CN107964224B - 复合汽车门把手的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合汽车门把手及其制备方法，本发明的应用等离子诱导的二氧化硅与氯化铝混合物和硅烷偶联剂改性二氧化钛为填料，配合高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂通过混合、挤出、注塑工艺，得到了复合汽车门把手，该复合汽车门把手不仅具有较高的抗拉强度、较高的冲击韧性，还具有良好的耐水溶胀性，能够较好地应用于汽车配件领域中。并且本发明的制备方法简单、原料易得，具有较高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件，具体地，涉及一种复合汽车门把手及其制备方法。
背景技术
PBT，是聚对苯二甲酸丁二醇酯的英文名polybutylene terephthalate的简称，属于聚酯系列，由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butylene glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。PBT与PET一起统称为热塑性聚酯或饱和聚酯。PBT的机械性能较好，机械强度高，耐疲劳性和尺寸稳定性好，耐老化性能比较优异，易于成型加工，因此是最重要的汽车轻质材料之一，不仅可减轻零部件约40％的质量，而且还可以使采购成本降低40％左右，近年来在汽车中的用量迅速上升。在汽车制造领域，PBT被广泛应用于生产保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子板、供油系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速器及离合器踏板等部件。
CN103756268A、公开日为2014.04.30、申请人为安徽科聚新材料有限公司的中国专利申请公开了“一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料及其制备方法”，该聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料按重量百分比由以下组分组成：PBT：10％～60％，低收缩填料：1.0％～30％，相容剂：1.0％～10％，聚酰亚胺纤维：1.0％～60％，增韧剂：1.0％～10％，其他助剂：1.0％～10％。所述低收缩填料为ABS、AS、PC或蒙脱土等一种或几种。该发明可以有效的提高复合材料的耐低温性能，改善制品的翘曲率，同时无卤阻燃，可广泛应用于汽车部件及电子电器产品。不过，该复合材料的耐水解性能较差，在高温高湿环境下容易分解，导致性能下降严重，其主要原因是PBT中含有酯键，端羧基浓度较高，遇水会发生酯键断裂形成水解反应。
因此，如何在保持以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基材的汽车门把手在具有高强度和韧性的基础上，提高汽车门把手材料的耐水性，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合汽车门把手及其制备方法，该复合汽车门把手不仅具有较高的抗拉强度、较高的冲击韧性，还具有良好的耐水溶胀性，能够较好地应用于汽车配件领域中。并且本发明的制备方法简单、原料易得，具有较高的推广应用价值。
为了实现上述目的，本发明提供了一种复合汽车门把手的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将二氧化硅与氯化铝混合，然后进行等离子诱导，得第一填料；(2)将二氧化钛用硅烷偶联剂进行改性，得改性二氧化钛；(3)将第一填料、改性二氧化钛、高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂进行一次混合；(4)将步骤(3)中的一次混合物挤出，造粒，注塑成型；其中，第一填料与改性二氧化钛的质量比为2-3:1。
本发明还提供一种根据上述制备方法制备得到的复合汽车门把手。
通过上述技术方案，本发明的应用等离子诱导的二氧化硅与氯化铝混合物和硅烷偶联剂改性二氧化钛为填料，配合高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂通过混合、挤出、注塑工艺，得到了复合汽车门把手。该复合汽车门把手不仅具有较高的抗拉强度、较高的冲击韧性，还具有良好的耐水溶胀性，能够较好地应用于汽车配件领域中。并且本发明的制备方法简单、原料易得，具有较高的推广应用价值。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种复合汽车门把手的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将二氧化硅与氯化铝混合，然后进行等离子诱导，得第一填料；(2)将二氧化钛用硅烷偶联剂进行改性，得改性二氧化钛；(3)将第一填料、改性二氧化钛、高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂进行一次混合；(4)将步骤(3)中的一次混合物挤出，造粒，注塑成型；其中，第一填料与改性二氧化钛的质量比为2-3:1。
