CN103965550B - 一种竹纤维复合材料及其在制备汽车b柱上饰板中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹纤维复合材料及其在制备汽车B柱上饰板中的应用。本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：20％-40％竹纤维，55％-70％聚丙烯，和5％-10％乙丙橡胶。本发明的竹纤维复合材料制备B柱上饰板具有绿色环保和抗菌除臭的优点，并提高了阻燃效果，在制备的工艺过程中还能达到节能降耗的效果。

Description

一种竹纤维复合材料及其在制备汽车B柱上饰板中的应用
技术领域
本发明涉及一种竹纤维复合材料及其在制备汽车B柱上饰板中的应用。
背景技术
随着全球环境问题的日益严重及汽车行业新标准的即将发布实施，越来越多的新型环保材料得到了应用。
竹纤维是一种由我国自行研发成功的以竹子为原料、环保型的再生纤维素纤维。它具有良好的吸湿性、悬垂性和染色性；手感柔软，导湿性好；具有良好的天然光泽、抗菌性和抗紫外线性能，被誉为21世纪最具有发展前景的健康面料。竹纤维是从竹子中提取出来的一种天然纤维材料，竹纤维除了具有天然纤维素纤维的优良特性外，其织物经特定加工后，具有很高的绿色环保性、良好的透气性、独特的回弹性、瞬间吸水性及较强的纵向和横向强度等，因而受到越来越多行业的重视与利用。
竹纤维复合材料作为一种可再生的“低碳、环保、节能”的新材料，具有良好的力学及其他性能，可广泛的应用于汽车内外饰件等领域，达到节能减排、环境友好的优异效果。
汽车B柱上饰板是汽车内饰B柱的上装饰板，与顶衬及B柱下饰板相连接的部分，分为左B柱上饰板和右B柱上饰板。大部分汽车的B柱上饰板都用PP+EPDM-T15材料注塑而成，一般要满足一定的耐刮擦性、阻燃性和气味性，并且还要有一定的安装强度。
发明内容
本发明的目的之一提供一种用于制备汽车B柱上饰板的竹纤维复合材料。与现有的材料相比，该材料具有绿色环保和抗菌除臭的优点，该材料在制备汽车B柱上饰板的工艺过程中还能达到节能降耗的效果。
本发明所提供的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：
竹纤维20-40％
聚丙烯55-70％,和
乙丙橡胶5-10％。
其中，所述竹纤维的重量百分含量优选为25-35％，更优选为30-35％。
所述聚丙烯的重量百分含量优选为55-65％，特别优选55-62％。
所述聚丙烯的聚合度优选为2000-5000，优选为3500-5000，该聚丙烯优选为等规聚丙烯。
在一个实施方式中，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：25-35％的竹纤维，55-65％的聚丙烯和8-10％的乙丙橡胶。
在另一个优化的实施方式中，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：30-35％竹纤维，55-62％的聚丙烯和8-10％的乙丙橡胶。
所述乙丙橡胶的重量百分含量优选为8-10％。
所述乙丙橡胶为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、改性乙丙橡胶或热塑性乙丙橡胶中的一种。
本发明的又一目的是提供竹纤维复合材料在制备汽车Ｂ柱上饰板中的应用。
本发明更详细的，更深入的目的是提供制备汽车Ｂ柱饰上饰板的方法，该方法：包括下述步骤：
1)将上述组分物理混合，得到竹纤维复合材料，然后将竹纤维复合材料在110-130℃的烘箱中烘干2-4h，然后加到料筒中准备注塑；
2)将注塑机的注塑温度调至160-185℃，注塑压力调至100-115bar、注塑时间为3-6s的条件下，注塑得到汽车B柱上饰板。
所述方法中，物理混合的方法为高速混料机中混合15-20min，高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
所述的注塑温度优选为160-175℃，更优选为160-170℃。
本发明再一目的是提供一种汽车B柱上饰板，该汽车B柱上饰板由上述的竹纤维复合材料制成；优选的，所述汽车B柱上饰板按照上述制备汽车B柱上饰板的方法制备。
本发明针对所有竹纤维复合材料制成汽车B柱上饰板的配方及工艺方法，其工艺流程绿色环保，注塑温度较其他的聚丙烯复合材料低，普通聚丙烯复合材料的注塑温度为210-230℃，而本发明只需在160-185℃注塑。另外，本发明的竹纤维复合材料制备B柱上饰板具有绿色环保和抗菌除臭的优点，在制备的工艺过程中还能达到节能降耗的效果。
附图说明
图1表示本发明汽车B柱上饰板的制备流程示意图；
具体实施方式
下文将详细描述本发明的实施方式及其优选的实施方式。
除非有特殊说明，本发明申请中的百分比都是指重量百分比，特别是指各个组分相对于该组合物的总重量的重量百分比。下述实施例中的汽车B柱上饰板的制备方法的流程图如图1所示。
本发明根据汽车B柱上饰板常用的材料配方比例，加入环保的竹纤维对原有配方进行适当的调整，并进行试验得到适宜的竹纤维复合材料的配方；制备方法中的温度、时间等工艺条件的选择的依据现有的参数并根据竹纤维复合材料的性能而选定。
经过试验证明，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：20-40％竹纤维，55-70％的聚丙烯和5-10％的乙丙橡胶。该技术方案相对于现有技术可达到优异的阻燃效果，抗刮擦能力和减少污染，并且达到材料对弹性模量的要求。
本发明的一个优化的技术方案，当所述竹纤维的重量百分含量为25-35％效果更佳，特别是其重量百分含量为30-35％时，达到最优的技术效果。
在一个优选的实施方式中，所述聚丙烯的重量百分含量为55-65％，特别优选55-62％。
在另一个优选的实施方式中，所述乙丙橡胶的重量百分含量为8-10％。
所述聚丙烯的聚合度为2000-5000，优选为3500-5000，该聚丙烯优选为等规聚丙烯。
当然，通过实验，本发明还发现，上述竹纤维、聚丙烯和乙丙橡胶组分之间存在协同增效的作用，他们的组分配比的优化提高了材料的综合性能。
在一个实施方式中，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：25-35％的竹纤维，55-65％的聚丙烯和8-10％的乙丙橡胶。
在另一个优化的实施方式中，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：30-35％竹纤维，55-62％的聚丙烯和8-10％的乙丙橡胶。
本发明的制备汽车Ｂ柱饰上饰板的方法，该方法：包括下述步骤：
1)将上述组分物理混合，得到竹纤维复合材料，然后将竹纤维复合材料在110-130℃的烘箱中烘干2-4h，然后加到料筒中准备注塑；
