CN109438962A - 一种汽车保险杠及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车保险杠，包括外板、缓冲材料和横梁，所述外板为聚氯乙烯材料，所述缓冲材料一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，所述缓冲材料为纤维增强废旧橡胶的复合材料，包括以下组分及其重量份数：100～200份废旧橡胶、20～30份纤维、1～5份造孔剂、3～5份发泡剂、2.5～6份稳定剂、10～20份交联剂和8～12份填料。本发明得到的汽车保险杠，具有重量轻、强度高、成本低、更换方便等优点。本发明还公布了一种汽车保险杠的生产方法。

Description

一种汽车保险杠及其生产方法
技术领域
本发明涉及汽车保险杠技术领域，具体的说涉及一种高强度汽车保险杠及其生产方法。
背景技术
汽车前后端装有保险杠，不仅有装饰功能，更重要是吸收和缓和外界冲击力、保护车身及乘员安全功能的安全装置。汽车保险杠主要包括外板、缓冲材料和横梁组成，其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U形槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝连接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚酯系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。
现有塑料保险杠内的缓冲材料与外板和横梁之间采用分体式连接，碰撞后容易拆卸方便维修，但是由于保险杠整体面积大，缓冲材料与外板之间存在较大间隙，当外板受到较大外力的撞击变形时，才会起到缓冲作用，而不能在第一时间起到缓冲作用，减轻外板受到较小撞击时的变形程度，从而整体上提高了汽车保险杠的强度，降低了维修成本。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的主要目的之一在于提供一种具有高强度一体式汽车保险杠，目的之二在于提供一种新的生产汽车保险杠的方法，克服现有技术存在的不足之处，以便提高汽车保险杠的整体强度，降低外板受到撞击后所需的维修成本。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种汽车保险杠，包括外板、缓冲材料和横梁，所述外板为聚氯乙烯材料，所述缓冲材料一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，所述缓冲材料为纤维增强废旧橡胶的复合材料。
优选的，所述纤维增强废旧橡胶的复合材料包括以下组分及其重量份：100～200份废旧橡胶、20～30份纤维、1～5份造孔剂、3～5份发泡剂、2.5～6份稳定剂、10～20份交联剂和8～12份填料，所述废旧橡胶为丁苯橡胶、聚氨酯橡胶、天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶中的一种或几种组合物。
优选的，所述纤维增强废旧橡胶的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1干燥破碎：将废旧橡胶洗净后干燥，在高速破碎机中进行剪切破碎，得到粒度为5～15mm的橡胶颗粒；
S2加热再生：称取步骤S1得到的橡胶颗粒100～200重量份加入到螺旋给料机中，微波加热至100～200℃，超声搅拌后通入超临界CO2，得到再生橡胶颗粒；
