一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料

技术领域

本发明属于汽车外饰件制备技术领域，具体的，涉及一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料。

背景技术

近年来爆发的大规模疫情多为呼吸道传染病，例如COVID-19、SARS、高致病性禽流感、甲型H1N1流感等，呼吸道传染病通过飞沫和空气传播，具有传播速度快、易感人群广、发病率高等特点，对公众健康和社会稳定造成很大威胁，佩戴口罩能够阻断病原微生物侵入人体，是预防呼吸道传染病的流行、保护人员健康的有效手段。

目前常规的防护口罩多采用聚丙烯熔喷非织造布或驻极体聚丙烯熔喷非织造布作为过滤阻隔层，大多数口罩都是一次性使用，导致废弃口罩增多，而汽车外饰通常采用各种工程塑料进行注塑成型，而汽车饰件由于在汽车的外部，因而会长时间遭受光照，而现有技术中的塑料耐光性差，在遭受光照后，紫外线引起塑料分子结构破坏，因而导致力学性能严重下降，尤其韧性下降明显，严重影响汽车外饰件的使用寿命，因此，将废气口罩熔喷材料进行回收、改性，添加至汽车外饰件材料中，制备出一中耐老化、耐冲击的汽车外饰件专用料是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料。

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术中，废弃口罩数量较多，造成垃圾增多资源无法重新利用等问题，并且现有的汽车外饰材料抗冲击、阻燃、耐老化性能差。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料，包括以下重量份原料：PC树脂80-100份、废弃口罩回收料50-60份、阻燃填料10-20份、改性蒙脱土10-15份、玄武岩纤维5-10份、增韧剂1-5份、光稳定剂1-3份和偶联剂1-3份；

该添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料的制备方法包括以下步骤：

第一步、将PC树脂和废弃口罩回收料加入反应釜中，以5℃/min升温速率升温至160-200℃，转速200r/min搅拌30min后，向反应釜中加入阻燃填料、玄武岩纤维和偶联剂，转速不变的情况下，继续搅拌30-50min，加入增韧剂和光稳定剂，降低转速至100r/min，搅拌30min，得到混合料；

第二步、将混合料转移至密炼挤出机进行挤出加工、造粒，密炼部的密炼转速为50-100r/min，密炼加工温度为200-220℃，挤出机的喂料速度为20-50r/min，挤出加工温度为200-220℃，螺杆转速为50-200r/min，最后得到所述添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料。

进一步地，所述阻燃填料的制备方法包括以下步骤：

步骤A1、将乙二醇加入三口烧瓶中，冰浴条件下，转速60r/min搅拌5min后，边搅拌边向三口烧瓶中滴加三氯氧磷，反应5h，然后在室温条件下，向三口烧瓶中滴加混合溶液a，混合溶液a为十六醇、四氢呋喃、三乙胺按照用量比48.5g：20mL：1-3g混合而成，滴加结束后，提高转速至200-300r/min，搅拌20-40min后，过滤，弃去滤渣，收集滤液，将滤液、无水乙醇和去离子加入烧杯中，加热至沸腾反应20min，立即转移至冰浴条件下，有晶体析出，将晶体用蒸馏水洗涤3-5次，然后于65℃烘箱中干燥至恒重，得到中间体1；

步骤A2、将六水合硝酸锌和去离子水按照1g：5-10mL加入烧瓶中，向烧瓶中加入质量分数40％的氢氧化钠溶液，转速80-150r/min条件下，反应30min后，将质量分数30％的硼酸溶液加入烧瓶中，转速不变反应1h后，向烧瓶中加入氢氧化钠溶液调节pH值为9，将中间体1加入烧瓶中，搅拌10min后转移至反应釜中，在温度240-245℃下，转速200-300r/min反应22h后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后再于100℃烘箱中干燥10-13h，得中间体2，将中间体2和聚磷酸铵按照质量1：1混合，即得阻燃填料。

进一步地，步骤A1中所述乙二醇、三氯氧磷、混合溶液a的用量比为6.2g：34g：60-70mL；滤液、无水乙醇和去离子水的体积比为1:1:0.5；步骤A2中所述六水合硝酸锌、去离子水、质量分数40％的氢氧化钠溶液、质量分数30％的硼酸溶液和中间体1的用量比为1g：5-10mL：20mL：20mL：5g。

