CN111073144A - 汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料。包括以下重量份数的原料:聚丙烯140‑150份、硅酸铝纤维10‑15份、膨胀珍珠岩10‑15份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1‑3份、聚丙烯酰胺5‑10份、硅烷偶联剂1‑2份和相容剂1‑2份。本发明的聚丙烯复合材料添加了膨胀珍珠岩,膨胀珍珠岩的蜂窝状结构使得降低了材料的密度和单位面积的重量;添加了硅酸铝纤维增加了材料的强度。其他添加物共同赋予了材料的整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,属于复合材料技术领域。
背景技术
轻量化一直是汽车行业热议和追捧的课题,特别是新能源汽车的出现,谁能掌握汽车轻量化的极致,谁就能占据汽车行业的领导地位。据中国汽车工业协会数据统计,2017年新能源汽车生产63 .3万辆,同比增长50 .4%,销售60 .5万辆,同比增长52 .8%。其中纯电动汽车累计销量占比新能源汽车83%。纯电动汽车中,塑料用量占比汽车总量15%,其中改性塑料占比60%~80%,通过改性塑料的使用,汽车可以实现减重15%~53%。据统计汽车减重10%可导致燃油利用率提高6%~8%,而尾气排放减少5%,实现环保的同时原材料成本降低10%,符合了《中国制造2025》对绿色环保友好材料开发的鼓励和支持。
而在国内汽车使用树脂材料统计来看,改性聚丙烯使用量最大,其次改性尼龙,改性ABS等,通过树脂材料的改性,使其达到金属制件的外观和强度,实现以塑代钢的目的。
聚丙烯,比重0 .9g/cm3,是塑料材料中比重最轻的材料之一。改性聚丙烯,就需要以聚丙烯为载体,添加一定的无机填料、有机成分,来实现聚丙烯的改性,以达到高性能、高强度来满足汽车制件的应用需求,而添加各种有机、无机成分都会增加材料的比重,那么如何实现聚丙烯原料的减重,成为改性塑料研究者思考和探索的课题。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料。
本发明是通过以下技术方案来实现的:
汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯140-150份、硅酸铝纤维10-15份、膨胀珍珠岩10-15份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1-3份、聚丙烯酰胺5-10份、硅烷偶联剂1-2份和相容剂1-2份。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,所述膨胀珍珠岩是通过以下步骤获得的:将珍珠岩在70-80℃的烘箱中烘干,待冷却后,将羧甲基纤维素钠水溶液喷洒在烘干后的珍珠岩表面,搅拌混合后,在600-700℃条件下预膨化60-80s,然后快速升温至1100-1200℃膨化20-30s,冷却后即可得到膨胀珍珠岩。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,以膨胀珍珠岩的重量份数为10份计,所述羧甲基纤维素钠水溶液的重量份数为60-80份。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,所述羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的重量份数为2-4%。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,是通过以下步骤获得的:
(1)将聚丙烯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在搅拌状态下混20-30min;再依次加入硅烷偶联剂、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、聚丙烯酰胺和相容剂充分混合后得到混料;
(2)将得到的混料置于注塑机进行注射成型得到产品颗粒,其中,料筒前区温度为 230℃,料筒中区温度为 210℃,料筒后区温度为 240℃,喷嘴温度为 250℃,模温为 70℃;
(3)将得到的产品颗粒置于搅拌机中,所述搅拌机中放入活性炭包,充分搅拌后得到最终的产品。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,所述活性炭包是采用无纺布包裹活性炭制备而成。
本发明所达到的有益效果:
本发明的聚丙烯复合材料添加了膨胀珍珠岩,膨胀珍珠岩的蜂窝状结构使得降低了材料的密度和单位面积的重量;添加了硅酸铝纤维增加了材料的强度。其他添加物共同赋予了材料的整体性能。
本发明的膨胀珍珠岩表面喷涂羧甲基纤维素钠水溶液,并进行预膨化,得到的膨胀珍珠岩具有良好的膨胀倍数,能够降低珍珠岩的比重,同时,孔隙分布均匀。
本发明的聚丙烯复合材料在制备时,在最后将材料与活性炭包进行混合搅拌,能够吸收材料的异味,减少材料的味道。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯140份、硅酸铝纤维10份、膨胀珍珠岩10份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1份、聚丙烯酰胺5份、硅烷偶联剂1份和相容剂1份。所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述膨胀珍珠岩是通过以下步骤获得的:将珍珠岩在70-80℃的烘箱中烘干,待冷却后,将羧甲基纤维素钠水溶液喷洒在烘干后的珍珠岩表面,搅拌混合后,在600-700℃条件下预膨化60-80s,然后快速升温至1100-1200℃膨化20-30s,冷却后即可得到膨胀珍珠岩。
其中,以膨胀珍珠岩的重量份数为10份计,所述羧甲基纤维素钠水溶液的重量份数为60份。所述羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的重量份数为4%。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,是通过以下步骤获得的:
(1)将聚丙烯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在搅拌状态下混20-30min;再依次加入硅烷偶联剂、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、聚丙烯酰胺和相容剂充分混合后得到混料;
(2)将得到的混料置于注塑机进行注射成型得到产品颗粒,其中,料筒前区温度为 230℃,料筒中区温度为 210℃,料筒后区温度为 240℃,喷嘴温度为 250℃,模温为 70℃;
(3)将得到的产品颗粒置于搅拌机中,所述搅拌机中放入活性炭包,充分搅拌后得到最终的产品。其中,所述活性炭包是采用无纺布包裹活性炭制备而成。
实施例2
汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯150份、硅酸铝纤维15份、膨胀珍珠岩15份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3份、聚丙烯酰胺10份、硅烷偶联剂2份和相容剂2份。所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述膨胀珍珠岩是通过以下步骤获得的:将珍珠岩在70-80℃的烘箱中烘干,待冷却后,将羧甲基纤维素钠水溶液喷洒在烘干后的珍珠岩表面,搅拌混合后,在600-700℃条件下预膨化60-80s,然后快速升温至1100-1200℃膨化20-30s,冷却后即可得到膨胀珍珠岩。