通过上述技术方案，本发明的应用等离子诱导的二氧化硅与氯化铝混合物和硅烷偶联剂改性二氧化钛为填料，配合高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂通过混合、挤出、注塑工艺，得到了复合汽车门把手，该复合汽车门把手不仅具有较高的抗拉强度、较高的冲击韧性，还具有良好的耐水溶胀性，能够较好地应用于汽车配件领域中。并且本发明的制备方法简单、原料易得，具有较高的推广应用价值。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，二氧化硅和氯化铝的质量比为2-3:1。
其中，对于二氧化硅和氯化铝的平均粒径，可在较宽范围内进行选择，为了提高等离子诱导后二氧化硅与氯化铝混合物的弥散性，以进一步提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地二氧化硅和氯化铝的平均粒径均不大于1微米。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，离子诱导的条件包括：将二氧化硅和氯化铝的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110-130kV，电流24-26mA，间隙3-5mm的操作条件下照射10-20min。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，二氧化钛与硅烷偶联剂的质量比为2-4:1。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，步骤(2)中的改性条件包括：将二氧化钛用硅烷偶联剂于70-90℃在180-260rpm混合20-30min。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，以重量份计，步骤(3)中：第一填料6-8份，改性二氧化钛2-4份，高密度聚乙烯8-10份，聚对苯二甲酸丁二醇酯30-50份，增韧剂3-4份，抗菌剂0.1-0.3份，润滑剂2-3份和抗氧剂0.3-0.8份。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，步骤(3)中一次混合的条件包括：在转速为220-300rpm的条件下，于200-240℃混合20-30min。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，挤出条件包括：挤出机各区段的温度为220-290℃，挤出机螺杆转速为180-230rpm。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，注塑温度为：280-300℃。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，挤出机各区段的温度为：加料段的温度为200-210℃，熔融塑化段的温度为270-290℃，混合均化段的温度为250-270℃，熔体输送计量段的温度为200-210℃。
对于硅烷偶联剂，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，常规偶联剂均能实现本发明。在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或多种。
对于高密度聚乙烯的重均分子量，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，常规高密度聚乙烯均能实现本发明。在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，优选地，高密度聚乙烯的重均分子量为100000-200000。
在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，为了降低成本，原料易得，优选地，聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30-1.35g/cm3，熔点为225-230℃，其在熔融状态下的动力粘度为0.65-1.1Pa·s。
对于增韧剂，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，常规增韧剂均能实现本发明。在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，同时，为了降低成本，原料易得，优选地，增韧剂为邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种。
对于抗菌剂，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，常规抗菌剂均能实现本发明。在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，同时，为了降低成本，原料易得，抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵和碳酸锂中的一种或多种。
