CN105667038A - 碳纤维网格布增强复合epp发泡板材的制造方法及产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法及产品，其特征在于：？a备料；热塑性PP发泡原料：高熔体強度PP50-70、普通PP20-25、聚乙烯8-15、滑石粉母粒6-10、主抗氧剂0.1-0.3、？辅抗氧剂0.1-0.5、热稳定剂0.6、色母粒1-3、矿物油0.3-0.4、？丁烷或CO2气体5-10、单甘脂0.1-0.15；热塑性PP粘接层原料：共聚PP40、普通PP55、主抗氧剂0.2、辅抗氧剂0.4、热稳定剂0.6、色母料2.0、光稳定剂0.1、矿物油0.2；b将上述物料混合；c将热塑性发泡原料送入自动给料斗中；d挤出发泡坯片，与碳纤维网格布和PP无纺布复合成为EPP发泡复合板材；e将PP粘接复合软片坯和复合材料、EPP发泡复合板材一起经浸渍、碾压成为复合成品板材。

Description

碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法及产品
技术领域
本发明涉及一种EPP发泡板材的制造方法及产品，尤其涉及一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法及产品。
背景技术
众所周知，汽车要实现轻量化，首先是汽车零部件的轻量化。汽车零部件的轻量化又涉及到原材料的轻量化。国内外研究者对汽车材料轻量化做了大量研究：用聚丙烯发泡材料制作汽车的内装饰顶盖、立柱、门板等等；用碳纤维复合热塑性材料制作汽车外壳、底护板、引擎盖等等。汽车用材的发展方向是以发泡材料替代实心材料。以碳纤维、玻璃纤维增强复合板材替代铝板、钢板能极大地减轻汽车的重量，从而实现汽车的轻量化，节材、节能、减排、环保、提速的目的。目前在德国、日本、美国为减轻汽车的重量大量应用塑料零部件替代钢件，每辆车用塑料在200-350kg；其二用轻质的PU、EPP发泡材料替代实心材料；其三用碳纤维与热塑性树脂粘合、用碳纤维布或丝放入凹模中，并在碳纤维布或丝上、下铺垫热塑性树脂或片材，通电加热使树脂熔融进行双面浸渍后冷却减压开模形成片材或部件。此方法不能规模化连续性生产，单件成本高、产量低。另一种方法是利用热塑性片材经烘箱电加热使塑料片材软化，将碳纤维布铺在上面进入模具中加压成片材。此方法虽可复合成片材但粘接不牢固，此外，还有单丝缠绕法、注塑法等等。利用碳纤维布增强复合热塑性板材、片材的目的是替代钢材、铝材，减轻车辆的自重，减少CO2的排放、节能、节材、可再生利用的目的。EPP发泡材料具有质量轻、其密度仅为0.1-0.3g/cm3、隔音、隔热、隔冷好、减震、抗冲击力好等特点，但其缺陷是EPP发泡材料的硬度、热变形温度比ABS、PC材料差，必须要用碳纤维增强复合EPP发泡板材使其综合强度得以极大地提高，满足汽车、装甲车、火车箱、船舶、飞机内装饰用材的要求。
发明内容
本发明的目的在于为了克服上述现有技术的不足而提供一种质轻、综合性能好的碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法及产品。其具体技术方案为：碳纤维网格布增強复合EPP发泡板材的制造方法，按下列步骤进行：
a、备料：碳纤维网格布、PP无纺布、PVC革、PP原料等为市场购回，
（1）PP发泡原料及辅料按下述质量份备料：
高熔体強度PP50-70，普通PP20-25，聚乙烯8-15，滑石粉母粒6-10，主抗氧剂0.1-0.3，辅抗氧剂0.1-0.5，热稳定剂0.6，色母粒1-3，矿物油0.3-0.4，丁烷或CO2气体5-10，单甘脂0.1-0.15；
（2）热塑性PP粘接复合层原辅材料按下述质量份备料
共聚PP40，普通PP55，主抗氧剂0.2，辅抗氧剂0.4，热稳定剂0.6，色母粒2.0，矿物油0.2，光稳定剂0.1，
b、将上述配方物料分别加入各自混料机中充分混合备用；
c、将混合好的热塑性发泡原料由自动送料机送入挤出发泡机的自动给料斗中；
