CN107383431A - 一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣 - Google Patents

一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，由表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物、α－磷酸锆改性淀粉、ABS树脂均匀混合后，添加到双螺杆挤出机进行造粒，得到塑料母粒，然后再将塑料母粒与填充剂、增塑剂混合添加到注塑机中进行成型得到；本发明制备的具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣拉伸强度高，安全性好。

Description

一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣
技术领域
本发明属于汽车内饰件技术领域，具体涉及一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣。
背景技术
为了确保乘坐者的安全，一般在汽车的座椅上都会设有安全带，以防止汽车突然减速或者发生意外事故时引起的冲击而降乘坐者抛出窗外，当乘坐者使用安全带时，是通过安全带卡扣把自己缚在座椅上，因此安全带卡扣质量的好坏直接关系到乘坐者的安全，而现有市售安全带卡扣均为塑料卡扣，但是现有的塑料卡扣抗拉强度一般，在受到巨大拉力的时候，容易变形，甚至断裂，严重影响到乘坐者的安全。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，由表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物、α－磷酸锆改性淀粉、ABS树脂均匀混合后，添加到双螺杆挤出机进行造粒，得到塑料母粒，然后再将塑料母粒与填充剂、增塑剂混合添加到注塑机中进行成型得到。
进一步的，所述具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣按重量份计由以下成分制成：表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物3-5、α－磷酸锆改性淀粉8-12、ABS树脂110-112、填充剂15-18、增塑剂2-4。
进一步的，所述填充剂为重质碳酸钙。
进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二辛酯中任一种。
进一步的，所述表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物制备方法为：
（1）将玄武岩纤维放入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，然后取出，采用去离子水清洗后，进行干燥；将一定量的多巴胺去去离子水混合，配制成质量浓度为0.12%的多巴胺水溶液，然后将玄武岩纤维按1：40质量比例放入到多巴胺水溶液中，加热至35℃，保温12小时，然后再采用超声波处理10min，然后过滤，采用去离子水进行清洗，然后进行烘干至恒重；配制质量浓度为80%的乙醇溶液，将纳米绢云母粒子均匀分散到乙醇溶液中，纳米绢云母粒子质量与乙醇质量比为1：80，得到纳米绢云母醇溶液；然后再将玄武岩纤维添加到纳米绢云母醇溶液中，纳米绢云母质量与玄武岩纤维质量比为1：20，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加纳米绢云母质量20%的硅烷偶联剂，继续搅拌1小时，然后过滤玄武岩纤维，采用去离子水清洗后，烘干至恒重，得到表面复合纳米粒子的玄武岩纤维；
（2）将玻璃纤维采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡30min，然后取出，采用去离子水进行清洗后，经过干燥，然后再进行进行低温等离子体处理，处理气体为氧气，压力为180Pa，处理时间为10-12min，得到低温等离子体的玻璃纤维；
（3）将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维按1：3-5质量比例混合即可。
进一步的，所述超声波功率为300-350W，频率为25-28kHz。
进一步的，所述α－磷酸锆改性淀粉制备方法为：将α－磷酸锆研磨，过800目，然后均匀分散至去离子水中，制成质量分数为0.15%的α－磷酸锆悬浮液，将木薯淀粉与α－磷酸锆悬浮液按1：10质量比例均匀混合后，然后加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，然后过滤，烘干至恒重，得到固体混合物，再固体混合物与丙三醇按1：2质量比例均匀混合，然后进行研磨40min，再进行过滤，采用去离子水进行清洗，烘干至恒重，即得。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维进行混合，添加到安全带卡扣塑料制备中，分别对玄武岩纤维与玻璃纤维的处理，能够使得玄武岩纤维和玻璃纤维表面发生化学反应，能够使得处理后的玄武岩纤维与玻璃纤维和ABS树脂的界面粘结性能得到极大的改善，从而能够显著提高玄武岩纤维和玻璃纤维复合增强安全带卡扣的力学性能；通过对玄武岩纤维与玻璃纤维的处理，能够分别提高了玄武岩纤维和玻璃纤维的表面性能，能够在玄武岩纤维和玻璃纤维在受拉力时，能够抑制纤维束的断裂，两者进行复合作用，能够各自分担受力载荷，从而使得安全带卡扣的断裂应变得到明显的提高，通过二者的复合作用，能够显著提高安全带卡扣的抗拉强度；通过采用改性淀粉，通过添加改性后的淀粉，能够更加均匀的在ABS树脂体系中分散，两者之间能够产生较强的相互作用，从而能够改善安全带卡扣的热氧老化过程中的力学性能，提高安全带卡扣的抗冲击强度，同时提高安全带卡扣热氧老化过程中的拉伸、弯曲性能和冲击强度等，能够显著提高其寿命。
