CN103434227B - 一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料及其制备工艺，是一种自下而上依次叠合的无纺布、增韧膜、无机改性热塑性复合材料、增韧膜、无纺布，无机改性热塑性复合材料以热塑性树脂纤维和增强纤维为主体，并含有粉状的增强填料。本发明的汽车轮罩护板用热塑性树脂复合材料，其中经增强纤维增强后的热塑性树脂可提供良好的刚性，增韧膜提供优异的冲击韧性，粉状填料与纤维的组合则可提供出色的吸音性能，保证了汽车乘坐的舒适性。此外，采用该方案所得制品，工艺简便，可连续生产，韧性可调控，且成本低于PP+EPDM体系，可作为新一代汽车轮罩护板用复合材料以推广。
Description
技术领域
该发明涉及汽车轮罩护板的材质及制备工艺，具体涉及一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料及其制备工艺。
背景技术
位于汽车车轮上方的轮罩护板，主要功能为遮挡泥水及石子的冲击、降低泥石冲击及车轮与地面摩擦所产生的噪声，因而轮罩护板的材料必须具备良好的冲击韧性以及吸音性。此外，由于轮罩护板属于外饰件，在恶劣的天气中仍需发挥作用，因而要求材料具有良好的耐候性。
目前，国内外对轮罩护板的研究与报道多限于结构部件，而对其材质成分的关注较少。最常见的汽车轮罩护板用基材为聚丙烯（PP）+三元乙丙橡胶（EPDM）体系。PP+EPDM轮罩护板有两种成型方式，一种通过注塑得到制品，内部作为连续相的PP与作为分散相的EPDM形成“海岛结构”。另一种则是典型的三明治结构，芯层为无机填料增强的EPDM，上下表皮则为无纺布，通过模压得到制品。采用PP+EPDM制成的轮罩护板，冲击韧性优异，但EPDM成本较高，且只有隔音作用并不具有吸音功效。然而，汽车在高速行驶时，轮胎与地面摩擦及泥沙冲击轮罩护板所发出的噪音相当大，随着人们生活水平的不断提高，乘客对汽车密闭环境内的乘坐舒适性也愈加重视，其中最重要的就是降噪。因此，轮罩护板必须具备良好的吸音性。
综上所述，选用一种具有良好冲击韧性与吸音性的材料来替代EPDM，制出兼具优异冲击韧性与吸音性的轮罩护板，在汽车外饰件领域具有很高的应用价值。
发明内容
针对上述现有PP+EPDM轮罩护板存在的不足，本发明提供了一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料及其制备工艺，本发明的具体技术方案如下：
本发明是一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料，自下而上依次叠合的无纺布、增韧膜、无机改性热塑性复合材料、增韧膜、无纺布，无机改性热塑性复合材料以热塑性树脂纤维和增强纤维为主体，并含有粉状的增强填料。
本发明还公开了一种制备轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，具体步骤如下：
（1）将改性后的热塑性树脂纤维、增强纤维经开纤机开纤后，再交叉铺网，并经撒粉机撒入粉状的增强填料，随后经辊压与层叠后进行双面针刺，得复合毡；
（2）复合毡首先通过接触式加热装置，并在其上下方同时放卷增韧膜、无纺布，与复合毡一同进入热压装置，在170～210℃、5～50MPa下进行热压复合，保压5～50s，随后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间20～60s，裁切后得汽车轮罩护板用热塑性复合材料。
作为进一步的改进，本发明所述的改性热塑性树脂纤维为改性聚丙烯纤维PP、改性聚酰胺纤维PA、改性聚对苯二甲酸乙二醇纤维PET中的一种或几种改性聚合物纤维的混合物。
作为进一步的改进，本发明所述的增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、竹纤维中的一种或几种纤维的混合物，所述的纤维的长径比为200～3000。
作为进一步的改进，本发明所述的粉状增强填料为80目～500目的炭黑、二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、聚乙烯胶粉、聚丙烯胶粉中的一种或几种粉料的混合物，添加量为5～15份。
作为进一步的改进，本发明所述的增韧膜是克重为100～250g/m2的改性聚乙烯PE、改性聚丙烯PP、茂金属聚乙烯mPE、乙烯-辛烯共聚物POE、热塑性聚氨酯橡胶TPU、苯乙烯类嵌段共聚物SEBS中的一种或几种弹性体的共挤膜。