d、首先将挤出发泡机、模具、两辊压片机的温度升至预先设置的温度，当各段温度升至设置温度后保温半小时，启动EPP发泡挤出机将已熔化混合的熔体由螺杆推出模口瞬间产生压力降即产生发泡。此前在螺杆料筒中间段同时注入丁烷或CO2气体及单甘脂，当发泡坯片从发泡模具出口与两辊压片机距离150mm时，迅速将两辊压片机上下方预置的碳纤维网格布和PP无纺布由人工引入已发泡的坯片上同时进入两辊压片机浸渍和碾压复合成为复合板材；
e、将上述已混合好的热塑性PP粘接复合层原料根据复合层数的需要分别送入一台或两台塑料挤出机的自动烘料斗内烘干，由自动烘料斗将物料自动送入后面两台挤出机中，经电加热熔化后，由后面两台塑料挤出机同时将已熔化的PP挤出成软片坯，再将后面两台塑料挤出机上方已安装的复合装置上预置的碳纤维网格布、PP无纺布或PVC革按先后顺序与上道工序形成的EPP发泡板复合板材一起分别引入后面两台塑料挤出复合机的两压辊间浸渍、碾压成为多层复合成品板材。
所说的碳纤维网格布，其纵横向编织丝要一致，网格的方孔为4-6mm，重量为0.3-1kg/m2，必须用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种进行偶联处理。
所说的热塑性发泡原料混合是先将高熔体强度PP、普通PP、聚乙烯、滑石粉母粒、色母粒加入混料机中，搅拌转速150-200r/min，搅拌3min，然后将矿物油淋入混料机中，搅拌5min，再将主抗氧剂、辅抗氧剂、热稳定剂加入搅拌10min。
所说的热塑性PP粘接复合层原料混合是先将共聚PP、普通PP、矿物油、色母粒加入混料机中，搅拌转速100-150r/min，搅拌5min，然后将主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂加入混料机中，搅拌10min。
所说的自动烘料斗，其温度为80℃，时间3h。
所说的挤出发泡机，其主机温度为165-200℃，发泡模具温度为163-170℃，两辊压片机温度为上辊90℃，下辊70℃。
所说的塑料挤出粘接复合机，其挤出机主机温度为180-220℃；挤出机模具温度220-225℃，两压辊温度为上辊90℃、下辊75℃，挤出片材厚度为0.5-1mm。
用本发明方法生产出的碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材，各复合层之间粘接牢固、纵横向强度趋于一致。具有硬度大、强度好、热变形温度高、隔冷、隔热、隔音、降噪、轻质等综合性能好的特征。可以替代不发泡的实心板材及铝板、钢板使汽车自重减轻，达到节材、节能、减少CO2排放、车辆载重量增加、提速加快、运行速度加快、续航时间长的目的。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详述。
实施例1，一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，按下列步骤进行：
a、备料：碳纤维网格布、PP无纺布、PVC革、高熔体强度PP发泡原料等市场购回，
（1）PP发泡原料及辅料按下述质量份备料：
高熔体强度PP50，普通PP25，聚乙烯15，滑石粉母粒6，主抗氧剂0.2，辅抗氧剂0.4，热稳定剂0.6，色母粒2，矿物油0.3，丁烷10，单甘脂0.1；
（2）热塑性PP粘接复合层原辅材料按下述质量份备料
共聚PP40，普通PP55，主抗氧剂0.2，辅抗氧剂0.4，热稳定剂0.6，色母粒2，矿物油0.2，光稳定剂0.1；
b、将上述配方物料分别加入各自混料机中充分混合备用；
c、将混合好的热塑性发泡原料由自动送料机送入挤出发泡机的自动给料斗中；
d、首先将挤出发泡机、模具、两辊压片机的温度升至预先设置的温度，当各段温度升至设置温度后保温半小时，启动EPP发泡挤出机将已熔化混合的熔体由螺杆推出模口瞬间产生压力降即产生发泡。此前在螺杆料筒中间段同时注入丁烷气体及单甘脂，当发泡坯片从发泡模具出口与两辊压片机距离150mm时，迅速将两辊压片机上下方预置的碳纤维网格布和PP无纺布由人工引入已发泡的坯片上同时进入两辊压片机浸渍和碾压复合成为EPP发泡复合板材；
