本發明屬于高分子材料技術領域，涉及一種汽車內飾件用微孔發泡聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術：
塑料發泡材料具有質輕、隔熱、隔音、絕緣、防腐及價格低廉等優點，因而在包裝、建筑、農業、電子電器及交通運輸等領域具有廣泛的應用。其中，主要的塑料泡沫材料有聚氨酯(PU)發泡材料、聚苯乙烯(PS)發泡材料和聚乙烯(PE)發泡材料三大類。但是，這三類發泡材料都有突出的缺點。聚氨酯(PU)在發泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物，且發泡材料無法回收利用；聚苯乙烯(PS)在發泡中通常使用危害環境的氟氯烴化合物或丁烷，并且使用后容易形成很難降解的“白色污染”；聚乙烯(PE)發泡材料剛性及耐熱性能都較差。在這種背景下，聚丙烯(PP)發泡材料受到研究人員越來越廣泛的關注。
聚丙烯(PP)發泡材料具有塑料發泡材料的所有優點，同時也具有三大發泡材料沒有的優勢。該種發泡材料的剛性優于聚乙烯(PE)發泡材料，并且具有較高的熱變形溫度，最高使用溫度可達到130℃，遠遠高于聚乙烯(PE)發泡材料的80℃，更重要的是，聚丙烯(PP)發泡材料易回收再利用，易降解，產品不含對人體及環境有害的物質。基于以上優點，聚丙烯(PP)發泡材料具有更為廣闊的應用前景，尤其在“輕量、節能環保”的汽車領域。然而，聚丙烯屬于線性結晶聚合物，在熔點以下幾乎不流動，熔點以上粘度急劇下降，因此很難支撐氣泡的生長，容易導致泡孔塌陷、破裂現象的發生，此外，聚丙烯比熱容較大，這使它從熔融態轉變成結晶態時會放出大量的熱量，會進一步降低熔體的粘度，這些都不利于優良泡孔結構的形成，更會影響發泡制品的力學性能。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種汽車內飾件用微孔發泡聚丙烯復合材料及其制備方法，該聚丙烯復合材料具有較高的熔體強度，發泡過程中熔體足夠支撐泡孔的生成及生長，可以很好的解決現有技術的不足。
為達到以上目的，本發明的技術方案如下：
一種汽車內飾件用微孔發泡聚丙烯復合材料，按重量百分比計，其組成和配比為：
聚丙烯復合材料90～99.9％，發泡劑0.1～10％；
所述的聚丙烯復合材料按以下重量百分比的原料配制：
聚丙烯 41～97％，
高熔體強度POE 2～10％，
無機填料 0.1～25％，
增韌劑POE 0.1～20％，
抗氧劑 0.1～2％，
其他添加劑 0～2％。
所述的發泡劑為改性碳酸氫鈉母粒，市售可得。
所述的聚丙烯為230℃，2.16kg的測試條件下，熔融指數在1～120g/10min之間的共聚聚丙烯。
所述的高熔體強度POE，在230℃，2.16kg的測試條件下，熔融指數在0.1～1g/10min之間。
所述的無機填料為滑石粉、碳酸鈣和硫酸鋇中的一種或幾種的組合物。
所述無機填料的粒徑在1～10微米之間。
所述的增韌劑POE為線性乙烯/辛烯共聚物，密度在0.86～0.90g/cm3之間，在190℃，2.16kg的測試條件下，熔融指數在0.5～30g/10min之間。
所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔助抗氧劑，主抗氧劑為受阻酚或硫酯類抗氧劑；輔抗氧劑為亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。
所述的主抗氧劑為3，5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯(3114)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、硫代二丙酸十八酯(DSTP)中的一種或幾種；所述的輔抗氧劑為二亞磷酸季戊四醇二硬脂醇酯(618)或三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(168)。
所述的其他添加劑包括各種潤滑劑、抗紫外線劑和顏料。
上述汽車內飾件用微孔發泡聚丙烯復合材料的制備方法，其步驟如下：
(1)根據配方稱量各原料；
(2)將除發泡劑以外的原料放入高速混合器中干混3～5min；
(3)將步驟(2)中獲得的混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min；
(4)將步驟(3)獲得的聚丙烯復合材料與發泡劑按比例混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
本發明通過添加高熔體強度POE來提高聚丙烯復合材料的熔體強度，減輕成型過程中泡孔破裂及泡孔合并現象的發生，從而獲得高性能的微孔發泡復合材料，同時選取改性碳酸氫鈉為發泡劑，不會對環境造成危害，做到了綠色環保無污染，符合汽車內飾對發泡材料的要求。
具體實施方式
本發明可通過下面優選方案做詳細的說明，但這些實施例僅在于舉例說明,不對本發明的范圍做出界定。
