CN106188845A - 一种轻量化汽车立柱护板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料技术领域，具体是一种轻量化汽车立柱护板及其制造方法。本发明由两部分组成，其中一部分为轻量化汽车立柱护板的主体复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：聚丙烯60‑79份，矿物粉体10‑20份，支化聚丙烯5‑10份，成核剂0.2‑0.5份，抗氧剂0.2‑1份，润滑剂0.5‑1份，耐刮擦助剂1‑5份，功能母粒3‑10份，另一部分为包裹在轻量化汽车立柱护板的主体复合材料表面的织物。本发明将微发泡技术与模内装饰技术相结合，利用织物补强作用，在微发泡立柱护板重量减轻达18%以上的情况下，制件强度仍可满足甚至超过目前汽车立柱护板材料标准要求，实现汽车内饰件轻量化。

Description

一种轻量化汽车立柱护板及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及汽车立柱护板领域，尤其是一种轻量化汽车立柱护板及其制备方法。
背景技术
能源危机和环境污染的双重压力下，轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势。聚丙烯微发泡材料具有独有的致密表层和发泡芯层结构，能够显著减轻制件重量，实现汽车轻量化，最终实现节能环保。然而，目前的微发泡后制件普遍存在问题是，微发泡后，制件性能尤其是强度降低非常严重，尤其是减重15％后，抗拉强度下降超过50％，致使汽车立柱护板无法正常采用微发泡技术实现轻量化。鉴于此，开发低密度、高强度新型聚丙烯微发泡制件对汽车立柱护板轻量化具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明采用微发泡技术与模内装饰技术相结合，实现汽车立柱护板减重18％以上的情况下，制件强度仍可满足甚至超过现有技术中的汽车立柱护板材料标准强度要求，实现汽车立柱护板轻量化。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轻量化汽车立柱护板，由两部分组成，其中一部分为轻量化汽车立柱护板的主体复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：
聚丙烯60-79份，
矿物粉体10-20份，
支化聚丙烯5-10份，
成核剂0.2-0.5份，
抗氧剂0.2-1份，
润滑剂0.5-1份，
耐刮擦助剂1-5份，
功能母粒3-10份，
另一部分为包裹在轻量化汽车立柱护板的主体复合材料表面的织物，所述织物的材质为玻璃纤维、碳纤维、麻纤维、合成纤维中的任意一种。
进一步的技术特征，所述聚丙烯结晶度为大于等于70％，熔融指数为5-30g/10min。
更进一步的技术特征，所述的聚丙烯结晶度为75％，熔融指数为20g/10min。
进一步的技术特征，所述支化聚丙烯具有长链结构且多分散性系数大于4，熔体强度大于等于22cN，熔融指数为3-12g/10min。
更进一步的技术特征，支化聚丙烯的熔体强度为26cN，熔融指数为5g/10min。
进一步的技术特征，所述功能母粒的主要成分为聚乙二醇、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、碳纳米管、晶须、石墨烯、纳米蒙拓土、碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、甲苯磺酞氨基崛中三种物质的组合；
所述的润滑剂为硬脂酸钙、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种；
所述的矿物粉体为滑石粉、碳酸钙、云母，高岭土中的一种；
所述的成核剂为苯甲酸盐、山梨醇类、有机磷酸盐中的一种；
所述的抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂组成，所述的主抗氧剂为受阻酚类、羟胺类、硫酯类中的一种；所述的辅抗氧剂为亚磷酸盐类和亚磷酸酯类中的一种；
所述耐刮擦助剂为硅酮、聚四氟乙烯、聚醚硅氧烷、硅酸钙中的一种。
更进一步的技术特征，所述功能母粒的主要成分为聚乙二醇、晶须、碳酸氢钠的组合；
所述成核剂为苯甲酸钠；
所述的主抗氧剂为抗氧剂N,N'-二苄基羟胺和抗氧剂1010，所述的辅抗氧剂为抗氧剂168。
轻量化汽车立柱护板的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚乙二醇、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、碳纳米管、晶须、石墨烯、纳米蒙拓土、碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、甲苯磺酞氨基崛中三种的组合混配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能母粒；
(2)将聚丙烯、支化聚丙烯、成核剂、润滑剂、抗氧剂、耐刮擦助剂放入高速混合机中混合3-6min，得到混合物；
(3)将步骤(2)中所得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，矿物粉体经过侧喂料加入到机筒中，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到可适用于轻量化汽车立柱护板的主体复合材料。
(4)将步骤(3)得到的主体复合材料与步骤(1)中得到的功能母粒按照(92-98)：(2-8)的重量比例混合后加入到注塑机中，同时在注塑机的模具内预埋织物，通过低压注塑，得到被织物包裹的立柱护板。
进一步的技术特征，所述的步骤(1)和(3)中，双螺杆挤出机料筒的温度为：I区：160-180℃、II区：200-210℃、III区：215-225℃、IV区：210-220℃、V区：210-220℃、VI区：210-220℃、VII区:210-220℃、VIII区:200-215℃、IX区200-210℃，螺杆转速400～800r/min。