作为进一步的改进，本发明所述的无纺布为克重为50～150g/m2的水刺或热轧聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布。
作为进一步的改进，本发明所述的接触式加热装置包括特氟龙带、带动特氟龙带运动的传动辊和热源，特氟龙带设有平行段，平行段是一对平行的特氟龙带，复合毡位于上下两层平行的特氟龙带带之间，边传动边加热，传动速度为2～10m/min，温度170～230℃。
作为进一步的改进，本发明所述的热压装置包括上下平行的两块模板、加热源以及控制模板间隙的动力装置。
作为进一步的改进，本发明所述的冷压装置包括上下平行的两块模板、冷却源以及控制模板间隙的动力装置。
采用本发明技术方案的有益效果如下：
依据本发明的汽车轮罩护板用热塑性树脂复合材料，其中经增强纤维增强后的热塑性树脂可提供良好的刚性，增韧膜提供优异的冲击韧性，粉状填料与纤维的组合则可提供出色的吸音性能，保证了汽车乘坐的舒适性。此外，采用该方案所得制品，工艺简便，可连续生产，韧性可调控，且成本低于PP+EPDM体系，可作为新一代汽车轮罩护板用复合材料以推广。
附图说明
图1为汽车轮罩护板用热塑性复合材料的结构示意图；
图中：1 为无纺布，2 为增韧膜，3 为无机改性热塑性复合材料。
具体实施方式
本发明公开了一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料，图1为其结构示意图；自下而上依次为无纺布、增韧膜、无机改性热塑性复合材料、增韧膜及无纺布，其中无机改性热塑性复合材料以纤维增强热塑性树脂和增强纤维为主体，并含有粉状的增强填料。
同时，公开了一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
（1）先将改性热塑性树脂纤维、无机增强纤维经开纤机开纤后，再交叉铺网，并经撒粉机撒入粉状的增强填料，随后经辊压与层叠后进行双面针刺，得复合毡；
（2）复合毡首先通过接触式加热装置，并在其上下方同时放卷增韧膜、无纺布，与复合毡一同进入热压装置，在170～230℃、5～50MPa下进行热压复合，保压5～50s。随后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间20～60s，裁切后得汽车轮罩护板用热塑性复合材料。
下面结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明：
实施例1
(1)将改性PP纤维、玻璃纤维经开纤机开纤后，再交叉铺网，其中两者两者质量比6:4，玻纤长径比500。经撒粉机撒入5份500目的高密度聚乙烯胶粉，随后经辊压与层叠后进行双面针刺，得复合毡；
(2)复合毡首先通过接触式加热装置，以夹在上下两层平行的特氟龙带之间的形式边传动边加热，传动速度为2m/min，温度控制在170。℃随后在其上下方同时放卷100g增韧膜与150g水刺PET无纺布，与复合毡一同进入热压装置，在210℃、5MPa下进行热压复合，保压5s。其中，增韧膜为PE与POE的共挤膜，质量比为1:1。随后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间60s，裁切后得汽车轮罩护板用热塑性复合材料。
实施例2
(3)将改性（PP纤维+PA纤维）、（玻璃纤维+竹纤维）经开纤机开纤后，再交叉铺网，其中聚合物纤维：增强纤维为7:3，而PP纤维：PA纤维为8:2，玻璃纤维：竹纤维为8:2，增强纤维的长径比1500。经撒粉机撒入10份200目的炭黑，随后经辊压与层叠后进行双面针刺，得复合毡；
(4)复合毡首先通过接触式加热装置，以夹在上下两层平行的特氟龙带之间的形式边传动边加热，传动速度为5m/min，温度控制在190℃。随后在其上下方同时放卷150g增韧膜与100g热轧PET无纺布，与复合毡一同进入热压装置，在195℃、20MPa下进行热压复合，保压10s。其中，增韧膜为TPU。随后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间40s，裁切后得汽车轮罩护板用热塑性复合材料。
实施例3
(5)将改性（PP纤维+PET纤维）、玄武岩经开纤机开纤后，再交叉铺网，其中聚合物纤维：玄武岩纤维为8:2，而PP纤维：PET纤维为7:3，玄武岩纤维的长径比3000。经撒粉机撒入15份80目的滑石粉，随后经辊压与层叠后进行双面针刺，得复合毡；
