CN104292801B

CN104292801B - 一种汽车顶盖及其制备方法

Info

Publication number: CN104292801B
Application number: CN201410501071.XA
Authority: CN
Inventors: 翟红波; 杨振枢; 韦洪屹
Original assignee: Suzhou Polymer New Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Polymer New Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: CN104292801A

Abstract

本申请公开了一种汽车顶盖及其制备方法，按照重量份数配比称取MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维、正丁烷、三聚氰胺氰尿酸盐、抗氧剂、纳米二氧化硅、滑石粉、磷酸三苯酯、偶联剂、硬脂酸锌、HIPS、钛白粉和SBS，混合均匀后挤出造粒、模压成板材，真空成型后即可；产品拉伸强度50‑60MPa，弯曲强度85‑95MPa，弯曲模量6.8‑7.2GPa；室温下缺口冲击强度4.5‑5.5kJ/m²，无缺口冲击强度6.5‑7.5kJ/m²；热导率3.5‑4W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm，断裂伸长率28‑30%。

Description

一种汽车顶盖及其制备方法

技术领域

本申请属于汽车顶盖制备工艺领域，尤其涉及一种高强度、绝热的汽车顶盖及其制备方法。

背景技术

车顶盖是车厢顶部的盖板。对于轿车车身的总体刚度而言，顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。MPPO，聚苯醚，比重:1.07克/立方厘米，成型收缩率:0.3-0.8%，成型温度：260-290℃，结构为玻璃化温度约210℃ ，熔融温度257℃，密度0.96～1.06g/cm³。实用聚苯醚的分子量为2～5万，结晶度约50%。最突出优点是高度耐水和耐蒸汽性。在132℃的高压蒸汽容器内处理200次，抗拉和抗冲击强度没有显著变化，此外它还具有尺寸稳定性好、蠕变小、高绝缘性等特点，长期使用温度为－127～120℃，无负荷间断工作可达200℃，与一般热固性塑料水平相当。聚苯醚由2，6-二甲基苯酚在铜盐和胺的粘合催化剂作用下，在空气或纯氧中进行氧化偶合聚合而成。聚苯醚易于加工成型，挤出、注射和模压均可。用于制造医疗器械代替不锈钢，能承受蒸汽消毒，也用于机械和电子零部件、绝缘材料等。聚苯醚与聚苯乙烯共混改性物在美国商品名Noryl，并可加20%～30% 玻璃纤维、碳纤维等增强，是一种性能优良的工程塑料和绝缘材料。为白色颗粒。综合性能良好，可在120度蒸汽中使用，电绝缘性好，吸水小，但有应力开裂倾向。改性聚苯醚可消除应力开裂；有突出的电绝缘性和耐水性优异，尺寸稳定性好。其介电性能居塑料的首位；MPPO为PPO与HIPS共混制得的改性材料，目前市面上的材料均为此种材料；有较高的耐热性，玻璃化温度211度，熔点268度，加热至330度有分解倾向，PPO的含量越高其耐热性越好，热变形温度可达190度；阻燃性良好，具有自息性，与HIPS混合后具有中等可燃性。质轻，无毒可用于食品和药物行业。耐旋光性差，长时间在阳光下使用会变色；可以与ABS,HDPE,PPS,PA,HIPS、玻璃纤维等进行共混改性处理。

