CN107459799A - 复合发泡材料及其制备方法、部件和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了复合发泡材料及其制备方法、部件和汽车。该复合发泡材料包括：聚乳酸、聚碳酸酯以及发泡剂。由此，可以简便的得到复合发泡材料。所得到的复合发泡材料具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该复合发泡材料减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。

Description

复合发泡材料及其制备方法、部件和汽车
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，具体地，涉及复合发泡材料及其制备方法、部件和汽车。
背景技术
目前，随着国内外各大汽车主机厂对汽车性能的要求越来越高，轻量化、绿色环保及节能减排成为现在汽车的发展趋势。为达到该目标必须从汽车制造的材料和工艺上出发，使用环保材料和新工艺来实现汽车的轻量化以及绿色环保，从而汽车能源消耗降低，进而汽车排放污染物的量也随之降低，达到节能减排的目的。由此，生物可降解材料作为一种环保材料可以替代传统石油基材料，广泛运用于汽车内外饰件等领域。
然而，目前的复合发泡材料及其制备方法、部件和汽车，仍有待改进。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
发明人发现，目前的汽车内外饰件所使用的传统石油基材料，普遍存在着有毒的挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOC)、尺寸稳定性差，并且石油基材料使用后存在着白色污染等问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，由于石油基材料以石油为原料，材料在使用过程中会伴随着有毒的高挥发性有机化合物，材料的尺寸稳定性也会受外界环境的影响，并且材料在使用后难以降解，造成白色污染等问题。因此，使用一种环保材料，例如生物可降解材料，替代传统的石油基材料，广泛运用于汽车内外饰件等领域，可以满足目前汽车领域轻量化、绿色环保及节能减排的发展趋势。
本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合发泡材料，该复合发泡材料包括：聚乳酸、聚碳酸酯以及发泡剂。由此，该复合发泡材料具有良好的生物可降解性能，无气味、极低的挥发性有机化合物，并且具有良好的减重效果、尺寸稳定性高以及优异的物理机械性能。
根据本发明的实施例，所述聚乳酸包括L型聚乳酸以及D型聚乳酸的至少之一。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述聚碳酸酯为工业级用聚碳酸酯。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、以及偶氮二异丁腈的至少之一。由此，可以使该复合发泡材料内部呈孔状结构，使材料具有良好的减重效果，进一步提高该复合发泡材料的性能。
根据本发明的实施例，基于所述复合发泡材料的总质量，所述聚乳酸的含量为10wt％-25wt％。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
根据本发明的实施例，基于所述复合发泡材料的总质量，所述聚碳酸酯的含量为75wt％-90wt％。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
根据本发明的实施例，基于所述复合发泡材料的总质量，所述发泡剂的含量为0.1wt％-0.5wt％。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备前面所述的复合发泡材料的方法，该方法包括：将聚乳酸以及聚碳酸酯混合，以便形成混合物；将所述混合物烘干；将烘干的所述混合物与发泡剂混合，并进行注塑处理，以便形成所述复合发泡材料。由此，可以简便的得到复合发泡材料。所得到的复合发泡材料具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该复合发泡材料减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。
根据本发明的实施例，所述注塑处理的注塑温度为180-250摄氏度，注塑压力为50-100bar，注塑时间为5-15秒。由此，可以简便的得到复合发泡材料。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种部件，所述部件的至少一部分是由前面所述的复合发泡材料制备的。由此，该部件可以具有前面所述的复合发泡材料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该部件具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该部件减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。并且，利用前面所述的复合发泡材料制备的该部件，表面质量好、成型周期短、生产效率高。
根据本发明的实施例，所述部件为汽车内饰件，其中，所述汽车内饰件包括车门内板、车内装饰条以及顶灯壳体的至少之一。由此，可以进一步提高该部件的使用性能。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种汽车，该汽车包括前面所述的部件。由此，该汽车具有前面所述的部件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该汽车具有质量轻、绿色环保等优点，并且制造汽车所需的能源消耗降低，汽车排放污染物降低，起到节能减排的作用。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的制备复合发泡材料的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合发泡材料。根据本发明的实施例，该复合发泡材料包括：聚乳酸、聚碳酸酯以及发泡剂。由此，该复合发泡材料具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该复合发泡材料减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。
