CN111808366A - 一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,制备原料如下,聚酯树脂、聚丙烯、增容剂、纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、乙烯‑辛烯共聚物、蒙脱土、硫代二丙酸(十二醇)二酯、增塑剂、阻燃剂,制备方法如下:步骤S1,将烘干的聚酯树脂与增容剂按比例混合均匀,挤出、造粒;步骤S2,将步骤S1的粒料、聚丙烯、乙烯‑辛烯共聚物与硫代二丙酸(十二醇)二酯按比例经双螺杆混合均匀,使用非织造设备制备原位成纤复合纤维,再将制得的复合纤维制成无纺布;步骤S3,将步骤S2的无纺布喂入单螺杆挤出机中造粒;步骤S4,将步骤S3的粒料烘干,使用注塑机注塑获得所需汽车部件。本发明制备的塑件质轻、高强度,可广泛应用于汽车零部件。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件材料技术领域,尤其是一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件的制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种常用的工程塑料,具有相对较高的硬度、耐热性和耐化学药品性。聚丙烯材料来源丰富,而且价格便宜,密度小,刚性好,与其他塑料相比,具有较好的综合性能。随着汽车行业的发展,汽车逐步朝向轻量化的方向发展,在保证汽车的强度和安全性的前提下,尽可能降低汽车的整车重量,从而提高汽车发动机效率,减少燃油消耗,降低尾气排放。聚丙烯及其纤维复合材料比重小,是汽车轻量化的首选材料,据统计,在汽车工业中,聚丙烯材料的用量已经占到全车聚合物材料用量的47%。此外,基于聚丙烯良好的性能,近年来其在家电、建材等行业也发展迅速,因此,市场对聚丙烯的需求量越来越大,对聚丙烯制品生产加工速率也提出了更高的要求。
聚合物在加工时,由于高速挤出,高聚物熔体易发生不稳定流动现象。聚丙烯材料也存在相应的问题,在高速挤出时也发生了挤出畸变的现象,这些挤出畸变现象不仅会影响产品的质量,而且使得稳定挤出的速率范围变窄,高速稳定加工困难,影响其工业生产效率。
近年来,为了改善聚丙烯的加工性能,扩大其应用范围,许多研究人员对其进行改性,使其作为工程塑料使用,成为了研制开发新型工程塑料的热门课题。常用的改性方法主要是采用玻璃纤维或滑石粉等材料进行共混改性。改性的结果往往是提高了聚丙烯冲击性能的同时,显著降低了其强度。而用玻璃纤维等填充改性还容易造成加工粘度增大、加速设备磨损等问题。受到材料本身强度和比重的限制,仅仅依靠传统的聚丙烯改性方法,已经无法在保证制件力学性能的前提下获得更好的减重效果。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的缺陷,本发明提供一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述聚丙烯/聚酯高分子复合材料通过以下重量份的原料制备而成:聚酯树脂50~80份、聚丙烯100~150份、增容剂5~10份、纳米碳酸钙5~9份、纳米陶瓷粉10~20份、乙烯-辛烯共聚物5~15份、蒙脱土10~15份、硫代二丙酸(十二醇)二酯0.5~1份、增塑剂5~10份、阻燃剂3~5份;
所述新型汽车零部件的制备方法包括如下步骤:
步骤S1,首先,将聚酯树脂烘干,烘干温度为80~120℃,烘干时间为16~24h,然后,将烘干后的聚酯树脂与增容剂按比例混合均匀,最后,将混合物经双螺杆挤出机进行共混、挤出和造粒,烘干备用;
步骤S2,将步骤S1得到的粒料与聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物与硫代二丙酸(十二醇)二酯按比例混合均匀,然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出;双螺杆挤出机各区段温度,加料段250~260℃、压缩段245~250℃、熔融段260~280℃、均化段240~250℃;挤出机主螺杆转速为80~90r/min;将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后,经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸,收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布,其中所形成纤维直径在100~500nm之间,纺粘组件温度设定为260℃;
步骤S3,将步骤S2的将无纺布与一定比例的纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、蒙脱土、增塑剂以及阻燃剂直接喂入单螺杆挤出机喂料口中,单螺杆挤出机温度设定在190~220℃之间,经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维增强复合颗粒材料;
步骤S4,首先,将步骤S3制备的粒料在80~90℃的烘箱中烘干备用;注塑时,将步骤S4所得产物放入塑料注塑机中熔融共混,采用的加工温度为190℃,进行注塑,注塑模具可以选用汽车仪表盘骨架模具、汽车风扇罩模具、汽车风扇扇叶模具、汽车散热器盖板模具、汽车手套箱底座模具、汽车灯座外壳模具、汽车脚踏板模具、汽车空调壳体模具等模具;