具体实施方式
实施例1
一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，由表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物、α－磷酸锆改性淀粉、ABS树脂均匀混合后，添加到双螺杆挤出机进行造粒，得到塑料母粒，然后再将塑料母粒与填充剂、增塑剂混合添加到注塑机中进行成型得到。
所述具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣按重量份计由以下成分制成：表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物3、α－磷酸锆改性淀粉8、ABS树脂110、填充剂15、增塑剂2。
所述填充剂为重质碳酸钙。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二辛酯中任一种。
所述表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物制备方法为：
（1）将玄武岩纤维放入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，然后取出，采用去离子水清洗后，进行干燥；将一定量的多巴胺去去离子水混合，配制成质量浓度为0.12%的多巴胺水溶液，然后将玄武岩纤维按1：40质量比例放入到多巴胺水溶液中，加热至35℃，保温12小时，然后再采用超声波处理10min，然后过滤，采用去离子水进行清洗，然后进行烘干至恒重；配制质量浓度为80%的乙醇溶液，将纳米绢云母粒子均匀分散到乙醇溶液中，纳米绢云母粒子质量与乙醇质量比为1：80，得到纳米绢云母醇溶液；然后再将玄武岩纤维添加到纳米绢云母醇溶液中，纳米绢云母质量与玄武岩纤维质量比为1：20，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加纳米绢云母质量20%的硅烷偶联剂，继续搅拌1小时，然后过滤玄武岩纤维，采用去离子水清洗后，烘干至恒重，得到表面复合纳米粒子的玄武岩纤维；
（2）将玻璃纤维采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡30min，然后取出，采用去离子水进行清洗后，经过干燥，然后再进行进行低温等离子体处理，处理气体为氧气，压力为180Pa，处理时间为10min，得到低温等离子体的玻璃纤维；
（3）将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维按1：3质量比例混合即可。
所述超声波功率为300W，频率为25kHz。
所述α－磷酸锆改性淀粉制备方法为：将α－磷酸锆研磨，过800目，然后均匀分散至去离子水中，制成质量分数为0.15%的α－磷酸锆悬浮液，将木薯淀粉与α－磷酸锆悬浮液按1：10质量比例均匀混合后，然后加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，然后过滤，烘干至恒重，得到固体混合物，再固体混合物与丙三醇按1：2质量比例均匀混合，然后进行研磨40min，再进行过滤，采用去离子水进行清洗，烘干至恒重，即得。
实施例2
一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，由表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物、α－磷酸锆改性淀粉、ABS树脂均匀混合后，添加到双螺杆挤出机进行造粒，得到塑料母粒，然后再将塑料母粒与填充剂、增塑剂混合添加到注塑机中进行成型得到。
所述具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣按重量份计由以下成分制成：表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物5、α－磷酸锆改性淀粉12、ABS树脂112、填充剂18、增塑剂4。
所述填充剂为重质碳酸钙。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二辛酯中任一种。
所述表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物制备方法为：
（1）将玄武岩纤维放入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，然后取出，采用去离子水清洗后，进行干燥；将一定量的多巴胺去去离子水混合，配制成质量浓度为0.12%的多巴胺水溶液，然后将玄武岩纤维按1：40质量比例放入到多巴胺水溶液中，加热至35℃，保温12小时，然后再采用超声波处理10min，然后过滤，采用去离子水进行清洗，然后进行烘干至恒重；配制质量浓度为80%的乙醇溶液，将纳米绢云母粒子均匀分散到乙醇溶液中，纳米绢云母粒子质量与乙醇质量比为1：80，得到纳米绢云母醇溶液；然后再将玄武岩纤维添加到纳米绢云母醇溶液中，纳米绢云母质量与玄武岩纤维质量比为1：20，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加纳米绢云母质量20%的硅烷偶联剂，继续搅拌1小时，然后过滤玄武岩纤维，采用去离子水清洗后，烘干至恒重，得到表面复合纳米粒子的玄武岩纤维；