S3橡胶改性：往真空反应釜中，加入步骤S2得到的再生橡胶颗粒及1～5份造孔剂和3～5份发泡剂，控制反应温度为280～350℃，真空度为-0.07MPa，搅拌速度1200～1500r/min，进行再生橡胶颗粒的改性操作，得到孔隙率为15～20％的改性橡胶颗粒；再生橡胶颗粒中添加入造孔剂和发泡剂，在真空条件下两者起到协同作用，有效控制橡胶内部发泡程度、孔径大小、通孔程度和孔径分布均匀性。
S4纤维改性：将废旧纤维洗净、破碎后，加入到熔体挤出机中，将熔体从模头过滤挤出，得到纤维骨架，将纤维骨架放置在2～4J/cm2的紫外光线下进行辐照，照射时间20～40min，得到改性纤维骨架；
S5交联反应：取步骤S4得到的改性纤维骨架20～30份，与2.5～6份稳定剂和10～20份交联剂加入到步骤S3的改性橡胶颗粒中，控制搅拌速率为600～800r/min，交联反应3～5h后，加入8～12份填料，继续搅拌30～60min，得到纤维增强废旧橡胶的复合材料。
优选的，所述造孔剂按以下步骤制备得到：按重量份计，将20份纳米球形炭黑溶于100份乙醇溶液中，得到A溶液，将12份壳聚糖在微波条件下溶于80份分子量为250的聚乙二醇中，得到B溶液，在超声辅助搅拌的作用下，将所述A溶液与所述B溶液进行混合反应，反应1～3h后，得到纳米球形炭黑包覆壳聚糖的混合溶液，将上述混合溶液进行真空抽滤、干燥分离后得到所述造孔剂。制备得到的纳米球形炭黑包覆壳聚糖作为造孔剂，以壳聚糖为核层，所述纳米球形炭黑通过沉积方式包覆在壳聚糖表面，通过调节炭黑与氧气的反应温度和压力，控制炭黑与氧气的反应速率，从而有利于控制橡胶内部孔径大小和通孔程度。优选的，所述发泡剂由尿素、偶氮二甲酰胺和纸浆废液组成，其重量份数的比例为2～5：10～16：15～20。
优选的，所述稳定剂为脱水蓖麻油脂肪酸镁盐、牛油脂肪酸钠盐、脂肪酸蔗糖酯中的一种或几种组合物。
优选的，所述交联剂为有机硅烷偶联剂，所述有机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)硅烷中的一种或几种组合物。
优选的，所述填料为硅藻土、膨润土中的一种或几种化合物。
优选的，所述纤维为废旧棉纤维、废旧聚酯纤维、废旧纤维素纤维、废旧涤棉纤维中的一种或几种组合物。
相应的，一种汽车保险杠的生产方法，包括以下步骤：
S1横梁制作：将冷轧薄板冲压成1.5～2mm厚的U形槽横梁，将所述横梁在等离子表面处理器中进行离子活化处理；
S2外板制作：将聚氯乙烯树脂注塑成1.5～2.5mm厚的外板；
S3缓冲材料复合：将S1得到的横梁表面和S2得到的外板表面进行喷砂处理，将缓冲材料进行脱脂处理，然后在缓冲材料上喷涂一层橡胶粘合剂，使其一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，得到半成品汽车保险杠；
S4整体成型：将半成品汽车保险杠放置在硫化机中，进行高温高压水蒸气硫化处理，使其整体成型固化，所述高温高压水蒸气硫化处理条件为150～180℃，压力为2.0～2.5MPa；
S5表面处理：将整体成型后的汽车保险杠外表面进行喷砂打磨、喷漆、上蜡，制得所述汽车保险杠。
本发明的有益效果：
本发明分别针对废旧纤维及废旧橡胶进行改性处理，通过交联反应后，得到纤维增强废旧橡胶的复合材料，将纤维增强废旧橡胶的复合材料作为汽车保险杠的缓冲材料，与塑料外板和横梁在硫化机中进行整体成型，得到的汽车保险杠重量轻、强度高、成本低、更换方便。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
一种汽车保险杠，包括外板、缓冲材料和横梁，所述外板为聚氯乙烯材料，所述缓冲材料一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，所述缓冲材料为纤维增强废旧橡胶的复合材料。
相应的，所述汽车保险杠的生产方法，包括以下步骤：