e、将上述已混合好的热塑性PP粘接复合层原料根据复合层数的需要分别送入后面两台塑料挤出机的自动烘料斗内，由自动烘料斗将物料分别自动送入后两台挤出机中，经电加热熔化后，由挤出机的螺杆将熔体推出模口形成片坯，再将塑料挤出机上方已安装的复合装置上预置的碳纤维网格布、PP无纺布或PVC革按先后顺序与上道工序形成的EPP发泡复合板材一起分别引入后两台塑料挤出复合机的两压辊间浸渍、碾压成为成品板材。形成的复合材料结构为7层：PP无纺布/碳纤维网格布/EPP发泡板材/碳纤维网格布/PP薄片/碳纤维网格布/PP无纺布。
所说的碳纤维网格布，其纵横向编织丝要一致，网格的方孔为4-6mm，重量为0.3-1kg/m2，用硅烷偶联剂进行偶联处理。
所说的热塑性发泡原料混合是先将高熔体強度PP、普通PP、聚乙烯、滑石粉母粒、色母粒加入混料机中，搅拌转速200r/min，搅拌时间3min，然后将矿物油淋入混料机中，搅拌5min，再将主抗氧剂、辅抗氧剂、热稳定剂加入搅拌10min。
所说的热塑性PP粘接复合层原料混合是先将共聚PP、普通PP、矿物油、色母粒加入混料机中，搅拌转速150r/min，搅拌时间5min，然后将主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂加入混料机中，搅拌10min。
所说的自动烘料斗，其烘料温度为80℃，时间3h。
所说的挤出发泡机，其主机温度为165-200℃，发泡模具温度为163-170℃，两辊压片机温度为上辊90℃，下辊70℃。
所说的塑料挤出粘接复合机，其挤出机主机温度为180-220℃；挤出机模具温度220-225℃，两压辊温度为上辊90℃、下辊75℃，挤出片材厚度为0.8mm。
实施例2，一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，按下列步骤进行：
a、备料：碳纤维网格布、PP无纺布、PVC革、高熔体强度PP发泡原料等等市面购回，
（1）PP发泡原料及辅料按下述质量份备料：
高熔体强度PP70，普通PP20，聚乙烯8，滑石粉母粒10，主抗氧剂0.1，辅抗氧剂0.5，热稳定剂0.6，色母粒3，矿物油0.35，CO2气体5，单甘脂0.15；
（2）热塑性PP粘接复合层原料按下述质量份备料
共聚PP40，普通PP55，主抗氧剂0.2，辅抗氧剂0.4，热稳定剂0.6，色母粒2，矿物油0.2，光稳定剂0.1；
b、将上述配方物料分别加入各自混料机中充分混合备用；
c、将上述已混合好的热塑性PP发泡原料由自动送料机送入挤出发泡机的自动给料斗中；
d、首先将挤出发泡机、模具、两辊压片机的温度升至预先设置的温度，当各段温度升至设置温度后保温半小时，启动EPP发泡挤出机将已熔化混合的熔体由螺杆推出模口瞬间产生压力降即产生发泡。此前在螺杆料筒中间段同时注入CO2气体及单甘脂，当发泡坯片从发泡模具出口与两辊压片机距离150mm时，迅速将两辊压片机上下方预置的碳纤维网格布和PP无纺布由人工引入已发泡的坯片上同时进入两辊压片机浸渍和碾压复合成为EPP发泡复合板材；
e、将上述已混合好的热塑性PP粘接复合层原料根据复合层数的需要分别送入两台塑料挤出机的自动烘料斗内，由自动烘料斗将物料自动送入后两台挤出复合机中，经电加热熔化后，由挤出机的螺杆将熔体推出模口形成片坯，再将后两台塑料挤出复合机上方已安装的复合装置上预置的碳纤维网格布、PP无纺布或PVC革按先后顺序与上道工序形成的EPP发泡复合板材一起分别引入后两台塑料挤出复合机的两压辊间浸渍、碾压成为复合成品板材。形成的复合材料结构为8层：PP无纺布/碳纤维网格布/EPP发泡板材/碳纤维网格布/PP薄片/碳纤维网格布/PP薄片/PVC革或无纺布，位于中间层的PP薄片物料配方中可不加光稳定剂。
所说的碳纤维网格布，其纵横向编织丝要一致，网格的方孔为4-6mm，重量为0.3-1kg/m2，必须用钛酸酯偶联剂进行偶联处理。