对于润滑剂，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，常规润滑剂均能实现本发明。在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，同时，为了降低成本，原料易得，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸酯、聚乙烯蜡、石蜡和油酸酰胺中的一种或多种。
对于抗氧剂，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，常规抗氧剂均能实现本发明。在本发明一种优选的实施方式中，为了提高复合汽车门把手的抗拉强度、冲击韧性和耐水溶胀性，同时，为了降低成本，原料易得，抗氧剂为抗氧剂168和/或抗氧剂264。
本发明还提供一种根据上述制备方法制备得到的复合汽车门把手。
通过上述技术方案，本发明的应用等离子诱导的二氧化硅与氯化铝混合物和硅烷偶联剂改性二氧化钛为填料，配合高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂通过混合、挤出、注塑工艺，得到了复合汽车门把手，该复合汽车门把手不仅具有较高的抗拉强度、较高的冲击韧性，还具有良好的耐水溶胀性，能够较好地应用于汽车配件领域中。并且本发明的制备方法简单、原料易得，具有较高的推广应用价值。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；高密度聚乙烯的重均分子量为150000；聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30g/cm3，熔点为225℃，其在熔融状态下的动力粘度为0.8Pa·s；增韧剂为邻苯二甲酸二异丁酯；抗菌剂为氧化锌；润滑剂为硬脂酸；抗氧剂为抗氧剂168；其他为市售品。
制备例1
第一填料的制备方法：
将平均粒径均不大于1微米的二氧化硅与平均粒径均不大于1微米氯化铝混合，在此过程中二氧化硅和氯化铝的质量比为2:1，然后将二氧化硅和氯化铝的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压130kV，电流26mA，间隙5mm的操作条件下照射20min。
制备例2
第一填料的制备方法：
将平均粒径均不大于1微米的二氧化硅与平均粒径均不大于1微米氯化铝混合，在此过程中二氧化硅和氯化铝的质量比为3:1，然后将二氧化硅和氯化铝的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110kV，电流24mA，间隙3mm的操作条件下照射10min。
制备例3
第一填料的制备方法：
将平均粒径均不大于1微米的二氧化硅与平均粒径均不大于1微米氯化铝混合，在此过程中二氧化硅和氯化铝的质量比为2.5:1，然后将二氧化硅和氯化铝的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压120kV，电流25mA，间隙4mm的操作条件下照射15min。
制备例4
改性二氧化钛制备方法：
将二氧化钛用硅烷偶联剂于90℃在260rpm混合30min进行改性，二氧化钛与硅烷偶联剂的质量比为2:1，得改性二氧化钛。
制备例5
改性二氧化钛制备方法：
将二氧化钛用硅烷偶联剂于70℃在180rpm混合20min进行改性，二氧化钛与硅烷偶联剂的质量比为4:1，得改性二氧化钛。
制备例6
改性二氧化钛制备方法：
将二氧化钛用硅烷偶联剂于80℃在220rpm混合25min进行改性，二氧化钛与硅烷偶联剂的质量比为3:1，得改性二氧化钛。
实施例1
复合汽车门把手的制备方法：
以重量份计，将制备例1中的第一填料6份，制备例4中的改性二氧化钛2份，高密度聚乙烯8份，聚对苯二甲酸丁二醇酯30份，增韧剂3份，抗菌剂0.1份，润滑剂2份和抗氧剂0.3份进行一次混合；一次混合的条件包括：在转速为300rpm的条件下，于240℃混合30min；
将一次混合物挤出，挤出时挤出机加料段的温度为210℃，熔融塑化段的温度为290℃，混合均化段的温度为270℃，熔体输送计量段的温度为210℃，挤出机螺杆转速为230rpm，进行造粒，于300℃注塑成型。
实施例2
复合汽车门把手的制备方法：
以重量份计，制备例2将第一填料8份，制备例5改性二氧化钛4份，高密度聚乙烯10份，聚对苯二甲酸丁二醇酯50份，增韧剂4份，抗菌剂0.3份，润滑剂3份和抗氧剂0.8份进行一次混合；一次混合的条件包括：在转速为220rpm的条件下，于200℃混合20min；
将一次混合物挤出，挤出时挤出机加料段的温度为200℃，熔融塑化段的温度为270℃，混合均化段的温度为250℃，熔体输送计量段的温度为200℃，挤出机螺杆转速为180rpm，进行造粒，于280℃注塑成型。
实施例3
复合汽车门把手的制备方法：
以重量份计，将制备例3中的第一填料7份，制备例6中的改性二氧化钛3份，高密度聚乙烯9份，聚对苯二甲酸丁二醇酯40份，增韧剂3.5份，抗菌剂0.2份，润滑剂2.5份和抗氧剂0.55份进行一次混合；一次混合的条件包括：在转速为260rpm的条件下，于220℃混合25min；
将一次混合物挤出，挤出时挤出机加料段的温度为205℃，熔融塑化段的温度为280℃，混合均化段的温度为260℃，熔体输送计量段的温度为205℃，挤出机螺杆转速为205rpm，进行造粒，于290℃注塑成型。
对比例1