进一步地，所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、将十六烷基三丁基溴化磷、丙酮和去离子水按照2-3g：25mL：25mL加入反应釜中，室温条件下，控制转速1000r/min磁力搅拌混合1h，得到改性剂分散液，然后将蒙脱土、乙醇和去离子水按照5g：50mL：50mL加入三口烧瓶中，在温度70℃下搅拌0.5h后，向三口烧瓶中加入改性剂分散液，于70℃下搅拌8h后，真空抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水交替冲洗多次，直至硝酸银无法检出溴离子，最后于60℃下干燥24h后研磨，过400目筛，得到有机插层蒙脱土；

步骤S2、将十六烷基三甲氧基硅烷、乙醇和去离子水按照5mL：25mL：25mL加入烧杯中，向烧杯中加入乙酸调节pH值至4-5，室温条件下搅拌1h，得到硅烷溶液，将步骤S1得到的有机插层蒙脱土、乙醇和去离子水加入反应釜中，转速100-200r/min，搅拌10min后，向反应釜中加入硅烷溶液，升温至43-46℃，转速不变搅拌24h后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，于100℃烘箱中干燥至恒重，制得改性蒙脱土。

进一步，步骤S1中所述改性剂分散液和蒙脱土的用量比为11-13mL：1g；步骤S2中所述硅烷溶液、机插层蒙脱土、乙醇和去离子水的用量比为55mL：5g：50mL:50mL。

进一步地，所述废弃口罩回收料由如下步骤获得：

将废弃口罩的鼻梁条拆除，将废弃口罩的罩体和挂绳制成碎片，得到口罩碎片，将口罩碎片于40-43℃烘箱中干燥3-4h，即得所述废弃口罩回收料。

进一步地，所述增韧剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物。

进一步地，所述光稳定剂为钛白粉。

进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-151、KH-550、KH-560和KH-560中的一种或几种按任意比例混合。

本发明的有益效果：

本发明以PC树脂和废弃口罩回收料为主料，添加阻燃填料、改性蒙脱土及其其他助剂，制备出一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料，阻燃填料的加入赋予复合材料优异的阻燃性能和耐热性能，改性蒙脱土和增韧剂从无机、有机两个方面赋予复合材料优异的韧性和抗冲击能量，钛白粉既能散射紫外线，又能吸收紫外线，提高复合材料的抗老化性能，并且利用废弃口罩中的熔喷材料，实现废物二次高效利用，减少污染，因此，本发明的汽车外饰件专用料具有抗冲击、耐高温、阻燃和成本低廉、环保健康等特点，并且本发明以三氯氧磷和乙二醇为原料制备出中间体1，中间体1具有两个疏水基团和两个亲水基团的阴离子表面活性剂，当其与硼酸锌晶须表面发生反应时，硼酸锌晶须表面带正电荷，中间体1以离子键的形式吸附于硼酸锌晶须表面，两个亲水基团朝向磷酸锌晶须表面，两个疏水基团朝向另一侧，形成定向排列的吸附层，降低界面自由能，使硼酸锌晶须呈现疏水性，提高其余聚合物的相容性，硼酸锌是一种无卤阻燃剂，具有绿色、无毒、抑烟和耐高温优点，将其与聚磷酸铵复合制备出阻燃填料，将其加入聚乙烯材料中，硼酸锌发挥自身阻燃抑烟特性的同时，还能促进聚磷酸铵中磷和氧的残留，可以在炭表面形成更加连续、致密的膨胀炭层，阻碍热量的传递和氧气传输，改善体系的热稳定性，表现出更好的阻燃性，利用十六烷基三丁基溴化磷插层改性蒙脱土，并且在此基础使用硅烷偶联剂对其进行表面处理，得到改性蒙脱土，由于蒙脱土独特的片层结构，将其加入聚乙烯聚合物中，可以作为应力分散点，增加聚合的韧性和抗冲击性能。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料，包括以下重量份原料：PC树脂80份、废弃口罩回收料50份、阻燃填料10分、改性蒙脱土10份、玄武岩纤维5份、增韧剂1份、光稳定剂1份和偶联剂1份；

该添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料的制备方法包括以下步骤：

第一步、将PC树脂和废弃口罩回收料加入反应釜中，以5℃/min升温速率升温至160℃，转速200r/min搅拌30min后，向反应釜中加入阻燃填料、玄武岩纤维和偶联剂，转速不变的情况下，继续搅拌30min，加入增韧剂和光稳定剂，降低转速至100r/min，搅拌30min，得到混合料；

第二步、将混合料转移至密炼挤出机进行挤出加工、造粒，密炼部的密炼转速为50r/min，密炼加工温度为200℃，挤出机的喂料速度为20r/min，挤出加工温度为200℃，螺杆转速为50r/min，最后得到所述添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料。