下面对本发明复合发泡材料实现上述技术效果的原理进行说明：
上述复合发泡材料可以用来制备汽车的内外饰件。目前汽车内外饰件普遍使用的材料为传统石油基材料，这种石油基材料存在着有毒的挥发性有机化合物、尺寸稳定性差，并且石油基材料使用后存在着白色污染等问题。因此，使用一种环保材料，例如生物可降解材料，替代传统的石油基材料，广泛运用于汽车内外饰件等领域，可以满足目前汽车领域轻量化、绿色环保及节能减排的发展趋势。聚乳酸(PLA)由于具有优良的生物可降解性，使用后能被自然界中的微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不会污染环境，有利于保护环境，是一种环境友好型材料。并且聚乳酸具有高拉伸强度与压缩模量，可以作为制备汽车内外饰件的潜在材料。虽然聚乳酸具有优异的性能，但是其韧性较差，缺少一定的弹性与柔性，这些缺陷限制了聚乳酸在汽车内外饰件上的广泛使用。而聚碳酸酯(PC)作为一种分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是一种通用工程塑料，其具有高强度、高韧性以及低收缩性等优点，与聚乳酸形成一种复合材料，可以弥补聚乳酸韧性较差的缺点。由此，聚乳酸与聚碳酸酯形成的复合发泡材料具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该复合发泡材料减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。为了进一步提高聚乳酸与聚碳酸酯形成的复合材料的使用性能，发明人经过深入研究以及大量实验发现，加入发泡剂制备得到上述复合发泡材料，材料的内部呈孔状结构，使其具有良好的减重效果，满足汽车内外饰件轻量化的要求。总之，该复合发泡材料作为一种环保材料可以替代传统石油基材料，广泛运用于汽车内外饰件等领域。
根据本发明的实施例，聚乳酸的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，聚乳酸可以包括L型聚乳酸以及D型聚乳酸的至少之一。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。需要说明的是，该聚乳酸材料具有优良的生物可降解性，使用后能被自然界中的微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不会污染环境，有利于保护环境，是一种环境友好型材料，并且具有高拉伸强度与压缩模量。
根据本发明的实施例，聚碳酸酯为工业级用聚碳酸酯。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。根据本发明的具体实施例，聚碳酸酯可以为双酚A型芳香族聚碳酸酯。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。需要说明的是，该聚碳酸酯材料作为一种分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是一种通用工程塑料，其具有高强度、高韧性以及低收缩性等优点，与聚乳酸进行复合形成上述复合发泡材料，可以弥补聚乳酸韧性较差的缺点。
根据本发明的实施例，发泡剂的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，发泡剂可以包括偶氮二甲酰胺、以及偶氮二异丁腈的至少之一。由此，可以使该复合发泡材料内部呈孔状结构，其表面形成韧结皮状，使材料具有良好的减重效果，进一步提高该复合发泡材料的性能。
根据本发明的实施例，基于复合发泡材料的总质量，聚乳酸的含量为10wt％-25wt％。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。根据本发明的实施例，基于复合发泡材料的总质量，聚碳酸酯的含量为75wt％-90wt％。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。根据本发明的实施例，基于复合发泡材料的总质量，发泡剂的含量为0.1wt％-0.5wt％。发明人发现，聚乳酸的含量过高会造成该复合发泡材料的强度降低，并且韧性较差，缺少一定的弹性与柔性；发泡剂的含量过低会造成该复合材料发泡不完全，发泡剂的含量过高会使该复合发泡材料在发泡完成后，有发泡剂残留，造成二次污染。由此，可以进一步提高该复合发泡材料的使用性能。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备前面所述的复合发泡材料的方法，参考图1，该方法包括：
S100：形成混合物
根据本发明的实施例，在该步骤中，将聚乳酸以及聚碳酸酯混合，以便形成混合物，例如，可以按前面描述的具体质量分数将聚乳酸以及聚碳酸酯混合并搅拌均匀。根据本发明的实施例，聚乳酸以及聚碳酸酯的具体类型前面已经进行了详细的叙述，在此不再赘述。
S200：将混合物烘干
根据本发明的实施例，在该步骤中，将混合物烘干。根据本发明的实施例，烘干的具体类型不受特别限制，例如，可以使用烘箱进行烘干。根据本发明的实施例，具体的烘干温度不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，烘干温度可以为60-120摄氏度，更具体的烘干温度可以为80摄氏度。根据本发明的实施例，具体的烘干时间不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，烘干时间可以为10-40分钟，更具体的烘干时间可以为30分钟。
