CN109679272A - 一种强度大的空调出风口总成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车载空调，公开了一种强度大的空调出风口总成，解决了现有空调出风口总成的塑料材料在湿冷环境下脆性大，易损坏的问题，其技术方案要点是包括外壳和叶片组件，外壳带有一出风敞口，叶片组件安装于出风敞口内，叶片组件和外壳由改性ABS材料制成，改性ABS材料的原料按质量份数包括以下成分：ABS 55‑65份，贝壳粉10‑16份，表面活性剂2‑4份，防玻纤外露剂TAF 1‑3份，填料粉末5‑7粉，提供一种空调出风口总成，适用空调出风口总成工作环境，强度大。

Description

一种强度大的空调出风口总成
技术领域
本发明涉及车载空调，特别涉及一种强度大的空调出风口总成。
背景技术
汽车空调出风口总成是汽车空调系统中一个重要的部件，承担着输送空调风的职责。现有的空调出风口总成例如授权公告号为CN102620401B的中国专利“汽车空调出风口总成”，其包括有外壳和叶片组件。
现下外壳和叶片组件大部分由刚性塑料制成，而现有刚性塑料包括ABS、ABS及合金塑料等。例如申请公布号为CN108219429A的中国专利“一种高性能ABS/ABS合金材料及其制备方法”，公开了一种ABS/ABS合金材料，其原料按重量的配方如下：ABS颗粒40-60份、ABS颗粒40-60份、镍铬合金粉15-25份、钛合金粉15-25份、玻璃纤维5-9份、纳米碳酸钙5-9份、聚四氟乙烯5-9份、相容剂2-4份、增韧剂1-3份、抗氧化剂1-3份、其他助剂5-9份，添加并利用金属合金粉提高ABS/ABS合金材料的强度。
其不足之处在于空调出风口总成的使用环境和工作作用，使空调出风口总成工作时温度低于常温的温度，空调出风口总成内部常有水汽凝结，塑料材料处于湿冷状态，温度降低和吸水，使塑料材料脆性增大，导致塑料材料的强度降低，空调出风口总成受压或受撞击时易损坏，故需要一种适应空调出风口总成工作环境的强度大的空调出风口总成。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种强度大的空调出风口总成，适用空调出风口总成工作环境，强度大。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种强度大的空调出风口总成，包括外壳和叶片组件，所述外壳带有一出风敞口，所述叶片组件安装于出风敞口内，所述叶片组件和外壳由改性ABS材料制成，所述改性ABS材料的原料按质量份数包括以下成分：
ABS 55-65份，
贝壳粉10-16份，
表面活性剂2-4份，
防玻纤外露剂TAF 1-3份，
填料粉末5-7粉。
通过采用上述技术方案，贝壳粉为固态粉末，提高改性ABS材料的强度，同时减少填料粉末用量；
表面活性剂促进各成分间的相容性，使各成分分散更均匀；
防玻纤外露剂TAF是一种合成植物油，为乙撑双脂肪酸酰胺的基础上引进极性基团，其和表面活性剂一同作用下可促进贝壳粉和填料粉末在改性ABS材料中混合更均匀，并且防玻纤外露剂TAF和贝壳粉中的碳酸钙协同作用，能够提高改性ABS材料的强度；
同时贝壳粉粉粒表面微孔结构使贝壳粉粉粒表面存在游离的羟基，防玻纤外露剂TAF的憎水基团与ABS相容，防玻纤外露剂TAF的亲水基团、ABS中氰基基团与游离的羟基形成氢键，提高贝壳粉在改性ABS材料的结合稳定，保证改性ABS材料在低温环境下贝壳粉与ABS之间的结合强度，避免改性ABS材料在低温下强度降低；
再者，防玻纤外露剂TAF提高改性ABS材料制品的表面光亮性和润滑性和降低改性ABS材料吸水性，减少改性ABS材料的吸水量和改性ABS材料表面液体滞留，由此减少改性ABS材料吸水而强度降低；
由此提高改性ABS材料的强度，并减小空调出风口工作环境对改性ABS材料强度的降低，获得一种强度大的空调出风口总成。
本发明进一步设置为：所述改性ABS材料的原料还包括阻燃剂3-4份，所述阻燃剂为DOPO。
通过采用上述技术方案，ABS中丁二烯嵌段中含有碳碳双键，DOPO具有磷杂环结构，P具有对孤对电子，易于碳碳双键发生加成，将DOPO接枝与ABS聚合分子链上，提高改性ABS材料的阻燃性，并减少阻燃剂添加对改性ABS材料力学性能的降低，同时碳碳双键与DOPO反应后减少ABS聚合分子链上的碳碳双键数量，减缓改性ABS材料随使用时间延长强度的下降。