在實施例和對比例的復合材料配方中，所用聚丙烯為大韓油化工業株式會社提供的共聚聚丙烯，商品牌號為CB5290；無機填料選取10000目的超細滑石粉，粒徑在1～2微米之間；高熔體強度POE是由陶氏化學提供，商品牌號為HM7289、HM7387和HM7487；增韌劑POE由三井化學提供，商品牌號為DF610；主抗氧劑為BASF提供的3114，商品牌號為Irganox 3114及英國ICE公司提供的DSTP，商品牌號為Negonox DSTP；輔助抗氧劑為BASF提供的168，商品牌號為Irgafos 168；改性碳酸氫鈉類發泡劑由上海杰上杰化學有限公司提供，商品牌號為PP2158S。
實施例1
將聚丙烯60.4％，高熔體強度POE HM7289 2％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
實施例2
將聚丙烯58.4％，高熔體強度POE HM7289 4％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
實施例3
將聚丙烯60.4％，高熔體強度POE HM7387 2％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
實施例4
將聚丙烯58.4％，高熔體強度POE HM7387 4％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
實施例5
將聚丙烯60.4％，高熔體強度POE HM7487 2％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
實施例6
將聚丙烯58.4％，高熔體強度POE HM7487 4％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
對比例1
將聚丙烯62.4％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 16％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
對比例2
將聚丙烯60.4％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 18％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
對比例3
將聚丙烯58.4％，滑石粉填料20％，增韌劑POE 20％，抗氧劑3114 0.15％，抗氧劑DSTP 0.15％，抗氧劑168 0.3％和黑母粒1％投入高速混合機中混合3～5min，待混合均勻后，將混合物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，擠出機各段溫度如下：一區190～200℃，二區210～220℃，三區210～220℃，四區210～220℃，五區215～225℃，六區215～225℃，七區215～225℃，機頭溫度210～220℃，壓力12～18MPa，物料在擠出機中停留1～2min。
將制得的聚丙烯粒子材料放入100℃的通風烘箱中干燥2～3小時，然后取98份干燥好的聚丙烯復合材料與2份發泡劑混合均勻，加入注塑機中，采用二次開模技術進行微孔注塑發泡，注塑機各段溫度如下：一區165～175℃，二區190～200℃，三區200～210℃，四區190～200℃，五區175～185℃。
性能評價及實行標準：
在進行微孔注塑發泡的過程中，要確保每次開模的行程一致，由此獲得密度及性能都比較穩定的微發泡產品。
表觀密度按照ISO 1183-1進行測試；彎曲性能按照ISO 178進行測試，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm；簡支梁缺口沖擊強度按ISO 179-1進行測試，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一。
實施例1～6和對比例1～3所得產品各項物理性能的測試結果列于表1中。
將實施例1～6和對比例1進行比較可知，加入高熔體強度POE后，發泡材料的剛性會有微小幅度的下降，但是沖擊強度會大幅上升，同時發現高熔體強度POE的添加量越大這種現象越明顯。將實施例1、3、5與對比例2，同時將實施例2、4、6與對比例3進行比較，發現將普通增韌劑POE替換成同等含量的高熔體強度POE后，拉伸強度會有大幅的提高，彎曲強度和彎曲模量小幅度提高，而沖擊強度基本不變。說明高熔體強度POE的加入，在一定程度上提高了聚丙烯復合材料的熔體強度，這對避免或減少注塑發泡過程中泡孔的坍塌、破裂及并孔現象的發生是有利的，從而可在一定程度上提高微發泡聚丙烯復合材料的力學性能。
表1微孔發泡聚丙烯復合材料物理性能測試結果
以上實施例是為了讓該領域的普通技術人員更好地理解本發明的具體內容，但是，任何熟悉本技術領域的研究人員均可對這些實施例進行輕易的更改或替換，并把本發明的基本原理應用于其他實施例中，這些都未進行創造性的勞動，應在保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。