从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下增加一定数量的加强梁，顶盖内层敷设绝热衬垫材料，以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯，是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒，相对密度1．05。热导率低，吸水性小。耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振。介电性能优良。溶于丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯乙烷、氯仿，不溶于乙醇、正己烷、环己烷、溶剂汽油等。聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于100℃的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。聚苯乙烯玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克/立方厘米，晶体密度1.11～1.12克/立方厘米，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。此外还有全同和间同以及无规立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性，间同聚合物有部分结晶性。PS一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在，PS具有较高的Tg（80～105℃），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。热性能：最高工作温度为60～80℃。当加热至Tg以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，这就使其热成型提供方便。PS的热变形温度为70～80℃，脆化温度为-30℃，PS在高真空和330～380℃下剧烈降解。需求旺盛，消费增长速度惊人，市场潜力大。进入90年代以来，中国苯乙烯需求旺盛，消费量飞速增长。1999年，全国聚苯乙烯总消费量达到243万吨，比1990年增长10多倍，年均增长率达到27.6%，增长速度在五大通用合成树脂中仅次于ABS树脂，是同期世界平均增长速度的6倍多。据预测，今后中国聚苯乙烯的需求量仍将平稳增长，2005年将达到317万～330万吨，2010年将达到390万～420万吨，市场前景相当乐观。

MPPO结构为玻璃化温度约210℃ ，熔融温度257℃ ，密度0.96～1.06克／厘米3。实用聚苯醚的分子量为 2～5万，结晶度约 50％。最突出优点是高度耐水和耐蒸汽性。在 132 ℃的高压蒸汽容器内处理 200 次，抗拉和抗冲击强度没有显著变化，此外它还具有尺寸稳定性好、蠕变小、高绝缘性等特点，长期使用温度为－127～120℃，无负荷间断工作可达 200℃，与一般热固性塑料水平相当。聚苯醚由2，6-二甲基苯酚在铜盐（如氯化亚铜）和胺的粘合催化剂作用下，在空气或纯氧中进行氧化偶合聚合而成。聚苯醚易于加工成型，挤出、注射和模压均可。用于制造医疗器械代替不锈钢，能承受蒸汽消毒，也用于机械和电子零部件、绝缘材料等。聚苯醚与聚苯乙烯共混改性物在美国商品名Noryl，并可加20％～30％玻璃纤维、碳纤维等增强，是一种性能优良的工程塑料和绝缘材料。为白色颗粒。综合性能良好，可在120度蒸汽中使用，电绝缘性好，吸水小，但有应力开裂倾向。改性聚苯醚可消除应力开裂。有突出的电绝缘性和耐水性优异，尺寸稳定性好。其介电性能居塑料的首位。MPPO为PPO与HIPS共混制得的改性材料，目前市面上的材料均为此种材料。有较高的耐热性，玻璃化温度211度，熔点268度，加热至330度有分解倾向，PPO的含量越高其耐热性越好，热变形温度可达190度。阻燃性良好，具有自息性，与HIPS混合后具有中等可燃性。质轻，无毒可用于食品和药物行业。耐旋光性差，长时间在阳光下使用会变色。可以与ABS,HDPE,PPS,PA,HIPS、玻璃纤维等进行共混改性处理。PPO树脂及MPPO工程塑料，突出的性能特点使其在诸多领域得到广泛应用。但是，由于受合成PPO树脂的来源及价格限制，国内外许多企业仅能进行小规模的研发和生产，国内外市场的消费量和增长速度远远低于其它四类通用工程塑料，用于尖端领域的PPO工程塑料更处于限制之列。近10多年以来，降低PPO树脂价格，实现PPO树脂的稳定供货，成为国内改性工程塑料行业和终端用户的共同期盼。聚苯醚（PPO）是世界五大通用工程塑料之一。它具有优异的物理与力学、耐热、绝缘等性能，但由于PPO流动性较差，通常与其它塑料共混改性形成工程塑料合金使用（简称MPPO），是目前工程塑料领域最典型与用量最大的工程塑料合金。MPPO具有优良的综合性能和成型加工性能，因而在电子电气及家用电器、办公自动化机械、汽车等输送机械、建材、航空及军事等领域具有广泛的用途，成为开发国家的核心材料之一。与其它四种通用工程塑料相比，中国PPO及MPPO与世界开发国家的技术水平与产业化差距最大。