本发明进一步设置为：所述改性ABS材料的原料还包括石墨烯0.2-0.4份，所述表面活性剂为木质素磺酸盐。
通过采用上述技术方案，石墨烯的添加可提高改性ABS材料的强度，且石墨烯还具有阻水性，阻碍水向改性ABS材料中渗透，减少改性ABS材料吸水性，减缓改性ABS材料吸水后强度减低；
木质素磺酸盐作为表面活性剂辅助贝壳粉和填料粉末分散，同时木质素磺酸盐还通过疏水作用和氢键作用吸附在石墨烯表面，使得减小石墨烯之间的吸附，避免石墨烯团聚，使得石墨烯均匀分散于改性ABS材料内，提高石墨烯对改性ABS材料的强度的增强效果。
本发明进一步设置为：所述填料粉末为砂轮灰。
通过采用上述技术方案，砂轮灰主要成份为氧化铁和氧化硅，颗粒比较细小，可填补各成分之间的间隙，有利于提高产品的强度；同时当改性ABS材料表面接触水时，改性ABS材料表面木质素磺酸盐溶出和砂轮灰有Fe3+溶出，木质素磺酸盐水解使改性ABS材料表面pH下降，进一步促进Fe3+溶出，Fe3+与溶出的木质素磺酸盐螯合形成絮凝物，在改性ABS材料表面沉淀并粘附，隔断水与改性ABS材料表面接触，减少木质素磺酸盐溶出和减小改性ABS材料吸水性，进而保证空调出风口总成长期使用后的强度。
本发明进一步设置为：所述填料粉末为砂轮灰，所述表面活性剂为木质素磺酸盐。
通过采用上述技术方案，砂轮灰主要成份为氧化铁和氧化硅，颗粒比较细小，可填补各成分之间的间隙，有利于提高产品的强度；当改性ABS材料表面接触水时，改性ABS材料表面木质素磺酸盐溶出和砂轮灰有Fe3+溶出，Fe3+与溶出的木质素磺酸盐螯合，形成絮凝物；絮凝物在改性ABS材料表面沉淀并粘附，隔断水与改性ABS材料表面接触，阻碍Fe3+继续溶出，进而避免空调出风口总成长期使用后表面变色及表面硬度降低。
本发明进一步设置为：所述改性ABS材料原料中防玻纤外露剂TAF、木质素磺酸钠和石墨烯在超声波作用下预混为液体助剂在添加使用。
通过采用上述技术方案，木质素磺酸钠辅助石墨烯分散在液态的防玻纤外露剂TAF内，形成悬浊液，便于石墨烯和其他原料混合时分散均匀。
本发明进一步设置为：所述贝壳粉粒径为70-90nm。
通过采用上述技术方案，贝壳粉粒径增大，可提高贝壳粉对改性ABS材料增强效果；贝壳粉粒径减小，比表面积增大且表面游离羟基增多，有利于贝壳粉在改性ABS材料的结合，考虑空调出风口总成低温的工作环境下，贝壳粉粉粒和ABS热变形不同，两者界面结合力减低，故选用贝壳粉粒径为70-90nm，保证贝壳粉对改性ABS材料增强效果，同时使贝壳粉粉粒和ABS在低温环境仍有较强的结合强度，保证空调出风口总成强度。
本发明进一步设置为：所述贝壳粉经碱性尿素溶液(氢氧化钠8wt％，尿素4wt％)低温浸泡10min后，再干燥后使用，浸泡温度为-14℃。
通过采用上述技术方案，贝壳粉经碱性尿素溶液低温处理后，贝壳粉内的甲壳素溶出，贝壳粉粉粒表面和内部形成微孔通道结构，ABS材料熔融时渗入贝壳粉，提高贝壳粉在改性ABS材料内的结合强度，提高改性ABS材料的结构强度，同时微孔通道结构提高贝壳粉的吸附效果，减少改性ABS材料中防玻纤外露剂TAF渗出和减少改性ABS材料VOC挥发逸散。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.防玻纤外露剂TAF提高改性ABS材料制品的表面光亮性和润滑性和降低改性ABS材料吸水性，减少改性ABS材料吸水而强度降低，并且防玻纤外露剂TAF和贝壳粉中的碳酸钙协同作用，能够提高改性ABS材料的强度；同时防玻纤外露剂TAF提高贝壳粉在改性ABS材料的结合稳定，保证改性ABS材料在低温环境下贝壳粉与ABS之间的结合强度，避免改性ABS材料在低温下强度降低，一次获得一种强度大的空调出风口总成；
2.改性ABS材料的原料还包括阻燃剂，阻燃剂为DOPO，DOPO接枝与ABS聚合分子链上，提高改性ABS材料的阻燃性，减缓改性ABS材料随使用时间延长强度的下降；
3.改性ABS材料的原料还包括石墨烯，表面活性剂为木质素磺酸盐。石墨烯减少改性ABS材料吸水性和提高改性ABS材料强度，木质素磺酸盐避免石墨烯团聚，使得石墨烯均匀分散于改性ABS材料内，提高石墨烯对改性ABS材料的强度的增强效果；
4.填料粉末为砂轮灰，减少木质素磺酸盐溶出和减小改性ABS材料吸水性，进而保证空调出风口总成长期使用后的强度；
5.贝壳粉经碱性尿素溶液处理后，贝壳粉粉粒表面和内部形成微孔通道结构，提高改性ABS材料的结构强度，以及提高贝壳粉的吸附效果，减少改性ABS材料VOC挥发逸散。