所述阻燃填料的制备方法包括以下步骤：

步骤A1、将乙二醇加入三口烧瓶中，冰浴条件下，转速60r/min搅拌5min后，边搅拌边向三口烧瓶中滴加三氯氧磷，反应5h，然后在室温条件下，向三口烧瓶中滴加混合溶液a，混合溶液a为十六醇、四氢呋喃、三乙胺按照用量比48.5g：20mL：1g混合而成，滴加结束后，提高转速至200r/min，搅拌20min后，过滤，弃去滤渣，收集滤液，将滤液、无水乙醇和去离子加入烧杯中，加热至沸腾反应20min，立即转移至冰浴条件下，有晶体析出，将晶体用蒸馏水洗涤3次，然后于65℃烘箱中干燥至恒重，得到中间体1；

步骤A2、将六水合硝酸锌和去离子水按照1g：5mL加入烧瓶中，向烧瓶中加入质量分数40％的氢氧化钠溶液，转速80r/min条件下，反应30min后，将质量分数30％的硼酸溶液加入烧瓶中，转速不变反应1h后，向烧瓶中加入氢氧化钠溶液调节pH值为9，将中间体1加入烧瓶中，搅拌10min后转移至反应釜中，在温度240℃下，转速200r/min反应22h后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后再于100℃烘箱中干燥10h，得中间体2，将中间体2和聚磷酸铵按照质量1：1混合，即得阻燃填料。

步骤A1中所述乙二醇、三氯氧磷、混合溶液a的用量比为6.2g：34g：60mL；滤液、无水乙醇和去离子水的体积比为1:1:0.5；步骤A2中所述六水合硝酸锌、去离子水、质量分数40％的氢氧化钠溶液、质量分数30％的硼酸溶液和中间体1的用量比为1g：5mL：20mL：20mL：5g。

所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、将十六烷基三丁基溴化磷、丙酮和去离子水按照2g：25mL：25mL加入反应釜中，室温条件下，控制转速1000r/min磁力搅拌混合1h，得到改性剂分散液，然后将蒙脱土、乙醇和去离子水按照5g：50mL：50mL加入三口烧瓶中，在温度70℃下搅拌0.5h后，向三口烧瓶中加入改性剂分散液，于70℃下搅拌8h后，真空抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水交替冲洗多次，直至硝酸银无法检出溴离子，最后于60℃下干燥24h后研磨，过400目筛，得到有机插层蒙脱土；

步骤S2、将十六烷基三甲氧基硅烷、乙醇和去离子水按照5mL：25mL：25mL加入烧杯中，向烧杯中加入乙酸调节pH值至4，室温条件下搅拌1h，得到硅烷溶液，将步骤S1得到的有机插层蒙脱土、乙醇和去离子水加入反应釜中，转速100r/min，搅拌10min后，向反应釜中加入硅烷溶液，升温至43℃，转速不变搅拌24h后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，于100℃烘箱中干燥至恒重，制得改性蒙脱土。

步骤S1中所述改性剂分散液和蒙脱土的用量比为11mL：1g；步骤S2中所述硅烷溶液、机插层蒙脱土、乙醇和去离子水的用量比为55mL：5g：50mL:50mL。

所述废弃口罩回收料由如下步骤获得：

将废弃口罩的鼻梁条拆除，将废弃口罩的罩体和挂绳制成碎片，得到口罩碎片，将口罩碎片于40℃烘箱中干燥3h，即得所述废弃口罩回收料。

所述增韧剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物，所述光稳定剂为钛白粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-151。

实施例2

一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料，包括以下重量份原料：PC树脂90份、废弃口罩回收料55份、阻燃填料15份、改性蒙脱土12份、玄武岩纤维8份、增韧剂4份、光稳定剂2份和偶联剂2份；

该添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料的制备方法包括以下步骤：

第一步、将PC树脂和废弃口罩回收料加入反应釜中，以5℃/min升温速率升温至180℃，转速200r/min搅拌30min后，向反应釜中加入阻燃填料、玄武岩纤维和偶联剂，转速不变的情况下，继续搅拌40min，加入增韧剂和光稳定剂，降低转速至100r/min，搅拌30min，得到混合料；

第二步、将混合料转移至密炼挤出机进行挤出加工、造粒，密炼部的密炼转速为80r/min，密炼加工温度为210℃，挤出机的喂料速度为30r/min，挤出加工温度为210℃，螺杆转速为100r/min，最后得到所述添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料。