进一步的技术特征，所述的步骤(4)中，注塑机的温度为：I区：160-180℃、II区：200-210℃、III区：210-220℃、机头200-210℃。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明将模内装饰技术与聚合物微孔发泡技术相结合，能够在汽车立柱护板即使重量减轻超过18％情况下，利用织物补强作用，还能保持材料高机械强度，实现低密度、高强度性能与应用平衡，并最终实现汽车立柱护板轻量化。
2、本发明使用功能母粒形式，功能母粒实现了发泡剂、发泡助剂在树脂中的预分散，有利于提高立柱护板中泡孔均匀性，减少了工厂粉尘，提高生产效率、降低了生产制造成本。
3、本发明使用的原料均为环保材料，且挥发性有机化合物含量低，因此还具有低气味、低VOC含量特点，能够有效改善汽车车内空气质量。
4、本发明材料的制备方法工艺简单，生产成本低，效率高、易于实现工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
将聚乙二醇、晶须、碳酸氢钠按照6：1：3的重量比例3份混配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能母粒；将熔融指数为20g/10min、结晶度为75％的聚丙烯60份，熔体强度为26cN、熔融指数为5g/10min的支化聚丙烯10份，山梨醇0.5份，芥酸酰胺0.5份，抗氧剂1010 0.6份，抗氧剂168 0.4份，硅酮5份放入高速混合机中混合3min，得到混合物；将以上所得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，滑石粉20份经过侧喂料加入到机筒中，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到可适用于轻量化汽车立柱护板的主体复合材料。
将以上步骤得到的复合材料与功能母粒按照97：3的重量比混合后加入到注塑机中，同时在注塑机的模内预埋合成纤维织物，通过低压注塑，将合成纤维织物包裹在主体复合材料表面，得到具有轻量化特征、高强度的立柱护板。
其中，上述步骤中，双螺杆挤出机料筒温度为I区：160℃、II区：200℃、III区：215℃、IV区：210℃、V区：210℃、VI区：210℃、VII区:210℃、VIII区:200℃、IX区200℃，螺杆转速400r/min。上述步骤中注塑机温度I区：180℃、II区：210℃、III区：220℃、机头210℃。
实施例2
将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、碳纳米管、偶氮二甲酰胺按照7：1：2重量比例8份混配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能母粒；将熔融指数为5g/10min、结晶度为80％的聚丙烯74.5份，熔体强度为22cN、熔融指数为3g/10min的支化聚丙烯5份，苯甲酸钠0.2份，聚乙烯蜡1份，抗氧剂N,N'-二苄基羟胺0.1份，抗氧剂168 0.2份，聚四氟乙烯1份放入高速混合机中混合6min，得到混合物；将以上所得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，碳酸钙10份经过侧喂料加入到机筒中，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到可适用于轻量化汽车立柱护板的主体复合材料。
将以上步骤得到的复合材料与功能母粒按照92：8重量比混合后加入到注塑机中，同时在注塑机的模内预埋碳纤维织物，通过低压注塑，将碳纤维织物包裹在主体复合材料表面，得到具有轻量化特征、高强度的立柱护板。
其中，上述步骤中，双螺杆挤出机料筒温度为I区：180℃、II区：210℃、III区：225℃、IV区：220℃、V区：220℃、VI区：220℃、VII区:220℃、VIII区:215℃、IX区210℃，螺杆转速800r/min。上述步骤中注塑机温度I区：160℃、II区：200℃、III区：210℃、机头200℃。
实施例3
将聚乙烯、纳米蒙拓土、偶氮二异丁腈按照6：2：2重量比例2份混配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能母粒；将熔融指数为15g/10min、结晶度为77％的聚丙烯79份，熔体强度为25cN、熔融指数为4g/10min的支化聚丙烯6份，芳杂环有机磷酸酯0.3份，乙撑双硬脂酰胺0.7份，抗氧剂1010 0.3份，抗氧剂168 0.2份，聚四氟乙烯1.5份放入高速混合机中混合4min，得到混合物；将以上所得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，高岭土10份经过侧喂料加入到机筒中，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到可适用于轻量化汽车立柱护板的主体复合材料。
将以上步骤得到的复合材料与功能母粒按照98：2重量比混合后加入到注塑机中，同时在注塑机的模内预埋麻纤维织物，通过低压注塑，将麻纤维织物包裹在主体复合材料表面，得到具有轻量化特征、高强度的立柱护板。
其中，上述步骤中，双螺杆挤出机料筒温度为I区：165℃、II区：200℃、III区：215℃、IV区：210℃、V区：210℃、VI区：215℃、VII区:215℃、VIII区:210℃、IX区205℃，螺杆转速600r/min。上述步骤中注塑机温度I区：170℃、II区：205℃、III区：215℃、机头205℃。
实施例4
将乙烯-丁烯共聚物、石墨烯、甲苯磺酞氨基崛按照5：2：3重量比例5份混配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能母粒；将熔融指数为10g/10min、结晶度为79％的聚丙烯68.5份，熔体强度为28cN、熔融指数为5g/10min的支化聚丙烯8份，山梨醇0.4份，硬脂酸钙0.6份，抗氧剂1010 0.3份，抗氧剂168 0.2份，聚醚硅氧烷2份放入高速混合机中混合5min，得到混合物；将以上所得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，云母15份经过侧喂料加入到机筒中，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到可适用于轻量化汽车立柱护板的主体复合材料。
