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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。
????????添加遮光助劑是通過混入鈦白粉、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。
????????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中氣味的來源，在此基礎(chǔ)上，通過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法忍受，10級(jí)表示無氣味。
????????可以看出，無論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)均比原來提高一個(gè)等級(jí)。
????????該氣味吸收劑的原理主要是通過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，再通過雙螺桿擠出機(jī)擠出生產(chǎn)過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有給材料帶來高的力學(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。