所述阻燃填料的制备方法包括以下步骤：

步骤A1、将乙二醇加入三口烧瓶中，冰浴条件下，转速60r/min搅拌5min后，边搅拌边向三口烧瓶中滴加三氯氧磷，反应5h，然后在室温条件下，向三口烧瓶中滴加混合溶液a，混合溶液a为十六醇、四氢呋喃、三乙胺按照用量比48.5g：20mL：2g混合而成，滴加结束后，提高转速至250r/min，搅拌30min后，过滤，弃去滤渣，收集滤液，将滤液、无水乙醇和去离子加入烧杯中，加热至沸腾反应20min，立即转移至冰浴条件下，有晶体析出，将晶体用蒸馏水洗涤4次，然后于65℃烘箱中干燥至恒重，得到中间体1；

步骤A2、将六水合硝酸锌和去离子水按照1g：8mL加入烧瓶中，向烧瓶中加入质量分数40％的氢氧化钠溶液，转速120r/min条件下，反应30min后，将质量分数30％的硼酸溶液加入烧瓶中，转速不变反应1h后，向烧瓶中加入氢氧化钠溶液调节pH值为9，将中间体1加入烧瓶中，搅拌10min后转移至反应釜中，在温度241℃下，转速250r/min反应22h后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后再于100℃烘箱中干燥12h，得中间体2，将中间体2和聚磷酸铵按照质量1：1混合，即得阻燃填料。

步骤A1中所述乙二醇、三氯氧磷、混合溶液a的用量比为6.2g：34g：65mL；滤液、无水乙醇和去离子水的体积比为1:1:0.5；步骤A2中所述六水合硝酸锌、去离子水、质量分数40％的氢氧化钠溶液、质量分数30％的硼酸溶液和中间体1的用量比为1g：8mL：20mL：20mL：5g。

所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、将十六烷基三丁基溴化磷、丙酮和去离子水按照2g：25mL：25mL加入反应釜中，室温条件下，控制转速1000r/min磁力搅拌混合1h，得到改性剂分散液，然后将蒙脱土、乙醇和去离子水按照5g：50mL：50mL加入三口烧瓶中，在温度70℃下搅拌0.5h后，向三口烧瓶中加入改性剂分散液，于70℃下搅拌8h后，真空抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水交替冲洗多次，直至硝酸银无法检出溴离子，最后于60℃下干燥24h后研磨，过400目筛，得到有机插层蒙脱土；

步骤S2、将十六烷基三甲氧基硅烷、乙醇和去离子水按照5mL：25mL：25mL加入烧杯中，向烧杯中加入乙酸调节pH值至4，室温条件下搅拌1h，得到硅烷溶液，将步骤S1得到的有机插层蒙脱土、乙醇和去离子水加入反应釜中，转速150r/min，搅拌10min后，向反应釜中加入硅烷溶液，升温至45℃，转速不变搅拌24h后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤4次，于100℃烘箱中干燥至恒重，制得改性蒙脱土。

步骤S1中所述改性剂分散液和蒙脱土的用量比为12mL：1g；步骤S2中所述硅烷溶液、机插层蒙脱土、乙醇和去离子水的用量比为55mL：5g：50mL:50mL。

所述废弃口罩回收料由如下步骤获得：

将废弃口罩的鼻梁条拆除，将废弃口罩的罩体和挂绳制成碎片，得到口罩碎片，将口罩碎片于42℃烘箱中干燥3h，即得所述废弃口罩回收料。

所述增韧剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物，所述光稳定剂为钛白粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-151。

实施例3

一种添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料，包括以下重量份原料：PC树脂100份、废弃口罩回收料60份、阻燃填料20分、改性蒙脱土15份、玄武岩纤维10份、增韧剂5份、光稳定剂3份和偶联剂3份；

该添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料的制备方法包括以下步骤：

第一步、将PC树脂和废弃口罩回收料加入反应釜中，以5℃/min升温速率升温至200℃，转速200r/min搅拌30min后，向反应釜中加入阻燃填料、玄武岩纤维和偶联剂，转速不变的情况下，继续搅拌50min，加入增韧剂和光稳定剂，降低转速至100r/min，搅拌30min，得到混合料；

第二步、将混合料转移至密炼挤出机进行挤出加工、造粒，密炼部的密炼转速为100r/min，密炼加工温度为220℃，挤出机的喂料速度为50r/min，挤出加工温度为220℃，螺杆转速为200r/min，最后得到所述添加废弃口罩熔喷材料的汽车外饰件专用料。