将以上步骤得到的复合材料与功能母粒按照95：5重量比混合后加入到注塑机中，同时在注塑机的模内预埋玻璃纤维织物，通过低压注塑，将玻璃纤维织物包裹在主体复合材料表面，得到具有轻量化特征、高强度的立柱护板。
其中，上述步骤中，双螺杆挤出机料筒温度为I区：165℃、II区：200℃、III区：210℃、IV区：210℃、V区：210℃、VI区：215℃、VII区:215℃、VIII区:210℃、IX区210℃，螺杆转速500r/min。上述步骤中注塑机温度I区：165℃、II区：200℃、III区：215℃、机头200℃。
本发明产品实施例性能表
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻量化汽车立柱护板，其特征在于，由两部分组成，其中一部分为轻量化汽车立柱护板的主体复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：
聚丙烯60-79份，
矿物粉体10-20份，
支化聚丙烯5-10份，
成核剂0.2-0.5份，
抗氧剂0.2-1份，
润滑剂0.5-1份，
耐刮擦助剂1-5份，
功能母粒 3-10份，
另一部分为包裹在轻量化汽车立柱护板的主体复合材料表面的织物，所述织物的材质为玻璃纤维、碳纤维、麻纤维、合成纤维中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：所述聚丙烯结晶度为大于等于70%，熔融指数为5-30g/10min。
3.根据权利要求2所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：所述的聚丙烯结晶度为75%，熔融指数为20g/10min。
4.根据权利要求1所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：所述支化聚丙烯具有长链结构且多分散性系数大于4，熔体强度大于等于22cN，熔融指数为3-12g/10min。
5.根据权利要求4所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：支化聚丙烯的熔体强度为26cN，熔融指数为5g/10min。
6.根据权利要求1所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：所述功能母粒的主要成分为聚乙二醇、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、碳纳米管、晶须、石墨烯、纳米蒙拓土、碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、甲苯磺酞氨基崛中三种物质的组合；
所述的润滑剂为硬脂酸钙、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种；
所述的矿物粉体为滑石粉、碳酸钙、云母，高岭土中的一种；
所述的成核剂为苯甲酸盐、山梨醇类、有机磷酸盐中的一种；
所述的抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂组成，所述的主抗氧剂为受阻酚类、羟胺类、硫酯类中的一种；所述的辅抗氧剂为亚磷酸盐类和亚磷酸酯类中的一种；
所述耐刮擦助剂为硅酮、聚四氟乙烯、聚醚硅氧烷、硅酸钙中的一种。
7.根据权利要求6所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：所述功能母粒的主要成分为聚乙二醇、晶须、碳酸氢钠的组合；
所述成核剂为苯甲酸钠；
所述的主抗氧剂为抗氧剂N,N'-二苄基羟胺和抗氧剂1010，所述的辅抗氧剂为抗氧剂168。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的轻量化汽车立柱护板，其特征在于：制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙二醇、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、碳纳米管、晶须、石墨烯、纳米蒙拓土、碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、甲苯磺酞氨基崛中三种的组合混配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能母粒；
（2）将聚丙烯、支化聚丙烯、成核剂、润滑剂、抗氧剂、耐刮擦助剂放入高速混合机中混合3-6min，得到混合物；
（3）将步骤（2）中所得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料料斗加入，矿物粉体经过侧喂料加入到机筒中，经塑化、挤出、拉条、风干、造粒，得到可适用于轻量化汽车立柱护板的主体复合材料;
（4）将步骤(3)得到的主体复合材料与步骤（1）中得到的功能母粒按照（92-98）：（2-8）的重量比例混合后加入到注塑机中，同时在注塑机的模具内预埋织物，通过低压注塑，得到被织物包裹的立柱护板。
9.根据权利要求8的所述轻量化汽车立柱护板的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）和（3）中，双螺杆挤出机料筒的温度为：I区：160-180℃、II区：200-210℃、III区：215-225℃、IV区：210-220℃、V区：210-220℃、VI区：210-220℃、VII区: 210-220℃、VIII区:200-215℃、IX区200-210℃，螺杆转速400～800r/min。
10.根据权利要求8的所述轻量化汽车立柱护板的制备方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，注塑机的温度为：I区：160-180℃、II区：200-210℃、III区：210-220℃、机头200-210℃。
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