附图说明
图1为空调出风口总成的结构示意图。
附图标记：1、外壳；11、出风口；2、叶片组件；21、水平叶片；22、竖直叶片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如附图1所示，一种空调出风口11总成，为车载空调的部件之一，其包括外壳1和叶片组件2，外壳1的形状可根据实际情况如车型不同而定，此处外壳1呈长方体状。外壳1的一侧设置有矩形的出风口11，叶片组件2安装在出风口11内。
叶片组件2的结构为现有技术，此处仅做简单阐述。叶片组件2包括多个竖直叶片22和多个水平叶片21。竖直叶片22竖直设置，且竖直叶片22和竖直叶片22之间等间距间隔分布。水平叶片21水平设置，水平叶片21和水平叶片21之间等间距分布。竖直叶片22和水平叶片21之间相垂直。
外壳1和叶片组件2均由改性ABS材料制成。
实施例一，
改性ABS材料的原料按质量份数包括以下成分：ABS 55-65份、贝壳粉10-16份、表面活性剂2-4份、防玻纤外露剂TAF 1-3份、填料粉末5-7粉、阻燃剂3-4份和石墨烯0.2-0.4份。其中ABS为市售产品，选用LG化学HF-380、HF-381牌号产品和甬兴HI-140、HI-130、HI-121H牌号产品。贝壳粉为市售产品，粒径为80nm。表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠或木质素磺酸钠，填料粉末选用砂轮灰，砂轮灰为深圳市坪山新区清荷再生资源回收站市售产品。阻燃剂为DOPO(9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)，为市售产品。石墨烯为北京德科岛金科技有限公司市售产品，产品状态：粉末，厚度：0.55～1.2nm，直径：0.5-3μm，层数：1-5层，比表面积：554.364m2/g。
改性ABS材料的制备方法如下：
S1：按质量比例分别称取ABS 55-65份、贝壳粉10-16份、表面活性剂2-4份、防玻纤外露剂TAF 1-3份、填料粉末5-7份、阻燃剂3-4份和石墨烯0.2-0.4份；S2：将称取的ABS、贝壳粉、表面活性剂、防玻纤外露剂TAF、填料粉末、阻燃剂和石墨烯加入高混机中混合30min，混合均匀得到混合原料；
S3：将混合原料加入螺杆挤出机中，加入熔融并挤出，冷却切粒得到改性ABS材料母粒。
改性ABS材料生产空调出风口总成的法如下：
X1：将改性ABS材料母粒加入注塑机中，加热熔融后独立注塑成型空调出风口总成由改性ABS材料组成的各个部件；
X2：组装空调出风口总成。
根据上述改性ABS材料的制备方法，进行改性ABS材料的制备，得到实施例1A-1F，具体原料用量如下。
同时设置对比例一和对比例二。
对比例一与实施例一的区别之处在于对比例一中以3号环烷油替代防玻纤外露剂TAF，环烷油用量与实施例一中防玻纤外露剂TAF用量相等，进而获得与实施例1A-1F相一一对应的对比例1A-1F。
对比例二与实施例一的区别之处在于对比例二中填料粉末替换为钛合金粉，钛合金粉用量与实施例一中贝壳粉的用量相对应，进而获得与实施例1A-1F相一一对应的对比例2A-2F。
对实施例1A-1F、对比例1A-1F和对比例2A-2F所得的改性ABS材料进行力学性能的检测和吸水率测试，试验结果如下。
(1)力学性能试验。
试验环境温度：25℃，拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min。
试验环境温度：3℃，拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min。
(2)吸水性试验。
(3)吸水后力学性能试验。
由上可知，防玻纤外露剂TAF和贝壳粉发生协同作用，提高改性ABS材料的强度，且使得改性ABS材料在低温环境下贝壳粉与ABS之间的结合强度，避免改性ABS材料在低温下强度降低；同时降低改性ABS材料吸水性，减少改性ABS材料吸水而强度降低。
实施例二，
一种空调出风口总成，基于实施例一的基础，其区别之处在于改性ABS材料的原料阻燃剂为ODOPB，即10-(2，5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，阻燃剂用量与实施例一种阻燃剂用量相同，具体原料用量中其他成分与实施例一相同，基于实施例一的改性ABS材料的制备方法，进行改性ABS材料的制备，获得与实施例1A-1F一一对应的实施例2A-2F。