中国专利CN 101693810A公开了一种机车顶盖防滑涂料及制备方法，由丙烯酸树脂作基料,配以颜料、助剂、溶剂、防滑剂、纳米二氧化硅混合为甲组分,再以脂肪烃异氰酸酯为固化剂的乙组分,两组分混合为丙烯酸聚氨酯防滑涂料,选择有机粒料为防滑剂,为防止粒料的溶胀,分层现象,增强粒料与基料的附着力,采取了用纳米二氧化硅粉料,混合包覆的核心技术,从而达到机车顶盖防滑涂层特殊性能。本涂料具有施工方便,漆膜性能好,附着力强,机械强度高,耐水、耐油、耐磨性很高,耐候性优良,防滑性能好等优良特性;在贮存,施工,车辆运行中,充分体现机车顶盖防滑涂料良好性能,生产贮运中,不产生分层、沉淀,稳定性好，但是拉伸强度低和弯曲差；中国专利CN 103407351A公开了一种汽车顶盖天窗逃生系统的装配及使用方法，采用上体，伸展腔，上接口，S形弹簧片，弹簧卡头，弹簧颈，下体，下接口，连接颈，逃生球，焊接边构成；上体内部加工为伸展腔，上接口与下接口对应套合，上体内壁两侧对称安装S形弹簧片；下接口的上方安装连接颈，连接颈的上方安装逃生球，S形弹簧片的上部为弹簧卡头，中部弯曲部位为弹簧颈，弹簧卡头与逃生球对应卡紧，弹簧颈与连接颈对应卡紧。当紧急情况发生时，天窗口就成为逃生的安全出口，车辆无论朝哪个方向侧翻，则顶部出口均处于侧面位置，很易于人员逃离，可避免更多的人员伤亡，但是未在原料上对冲击强度和断裂伸长率低。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种高强度、高韧性、隔热且隔音的汽车顶盖及其制备方法是非常必要的。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对上述技术问题，提供一种汽车顶盖及其制备方法，解决现有汽车保险强度低、韧性差、不隔热隔音和介电常数高等技术问题。

技术方案：

一种汽车顶盖，所述汽车顶盖的原料按重量份数配比如下：MPPO100份；玻璃纤维40-60份；异丁烷5-25份；聚酯纤维10-30份；正丁烷1-5份；三聚氰胺氰尿酸盐20-40份；抗氧剂0.5-2.5份；纳米二氧化硅0.5-2.5份；滑石粉5-15份；磷酸三苯酯为15-35份；偶联剂0.3-0.7份；硬脂酸锌为2-8份；HIPS50-70份；钛白粉10-20份；SBS为1-20份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述汽车顶盖的原料按重量份数配比如下：MPPO100份；玻璃纤维45-55份；异丁烷10-20份；聚酯纤维15-25份；正丁烷2-4份；三聚氰胺氰尿酸盐25-35份；抗氧剂1-2份；纳米二氧化硅1-2份；滑石粉8-12份；磷酸三苯酯为20-30份；偶联剂0.4-0.6份；硬脂酸锌为3-7份；HIPS55-65份；钛白粉12-18份；SBS为5-15份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述汽车顶盖的原料按重量份数配比如下：MPPO100份；玻璃纤维50份；异丁烷15份；聚酯纤维20份；正丁烷3份；三聚氰胺氰尿酸盐30份；抗氧剂1.5份；纳米二氧化硅1.5份；滑石粉10份；磷酸三苯酯为25份；偶联剂0.5份；硬脂酸锌为5份；HIPS60份；钛白粉15份；SBS为10份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂DSTP。

作为本发明的一种优选技术方案：所述偶联剂采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

作为本发明的一种优选技术方案：所述汽车顶盖的制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维、正丁烷、三聚氰胺氰尿酸盐、抗氧剂、纳米二氧化硅、滑石粉、磷酸三苯酯、偶联剂、硬脂酸锌、HIPS、钛白粉和SBS；

第二步：将MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维和正丁烷投入反应釜中加热至40-60℃，搅拌20-40min，然后加入剩余原料，升温至60-80℃，搅拌40-60min，冷却至20-40℃；

