CN107793697A - 纤维增强基塑料弹簧及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了纤维增强基塑料弹簧及其制备方法，所述塑料弹簧由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂18‑33份、双马来酰亚胺树脂11‑24份、苯基乙烯基树脂7‑16份、二氨基二苯砜2‑7份、辣椒籽油3‑6份、硼酸酯偶联剂1‑4份、聚乙烯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯1.2‑4.6份、改性填料1‑3份、二酚异辛基亚磷酸脂0.7‑1.9份、乙酰柠檬酸三丁酯1.8‑4份。本发明提供的塑料弹簧具有良好的机械性能，其拉伸强度达65‑84MPa，剪切强度达119‑132MPa，冲击韧性达39.2‑42.8KJ/m2，通过合理选料以及添加改性填料和可大大改善塑料弹簧的性能。

Description

纤维增强基塑料弹簧及其制备方法
技术领域
本发明属于塑胶制品技术领域，具体涉及纤维增强基塑料弹簧及其制备方法。
背景技术
弹簧是机械设备重要的零件之一，其可控制部件实现缓冲、震动等运动。对于弹簧材料的性能有如下要求：变形量大、疲劳强度大且容易加工成型。传统的弹簧材料为实心金属材料，大多重量重，耐腐蚀性较差，容易被锈蚀，此外金属材料的韧性较差，容易因应力松弛或蠕变而断裂失效，影响部件的使用寿命。塑料弹簧由于其重量轻、耐腐蚀、电绝缘性好且易着色等优点而备受关注。
塑料弹簧可分为热固性塑料弹簧和热塑性塑料弹簧，其中热固性塑料弹簧具有更佳的机械性能，但是单一的热固性塑料弹簧在使用过程中仍然受限。纤维增强是材料增强的重要方法之一，通过纤维增强改性的热固性塑料弹簧可改善塑料弹簧的性能，扩宽其应用范围。基于此，本发明提供一种纤维增强基塑料弹簧，使其满足弹簧对变形量、疲劳强度和加工性能等性能要求。
发明内容
本发明的目的是提供纤维增强基塑料弹簧及其制备方法，以解决上述至少一种技术问题。
本发明的技术方案来如下：
纤维增强基塑料弹簧，由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂18-33份、双马来酰亚胺树脂11-24份、苯基乙烯基树脂7-16份、二氨基二苯砜2-7份、辣椒籽油3-6份、硼酸酯偶联剂1-4份、聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯1.2-4.6份、改性填料1-3份、二酚异辛基亚磷酸脂0.7-1.9份、乙酰柠檬酸三丁酯1.8-4份；
所述改性填料为将无机颗粒和碳纤维混合后，再用松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂通过离子交换处理而得，其中所述无机颗粒、碳纤维、松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂的质量比为3:0.8:0.3:1.2:0.2:0.4。
上述技术方案中，所述无机颗粒为硅石、粘土、蒙脱土、滑石粉和麦饭石中的至少一种。
上述技术方案中，所述分散剂为乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配。
上述技术方案中，所述助剂为三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
上述技术方案中，所述分散剂为质量比为5:0.8:0.6:1.3的乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配；所述助剂为质量比为2:3.5:1的三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
本发明的另一技术方案来如下：
纤维增强基塑料弹簧的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按上述重量份配比称重；
（2）将改性填料、硼酸酯偶联剂和聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯投入混合机中进行加热预混合，得到预混料；
（3）将烷基酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、苯基乙烯基树脂、二氨基二苯砜和辣椒籽油置于密炼机中混炼，得到混炼料；
（4）将上述预混料、混炼料与二酚异辛基亚磷酸脂、乙酰柠檬酸三丁酯混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，得到挤出料；
（5）将挤出料加工成型，即得纤维增强基塑料弹簧。
上述技术方案中，所述步骤（2）预混合温度为70-90℃；所述步骤（3）混炼条件为：混炼温度为120-170℃，混炼时间为5-20min。
上述技术方案中，所述步骤（4）熔融挤出条件为：螺杆温度为180-240℃，螺杆转速为50-150r/min。
由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果为：
本发明提供的塑料弹簧具有良好的机械性能，其拉伸强度达65-84MPa，剪切强度达119-132MPa，冲击韧性达39.2-42.8KJ/m2，通过合理选料以及添加改性填料和可大大改善塑料弹簧的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
纤维增强基塑料弹簧，由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂18份、双马来酰亚胺树脂11份、苯基乙烯基树脂7份、二氨基二苯砜2份、辣椒籽油3份、硼酸酯偶联剂1份、聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯1.2份、改性填料1份、二酚异辛基亚磷酸脂0.7份、乙酰柠檬酸三丁酯1.8份；
所述改性填料为将无机颗粒和碳纤维混合后，再用松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂通过离子交换处理而得，其中所述无机颗粒、碳纤维、松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂的质量比为3:0.8:0.3:1.2:0.2:0.4。
其中，所述无机颗粒为质量比为1:1的硅石和粘土。
所述分散剂为质量比为4:0.6:0.9:1.5的乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配。
所述助剂为质量比为2.6:3:1.8的三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