上述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述增塑剂选自环己烷二羧酸酯、改性蓖麻油脂、脂肪酸季戊四醇酯、月桂酸的烷基酯、磷酸烷基酯、壬二酸的烷基酯中的一种或多种混合。
上述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述阻燃剂为溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷、二溴辛戊二醇、聚磷酸铵、2-羧乙基甲基次磷酸、次磷酸铝、三聚氰胺磷酸盐和氧化锑中的一种或多种混合。
上述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述聚酯树脂为对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物中的一种。
上述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
上述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述的增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
与现有技术相比本发明具有以下优点和突出性效果:
本发明的有益效果是,本发明采用原位成纤的方法制备的聚丙烯/聚酯高分子复合材料,在加工时聚酯纤维不需要事先纺制,减少了制备工序,节约了成本;聚酯充分与聚丙烯熔融在一起,降低了熔体粘度,减轻了对设备的磨损;制备的复合材料中聚酯纤维不仅直径小、长径比大,而且在聚丙烯基体中的分散性较好;具有较大的比表面积的聚酯纤维,有利于聚丙烯基体与聚酯纤维间传递应力,能更有效地发挥聚酯纤维的韧性,进而使聚丙烯/聚酯高分子复合材料更好的应用在汽车零部件领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例1中聚丙烯与聚酯质量比为10:6时试样断面SEM图;
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
【实施例1】
一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述聚丙烯/聚酯高分子复合材料通过以下重量份的原料制备而成:聚酯树脂50~80份、聚丙烯100份、增容剂5份、纳米碳酸钙5份、纳米陶瓷粉10份、乙烯-辛烯共聚物5份、蒙脱土10份、硫代二丙酸(十二醇)二酯0.5份、增塑剂5份、阻燃剂3份;
所述新型汽车零部件的制备方法包括如下步骤:
步骤S1,首先,将聚酯树脂烘干,烘干温度为80℃,烘干时间为16h,然后,将烘干后的聚酯树脂与增容剂按比例混合均匀,最后,将混合物经双螺杆挤出机进行共混、挤出和造粒,烘干备用;
步骤S2,将步骤S1得到的粒料与聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物、硫代二丙酸(十二醇)二酯按比例混合均匀,然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出;双螺杆挤出机各区段温度,加料段255℃、压缩段250℃、熔融段270℃、均化段245℃;挤出机主螺杆转速为85r/min;将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后,经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸,收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布,其中所形成纤维直径在100~500nm之间,纺粘组件温度设定在260℃;
步骤S3,将步骤S2的将无纺布与一定比例的纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、蒙脱土、增塑剂以及阻燃剂直接喂入单螺杆挤出机喂料口中,单螺杆挤出机温度设定在190~220℃之间,经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维增强复合颗粒材料;
步骤S4,首先,将步骤S3制备的粒料在80℃的烘箱中烘干备用;注塑时,将步骤S4所得产物放入塑料注塑机中熔融共混,采用的加工温度为190℃,进行注塑,注塑模具选用汽车仪表盘骨架模具。
进一步的,所述增塑剂为环己烷二羧酸酯。
进一步的,所述阻燃剂为溴化环氧树脂。
进一步的,所述聚酯树脂为对苯二甲酸乙二醇酯。
进一步的,所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
进一步的,所述的增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
表1不同质量比的聚丙烯和聚酯对复合材料力学性能的影响
从表1可以看出,不同质量比的聚丙烯和聚酯复合材料的力学性能基本上不同,整体来说,随着聚酯含量的增大,拉伸强度呈现先增大后减小的趋势,而冲击强度恰与之相反,呈现先减小后增大的趋势;弯曲强度则随着聚酯含量的增大呈现逐步减小的趋势;其中m(聚丙烯):m(聚酯)为10:6左右时,力学性能较好。
【实施例2】