2)将注塑机的注塑温度调至160-185℃，注塑压力调至100-115bar、注塑时间为3-6s的条件下，注塑得到汽车B柱上饰板。
所述方法中，物理混合的方法为高速混料机中混合15-20min，高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
所述的注塑温度优选为160-175℃，更优选为160-170℃。
以下提供实施例以说明本发明的技术方案以及其达到的技术效果：
本发明的乙丙橡胶为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、改性乙丙橡胶或热塑性乙丙橡胶中的一种。经过试验证明乙丙橡胶的种类选择对本发明的效果没有显著的影响，本发明下述实施例中所用的乙丙橡胶均为三元乙丙橡胶。
实施例1、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由20％的竹纤维，70％的聚丙烯，和，10％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为2000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量20％竹纤维、占总重量70％的聚丙烯和占总重量10％的乙丙橡胶在高速混料机中混合15min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在110℃的烘箱中烘干4h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至160℃，注塑压力调至115bar、注塑时间为3s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例2、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由30％的竹纤维，62％的聚丙烯，和，8％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合物为3500的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量30％竹纤维、占总重量62％的聚丙烯和占总重量8％的乙丙橡胶在高速混料机中混合18min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至170℃，注塑压力调至108bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例3、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由40％的竹纤维，55％的聚丙烯和5％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为5000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量40％竹纤维、占总重量55％的聚丙烯和占总重量5％的乙丙橡胶在高速混料机中混合20min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在130℃的烘箱中烘干2h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至185℃，注塑压力调至10bar、注塑时间为6s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例4、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由25％的竹纤维，65％的聚丙烯，和10％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为4000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量25％竹纤维、占总重量65％的聚丙烯和占总重量10％的乙丙橡胶在高速混料机中混合18min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至175℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例5、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由35％的竹纤维，55％的聚丙烯和，10％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为5000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量35％竹纤维、占总重量55％的聚丙烯和占总重量10％的乙丙橡胶在高速混料机中混合20min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至170℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例6、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由30％的竹纤维，61％的聚丙烯，和9％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为4000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量30％竹纤维、占总重量61％的聚丙烯和占总重量9％的乙丙橡胶在高速混料机中混合18min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至170℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例7、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由28％的竹纤维，64％聚丙烯，和8％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为4000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量28％竹纤维、占总重量64％的聚丙烯和占总重量8％的乙丙橡胶在高速混料机中混合18min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至170℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例8、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由32％的竹纤维，60％聚丙烯，和8％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为5000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量32％竹纤维、占总重量60％的聚丙烯和占总重量8％的乙丙橡胶在高速混料机中混合18min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至170℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例9、竹纤维复合材料制备，及B柱上饰板的制备