（2）将玻璃纤维采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡30min，然后取出，采用去离子水进行清洗后，经过干燥，然后再进行进行低温等离子体处理，处理气体为氧气，压力为180Pa，处理时间为10-12min，得到低温等离子体的玻璃纤维；
（3）将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维按1：5质量比例混合即可。
所述超声波功率为350W，频率为28kHz。
所述α－磷酸锆改性淀粉制备方法为：将α－磷酸锆研磨，过800目，然后均匀分散至去离子水中，制成质量分数为0.15%的α－磷酸锆悬浮液，将木薯淀粉与α－磷酸锆悬浮液按1：10质量比例均匀混合后，然后加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，然后过滤，烘干至恒重，得到固体混合物，再固体混合物与丙三醇按1：2质量比例均匀混合，然后进行研磨40min，再进行过滤，采用去离子水进行清洗，烘干至恒重，即得。
实施例3
一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，由表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物、α－磷酸锆改性淀粉、ABS树脂均匀混合后，添加到双螺杆挤出机进行造粒，得到塑料母粒，然后再将塑料母粒与填充剂、增塑剂混合添加到注塑机中进行成型得到。
所述具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣按重量份计由以下成分制成：表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物4、α－磷酸锆改性淀粉10、ABS树脂111、填充剂16、增塑剂3。
所述填充剂为重质碳酸钙。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二辛酯中任一种。
所述表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物制备方法为：
（1）将玄武岩纤维放入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，然后取出，采用去离子水清洗后，进行干燥；将一定量的多巴胺去去离子水混合，配制成质量浓度为0.12%的多巴胺水溶液，然后将玄武岩纤维按1：40质量比例放入到多巴胺水溶液中，加热至35℃，保温12小时，然后再采用超声波处理10min，然后过滤，采用去离子水进行清洗，然后进行烘干至恒重；配制质量浓度为80%的乙醇溶液，将纳米绢云母粒子均匀分散到乙醇溶液中，纳米绢云母粒子质量与乙醇质量比为1：80，得到纳米绢云母醇溶液；然后再将玄武岩纤维添加到纳米绢云母醇溶液中，纳米绢云母质量与玄武岩纤维质量比为1：20，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加纳米绢云母质量20%的硅烷偶联剂，继续搅拌1小时，然后过滤玄武岩纤维，采用去离子水清洗后，烘干至恒重，得到表面复合纳米粒子的玄武岩纤维；
（2）将玻璃纤维采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡30min，然后取出，采用去离子水进行清洗后，经过干燥，然后再进行进行低温等离子体处理，处理气体为氧气，压力为180Pa，处理时间为11min，得到低温等离子体的玻璃纤维；
（3）将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维按1：4质量比例混合即可。
所述超声波功率为320W，频率为26kHz。
所述α－磷酸锆改性淀粉制备方法为：将α－磷酸锆研磨，过800目，然后均匀分散至去离子水中，制成质量分数为0.15%的α－磷酸锆悬浮液，将木薯淀粉与α－磷酸锆悬浮液按1：10质量比例均匀混合后，然后加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，然后过滤，烘干至恒重，得到固体混合物，再固体混合物与丙三醇按1：2质量比例均匀混合，然后进行研磨40min，再进行过滤，采用去离子水进行清洗，烘干至恒重，即得。
对比例1：与实施例1区别仅在于不添加表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物。
对比例2：与实施例1区别仅在于不添加α－磷酸锆改性淀粉。
试验：
用万能试验机 (CMT4204，深圳新三思) 按照GB/T 1039—1979测试样品的力学性能，拉伸速率为20mm/min；用摆锤冲击试验机(XJC-250，承德精密) 按照 GB/T 1043.1—2008测试样品的冲击强度；
以实施例与对比例制备的汽车安全带卡扣为样品，样品规格相同：
表1
拉伸强度MPa 抗冲击强度J/m
实施例1 154.82 234.2
实施例2 156.23 236.1
实施例3 155.17 235.7
对比例1 83.12 210.5
对比例2 132.64 200.8
由表1可以看出，不添加表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物或α－磷酸锆改性淀粉制备的安全带卡扣力学性能极大的降低，表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物和α－磷酸锆改性淀粉能够协同提高安全带卡扣的力学性能，从而提高安全带卡扣的安全性；
进一步试验，以实施例2方法制备安全带卡扣，研究不同纤维的复合对安全带卡扣拉伸强度的影响：
对照组1：与实施例2区别仅在于将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物替换为普通玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物，混合质量比不变；