对实施例1A-1F和实施例2A-2F获取的改性ABS材料依照可燃性UL94等级标准记载的检测方法制备试样并检测改性ABS材料的阻燃等级，试验结果如下。
依照GB/T 3681-2011标准记载的试验方法B和GB/T 15596-2009的检测方法测试改性ABS材料的抗老化性，暴露时间为四周。同时由于每个样品初始的力学性能有差异，故结果由每个平行暴露后样品的性能值与初始性能的平均值的比值，即被测性能的保持率的平均值表示，试验结果如下。
拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min；冲击强度测试温度：23℃。
由上可知，DOPO接枝与ABS聚合分子链上，提高改性ABS材料的阻燃性，并减少阻燃剂添加对改性ABS材料力学性能的降低，同时碳碳双键与DOPO反应后减少ABS聚合分子链上的碳碳双键数量，减缓改性ABS材料随使用时间延长强度的下降。
实施例三，
一种空调出风口总成，基于实施例一的基础上，其区别之处在于改性ABS材料的原料还包括石墨烯用量为0，具体原料用量中其他成分与实施例一相同。基于实施例一的改性ABS材料的制备方法，获得与实施例1A-1F一一对应的实施例3A-3F。
对实施例3A-3F所得的改性ABS材料进行吸水性试验、力学性能试验和吸水性试验后的力学性能试验，试验结果如下。
(1)吸水性试验。
(2)力学性能试验。
试验环境温度：25℃，拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min。
(2)吸水后力学性能试验。
试验环境温度：25℃，拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min。
由上可知石墨烯的添加可提高改性ABS材料的强度，且石墨烯还具有阻水性，阻碍水向改性ABS材料中渗透，减少改性ABS材料吸水性，减缓改性ABS材料吸水后强度减低；木质素磺酸盐还通过疏水作用和氢键作用吸附在石墨烯的表面，使得减小石墨烯之间的吸附，避免石墨烯团聚，使得石墨烯均匀分散于改性ABS材料内。
实施例四，
一种空调出风口总成，基于实施例一的基础上进行改进，其区别之处在于改性ABS材料的原料中填料粉末为钛合金粉末，具体原料用量中与实施例一相同，基于实施例一的改性ABS材料的制备方法，获得与实施例1A-1F得到对应的得到实施例4A-4F。
对实施例1A-1F和实施例4A-4F所得的改性ABS材料进行浸水溶出试验。
浸水溶出试验：将改性ABS材料制成立方体状且质量为100g的试样块，再将试样块浸泡入80℃的水中保持水温，待浸泡24小时后检测水中木质素磺酸根离子含量。试验结果如下。
由上可知，砂轮灰主要成份为氧化铁和氧化硅，提高改性ABS强度同时还减少木质素磺酸盐溶出。
实施例五，
一种空调出风口总成，基于实施例一的基础上进行改进，其区别之处在于改性ABS材料的原料中改性ABS材料原料中防玻纤外露剂TAF、木质素磺酸钠和石墨烯在超声波作用下预混为液体助剂，在加入高混机内混合获得混合原料，从而进行改性ABS材料的制备，具体原料用量与实施例一相同，根据实施例1A-1F得到对应的得到实施例5A-5F。
对实施例5A-5所得的改性ABS材料进行力学性能检测，结果如下所示。
试验环境温度：25℃，拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min。
由上可知，木质素磺酸钠辅助石墨烯分散在液态的防玻纤外露剂TAF内，形成悬浊液，便于石墨烯和其他原料混合时分散均匀，提高石墨烯的增强效果。
实施例六，
一种空调出风口总成，基于实施例五的基础上进行改进，其区别之处在于改性ABS材料的原料中贝壳粉经碱性尿素溶液(氢氧化钠8wt％，尿素4wt％)低温浸泡10min后，再干燥后使用，浸泡温度为-14℃。
基于实施例五的改性ABS材料的制备方法，从而进行改性ABS材料的制备，具体原料用量与实施例一相同，根据实施例5A-5F得到对应的得到实施例6A-6F。
对实施例6A-6F所得的改性ABS材料进行力学性能检测，结果如下所示。
试验环境温度：25℃，拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min。