S1横梁制作：将冷轧薄板冲压成1.5～2mm厚的U形槽横梁，将所述横梁在等离子表面处理器中进行离子活化处理；
S2外板制作：将聚氯乙烯树脂注塑成1.5～2.5mm厚的外板；
S3缓冲材料复合：将S1得到的横梁表面和S2得到的外板表面进行喷砂处理，将缓冲材料进行脱脂处理，然后在缓冲材料上喷涂一层橡胶粘合剂，使其一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，得到半成品汽车保险杠；
S4整体成型：将半成品汽车保险杠放置在硫化机中，进行高温硫化处理，使其整体成型固化；
S5表面处理：将整体成型后的汽车保险杠外表面进行喷砂打磨、喷漆、上蜡，制得所述汽车保险杠。
实施例1
所述纤维增强废旧橡胶的复合材料包括以下组分及其重量份：60份废旧聚氨酯橡胶、40份废旧天然橡胶、20份废旧聚酯纤维、2份造孔剂、3.5份发泡剂、3份脱水蓖麻油脂肪酸镁盐、10份乙烯基三乙氧基硅烷和8份硅藻土。
所述纤维增强废旧橡胶的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1干燥破碎：将废旧聚氨酯橡胶和废旧天然橡胶洗净后干燥，在高速破碎机中进行剪切破碎，得到粒度均为5～10mm的橡胶颗粒；
S2加热再生：按60份废旧聚氨酯橡胶和40份废旧天然橡胶的重量份数，称取步骤S1得到的橡胶颗粒加入到螺旋给料机中，微波加热至100℃，超声搅拌后通入超临界CO2，得到再生橡胶颗粒；
S3橡胶改性：往真空反应釜中，加入步骤S2得到的再生橡胶颗粒及2份造孔剂和3.5份发泡剂，控制反应温度为280℃，真空度为-0.07MPa，搅拌速度1200r/min，进行再生橡胶颗粒的改性操作，得到孔隙率为15％的改性橡胶颗粒；
S4纤维改性：将废旧聚酯纤维洗净、破碎后，加入到熔体挤出机中，将熔体从模头过滤挤出，得到纤维骨架，将纤维骨架放置在2J/cm2的紫外光线下进行辐照，照射时间20min，得到改性纤维骨架；
S5交联反应：取步骤S4得到的改性纤维骨架20份，与3份脱水蓖麻油脂肪酸镁盐和10份乙烯基三乙氧基硅烷加入到步骤S3的改性橡胶颗粒中，控制搅拌速率为600r/min，交联反应3h后，加入8份硅藻土，继续搅拌40min，得到纤维增强废旧橡胶的复合材料。
所述造孔剂按以下步骤制备得到：按重量份计，将20份纳米球形炭黑溶于100份乙醇溶液中，得到A溶液，将12份壳聚糖在微波条件下溶于80份分子量为250的聚乙二醇中，得到B溶液，在超声辅助搅拌的作用下，将所述A溶液与所述B溶液进行混合反应，反应1h后，得到纳米球形炭黑包覆壳聚糖的混合溶液，将上述混合溶液进行真空抽滤、干燥分离后得到所述造孔剂。
所述发泡剂由尿素、偶氮二甲酰胺和纸浆废液组成，其重量份数的比例为2：12：15。
实施例2
所述纤维增强废旧橡胶的复合材料包括以下组分及其重量份：200份废旧异戊橡胶、15份废旧棉纤维、15份废旧涤棉纤维、5份造孔剂、5份发泡剂、6份牛油脂肪酸钠盐、18份乙烯基三甲氧基硅烷和12份膨润土。
所述纤维增强废旧橡胶的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1干燥破碎：将废旧异戊橡胶洗净后干燥，在高速破碎机中进行剪切破碎，得到粒度为10～15mm的橡胶颗粒；
S2加热再生：称取步骤S1得到的橡胶颗粒200重量份加入到螺旋给料机中，微波加热至200℃，超声搅拌后通入超临界CO2，得到再生橡胶颗粒；
S3橡胶改性：往真空反应釜中，加入步骤S2得到的再生橡胶颗粒及5份造孔剂和5份发泡剂，控制反应温度为350℃，真空度为-0.07MPa，搅拌速度1500r/min，进行再生橡胶颗粒的改性操作，得到孔隙率为20％的改性橡胶颗粒；
