[发明专利]一种汽车硬塑仪表板用低密度、高刚高韧、高阻燃性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车硬塑仪表板用低密度、高刚高韧、高阻燃性聚丙烯复合材料及其制备方法，这种聚丙烯复合材料由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯52～97，硼酸镁晶须1～30，疏水性气相白炭黑1～10，相容剂0.1～5，抗氧剂0.1～1，其它助剂0～2。本发明在聚丙烯基体中引入微米级的硼酸镁晶须与纳米级的疏水性气相白炭黑，通过两种不同尺度体系的复配，能够显著提高聚丙烯复合材料的刚性和抗冲击性能，所得汽车硬塑无缝气囊仪表板在低温爆破过程中无分层及开裂现象，气囊盖板能够完全沿着弱化线展开，满足低温爆破的要求；本发明所得复合材料具有较低的密度，且在无需添加阻燃剂的情况下，赋予材料较高的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及一种汽车硬塑仪表板用低密度、高刚高韧、高阻燃性聚丙烯复合材料，是一种工艺简单、成本低、综合性能好的聚丙烯复合材料，属于聚合物改性和加工技术领域。

背景技术

聚丙烯因具有较好的成型加工性能和优异的机械、物理及化学性能，同时质轻价廉，广泛应用于汽车内外饰、家用电器及电子等行业，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。近年来，随着汽车工业的快速发展，各大汽车主机厂对于汽车内饰零件的性能提出了更高的要求，尤其是作为承载着驾乘人员生命安全的汽车仪表板；作为目前应用较多的硬塑无缝气囊仪表板，不仅需要较高的刚性作为结构支撑，同时还需要兼具较好的韧性，在受到外界冲击或撞击时，汽车安全气囊在弹开的瞬间不能产生分层碎片和开裂，能够最大限度的保护驾乘人员的人身安全。此外，为赋予聚丙烯复合材料优异的耐刮擦和抗压痕性能，避免制品受到外界尖锐物品作用而产生划痕，较高含量刮擦助剂的添加往往伴随着制品的析出发粘问题。同时，聚丙烯易燃且燃烧时伴随着熔滴现象，容易引起火灾，使其在实际应用中受到很大限制。因此如何提高聚丙烯复合材料的刚性和韧性，赋予其优异的耐刮擦和抗压痕性能，并兼具高的阻燃性，成为开发这类材料一个急需解决的问题。

目前，提高聚丙烯复合材料的刚性和韧性，主要通过添加大量的无机填料或玻纤和弹性体，但过多的填充会造成复合材料的重量增加；改善聚丙烯复合材料的耐刮擦和抗压痕性能，主要是通过添加耐刮擦助剂，但大部分刮擦助剂分子量较低，在制品长期使用过程中容易迁移到制品表面从而导致析出和发粘问题；而聚丙烯复合材料阻燃性能的提升，主要是通过加入阻燃剂，但较多的阻燃剂会影响材料的机械性能和耐热性能。目前已有的专利仅仅针对上述某一方面或部分方面进行改善，但无法兼具材料的高刚性和高韧性、耐刮擦和抗压痕性能，以及阻燃性等综合性能的研究。如专利CN106273350A通过加入碱式硫酸镁晶须和高目数滑石粉来提高复合材料的刚性和韧性，但未涉及耐刮擦、抗压痕性能和阻燃性。

硼酸镁晶须是一种以单晶形式生长而成的微米级的纤维材料，具有高强度、高弹性模量、高硬度，耐高温、耐腐蚀以及良好的机械强度和电绝缘性等优异性能，是一种可广泛应用于聚合物基复合材料的新型增强材料。疏水性气相白炭黑是一种通过化学气相沉积法得到的高纯度纳米二氧化硅，其具有高流动性和小尺寸效应，能够使复合材料变得更加致密，大大提高复合材料的强度和硬度，同时能够降低制品表面的摩擦系数，提高其耐磨性。

因此，利用微米级的硼酸镁晶须和纳米级的疏水性气相白炭黑，进行不同尺度体系复配，达到提到聚丙烯材料刚性和韧性，赋予其优异的耐刮擦和抗压痕性能，同时所得硬塑无缝气囊仪表板具有较高的阻燃性和优异的轻量化效果，在低温爆破过程中气囊盖板能够完全沿着弱化线展开，无分层和开裂现象的产生，具有较好的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车硬塑仪表板用低密度、高刚高韧、高阻燃性聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决现有技术的上述问题。