S300：将混合物与发泡剂混合，并进行注塑处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，将烘干的混合物与发泡剂混合，并进行注塑处理，以便形成复合发泡材料。由此，可以简便的得到复合发泡材料。所得到的复合发泡材料具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该复合发泡材料减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。根据本发明的实施例，进行注塑处理的所使用的设备的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，可以使用注塑机进行注塑处理。根据本发明的实施例，进行注塑处理的具体注塑温度不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，注塑温度可以为180-250摄氏度，更具体的注塑温度可以为200摄氏度。根据本发明的实施例，进行注塑处理的具体注塑压力不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，注塑压力可以为50-100bar，更具体的注塑压力可以为70bar。根据本发明的实施例，进行注塑处理的具体注塑时间不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，根据本发明的实施例，注塑时间可以为5-15秒，更具体的注塑时间可以为6秒。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种部件，该部件的至少一部分是由前面所述的复合发泡材料制备的。由此，该部件可以具有前面所述的复合发泡材料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说该部件具有良好的生物可降解性能，其挥发性有机化合物的挥发量极低；并且该部件减重效果好，尺寸稳定性高，物理机械性能优异。并且，利用前面所述的复合发泡材料制备的该部件，表面质量好、成型周期短、生产效率高。根据本发明的实施例，部件为汽车内饰件。根据本发明的实施例，汽车内饰件的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如，汽车内饰件包括车门内板、车内装饰条以及顶灯壳体的至少之一。由此，可以进一步提高该部件的使用性能。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种汽车，该汽车包括前面所述的部件。由此，该汽车具有前面所述的部件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该汽车具有质量轻、绿色环保等优点，并且制造汽车所需的能源消耗降低，汽车排放污染物降低，起到节能减排的作用。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：
分别取质量分数为25wt％的L型聚乳酸以及75wt％的双酚A型芳香族聚碳酸酯。将L型聚乳酸以及双酚A型芳香族聚碳酸酯均匀混合，以便形成混合物。随后，将混合物在烘箱中烘干，烘干温度为80摄氏摄氏度，烘干时间为30分钟。然后，将烘干的混合物与0.15％偶氮二甲酰胺混合并一起加入到注塑机的料筒中准备注塑。最后进行注塑处理，最终形成所需的复合发泡材料。其中，注塑机进行注塑的注塑温度为200摄氏摄氏度，注塑压力为70bar，注塑时间为6s。
性能测试：
将实施例1获得的样品进行拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度以及维卡软化点的性能测试。
上述实施例1的性能测试如表1所示：
表1
指标 实施例1
拉伸强度(MPa) 56.8
弯曲强度(MPa) 95.3
弯曲模量(MPa) 2680
热变形温度(℃) 96
维卡软化点(℃) 137.6
通过性能测试，实施例1的复合发泡材料热变形温度为96摄氏度，维卡软化点为137摄氏度，由此具有高的尺寸稳定性。复合发泡材料的拉伸强度大、弯曲强度高以及弯曲模量高，由此该复合发泡材料的物理机械性能优异。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。替换和变型。

Claims (13)

1.一种复合发泡材料，其特征在于，包括：聚乳酸、聚碳酸酯以及发泡剂。
2.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，所述聚乳酸包括L型聚乳酸以及D型聚乳酸的至少之一。
3.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为工业级用聚碳酸酯。
4.根据权利要求3所述的复合发泡材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
5.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、以及偶氮二异丁腈的至少之一。
6.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，基于所述复合发泡材料的总质量，所述聚乳酸的含量为10wt％-25wt％。
7.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，基于所述复合发泡材料的总质量，所述聚碳酸酯的含量为75wt％-90wt％。
8.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，基于所述复合发泡材料的总质量，所述发泡剂的含量为0.1wt％-0.5wt％。
9.一种制备权利要求1～8任一项所述的复合发泡材料的方法，其特征在于，包括：
将聚乳酸以及聚碳酸酯混合，以便形成混合物；
将所述混合物烘干；
将烘干的所述混合物与发泡剂混合，并进行注塑处理，以便形成所述复合发泡材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述注塑处理的注塑温度为180-250摄氏度，注塑压力为50-100bar，注塑时间为5-15秒。
11.一种部件，所述部件的至少一部分是由权利要求1～8任一项所述的复合发泡材料制备的。
12.根据权利要求11所述的部件，其特征在于，所述部件为汽车内饰件，所述汽车内饰件包括车门内板、车内装饰条、以及顶灯壳体的至少之一。
13.一种汽车，其特征在于，包括权利要求11～12所述的部件。
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