S4纤维改性：将15份废旧棉纤维和15份废旧涤棉纤维洗净、破碎后，加入到熔体挤出机中，将熔体从模头过滤挤出，得到纤维骨架，将纤维骨架放置在4J/cm2的紫外光线下进行辐照，照射时间40min，得到改性纤维骨架；
S5交联反应：取步骤S4得到的改性纤维骨架，与6份牛油脂肪酸钠盐和18份乙烯基三甲氧基硅烷加入到步骤S3的改性橡胶颗粒中，控制搅拌速率为800r/min，交联反应5h后，加入12份膨润土，继续搅拌60min，得到纤维增强废旧橡胶的复合材料。
所述造孔剂按以下步骤制备得到：按重量份计，将20份纳米球形炭黑溶于100份乙醇溶液中，得到A溶液，将12份壳聚糖在微波条件下溶于80份分子量为250的聚乙二醇中，得到B溶液，在超声辅助搅拌的作用下，将所述A溶液与所述B溶液进行混合反应，反应3h后，得到纳米球形炭黑包覆壳聚糖的混合溶液，将上述混合溶液进行真空抽滤、干燥分离后得到所述造孔剂。
所述发泡剂由尿素、偶氮二甲酰胺和纸浆废液组成，其重量份数的比例为5：16：20。
实施例3
所述纤维增强废旧橡胶的复合材料包括以下组分及其重量份：150份废旧顺丁橡胶、25份废旧纤维素纤维、3份造孔剂、4份发泡剂、4份稳定剂、16份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷和10份硅藻土。
所述纤维增强废旧橡胶的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1干燥破碎：将废旧顺丁橡胶洗净后干燥，在高速破碎机中进行剪切破碎，得到粒度为8～12mm的橡胶颗粒；
S2加热再生：称取步骤S1得到的橡胶颗粒150重量份加入到螺旋给料机中，微波加热至150℃，超声搅拌后通入超临界CO2，得到再生橡胶颗粒；
S3橡胶改性：往真空反应釜中，加入步骤S2得到的再生橡胶颗粒及3份造孔剂和3～54份发泡剂，控制反应温度为320℃，真空度为-0.07MPa，搅拌速度1350r/min，进行再生橡胶颗粒的改性操作，得到孔隙率为18％的改性橡胶颗粒；
S4纤维改性：将废旧纤维素纤维洗净、破碎后，加入到熔体挤出机中，将熔体从模头过滤挤出，得到纤维骨架，将纤维骨架放置在3J/cm2的紫外光线下进行辐照，照射时间30min，得到改性纤维骨架；
S5交联反应：取步骤S4得到的改性纤维骨架25份，与4份稳定剂和16份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷加入到步骤S3的改性橡胶颗粒中，控制搅拌速率为750r/min，交联反应4h后，加入10份硅藻土，继续搅拌50min，得到纤维增强废旧橡胶的复合材料。
所述造孔剂按以下步骤制备得到：按重量份计，将20份纳米球形炭黑溶于100份乙醇溶液中，得到A溶液，将12份壳聚糖在微波条件下溶于80份分子量为250的聚乙二醇中，得到B溶液，在超声辅助搅拌的作用下，将所述A溶液与所述B溶液进行混合反应，反应2h后，得到纳米球形炭黑包覆壳聚糖的混合溶液，将上述混合溶液进行真空抽滤、干燥分离后得到所述造孔剂。
所述发泡剂由尿素、偶氮二甲酰胺和纸浆废液组成，其重量份数的比例为3：13：17。
所述稳定剂由2.5份牛油脂肪酸钠盐和1.5份脂肪酸蔗糖酯组成。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种汽车保险杠，包括外板、缓冲材料和横梁，其特征在于，所述外板为聚氯乙烯材料，所述缓冲材料一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，所述缓冲材料为纤维增强废旧橡胶的复合材料。