上述纤维增强基塑料弹簧的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按上述重量份配比称重；
（2）将改性填料、硼酸酯偶联剂和聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯投入混合机中进行加热至70℃预混合，得到预混料；
（3）将烷基酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、苯基乙烯基树脂、二氨基二苯砜和辣椒籽油置于密炼机中混炼，得到混炼料，其混炼条件为：混炼温度为120℃，混炼时间为5min；
（4）将上述预混料、混炼料与二酚异辛基亚磷酸脂、乙酰柠檬酸三丁酯混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，得到挤出料，其熔融挤出条件为：螺杆温度为180-240℃，螺杆转速为50r/min；
（5）将挤出料加工成型，即得纤维增强基塑料弹簧。
实施例2
纤维增强基塑料弹簧，由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂33份、双马来酰亚胺树脂24份、苯基乙烯基树脂16份、二氨基二苯砜7份、辣椒籽油6份、硼酸酯偶联剂4份、聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯4.6份、改性填料3份、二酚异辛基亚磷酸脂1.9份、乙酰柠檬酸三丁酯4份；
所述改性填料为将无机颗粒和碳纤维混合后，再用松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂通过离子交换处理而得，其中所述无机颗粒、碳纤维、松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂的质量比为3:0.8:0.3:1.2:0.2:0.4。
其中，所述无机颗粒为质量比为4:2:1的蒙脱土、滑石粉和麦饭石。所述分散剂为质量比为5:0.8:0.6:1.3的乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配；所述助剂为质量比为2:3.5:1的三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
上述纤维增强基塑料弹簧的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按上述重量份配比称重；
（2）将改性填料、硼酸酯偶联剂和聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯投入混合机中进行加热至70-90℃预混合，得到预混料；
（3）将烷基酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、苯基乙烯基树脂、二氨基二苯砜和辣椒籽油置于密炼机中混炼，得到混炼料，其混炼条件为：混炼温度为170℃，混炼时间为5-20min；
（4）将上述预混料、混炼料与二酚异辛基亚磷酸脂、乙酰柠檬酸三丁酯混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，得到挤出料，其熔融挤出条件为：螺杆温度为180-240℃，螺杆转速为150r/min；
（5）将挤出料加工成型，即得纤维增强基塑料弹簧。
实施例3
纤维增强基塑料弹簧，由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂16份、双马来酰亚胺树脂17份、苯基乙烯基树脂9份、二氨基二苯砜4.2份、辣椒籽油5份、硼酸酯偶联剂2.8份、聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯3.4份、改性填料1.9份、二酚异辛基亚磷酸脂0.8份、乙酰柠檬酸三丁酯2.3份；
所述改性填料为将无机颗粒和碳纤维混合后，再用松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂通过离子交换处理而得，其中所述无机颗粒、碳纤维、松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂的质量比为3:0.8:0.3:1.2:0.2:0.4。
其中，所述无机颗粒为质量比为3:1:1的硅石、粘土和蒙脱土。
所述分散剂为质量比为5:0.8:0.6:1.3的乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配；所述助剂为质量比为2:3.5:1的三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
上述纤维增强基塑料弹簧的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按上述重量份配比称重；
（2）将改性填料、硼酸酯偶联剂和聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯投入混合机中进行加热至80℃预混合，得到预混料；
（3）将烷基酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、苯基乙烯基树脂、二氨基二苯砜和辣椒籽油置于密炼机中混炼，得到混炼料，其混炼条件为：混炼温度为160℃，混炼时间为15min；
（4）将上述预混料、混炼料与二酚异辛基亚磷酸脂、乙酰柠檬酸三丁酯混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，得到挤出料，其熔融挤出条件为：螺杆温度为180-240℃，螺杆转速为120r/min；
（5）将挤出料加工成型，即得纤维增强基塑料弹簧。
实施例4
纤维增强基塑料弹簧，由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂24份、双马来酰亚胺树脂18份、苯基乙烯基树脂13份、二氨基二苯砜4.2份、辣椒籽油5.4份、硼酸酯偶联剂2.6份、聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯3.8份、改性填料2.1份、二酚异辛基亚磷酸脂1.6份、乙酰柠檬酸三丁酯2.4份；
所述改性填料为将无机颗粒和碳纤维混合后，再用松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂通过离子交换处理而得，其中所述无机颗粒、碳纤维、松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂的质量比为3:0.8:0.3:1.2:0.2:0.4。
