CN109233256A - 玻纤增强用于汽车防撞杆的tpu材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料合成技术领域，具体的涉及一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料及其制备方法。以重量份计，原料包括：TPU粒子100～200份；玻纤20～30份；抗氧剂2～4份；热稳定剂1～6份；阻燃剂10～15份；分散剂1～2份。本发明采用短玻纤增强TPU材料性能，采用短玻纤分散外加的工艺，保证了玻纤均匀分散在材料中，从而大大提高了材料的强度、抗冲击性能和耐热性能，在加工做汽车防撞杆时产品不收缩。

Description

玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料合成技术领域，具体的涉及一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料及其制备方法。
背景技术
TPU具有良好的加工性、耐候性、环保性，广泛应用于鞋材、管材、薄膜、滚轮、电缆电线等行业。TPU的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、耐低温、耐油、耐化学药品和耐环境性能。热塑性聚氨酯弹性体材料本身强度不高、耐热性差，因而大大限制了它在其他领域的应用；加入玻纤后可以大幅度提高TPU的强度和刚性。
目前使用的玻璃纤维增强TPU材料中，专利CN1432593A采用长度为3～5mm的玻纤增强聚氨酯骨架，该方法采用发泡工艺，需要使用大量的有机溶剂，对操作人员的身体有害，材料的力学性能提高有限；专利CN102532864A采用长玻纤增强TPU材料，其制成品中玻纤含量占39％～42％，通过浸渍设备分散玻纤，生产工艺复杂且加工时易收缩，成本较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料。该TPU材料具有强度高、抗冲击性强、耐热性强、加工不收缩、耐磨耐折、生产效率高、可回收利用、节约成本的优点；本发明同时提供了其制备方法。
本发明所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，以重量份计，原料组成如下：
其中：
TPU粒子为聚酯型TPU中的一种或两种，邵氏硬度为60A～95A；在10Kg，180～205℃的测试条件下，其熔融指数为30～50g/10min。
玻纤是短玻纤，长度2～3mm。
抗氧剂是亚磷酸酯类抗氧剂；亚磷酸酯类抗氧剂优选抗氧剂168(生产公司：巴斯夫)。
热稳定剂是有机锡稳定剂；有机锡稳定剂优选二甲基硫醇锡。
阻燃剂是有机无机复合阻燃剂；阻燃剂中有机阻燃剂是磷酸三苯酯(TPP)或聚磷酸铵(APP)中的一种或两种，无机阻燃剂是氧化锑、硼酸锌或氢氧化铝中的一种或几种。
分散剂是改性乙撑双硬脂酸酰胺TAF。
本发明所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称取重量份数的干燥TPU粒子、抗氧剂、热稳定剂、阻燃剂加入到双螺杆挤出机的料斗中搅拌混料；将干燥后的混合原料经输料螺杆加入到挤出机的主机筒内；
(2)称取重量份数的玻纤和分散剂于另一设备中搅拌均匀，从主机筒的第四区加料口加入，经过熔融挤出、造粒、烘干工序得到用于汽车防撞杆的TPU材料。
其中：步骤(2)中所述的主机筒各区分段加热控温，从第一区到模头出口温度依次为：176℃、179℃、181℃、181℃、183℃、183℃、184℃，主机转速为240转/分钟。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明采用短玻纤增强TPU材料性能，采用短玻纤分散外加的工艺，保证了玻纤均匀分散在材料中，从而大大提高了材料的强度、抗冲击性能和耐热性能，在加工做汽车防撞杆时产品不收缩。
(2)本发明设计合理、成本低廉、实用性强，生产效率高，产品可以回收利用，安全环保。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明提供了一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，包括以下组分和重量份：
其中：
TPU粒子为聚酯型TPU，邵氏硬度为75A，在10Kg，185℃的测试条件下，其熔融指数为50g/10min。玻纤是短玻纤，长度2～3mm。抗氧剂是抗氧剂168。热稳定剂是二甲基硫醇锡。阻燃剂是有机无机复合阻燃剂，其中有机阻燃剂选用磷酸三苯酯(TPP)；无机阻燃剂是氧化锑和硼酸锌。分散剂是改性乙撑双硬脂酸酰胺TAF。
具体包括以下步骤：
(1)称取重量份数的干燥TPU粒子、抗氧剂、热稳定剂、阻燃剂加入到双螺杆挤出机的料斗中搅拌混料；将干燥后的混合原料经输料螺杆加入到挤出机的主机筒内。
(2)称取重量比的短玻纤、分散剂于另一设备中搅拌均匀，从主机筒的第四区加料口外加加入。主机筒各区分段加热控温，从第一区到模头出口依次为：176℃、179℃、181℃、181℃、183℃、183℃、184℃，主机转速为240转/分钟，经过熔融挤出、造粒、烘干等工序得到用于汽车防撞杆的TPU材料。TPU材料的性能测试结果见表1。
实施例2
本发明提供了一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，包括以下组分和重量份：
其中：TPU粒子为聚酯型TPU，邵氏硬度为85A，在10Kg，195℃的测试条件下，其熔融指数为30g/10min。玻纤是短玻纤，长度2～3mm。抗氧剂是抗氧剂168。热稳定剂是二甲基硫醇锡。阻燃剂是有机无机复合阻燃剂，其中有机阻燃剂是聚磷酸铵(APP)；无机阻燃剂是氧化锑和氢氧化铝。分散剂是改性乙撑双硬脂酸酰胺TAF。按照实施例1的步骤制得用于汽车防撞杆的TPU材料，性能测试结果见表1。
实施例3
本发明提供了一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，包括以下组分和重量份：
其中：
TPU粒子为聚酯型TPU，邵氏硬度为95A，在10Kg，205℃的测试条件下，其熔融指数为50g/10min。玻纤是短玻纤，长度2～3mm。抗氧剂是抗氧剂168。热稳定剂是二甲基硫醇锡。阻燃剂是有机无机复合阻燃剂，其中有机阻燃剂是磷酸三苯酯(TPP)和聚磷酸铵(APP)的混合物；无机阻燃剂是氧化锑、硼酸锌和氢氧化铝的混合物。分散剂是改性乙撑双硬脂酸酰胺TAF。按照实施例1的步骤制得用于汽车防撞杆的TPU材料，性能测试结果见表1。
对比例1
本发明提供了一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，包括以下组分和重量份：
其中：
TPU粒子为聚酯型TPU，邵氏硬度为95A，在10Kg，205℃的测试条件下，其熔融指数为50g/10min。抗氧剂是抗氧剂168。热稳定剂是二甲基硫醇锡。阻燃剂是有机无机复合阻燃剂，其中有机阻燃剂是磷酸三苯酯(TPP)；无机阻燃剂是氧化锑和硼酸锌的混合物。分散剂是改性乙撑双硬脂酸酰胺TAF。按照实施例1的步骤制得产品，性能测试结果见表1。
表1玻纤增强TPU材料性能测试结果
由表1可知玻纤增强TPU材料的拉伸强度、撕裂强度、缺口冲击强度、耐热性显著高于普通TPU粒子。随着玻纤及助剂加入量的增加，玻纤增强TPU材料的强度和刚性都随之增加。本专利提供的玻纤增强TPU材料强度高，刚性大，耐磨耐折耐高温，加工不收缩，用于汽车防撞杆，性能比现有技术产品要好。