所说的热塑性发泡原料混合是先将高熔体強度PP、普通PP、聚乙烯、滑石粉母粒、色母粒加入混料机中，搅拌转速150r/min，搅拌3min，然后将矿物油淋入混料机中，搅拌5min，再将主抗氧剂、辅抗氧剂、热稳定剂加入搅拌10min。
所说的热塑性PP粘接复合层原料混合是先将共聚PP、普通PP、矿物油、色母粒加入混料机中，搅拌转速100r/min，搅拌5min，然后将主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂加入混料机中，搅拌10min。
所说的自动烘料斗，其烘料温度为80℃，时间3h。
所说的挤出发泡机，其主机温度为165-200℃，发泡模具温度为163-170℃，两辊压片机温度为上辊90℃，下辊70℃。
所说的塑料挤出粘接复合机，其挤出机主机温度为180-220℃；挤出机模具温度220-225℃，两压辊温度为上辊90℃、下辊75℃，挤出片材厚度为0.5mm。
实施例3，一种碳纤维网格布增強复合EPP发泡板材的制造方法，按下列步骤进行：
a、备料：碳纤维网格布、PP无纺布、PVC革、高熔体强度PP发泡原料等等市场购回，
（1）PP发泡原料及辅料按下述质量份备料：
高熔体强度PP60，普通PP23，聚乙烯12，滑石粉母粒8，主抗氧剂0.3，辅抗氧剂0.1，热稳定剂0.6，色母粒1-3，矿物油0.4，丁烷8，单甘脂0.13；
（2）热塑性PP粘接复合层原料按下述质量份备料
共聚PP40，普通PP55，主抗氧剂0.2，辅抗氧剂0.4，热稳定剂0.6，色母粒2，矿物油0.2，光稳定剂0.1；
b、将上述配方物料分别加入各自混料机中充分混合备用；
c、将上述已混合好的热塑性发泡原料由自动送料机送入挤出发泡机的自动给料斗中；
d、首先将挤出发泡机、模具、两辊压片机的温度升至预先设置的温度，当各段温度升至设置温度后保温半小时，启动EPP发泡挤出机将已熔化混合的熔体由螺杆推出模口瞬间产生压力降即产生发泡。此前在螺杆料筒中间段同时注入丁烷气体及单甘脂，当发泡坯片从发泡模具出口与两辊压片机距离150mm时，迅速将两辊压片机上下方预置的碳纤维网格布和PP无纺布由人工引入已发泡的坯片上同时进入两辊压片机浸渍和碾压复合成为EPP发泡复合板材；
e、将上述已混合好的热塑性PP粘接复合层原料根据复合层数的需要分别送入后两台塑料挤出复合机的自动烘料斗内，由自动烘斗将物料自动送入后两台挤出复合机中，经电加热熔化后，由挤出机的螺杆将熔体推出模口形成片坯，再将两台塑料挤出复合机上方已安装的复合装置上预置的碳纤维网格布、PP无纺布或PVC革按先后顺序与上道工序形成的EPP发泡复合板材一起分别引入后两台塑料挤出复合机的两压辊间浸渍、碾压成为复合成品板材。形成的复合材料结构为9层：PP无纺布/碳纤维网格布/EPP发泡板材/碳纤维网格布/PP薄片/碳纤维网格布/PP薄片/碳纤维网格布PP无纺布，位于中间层的PP薄片物料配方中可不加光稳定剂。
所说的碳纤维网格布，其纵横向编织丝要一致，网格的方孔为4-6mm，重量为0.3-1kg/m2，用铝酸酯偶联剂进行偶联处理。
所说的热塑性发泡原料混合是先将高熔体強度PP、普通PP、聚乙烯、滑石粉母粒、色母粒加入混料机中，搅拌机转速150r/min，搅拌3min，然后将矿物油淋入混料机中，搅拌5min，再将主抗氧剂、辅抗氧剂、热稳定剂加入搅拌10min。
所说的热塑性PP粘接复合层原料混合是先将共聚PP、普通PP、矿物油、色母粒加入混料机中，搅拌转速100-150r/min，搅拌5min，然后将主抗氧剂、辅抗氧剂、热稳定剂加入混料机中，搅拌10min。
所说的自动烘料斗，其烘料温度为80℃，时间3h。
所说的挤出发泡机，其主机温度为165-200℃，发泡模具温度为163-170℃，两辊压片机温度为上辊90℃，下辊70℃。
所说的塑料挤出粘接复合机，其挤出复合机主机温度为180-220℃；挤出机模具温度220-225℃，两压辊温度为上辊90℃、下辊75℃，挤出片材厚度为1mm。

Claims (8)

1.一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：按下列步骤进行