其中,以膨胀珍珠岩的重量份数为10份计,所述羧甲基纤维素钠水溶液的重量份数为80份。所述羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的重量份数为2%。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,是通过以下步骤获得的:
(1)将聚丙烯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在搅拌状态下混20-30min;再依次加入硅烷偶联剂、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、聚丙烯酰胺和相容剂充分混合后得到混料;
(2)将得到的混料置于注塑机进行注射成型得到产品颗粒,其中,料筒前区温度为 230℃,料筒中区温度为 210℃,料筒后区温度为 240℃,喷嘴温度为 250℃,模温为 70℃;
(3)将得到的产品颗粒置于搅拌机中,所述搅拌机中放入活性炭包,充分搅拌后得到最终的产品。其中,所述活性炭包是采用无纺布包裹活性炭制备而成。
实施例3
汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯145份、硅酸铝纤维12份、膨胀珍珠岩12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2份、聚丙烯酰胺8份、硅烷偶联剂1份和马来酸酐接枝聚丙烯2份。
所述膨胀珍珠岩是通过以下步骤获得的:将珍珠岩在70-80℃的烘箱中烘干,待冷却后,将羧甲基纤维素钠水溶液喷洒在烘干后的珍珠岩表面,搅拌混合后,在600-700℃条件下预膨化60-80s,然后快速升温至1100-1200℃膨化20-30s,冷却后即可得到膨胀珍珠岩。
其中,以膨胀珍珠岩的重量份数为10份计,所述羧甲基纤维素钠水溶液的重量份数为70份。所述羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的重量份数为3%。
所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,是通过以下步骤获得的:
(1)将聚丙烯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在搅拌状态下混20-30min;再依次加入硅烷偶联剂、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、聚丙烯酰胺和马来酸酐接枝聚丙烯充分混合后得到混料;
(2)将得到的混料置于注塑机进行注射成型得到产品颗粒,其中,料筒前区温度为 230℃,料筒中区温度为 210℃,料筒后区温度为 240℃,喷嘴温度为 250℃,模温为 70℃;
(3)将得到的产品颗粒置于搅拌机中,所述搅拌机中放入活性炭包,充分搅拌后得到最终的产品。其中,所述活性炭包是采用无纺布包裹活性炭制备而成。
对比例1
汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯145份、硅酸铝纤维12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2份、聚丙烯酰胺8份、硅烷偶联剂1份和马来酸酐接枝聚丙烯2份。其余均与实施例3相同。
对比例2
其余均与实施例1相同。在加工时,缺少步骤(3):将得到的产品颗粒置于搅拌机中,所述搅拌机中放入活性炭包,充分搅拌后得到最终的产品。其中,所述活性炭包是采用无纺布包裹活性炭制备而成。
各实施例和对比例的复合材料进行力学性能的测试,结果见下表。
测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
拉伸强度MPa | 22 | 23 | 24 | 20 | 24 |
弯曲强度MPa | 28 | 25 | 28 | 25 | 28 |
密度g/cm<sup>3</sup> | 1.00 | 0.94 | 0.94 | 1.08 | 0.94 |
悬臂梁缺口冲击强度KJ/m<sup>2</sup> | 30 | 35 | 32 | 29 | 32 |
抗压痕性能DGG | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.8 | 0.5 |
气味等级 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 |
从以上实施例和对比例可以看出,与对比例1相比,本发明添加了膨胀珍珠岩,制备得到的聚丙烯复合材料(实施例1-3)具有更高的机械性能,尤其是具备轻量化的优异性能。与对比例2相比,本发明增加了与活性炭包一起搅拌的步骤,制备得到的聚丙烯复合材料(实施例1-3)气味低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,包括以下重量份数的原料:聚丙烯140-150份、硅酸铝纤维10-15份、膨胀珍珠岩10-15份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1-3份、聚丙烯酰胺5-10份、硅烷偶联剂1-2份和相容剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,所述膨胀珍珠岩是通过以下步骤获得的:将珍珠岩在70-80℃的烘箱中烘干,待冷却后,将羧甲基纤维素钠水溶液喷洒在烘干后的珍珠岩表面,搅拌混合后,在600-700℃条件下预膨化60-80s,然后快速升温至1100-1200℃膨化20-30s,冷却后即可得到膨胀珍珠岩。
3.根据权利要求2所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,以膨胀珍珠岩的重量份数为10份计,所述羧甲基纤维素钠水溶液的重量份数为60-80份。
4.根据权利要求3所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,所述羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的重量份数为2-4%。
5.根据权利要求1所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,是通过以下步骤获得的:
(1)将聚丙烯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在搅拌状态下混20-30min;再依次加入硅烷偶联剂、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、聚丙烯酰胺和相容剂充分混合后得到混料;
(2)将得到的混料置于注塑机进行注射成型得到产品颗粒,其中,料筒前区温度为 230℃,料筒中区温度为 210℃,料筒后区温度为 240℃,喷嘴温度为 250℃,模温为 70℃;
(3)将得到的产品颗粒置于搅拌机中,所述搅拌机中放入活性炭包,充分搅拌后得到最终的产品。
7.根据权利要求6所述的汽车用低气味轻量化聚丙烯复合材料,其特征是,所述活性炭包是采用无纺布包裹活性炭制备而成。
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