按照实施例3的方法制备复合汽车门把手，不同的是，第一填料以二氧化硅与氯化铝的混合物进行代替。
对比例2
按照实施例3的方法制备复合汽车门把手，不同的是，第一填料与改性二氧化钛的质量比为1:1，即第一填料3份，改性二氧化钛3份。
检测例1
对实施例1-3和对比例1-2中制得的复合汽车门把手试样按照GB/T1040.3-2006制样并检测抗拉强度及断裂伸长率，用GB/T1043.1-2008检测冲击韧性。
检测例2
测试方法为：将待测试样浸泡于100℃的恒温水浴槽中，24小时后按照检测例1取出试样，测量其抗拉强度、断裂伸长率及冲击韧性。
经检测发现，对实施例1-3和对比例1-2中试样浸泡之前，对应的抗拉强度、断裂伸长率及冲击韧性相差不大，其中以实施例3中的性能最优，抗拉强度为105MPa，冲击韧性达50KJ/m2，以对比例1中的试样的冲击韧性最差，为42KJ/m2,抗拉强度为89MPa。
在进行检测例2中的浸泡之后，发现，实施例1-3中的试样表观较浸泡前未有明显变化，依然比较光滑。而对比例1、2中的试样在浸泡后表面发白，有溶胀现象。
按照标准检测实施例1-3及对比例1、2中浸泡后试样的抗拉强度及断裂伸长率以及冲击韧性，发现，实施例1-3中试样的各参数没有明显变化，较浸泡前偏低一些，但是偏低幅度不大于5％。而对比例1、2中试样的各参数发生明显下降，特别是对比例1中的冲击韧性，仅为浸泡前试样的50％，仅21KJ/m2,其抗拉强度为60MPa。
如上所述，本发明的产品不仅具有较高的抗拉强度、较高的冲击韧性，还具有良好的耐水溶胀性，能够较好地应用于汽车配件领域中。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种复合汽车门把手的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将二氧化硅与氯化铝混合，然后进行等离子诱导，得第一填料；
(2)将二氧化钛用硅烷偶联剂进行改性，得改性二氧化钛；
(3)将第一填料、改性二氧化钛、高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂进行一次混合；
(4)将步骤(3)中的一次混合物挤出，造粒，注塑成型；
其中，第一填料与改性二氧化钛的质量比为2-3:1；其中，二氧化硅和氯化铝的质量比为2-3:1；优选地，
二氧化硅和氯化铝的平均粒径均不大于1微米；其中，离子诱导的条件包括：将二氧化硅和氯化铝的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110-130kV，电流24-26mA，间隙3-5mm的操作条件下照射10-20min；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的质量比为2-4:1；
步骤(2)中的改性条件包括：将二氧化钛用硅烷偶联剂于70-90℃在180-260rpm混合20-30min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，以重量份计，步骤(3)中：第一填料6-8份，改性二氧化钛2-4份，高密度聚乙烯8-10份，聚对苯二甲酸丁二醇酯30-50份，增韧剂3-4份，抗菌剂0.1-0.3份，润滑剂2-3份和抗氧剂0.3-0.8份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)中一次混合的条件包括：在转速为220-300rpm的条件下，于200-240℃混合20-30min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，挤出条件包括：挤出机各区段的温度为220-290℃，挤出机螺杆转速为180-230rpm；
和/或，注塑温度为：280-300℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，挤出机各区段的温度为：加料段的温度为200-210℃，熔融塑化段的温度为270-290℃，混合均化段的温度为250-270℃，熔体输送计量段的温度为200-210℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或多种；
和/或，高密度聚乙烯的重均分子量为100000-200000；
和/或，聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30-1.35g/cm3，熔点为225-230℃，其在熔融状态下的动力粘度为0.65-1.1Pa·s。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其中，增韧剂为邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种；
和/或，抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵和碳酸锂中的一种或多种；
和/或，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸酯、聚乙烯蜡、石蜡和油酸酰胺中的一种或多种；
和/或，抗氧剂为抗氧剂168和/或抗氧剂264。
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