Claims (7)

1.一种玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，其特征在于：以重量份数计，原料组成如下：
2.根据权利要求1所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，其特征在于：TPU粒子为聚酯型TPU中的一种或两种，邵氏硬度为60A～95A；在10Kg，180～205℃的测试条件下，其熔融指数为30～50g/10min。
3.根据权利要求1所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，其特征在于：玻纤是短玻纤，长度2～3mm。
4.根据权利要求1所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，其特征在于：抗氧剂是亚磷酸酯类抗氧剂；热稳定剂是有机锡稳定剂；阻燃剂是有机无机复合阻燃剂；分散剂是改性乙撑双硬脂酸酰胺TAF。
5.根据权利要求4所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料，其特征在于：亚磷酸酯类抗氧剂是抗氧剂168；有机锡稳定剂是二甲基硫醇锡；阻燃剂中有机阻燃剂是磷酸三苯酯或聚磷酸铵中的一种或两种，无机阻燃剂是氧化锑、硼酸锌或氢氧化铝中的一种或几种。
6.一种权利要求1所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)称取重量份数的干燥TPU粒子、抗氧剂、热稳定剂、阻燃剂加入到双螺杆挤出机的料斗中搅拌混料；将干燥后的混合原料经输料螺杆加入到挤出机的主机筒内；
(2)称取重量份数的玻纤和分散剂于另一设备中搅拌均匀，从主机筒的第四区加料口加入，经过熔融挤出、造粒、烘干工序得到用于汽车防撞杆的TPU材料。
7.根据权利要求6所述的玻纤增强用于汽车防撞杆的TPU材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的主机筒各区分段加热控温，从第一区到模头出口温度依次为：176℃、179℃、181℃、181℃、183℃、183℃、184℃，主机转速为240转/分钟。
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