CN103819862A - 汽车天窗用连续长玻纤增强sma复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料，由以下按总重量百分比计的各组分组成：48~79.5% SMA，0.5~2.0%热稳定剂和20.0~50.0%长玻璃纤维；其中所述SMA为马来酸酐含量为5~25mol%的苯乙烯-马来酸酐无规共聚物；所述长玻璃纤维为无碱连续长玻璃纤维。本发明所述复合材料具有优异的刚性、耐热性、尺寸稳定性、低翘曲、高流动性、耐老化性以及低气味性，经检测其螺旋线流长（270℃）≥800mm，拉伸强度≥100MPa，拉伸模量≥5500MPa，缺口冲击强度≥15KJ/m2，热变形温度（1.80Mpa）≥140℃，热氧老化（120℃，500hr）后拉伸强度保持率≥95%，气味等级（80℃,2hr）≤3.5级，可满足汽车天窗框架的高刚性、尺寸稳定性以及低气味的要求，实现了SMA材料的高性能化。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻纤增强SMA复合材料，尤其涉及一种汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，玻璃纤维增强苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）复合材料由于其优异的刚性、耐热性、尺寸稳定性、低翘曲、高流动性、耐老化性以及低气味逐渐在汽车内饰功能结构部件中得到了广泛的应用。汽车天窗框架承载着汽车天窗体统的全部重量，是天窗系统中重要的功能件，同时属于内饰制件，因此对气味等级要求非常高。玻纤增强SMA材料由于其低气味、低翘曲性、耐老化性以及尺寸稳定性，是理想的天窗框架材料，但是目前SMA主要采用短玻璃纤维增强，作为一般内饰结构支架可以胜任，但是作为天窗框架，力学强度还不足。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料及其制备方法，该复合材料克服了短切玻纤增强SMA力学强度不高的缺点，可适用于汽车天窗框架材料。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料，由以下按总重量百分比计的各组分组成：
SMA 48.0~79.5%
热稳定剂 0.5~2.0%
长玻璃纤维 20.0~50.0%；
其中所述SMA为马来酸酐含量为5~25mol%的苯乙烯-马来酸酐无规共聚物；所述长玻璃纤维为无碱连续长玻璃纤维。
所述热稳定剂为酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、胺类和杯芳烃中的至少一种。
本发明还提供了一种汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将48.0~79.5wt.% SMA、0.5~2.0 wt.%的热稳定剂通过单螺杆挤出机塑化后，且通过口模输送到LFT专用高温熔体浸润模头，模头内温度为280~350℃；
（2）将20.0~50.0wt.%的长玻璃纤维以20~80m/min的速度牵引输入高温熔体浸润槽，所述高温熔体浸润槽的长度为3m；牵引浸润后通过LFT专用切粒机切成12mm长粒子。
此外本发明还提供了一种汽车天窗用连续长玻纤增强复合材料的用途，适用于汽车天窗框架材料。
本发明的有益技术效果是：该复合材料采用连续长玻纤代替短切玻纤作为SMA增强材料，所得SMA复合材料具有优异的刚性、耐热性、尺寸稳定性、低翘曲、高流动性、耐老化性以及低气味性，经检测其螺旋线流长（270℃）≥800mm，拉伸强度≥100MPa，拉伸模量≥5500MPa，缺口冲击强度≥15KJ/m2，热变形温度（1.80Mpa）≥140℃，热氧老化（120℃，500hr）后拉伸强度保持率≥95%，可满足汽车天窗框架的高刚性、尺寸稳定性以及低气味的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不限于下述实施例。
实施例一：
第一步：将79.5公斤SMA 218、0.2公斤酚类热稳定剂1010、0.3公斤亚磷酸酯抗氧剂168通过长径比20：1单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温LFT专用熔体浸润模头，模头内温度设置在280℃；
第二步：将20公斤连续长玻璃纤维Tufrov 4588以20m/min的速度牵引输入高温LFT专用熔体浸润模头，高温熔体浸润槽长度为3m；牵引浸润，最后通过LFT专用切粒机切成12mm长粒子，得到复合材料A，其性能如表1所示：
表1 复合材料A的性能
| 性 能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 玻纤含量（750℃,30min） | % | ISO 3451/1 | 20 |
| 螺旋线流长（270℃） | mm | / | 1100 |
| HDT（1.80MPa） | ℃ | ISO75/1-93 | 141 |
| 拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 105 |
| 拉伸模量 | MPa | ISO527/2-93 | 6500 |
| 缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 16 |
| 拉伸强度保持率（120℃，500hr） | % | ISO527/2-93 | 96 |
| 气味等级（80℃，2hr） | -- | PV 3900 | 3.0 |
实施例二：
第一步：将69公斤SMA 214、0.5公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤亚磷酸酯抗氧剂627A通过长径比20：1单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温LFT专用熔体浸润模头，模头内温度设置在300℃；
第二步：将30公斤连续长玻璃纤维Tufrov 4588以40m/min的速度牵引输入高温LFT专用熔体浸润模头，高温熔体浸润槽长度为3m；牵引浸润，最后通过LFT专用切粒机切成12mm长粒子，得到复合材料B，其性能如表2所示：