所述阻燃填料的制备方法包括以下步骤：

步骤A1、将乙二醇加入三口烧瓶中，冰浴条件下，转速60r/min搅拌5min后，边搅拌边向三口烧瓶中滴加三氯氧磷，反应5h，然后在室温条件下，向三口烧瓶中滴加混合溶液a，混合溶液a为十六醇、四氢呋喃、三乙胺按照用量比48.5g：20mL：3g混合而成，滴加结束后，提高转速至300r/min，搅拌40min后，过滤，弃去滤渣，收集滤液，将滤液、无水乙醇和去离子加入烧杯中，加热至沸腾反应20min，立即转移至冰浴条件下，有晶体析出，将晶体用蒸馏水洗涤5次，然后于65℃烘箱中干燥至恒重，得到中间体1；

步骤A2、将六水合硝酸锌和去离子水按照1g：10mL加入烧瓶中，向烧瓶中加入质量分数40％的氢氧化钠溶液，转速150r/min条件下，反应30min后，将质量分数30％的硼酸溶液加入烧瓶中，转速不变反应1h后，向烧瓶中加入氢氧化钠溶液调节pH值为9，将中间体1加入烧瓶中，搅拌10min后转移至反应釜中，在温度245℃下，转速300r/min反应22h后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后再于100℃烘箱中干燥13h，得中间体2，将中间体2和聚磷酸铵按照质量1：1混合，即得阻燃填料。

步骤A1中所述乙二醇、三氯氧磷、混合溶液a的用量比为6.2g：34g：70mL；滤液、无水乙醇和去离子水的体积比为1:1:0.5；步骤A2中所述六水合硝酸锌、去离子水、质量分数40％的氢氧化钠溶液、质量分数30％的硼酸溶液和中间体1的用量比为1g：10mL：20mL：20mL：5g。

所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、将十六烷基三丁基溴化磷、丙酮和去离子水按照3g：25mL：25mL加入反应釜中，室温条件下，控制转速1000r/min磁力搅拌混合1h，得到改性剂分散液，然后将蒙脱土、乙醇和去离子水按照5g：50mL：50mL加入三口烧瓶中，在温度70℃下搅拌0.5h后，向三口烧瓶中加入改性剂分散液，于70℃下搅拌8h后，真空抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水交替冲洗多次，直至硝酸银无法检出溴离子，最后于60℃下干燥24h后研磨，过400目筛，得到有机插层蒙脱土；

步骤S2、将十六烷基三甲氧基硅烷、乙醇和去离子水按照5mL：25mL：25mL加入烧杯中，向烧杯中加入乙酸调节pH值至5，室温条件下搅拌1h，得到硅烷溶液，将步骤S1得到的有机插层蒙脱土、乙醇和去离子水加入反应釜中，转速200r/min，搅拌10min后，向反应釜中加入硅烷溶液，升温至46℃，转速不变搅拌24h后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤5次，于100℃烘箱中干燥至恒重，制得改性蒙脱土。

步骤S1中所述改性剂分散液和蒙脱土的用量比为13mL：1g；步骤S2中所述硅烷溶液、机插层蒙脱土、乙醇和去离子水的用量比为55mL：5g：50mL:50mL。

所述废弃口罩回收料由如下步骤获得：

将废弃口罩的鼻梁条拆除，将废弃口罩的罩体和挂绳制成碎片，得到口罩碎片，将口罩碎片于43℃烘箱中干燥4h，即得所述废弃口罩回收料。

所述增韧剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物，所述光稳定剂为钛白粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-151。

对比例

本地比例为市场上常见的一种汽车外饰件专用料。

将实施例1-3和对比例进行性能测试，测试标准如下：将实施例1-3和对比例的母料在85℃烘箱中干燥4h，然后在注射成型机上进行注射成型，拉伸强度：按ISO 527-2标准进行，拉伸速度为50mm/min，弯曲强度：按ISO 178标准进行，弯曲速率为2mm/min，维卡软化温度：按照ISO 306标准进行，条件B50,耐候性测试：按SAE J2527方法，辐照能量为2500KJ/m

由上表可以看出，实施例1-3在拉伸强度、弯曲强度和耐热性能极易耐老化性能测试过程中，测试结果均优于对比例，说明本发明制备的汽车外饰专用料具有耐热阻燃、耐冲击、抗老化等性能，在汽车外饰件制备技术领域具有很大的应用价值。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。