复合毡首先通过接触式加热装置，以夹在上下两层平行的特氟龙带之间的形式边传动边加热，传动速度为10m/min，温度控制在230℃。随后在其上下方同时放卷250g增韧膜与50g水刺PET无纺布，与复合毡一同进入热压装置，在170℃、50MPa下进行热压复合，保压50s。其中，增韧膜为PP与POE的共挤膜，质量比为1:1。随后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间20s，裁切后得汽车轮罩护板用热塑性复合材料。
以上列举的仅是本发明的部分具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料，其特征在于，包括自下而上依次叠合的无纺布、增韧膜、无机改性热塑性复合材料、增韧膜、无纺布，所述的无机改性热塑性复合材料以热塑性树脂纤维和增强纤维为主体，并含有粉状的增强填料，所述的增韧膜是克重为100～250g/m2的改性聚乙烯PE、改性聚丙烯PP、茂金属聚乙烯mPE、乙烯-辛烯共聚物POE、热塑性聚氨酯橡胶TPU、苯乙烯类嵌段共聚物SEBS中的一种或几种弹性体的共挤膜。
2.一种制备权利要求1所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将改性后的热塑性树脂纤维、增强纤维经开纤机开纤后，再交叉铺网，并经撒粉机撒入粉状的增强填料，随后经辊压与层叠后进行双面针刺，得复合毡；
(2)复合毡首先通过接触式加热装置，并在其上下方同时放卷增韧膜、无纺布，与复合毡一同进入热压装置，在170～210℃、5～50MPa下进行热压复合，保压5～50s，随后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间20～60s，裁切后得汽车轮罩护板用热塑性复合材料；
所述的增韧膜是克重为100～250g/m2的改性聚乙烯PE、改性聚丙烯PP、茂金属聚乙烯mPE、乙烯-辛烯共聚物POE、热塑性聚氨酯橡胶TPU、苯乙烯类嵌段共聚物SEBS中的一种或几种弹性体的共挤膜。
3.根据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的改性热塑性树脂纤维为改性聚丙烯纤维PP、改性聚酰胺纤维PA、改性聚对苯二甲酸乙二醇纤维PET中的一种或几种改性聚合物纤维的混合物。
4.根据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、竹纤维中的一种或几种纤维的混合物，所述的纤维的长径比为200～3000。
5.根据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的粉状增强填料为80目～500目的炭黑、二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、聚乙烯胶粉、聚丙烯胶粉中的一种或几种粉料的混合物，添加量为5～15份。
6.据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的无纺布为克重为50～150g/m2的水刺或热轧聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布。
7.根据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的接触式加热装置包括特氟龙带、带动特氟龙带运动的传动辊和热源，特氟龙带设有平行段，平行段是一对平行的特氟龙带，复合毡位于上下两层平行的特氟龙带带之间，边传动边加热，传动速度为2～10m/min，温度170～230℃。
8.根据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的热压装置包括上下平行的两块模板、加热源以及控制模板间隙的动力装置。
9.根据权利要求2所述的轻质、高韧性、高吸音汽车轮罩护板用热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述的冷压装置包括上下平行的两块模板、冷却源以及控制模板间隙的动力装置。
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