对实施例1A-1F和实施例6A-6F所得的改性ABS材料进行有机化合物排放(TVOC)检测，结果如下所示。
由上可知，贝壳粉经碱性尿素溶液处理后，贝壳粉内的甲壳素溶出，贝壳粉粉粒表面和内部形成微孔通道结构，ABS材料熔融时渗入贝壳粉，提高贝壳粉在改性ABS材料内的结合强度，提高改性ABS材料的结构强度，同时微孔通道结构提高贝壳粉的吸附效果，减少改性ABS材料中防玻纤外露剂TAF渗出和减少改性ABS材料VOC挥发逸散。
实施例七，
一种空调出风口总成，基于实施例1A的基础上进行改进，其区别之处在于改性ABS材料的原料中贝壳粉的粒径进行调整。
基于实施例一的改性ABS材料的制备方法，从而进行改性ABS材料的制备，具体原料用量与实施例1A相同，得到对应的得到实施例7A-7F。
对实施例7A-7F所得的ABS材料进行力学性能检测。
拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min；冲击强度测试温度：23℃。
拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min；冲击强度测试温度：3℃。
由上可知，贝壳粉粒径增大，可提高贝壳粉对改性ABS材料增强效果；贝壳粉粒径减小，比表面积增大且表面游离羟基增多，有利于贝壳粉在改性ABS材料的结合，考虑空调出风口总成低温的工作环境下，贝壳粉粉粒和ABS热变形不同，两者界面结合力减低，故选用贝壳粉粒径为70-90nm，保证贝壳粉对改性ABS材料增强效果，同时使贝壳粉粉粒和ABS在低温环境仍有较强的结合强度，保证空调出风口总成强度。
对比例三，
一种空调出风口总成，基于实施例1A的基础上进行改进，其区别之处在于改性ABS材料的原料中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
基于实施例一的改性ABS材料的制备方法，从而进行改性ABS材料的制备，具体原料用量与实施例一相同，得到与实施例1A-1F对应的得到对比例3A-3F。
对对比例3A-3F所得的改性ABS材料进行力学性能试验，试验结果如下。
拉伸速度：50mm/min；弯曲试验速度：2mm/min；冲击强度测试温度：23℃。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种强度大的空调出风口总成，包括外壳（1）和叶片组件（2），所述外壳（1）带有一出风敞口，其特征在于，所述叶片组件（2）安装于出风敞口内，所述叶片组件（2）和外壳（1）由改性ABS材料制成，所述改性ABS材料的原料按质量份数包括以下成分：
ABS 55-65份，
贝壳粉10-16份，
表面活性剂2-4份，
防玻纤外露剂TAF 1-3份，
填料粉末5-7粉。
2.根据权利要求1所述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述改性ABS材料的原料还包括阻燃剂3-4份，所述阻燃剂为DOPO。
3.根据权利要求1所述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述改性ABS材料的原料还包括石墨烯0.2-0.4份，所述表面活性剂为木质素磺酸盐。
4.根据权利要求3所述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述填料粉末为砂轮灰。
5.根据权利要求1所述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述填料粉末为砂轮灰，所述表面活性剂为木质素磺酸盐。
6.根据权利要求5所述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述改性ABS材料原料中防玻纤外露剂TAF、木质素磺酸钠和石墨烯在超声波作用下预混为液体助剂在添加使用。
7.根据权利要求1述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述贝壳粉粒径为70-90nm。
8.根据权利要求7所述的一种强度大的空调出风口总成，其特征在于，所述贝壳粉经碱性尿素溶液（氢氧化钠8wt%，尿素4wt%）低温浸泡10min后，再干燥后使用，浸泡温度为-14℃。
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