2.如权利要求1所述的汽车保险杠，其特征在于，所述纤维增强废旧橡胶的复合材料包括以下组分及其重量份数：100～200份废旧橡胶、20～30份纤维、1～5份造孔剂、3～5份发泡剂、2.5～6份稳定剂、10～20份交联剂和8～12份填料，所述废旧橡胶为丁苯橡胶、聚氨酯橡胶、天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶中的一种或几种组合物。
3.如权利要求2所述的汽车保险杠，其特征在于，所述纤维增强废旧橡胶的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1干燥破碎：将废旧橡胶洗净后干燥，在高速破碎机中进行剪切破碎，得到粒度为5～15mm的橡胶颗粒；
S2加热再生：称取步骤S1得到的橡胶颗粒100～200重量份加入到螺旋给料机中，微波加热至100～200℃，超声搅拌后通入超临界CO2，得到再生橡胶颗粒；
S3橡胶改性：往真空反应釜中，加入步骤S2得到的再生橡胶颗粒及1～5份造孔剂和3～5份发泡剂，控制反应温度为280～350℃，真空度为-0.07MPa，搅拌速度1200～1500r/min，进行再生橡胶颗粒的改性操作，得到孔隙率为15～20％的改性橡胶颗粒；
S4纤维改性：将废旧纤维洗净、破碎后，加入到熔体挤出机中，将熔体从模头过滤挤出，得到纤维骨架，将纤维骨架放置在2～4J/cm2的紫外光线下进行辐照，照射时间20～40min，得到改性纤维骨架；
S5交联反应：取步骤S4得到的改性纤维骨架20～30份，与2.5～6份稳定剂和10～20份交联剂加入到步骤S3的改性橡胶颗粒中，控制搅拌速率为600～800r/min，交联反应3～5h后，加入8～12份填料，继续搅拌30～60min，得到纤维增强废旧橡胶的复合材料。
4.如权利要求2或3所述的任一汽车保险杠，其特征在于，所述造孔剂按以下步骤制备得到：按重量份计，将20份纳米球形炭黑溶于100份乙醇溶液中，得到A溶液，将12份壳聚糖在微波条件下溶于80份分子量为250的聚乙二醇中，得到B溶液，在超声辅助搅拌的作用下，将所述A溶液与所述B溶液进行混合反应，反应1～3h后，得到纳米球形炭黑包覆壳聚糖的混合溶液，将上述混合溶液进行真空抽滤、干燥分离后得到所述造孔剂。
5.如权利要求2或3所述的任一汽车保险杠，其特征在于，所述发泡剂由尿素、偶氮二甲酰胺和纸浆废液组成，其重量份数的比例为2～5：10～16：15～20。
6.如权利要求2或3所述的任一汽车保险杠，其特征在于，所述稳定剂为脱水蓖麻油脂肪酸镁盐、牛油脂肪酸钠盐、脂肪酸蔗糖酯中的一种或几种组合物。
7.如权利要求2或3所述的任一汽车保险杠，其特征在于，所述交联剂为有机硅烷偶联剂。
8.如权利要求2或3所述的任一汽车保险杠，其特征在于，所述填料为硅藻土、膨润土中的一种或几种化合物。
9.如权利要求2或3所述的任一汽车保险杠，其特征在于，所述纤维为废旧棉纤维、废旧聚酯纤维、废旧纤维素纤维、废旧涤棉纤维中的一种或几种组合物。
10.一种如权利要求1～3所述的任一汽车保险杠的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1横梁制作：将冷轧薄板冲压成1.5～2mm厚的U形槽横梁，将所述横梁在等离子表面处理器中进行离子活化处理；
S2外板制作：将聚氯乙烯树脂注塑成1.5～2.5mm厚的外板；
S3缓冲材料复合：将S1得到的横梁表面和S2得到的外板表面进行喷砂处理，将缓冲材料进行脱脂处理，然后在缓冲材料上喷涂一层橡胶粘合剂，使其一端复合在所述外板内侧，另一端复合在所述横梁上，得到半成品汽车保险杠；
S4整体成型：将半成品汽车保险杠放置在硫化机中，进行高温硫化处理，使其整体成型固化；
S5表面处理：将整体成型后的汽车保险杠外表面进行喷砂打磨、喷漆、上蜡，制得所述汽车保险杠。
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