本实施例中，竹纤维复合材料由36％的竹纤维，55％的聚丙烯，和9％的乙丙橡胶组成。其中，聚丙烯的聚合度为4000的等规聚丙烯。
竹纤维复合材料和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量36％竹纤维、占总重量55％的聚丙烯和占总重量9％的乙丙橡胶在高速混料机中混合18min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至170℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
对比例1、
聚丙烯复合材料(PP+EPDM-T15)和汽车B柱上饰板的制备方法如下所述：
1)将占总重量15％滑石粉、占总重量75％的聚丙烯和占总重量10％的乙丙橡胶在高速混料机中混合20min得到竹纤维复合材料，竹纤维复合材料在120℃的烘箱中烘干3h，然后加到料筒中准备注塑；高速混料机的电机功率为12kw，转速为1200r/min；
2)将注塑机的注塑温度调至220℃，注塑压力调至110bar、注塑时间为5s的条件下，注塑得到B柱上饰板。
实施例10、本发明的竹纤维复合材料及汽车B柱上饰板的性能检测
1、汽车B柱上饰板的性能检测
对实施例1-9制备的汽车B柱上饰板进行如表1所示的性能检测，阻燃性能按照GB8410标准进行试验；气味性按照SAEJ1351的试验标准进行气味的评价，其中，气味性在3.5以下即可达到要求，数值越低性能越佳；耐刮擦性按照BAS-354进行试验；拉伸强度按照ISO527-2进行试验。
表1
上述实施例及性能检测结果证明，竹纤维复合材料比常规的聚丙烯材料(如滑石粉填充的聚丙烯材料)，在阻燃性、气味性、耐刮擦性、强度等方面都有所提升。并且不同的竹纤维、聚丙烯和乙丙橡胶的配比和加工工艺条件得到的复合材料的阻燃性、气味性、耐刮擦性、强度等性能也是有所变化的。
经过试验证明，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：20－40％竹纤维，55－70％的聚丙烯和5－10％的乙丙橡胶。该技术方案相对于现有技术可达到优异的阻燃效果，抗刮擦能力和减少污染，并且达到材料对弹性模量的要求。
本发明的一个优化的技术方案，当所述竹纤维的重量百分含量为25－35％效果更佳，特别是其重量百分含量为30-35％时，达到最优的技术效果。
在一个优选的实施方式中，所述聚丙烯的重量百分含量为55-65％，特别优选55-62％。
在另一个优选的实施方式中，所述乙丙橡胶的重量百分含量为8-10％。
所述聚丙烯的聚合度为2000－5000，优选为3500-5000，该聚丙烯优选为等规聚丙烯。
当然，通过实验，本发明还发现，上述竹纤维、聚丙烯和乙丙橡胶组分之间存在协同增效的作用，他们的组分配比的优化提高了材料的综合性能。
其中，在本发明的一个优选的技术方案中，本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：25－35％的竹纤维，55－65％的聚丙烯和8－10％的乙丙橡胶。该技术方案可以达到燃烧性能35mm/min以下,气味性3.0以下,耐刮擦性(△L-亮度差)1.75以下,拉伸强度22以上(具体见实施例2、4、5、6、7和8)，该效果与其他实施例1、3、9的技术效果产生了显著的差异。
更进一步的，当本发明的竹纤维复合材料，由下述重量百分含量的组分制成：30－35％竹纤维，55－62％的聚丙烯和8－10％的乙丙橡胶。该技术方案可以达到燃烧性能33mm/min以下,气味性2.5以下,耐刮擦性(△L-亮度差)1.71以下,拉伸强度23以上(具体见实施例2、5、6、和8)，该效果与其他实施例1、4、3、7和9的技术效果产生了显著的差异。
其中，当竹纤维复合材料由竹纤维35％，聚丙烯55％，和乙丙橡胶10％组成，即实施例5，是本发明的最佳实施例，得到的竹纤维复合材料及汽车B柱上饰板的性能最为优异。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种制备汽车B柱上饰板的方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)将25-35％竹纤维，55-65％聚丙烯，和8-10％乙丙橡胶物理混合得到竹纤维复合材料，然后将竹纤维复合材料在110-130℃的烘箱中烘干2-4h，然后加到料筒中准备注塑；
所述竹纤维、聚丙烯以及乙丙橡胶的含量以重量百分含量计；
2)将注塑机的注塑温度调至160-185℃，注塑压力调至100-115bar、注塑时间为3-6s的条件下，注塑得到汽车B柱上饰板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚丙烯的聚合度为2000-5000。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述乙丙橡胶为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、改性乙丙橡胶或热塑性乙丙橡胶中的一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述竹纤维复合材料由下述重量百分含量的组分制成：30-35％竹纤维，55-62％的聚丙烯和8-10％的乙丙橡胶。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚丙烯为等规聚丙烯。
6.一种汽车内饰上饰板部件，其特征在于：所述汽车内饰上饰板部件按照权利要求1～5任意一项所述的方法制备。
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