对照组2：与实施例2区别仅在于将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物替换为表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与普通玻璃纤维混合物，混合质量比不变；
对照组3：与实施例2区别仅在于将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物替换为普通玄武岩纤维与普通玻璃纤维混合物，混合质量比不变；
对照组4：与实施例2区别仅在于将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物替换为普通玄武岩纤维，添加量不变；
对照组5：与实施例2区别仅在于将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物替换为普通玻璃纤维，添加量不变；
表2
拉伸强度MPa
对照组1 128.62
对照组2 131.76
对照组3 118.27
对照组4 110.16
对照组5 106.73
由表2可以看出，表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维能够协同提高安全带卡扣的拉伸强度，并且表面复合纳米粒子的玄武岩纤维对安全带卡扣的拉伸强度提高作用相较于低温等离子体的玻璃纤维的提高作用更加显著，单个表面复合纳米粒子的玄武岩纤维或低温等离子体的玻璃纤维对安全带卡扣的拉伸强度提高作用相较于复合纤维显著降低。

Claims (7)

1.一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，由表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物、α－磷酸锆改性淀粉、ABS树脂均匀混合后，添加到双螺杆挤出机进行造粒，得到塑料母粒，然后再将塑料母粒与填充剂、增塑剂混合添加到注塑机中进行成型得到。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，所述具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣按重量份计由以下成分制成：表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物3-5、α－磷酸锆改性淀粉8-12、ABS树脂110-112、填充剂15-18、增塑剂2-4。
3.根据权利要求2所述的一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，所述填充剂为重质碳酸钙。
4.根据权利要求2所述的一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二辛酯中任一种。
5.根据权利要求2所述的一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，所述表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维混合物制备方法为：
（1）将玄武岩纤维放入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，然后取出，采用去离子水清洗后，进行干燥；将一定量的多巴胺去去离子水混合，配制成质量浓度为0.12%的多巴胺水溶液，然后将玄武岩纤维按1：40质量比例放入到多巴胺水溶液中，加热至35℃，保温12小时，然后再采用超声波处理10min，然后过滤，采用去离子水进行清洗，然后进行烘干至恒重；配制质量浓度为80%的乙醇溶液，将纳米绢云母粒子均匀分散到乙醇溶液中，纳米绢云母粒子质量与乙醇质量比为1：80，得到纳米绢云母醇溶液；然后再将玄武岩纤维添加到纳米绢云母醇溶液中，纳米绢云母质量与玄武岩纤维质量比为1：20，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加纳米绢云母质量20%的硅烷偶联剂，继续搅拌1小时，然后过滤玄武岩纤维，采用去离子水清洗后，烘干至恒重，得到表面复合纳米粒子的玄武岩纤维；
（2）将玻璃纤维采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡30min，然后取出，采用去离子水进行清洗后，经过干燥，然后再进行进行低温等离子体处理，处理气体为氧气，压力为180Pa，处理时间为10-12min，得到低温等离子体的玻璃纤维；
（3）将表面复合纳米粒子的玄武岩纤维与低温等离子体的玻璃纤维按1：3-5质量比例混合即可。
6.根据权利要求5所述的一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，所述超声波功率为300-350W，频率为25-28kHz。
7.根据权利要求2所述的一种具有良好拉伸强度的汽车安全带塑料卡扣，其特征在于，所述α－磷酸锆改性淀粉制备方法为：将α－磷酸锆研磨，过800目，然后均匀分散至去离子水中，制成质量分数为0.15%的α－磷酸锆悬浮液，将木薯淀粉与α－磷酸锆悬浮液按1：10质量比例均匀混合后，然后加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，然后过滤，烘干至恒重，得到固体混合物，再固体混合物与丙三醇按1：2质量比例均匀混合，然后进行研磨40min，再进行过滤，采用去离子水进行清洗，烘干至恒重，即得。
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