第三步：将混合后的物料投入挤出机中挤出，料筒温度200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃和230℃；

第四步：在150-170℃模压3-7min，制成多孔板材，将板材在130-150℃下塑化，真空成型为车顶形状。

作为本发明的一种优选技术方案：所述三步中的挤出机为双螺杆挤出机。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第四步中的塑化时间为5-10min。

有益效果：

本发明所述一种汽车顶盖及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品拉伸强度50-60MPa，弯曲强度85-95MPa，弯曲模量6.8-7.2GPa；2、室温下缺口冲击强度4.5-5.5kJ/m²，无缺口冲击强度6.5-7.5kJ/m²；3、热导率3.5-4W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm；4、断裂伸长率28-30%，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

实施例 1:

按照重量份数配比称取MPPO100份；玻璃纤维40份；异丁烷5份；聚酯纤维10份；正丁烷1份；三聚氰胺氰尿酸盐20份；抗氧剂DSTP0.5份；纳米二氧化硅0.5份；滑石粉5份；磷酸三苯酯为15份；硅烷偶联剂0.3份；硬脂酸锌为2份；HIPS50份；钛白粉10份；SBS为1份。

将MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维和正丁烷投入反应釜中加热至40℃，搅拌20min，然后加入剩余原料，升温至60℃，搅拌40min，冷却至20℃。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃和230℃，在150℃模压3min，制成多孔板材，将板材在130℃下塑化5min，真空成型为车顶形状。

产品拉伸强度50MPa，弯曲强度85MPa，弯曲模量6.8GPa；室温下缺口冲击强度4.5kJ/m²，无缺口冲击强度6.5kJ/m²；热导率3.5W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm，断裂伸长率28%。

实施例 2:

按照重量份数配比称取MPPO100份；玻璃纤维60份；异丁烷25份；聚酯纤维30份；正丁烷5份；三聚氰胺氰尿酸盐40份；抗氧剂DSTP2.5份；纳米二氧化硅2.5份；滑石粉15份；磷酸三苯酯为35份；硅烷偶联剂0.7份；硬脂酸锌为8份；HIPS70份；钛白粉20份；SBS为20份。

将MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维和正丁烷投入反应釜中加热至60℃，搅拌40min，然后加入剩余原料，升温至80℃，搅拌60min，冷却至40℃。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃和230℃，在170℃模压7min，制成多孔板材，将板材在150℃下塑化10min，真空成型为车顶形状。

产品拉伸强度52MPa，弯曲强度87MPa，弯曲模量6.9GPa；室温下缺口冲击强度4.6kJ/m²，无缺口冲击强度6.7kJ/m²；热导率3.6W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm，断裂伸长率28%。

实施例 3:

按照重量份数配比称取MPPO100份；玻璃纤维45份；异丁烷10份；聚酯纤维15份；正丁烷2份；三聚氰胺氰尿酸盐25份；抗氧剂DSTP1份；纳米二氧化硅1份；滑石粉8份；磷酸三苯酯为20份；硅烷偶联剂0.4份；硬脂酸锌为3份；HIPS55份；钛白粉12份；SBS为5份。

将MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维和正丁烷投入反应釜中加热至45℃，搅拌25min，然后加入剩余原料，升温至65℃，搅拌45min，冷却至25℃。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃和230℃，在155℃模压4min，制成多孔板材，将板材在135℃下塑化6min，真空成型为车顶形状。

产品拉伸强度55MPa，弯曲强度90MPa，弯曲模量7GPa；室温下缺口冲击强度5kJ/m²，无缺口冲击强度7kJ/m²；热导率3.8W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm，断裂伸长率28%。

实施例 4:

按照重量份数配比称取MPPO100份；玻璃纤维55份；异丁烷20份；聚酯纤维25份；正丁烷4份；三聚氰胺氰尿酸盐35份；抗氧剂1010为2份；纳米二氧化硅2份；滑石粉12份；磷酸三苯酯为30份；钛酸酯偶联剂0.6份；硬脂酸锌为7份；HIPS65份；钛白粉18份；SBS为15份。

将MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维和正丁烷投入反应釜中加热至55℃，搅拌35min，然后加入剩余原料，升温至75℃，搅拌55min，冷却至35℃。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃和230℃，在165℃模压6min，制成多孔板材，将板材在145℃下塑化8min，真空成型为车顶形状。

产品拉伸强度58MPa，弯曲强度93MPa，弯曲模量7.1GPa；室温下缺口冲击强度5.4kJ/m²，无缺口冲击强度7.3kJ/m²；热导率3.9W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm，断裂伸长率29%。

实施例 5:

按照重量份数配比称取MPPO100份；玻璃纤维50份；异丁烷15份；聚酯纤维20份；正丁烷3份；三聚氰胺氰尿酸盐30份；抗氧剂1010为1.5份；纳米二氧化硅1.5份；滑石粉10份；磷酸三苯酯为25份；钛酸酯偶联剂0.5份；硬脂酸锌为5份；HIPS60份；钛白粉15份；SBS为10份。

将MPPO、玻璃纤维、异丁烷、聚酯纤维和正丁烷投入反应釜中加热至50℃，搅拌30min，然后加入剩余原料，升温至70℃，搅拌50min，冷却至30℃。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃和230℃，在160℃模压5min，制成多孔板材，将板材在140℃下塑化8min，真空成型为车顶形状。

产品拉伸强度60MPa，弯曲强度95MPa，弯曲模量7.2GPa；室温下缺口冲击强度5.5kJ/m²，无缺口冲击强度7.5kJ/m²；热导率4W/（m·K），体积电阻率9×10¹²Ω·cm，断裂伸长率30%。

以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种汽车顶盖，其特征在于所述汽车顶盖的原料按重量份数配比如下：MPPO100份；玻璃纤维40-60份；异丁烷5-25份；聚酯纤维10-30份；正丁烷1-5份；三聚氰胺氰尿酸盐20-40份；抗氧剂0.5-2.5份；纳米二氧化硅0.5-2.5份；滑石粉5-15份；磷酸三苯酯为15-35份；偶联剂0.3-0.7份；硬脂酸锌为2-8份；HIPS50-70份；钛白粉10-20份；SBS为1-20份。

2.根据权利要求1所述的一种汽车顶盖，其特征在于所述汽车顶盖原料按重量份数配比如下：MPPO100份；玻璃纤维45-55份；异丁烷10-20份；聚酯纤维15-25份；正丁烷2-4份；三聚氰胺氰尿酸盐25-35份；抗氧剂1-2份；纳米二氧化硅1-2份；滑石粉8-12份；磷酸三苯酯为20-30份；偶联剂0.4-0.6份；硬脂酸锌为3-7份；HIPS55-65份；钛白粉12-18份；SBS为5-15份。

3.根据权利要求1所述的一种汽车顶盖，其特征在于所述汽车顶盖的原料按重量份数配比如下：MPPO100份；玻璃纤维50份；异丁烷15份；聚酯纤维20份；正丁烷3份；三聚氰胺氰尿酸盐30份；抗氧剂1.5份；纳米二氧化硅1.5份；滑石粉10份；磷酸三苯酯为25份；偶联剂0.5份；硬脂酸锌为5份；HIPS60份；钛白粉15份；SBS为10份。

4.根据权利要求1所述的一种汽车顶盖，其特征在于：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂DSTP。

5.根据权利要求1所述的一种汽车顶盖，其特征在于：所述偶联剂采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

6.一种权利要求1所述汽车顶盖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的汽车顶盖的制备方法，其特征在于：所述三步中的挤出机为双螺杆挤出机。

8.根据权利要求6所述的汽车顶盖的制备方法，其特征在于：所述第四步中的塑化时间为5-10min。