CN108264659A - 一种石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料的制备方法及应用，采用先密炼，后压片的工艺；本申请中的复合材料采用动态硫化技术进行制备，该材料有三大优点：一、抗冲击性能优异，其冲击强度与普通PP料相比，提高3倍多；二、具有形状记忆性能；三、具有一定阻燃性。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料的制备方法及应用。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，汽车轻量化成为汽车行业发展的一个趋势，因此越来越多的汽车零部件采用塑料来替代金属，减轻汽车重量。另外汽车保险杠在使用过程中难免经受外力冲击，有时会产生不可回复的变形，此时保险杠的可回复特性尤为重要。
汽车保险杠多以聚丙烯(PP)作为主要原料，由于保险杠是一种表面积较大、形状较为复杂的薄壁大型结构部件，使用时会受到冲击等因数影响，因此保险杠材料需要较高的流动性、刚性、韧性、耐热性等，还要有良好的尺寸稳定性和抗老化性能。但由于通用聚丙烯存在收缩率大、制品尺寸稳定性差，易翘曲变形、低温韧性差、易脆断等缺点，通常会对聚丙烯进行改性，用于汽车保险杠的生产。
发明内容
为了解决现有技术中聚丙烯保险杠材料不具备阻燃性、不可回复等缺点，本发明以杜仲胶、聚丙烯和石墨烯为主要材料，制备了具有阻燃性的形状记忆汽车保险杠材料。该材料有三大优点：一、抗冲击性能优异，其冲击强度与普通PP料相比，提高3倍多；二，具有形状记忆性能，普通保险杠变形后，可能破碎难以恢复，而本申请中的保险杠材料的特点是：在发生撞击产生变形后，材料在受热情况下，例如吹热风，倒热水等外热环境，略施以外力，可回复至原形；三、经石墨烯掺杂的复合材料，由于石墨烯部分，其本身优异的阻燃性能，可优化纳米复合材料的火灾安全性能，另外可对材料的高强度、高模量、阻燃性等方面的提升起到显著作用,因此该材料具有很好的应用前景。
本发明的技术方案是：
一种杜仲胶形状记忆材料的制备方法，采用先密炼，后压片的工艺；
密炼机密炼工艺：①设定温度155℃；
②将杜仲胶、PP、碳纳米管、所有小料加入密炼机中，密炼15分钟；
③15分钟加入S，继续密炼5分钟；
④总密炼时间20分钟，冷辊下片。
压片：①设定温度175℃；
②放入胶料，预热时间15分钟；
③放气次数10次，热压时间3分钟；
④冷压15分钟。
杜仲胶和PP质量比30-70:70-30，石墨烯1-5g、小料包括氧化锌2-6g、促进剂NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)0.2-0.8g，硬脂酸SA 2-5g，防264 1-3g，抗1010 0.5-1.5g，硫黄0.5-1g。
本申请中的复合材料采用动态硫化技术进行制备，使这种复合材料制得的保险杠与普通的PP保险杠相比，有三大好处：一、保险杠的抗冲击性能提高，其冲击强度与普通PP保险杠相比，提高3倍多；二，保险杠具有形状记忆性能，普通保险杠变形后，可能破碎难以恢复，而本申请中的保险杠材料的特点是：在发生撞击产生变形后，材料在受热情况下，例如吹热风，倒热水等外热环境，略施以外力，可回复至原形，三、经石墨烯掺杂的复合材料，由于石墨烯部分，其本身优异的阻燃性能，可优化纳米复合材料的火灾安全性能，另外可对材料的高强度、高模量、阻燃性等方面的提升起到显著作用,因此具有很好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
将30g杜仲胶与70g聚丙烯，石墨烯3g，氧化锌5g，NS 0.4g，SA 3g，防264 2g，抗1010 1g，硫黄0.5g在密炼机中密炼共混。设定温度155℃，将TPI、PP、所有小料加入密炼机中，密炼15分钟；15分钟加入S，继续密炼5分钟；总密炼时间20分钟，冷辊下片。在压片过程中，设定温度175℃；放入胶料，预热时间15分钟；放气次数10次，热压时间3分钟；冷压15分钟。
实施例2
将40g杜仲胶与60g聚丙烯，石墨烯3g，氧化锌5g，NS 0.4g，SA 3g，防264 2g，抗1010 1g，硫黄0.5g在密炼机中密炼共混。设定温度155℃，将TPI、PP、所有小料加入密炼机中，密炼15分钟；15分钟加入S，继续密炼5分钟；总密炼时间20分钟，冷辊下片。在压片过程中，设定温度175℃；放入胶料，预热时间15分钟；放气次数10次，热压时间3分钟；冷压15分钟。
实施例3
将50g杜仲胶与50g聚丙烯，石墨烯3g，氧化锌5g，NS 0.4g，SA 3g，防264 2g，抗1010 1g，硫黄0.5g在密炼机中密炼共混。设定温度155℃，将TPI、PP、所有小料加入密炼机中，密炼15分钟；15分钟加入S，继续密炼5分钟；总密炼时间20分钟，冷辊下片。在压片过程中，设定温度175℃；放入胶料，预热时间15分钟；放气次数10次，热压时间3分钟；冷压15分钟。
实施例4
将60g杜仲胶与40g聚丙烯，石墨烯3g，氧化锌5g，NS 0.4g，SA 3g，防264 2g，抗1010 1g，硫黄0.5g在密炼机中密炼共混。设定温度155℃，将TPI、PP、所有小料加入密炼机中，密炼15分钟；15分钟加入S，继续密炼5分钟；总密炼时间20分钟，冷辊下片。在压片过程中，设定温度175℃；放入胶料，预热时间15分钟；放气次数10次，热压时间3分钟；冷压15分钟。
对比例1
将PP100g，抗1010 1g，在开炼机上155℃熔融塑化；在压片过程中，设定温度170℃；放入胶料，预热时间15分钟；放气次数10次，热压时间10分钟；冷压15分钟。
物理机械性能如下：
从上表可以看出，实施例与对比例相比，拉伸强度相差不大，这通常是由杜仲胶本身强度略低，但经过石墨烯补强后复合材料强度与对比例相差不大。实施例中的冲击强度与对比例中的相比，最高提高了3倍。实施例中的氧指数与对比例中的氧指数相比，数值提高，证明了石墨烯掺杂的复合材料阻燃性提高。另外，在80度时，对材料进行形状固定率和形状回复率的测试，表明实施例均具有一定的形状记忆性能，对比例不具有此性能。
Claims (5)
1.一种石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料的制备方法，其特征在于：
采用先密炼，后压片的工艺；
密炼机密炼工艺：①设定温度155℃；
②将杜仲胶30-70质量份、PP70-30质量份、石墨烯1-5质量份、氧化锌2-6质量份、促进剂NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)0.2-0.8质量份、硬脂酸SA 2-5质量份、防老剂1-3质量份、抗氧化剂0.5-1.5质量份加入密炼机中，密炼15分钟；
③15分钟加入硫黄0.5-1质量份，继续密炼5分钟；
④总密炼时间20分钟，冷辊下片；
压片：①设定温度175℃；
②放入胶料，预热时间15分钟；
③放气次数10次，热压时间3分钟；
④冷压15分钟。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料的制备方法，其特征在于：防老剂为防老剂264。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料的制备方法，其特征在于：抗氧剂为抗氧化剂1010。
4.采用如权利要求1-3任一所述方法制备的石墨烯掺杂的杜仲胶形状记忆材料。
5.如权利要求4所述形状记忆材料制备汽车保险杠的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180710 |
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