēng)扇的葉輪如下圖所示。