表2 复合材料B的性能
| 性 能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 玻纤含量（750℃,30min） | % | ISO 3451/1 | 30 |
| 螺旋线流长（270℃） | mm | / | 1000 |
| HDT（1.80MPa） | ℃ | ISO75/1-93 | 144 |
| 拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 125 |
| 拉伸模量 | MPa | ISO527/2-93 | 8500 |
| 缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 19 |
| 拉伸强度保持率（120℃，500hr） | % | ISO527/2-93 | 97 |
| 气味等级（80℃，2hr） | -- | PV 3900 | 3.0 |
实施例三：
第一步：将58.5公斤SMA M14、0.7公斤酚类热稳定剂1010、0.8公斤硫代酯抗氧剂412S通过长径比20：1单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温LFT专用熔体浸润模头，模头内温度设置在330℃；
第二步：将40公斤连续长玻璃纤维Tufrov 4599以60m/min的速度牵引输入高温LFT专用熔体浸润模头，高温熔体浸润槽长度为3m；牵引浸润，最后通过LFT专用切粒机切成12mm长粒子，得复合材料C，其性能如表3所示：
表3 复合材料C的性能
| 性 能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 玻纤含量（750℃,30min） | % | ISO 3451/1 | 40 |
| 螺旋线流长（270℃） | mm | / | 980 |
| HDT（1.80MPa） | ℃ | ISO75/1-93 | 147 |
| 拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 140 |
| 拉伸模量 | MPa | ISO527/2-93 | 10000 |
| 缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 21 |
| 拉伸强度保持率（120℃，500hr） | % | ISO527/2-93 | 98 |
| 气味等级（80℃，2hr） | -- | PV 3900 | 3.0 |
实施例四：
第一步：将48公斤SMA M25、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤硫代酯抗氧剂412S通过长径比20：1单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温LFT专用熔体浸润模头，模头内温度设置在350℃；
第二步：将50公斤连续长玻璃纤维Tufrov 4599以80m/min的速度牵引输入高温LFT专用熔体浸润模头，高温熔体浸润槽长度为3m；牵引浸润，最后通过LFT专用切粒机切成12mm长粒子，得到复合材料D，其性能如表4所示：
表4 复合材料D的性能
| 性 能 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 玻纤含量（750℃,30min） | % | ISO 3451/1 | 50 |
| 螺旋线流长（270℃） | mm | / | 900 |
| HDT（1.80MPa） | ℃ | ISO75/1-93 | 149 |
| 拉伸强度 | MPa | ISO527/2-93 | 160 |
| 拉伸模量 | MPa | ISO527/2-93 | 12500 |
| 缺口冲击强度 | KJ/m2 | ISO179/2-93 | 25 |
| 拉伸强度保持率（120℃，500hr） | % | ISO527/2-93 | 98 |
| 气味等级（80℃，2hr） | -- | PV 3900 | 3.0 |
由上述实施例可看出，本发明所述复合材料具有优异的刚性、耐热性、尺寸稳定性、低翘曲、高流动性、耐老化性以及低气味性，经检测其螺旋线流长（270℃）≥800mm，拉伸强度≥100MPa，拉伸模量≥5500MPa，缺口冲击强度≥15KJ/m2，热变形温度（1.80Mpa）≥140℃，热氧老化（120℃，500hr）后拉伸强度保持率≥95%，气味等级（80℃,2hr）≤3.5级，可满足汽车天窗框架的高刚性、尺寸稳定性以及低气味的要求，实现了SMA材料的高性能化。
本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料，其特征在于：由以下按总重量百分比计的各组分组成：
SMA 48.0~79.5%
热稳定剂 0.5~2.0%
长玻璃纤维 20.0~50.0%；
其中所述SMA为马来酸酐含量为5~25mol%的苯乙烯-马来酸酐无规共聚物；所述长玻璃纤维为无碱连续长玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、胺类和杯芳烃中的至少一种。
3.权利要求1~2中任一权利要求所述的汽车天窗用连续长玻纤增强SMA复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将48.0~79.5wt.% SMA、0.5~2.0 wt.%的热稳定剂通过单螺杆挤出机塑化后，且通过口模输送到LFT专用高温熔体浸润模头，模头内温度为280~350℃；
（2）将20.0~50.0wt.%的长玻璃纤维以20~80m/min的速度牵引输入高温熔体浸润槽，所述高温熔体浸润槽的长度为3m；牵引浸润后通过LFT专用切粒机切成12mm长粒子。
4.权利要求1~2中任一权利要求所述的汽车天窗用连续长玻纤增强复合材料的用途，其特征在于：适用于汽车天窗框架材料。
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