其中，所述无机颗粒为质量比为1:4:2的硅石、蒙脱土和麦饭石。
所述分散剂为质量比为5:0.8:0.6:1.3的乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配；所述助剂为质量比为2:3.5:1的三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
上述纤维增强基塑料弹簧的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按上述重量份配比称重；
（2）将改性填料、硼酸酯偶联剂和聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯投入混合机中进行加热至85℃预混合，得到预混料；
（3）将烷基酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、苯基乙烯基树脂、二氨基二苯砜和辣椒籽油置于密炼机中混炼，得到混炼料，其混炼条件为：混炼温度为140℃，混炼时间为18min；
（4）将上述预混料、混炼料与二酚异辛基亚磷酸脂、乙酰柠檬酸三丁酯混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，得到挤出料，其熔融挤出条件为：螺杆温度为180-240℃，螺杆转速为80r/min；
（5）将挤出料加工成型，即得纤维增强基塑料弹簧。
对比例1
本对比例基本同实施例1，区别之处在于：本对比例的双马来酰亚胺树脂由等重量份的烷基酚醛树脂替代，且不包含聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、腰果酚及其相关步骤。
对比例2
本对比例基本同实施例1，区别之处在于：本对比例的苯基乙烯基树脂由等重量份的烷基酚醛树脂替代，且不包含二氨基二苯砜、松香酸铝及其相关步骤。
对比例3
本对比例基本同实施例1，区别之处在于：本对比例的苯基乙烯基树脂由等重量份的烷基酚醛树脂替代，且不包含二氨基二苯砜、松香酸铝、碳纤维及其相关步骤。
性能测试
对上述各实施例和对比例所制备的塑料弹簧进行性能性能测试，其测试结果如下表所示：
拉伸强度/MPa 剪切强度/MPa 冲击韧性/KJ/m2
实施例1 65 121 39.2
实施例2 68 119 41.4
实施例3 72 125 40.8
实施例4 78 129 42.3
实施例5 84 132 42.8
对比例1 56 106 32.6
对比例2 48 101 31.7
对比例3 41 87 28.3
由以上测试结果可以看出，本发明提供的塑料弹簧具有良好的机械性能，其拉伸强度达65-84MPa，剪切强度达119-132MPa，冲击韧性达39.2-42.8KJ/m2，通过合理选料以及添加改性填料和可大大改善塑料弹簧的性能。

Claims (8)

1.纤维增强基塑料弹簧，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：烷基酚醛树脂18-33份、双马来酰亚胺树脂11-24份、苯基乙烯基树脂7-16份、二氨基二苯砜2-7份、辣椒籽油3-6份、硼酸酯偶联剂1-4份、聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯1.2-4.6份、改性填料1-3份、二酚异辛基亚磷酸脂0.7-1.9份、乙酰柠檬酸三丁酯1.8-4份；
所述改性填料为将无机颗粒和碳纤维混合后，再用松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂通过离子交换处理而得，其中所述无机颗粒、碳纤维、松香酸铝、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠、分散剂和助剂的质量比为3:0.8:0.3:1.2:0.2:0.4。
2.根据权利要求1所述的纤维增强基塑料弹簧，其特征在于，所述无机颗粒为硅石、粘土、蒙脱土、滑石粉和麦饭石中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的纤维增强基塑料弹簧，其特征在于，所述分散剂为乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配。
4.根据权利要求1所述的纤维增强基塑料弹簧，其特征在于，所述助剂为三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
5.根据权利要求1所述的纤维增强基塑料弹簧，其特征在于，所述分散剂为质量比为5:0.8:0.6:1.3的乙二醇、柠檬酸、腰果酚和尿素的复配；所述助剂为质量比为2:3.5:1的三乙醇胺、山嵛基三甲基氯化胺和N-乙酰己内酰胺的复配。
6.根据权利要求1-5任一所述的纤维增强基塑料弹簧的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）按上述重量份配比称重；
（2）将改性填料、硼酸酯偶联剂和聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯投入混合机中进行加热预混合，得到预混料；
（3）将烷基酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、苯基乙烯基树脂、二氨基二苯砜和辣椒籽油置于密炼机中混炼，得到混炼料；
（4）将上述预混料、混炼料与二酚异辛基亚磷酸脂、乙酰柠檬酸三丁酯混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，得到挤出料；
（5）将挤出料加工成型，即得纤维增强基塑料弹簧。
7.根据权利要求6所述的纤维增强基塑料弹簧的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）预混合温度为70-90℃；所述步骤（3）混炼条件为：混炼温度为120-170℃，混炼时间为5-20min。
8.根据权利要求6所述的纤维增强基塑料弹簧的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）熔融挤出条件为：螺杆温度为180-240℃，螺杆转速为50-150r/min。
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JPS53127958A (en) * 1977-04-14 1978-11-08 Toray Ind Inc Coil spring made of fiber reinforced plastics
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