（a）备料：碳纤维网格布、PP无纺布、PVC革、热塑性发泡原料等由市场购回，
PP发泡原料及辅料按下述质量份备料
高熔体强度PP50-70，普通PP20-25，聚乙烯8-15，滑石粉母粒6-10，主抗氧剂0.1-0.3，辅抗氧剂0.1-0.5，热稳定剂0.6，色母粒1-3，矿物油0.3-0.4，丁烷或CO2气体5-10，单甘脂0.1-0.15；
热塑性PP粘接复合层原料按下述质量份备料
共聚PP40，普通PP55，主抗氧剂0.2，辅抗氧剂0.4，热稳定剂0.6，色母粒2，矿物油0.2，光稳定剂0.1；
（b）将上述配方物料分别加入各自混料机中充分混合备用；
（c）将上述已混合好的热塑性原料由自动送料机分别送入挤出机的自动给料斗中；
（d）首先将挤出发泡机、模具、两辊压片机的温度升至预先设置的温度，当各段温度升至设置温度后保温半小时，启动EPP发泡挤出机将已熔化混合的熔体由螺杆推出模口瞬间产生压力降即产生发泡，此前在螺杆料筒中间段同时注入丁烷或CO2气体及单甘脂，当发泡坯片从发泡模具出口与两辊压片机距离150mm时，迅速将两辊压片机上下方预置的碳纤维网格布和PP无纺布由人工引入已发泡的坯片上同时进入两辊压片机浸渍和碾压复合成为复合板材；（e）将上述已混合好的热塑性PP粘接复合层原料根据复合层数的需要分别送入后两台塑料挤出复合机的自动烘料斗内，由自动烘干进料斗将物料自动送入后两台挤出复合机中，经电加热熔化后，由挤出机的螺杆将熔体推出模口形成片坯，再将两台塑料挤出复合机上方已安装的复合装置上预置的碳纤维网格布、PP无纺布或PVC革按先后顺序与上道工序形成的EPP发泡复合板材一起分别引入后两台塑料挤出复合机的两压辊间浸渍、碾压成为成品板材。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：所说的碳纤维网格布，其纵横向编织丝要一致，网格的方孔为4-6mm，重量为0.3-1kg/m2，必须用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种进行偶联处理。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：所说的热塑性发泡原料混合是先将高熔体強度PP、普通PP、聚乙烯、滑石粉母粒、色母粒加入混料机中，搅拌转速150-200r/min，搅拌时间3min，然后将矿物油淋入混料机中，搅拌5min，再将主抗氧剂、辅抗氧剂、热稳定剂加入后搅拌10min。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：所说的热塑性PP粘接复合层原料混合是先将共聚PP、普通PP、矿物油、色母粒加入混料机中，搅拌机转速100-150r/min，搅拌时间5min，然后将主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂加入混料机中，搅拌10min。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：所说的自动烘料斗，其烘料温度为80℃，时间3h。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：所说的挤出发泡机，其主机温度为165-200℃，发泡模具温度为163-170℃，两辊压片机温度为上辊90℃，下辊70℃。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材的制造方法，其特征在于：所说的塑料挤出粘接复合机，其挤出复合机主机温度为180-220℃；挤出机模具温度220-225℃，两压辊温度为上辊90℃、下辊75℃，挤出片材厚度为0.5-1mm。
8.一种碳纤维网格布增强复合EPP发泡板材，其特征在于：按照权利要求1所述的制造方法所得到的产品。
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