一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,所述聚丙烯/聚酯高分子复合材料通过以下重量份的原料制备而成:聚酯树脂80份、聚丙烯150份、增容剂10份、纳米碳酸钙9份、纳米陶瓷粉15份、乙烯-辛烯共聚物10份、蒙脱土15份、硫代二丙酸(十二醇)二酯1份、增塑剂10份、阻燃剂5份;
所述新型汽车零部件的制备方法包括如下步骤:
步骤S1,首先,将聚酯树脂烘干,烘干温度为100℃,烘干时间为24h,然后,将烘干后的聚酯树脂与增容剂按比例混合均匀,最后,将混合物经双螺杆挤出机进行共混、挤出和造粒,烘干备用;
步骤S2,将步骤S1得到的粒料、聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物、硫代二丙酸(十二醇)二酯按比例混合均匀,然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出;双螺杆挤出机各区段温度,加料段260℃、压缩段250℃、熔融段280℃、均化段250℃;挤出机主螺杆转速为90r/min;将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后,经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸,收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布,其中所形成纤维直径在100~500纳米之间,纺粘组件温度设定在260℃;
步骤S3,将步骤S2的将无纺布与一定比例的纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、蒙脱土、增塑剂以及阻燃剂直接喂入单螺杆挤出机喂料口中,单螺杆挤出机温度设定在190~220℃之间,经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维增强复合颗粒材料;
步骤S4,首先,将步骤S3制备的粒料在80℃的烘箱中烘干备用;注塑时,将步骤S4所得产物放入塑料注塑机中熔融共混,采用的加工温度为190℃,进行注塑,注塑模具选用汽车风扇罩模具。
进一步的,所述增塑剂为改性蓖麻油脂。
进一步的,所述阻燃剂为次磷酸铝。
进一步的,所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸丙二醇酯。
进一步的,所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
进一步的,所述的增容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,其特征在于:所述聚丙烯/聚酯高分子复合材料通过以下重量份的原料制备而成:聚酯树脂50~80份、聚丙烯100~150份、增容剂5~10份、纳米碳酸钙5~9份、纳米陶瓷粉10~20份、乙烯-辛烯共聚物5~15份、蒙脱土10~15份、硫代二丙酸(十二醇)二酯0.5~1份、增塑剂5~10份、阻燃剂3~5份;
所述新型汽车零部件的制备方法包括如下步骤:
步骤S1,首先,将聚酯树脂烘干,烘干温度为80~120℃,烘干时间为16~24h,然后,将烘干后的聚酯树脂与增容剂按比例混合均匀,最后,将混合物经双螺杆挤出机进行共混、挤出和造粒,烘干备用;
步骤S2,将步骤S1得到的粒料与聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物与硫代二丙酸(十二醇)二酯按比例混合均匀,然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出;双螺杆挤出机各区段温度,加料段250~260℃、压缩段245~250℃、熔融段260~280℃、均化段240~250℃;挤出机主螺杆转速为80~90r/min;将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后,经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸,收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布,其中所形成纤维直径在100~500nm之间,纺粘组件温度设定为260℃;
步骤S3,将步骤S2的将无纺布与一定比例的纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、蒙脱土、增塑剂以及阻燃剂直接喂入单螺杆挤出机喂料口中,单螺杆挤出机温度设定在190~220℃之间,经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维增强复合颗粒材料;
步骤S4,首先,将步骤S3制备的粒料在80~90℃的烘箱中烘干,然后,使用注塑机进行注塑获得所需的汽车部件。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,其特征在于,所述增塑剂选自环己烷二羧酸酯、改性蓖麻油脂、脂肪酸季戊四醇酯、月桂酸的烷基酯、磷酸烷基酯、壬二酸的烷基酯中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,其特征在于,所述阻燃剂为溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷、二溴辛戊二醇、聚磷酸铵、2-羧乙基甲基次磷酸、次磷酸铝、三聚氰胺磷酸盐和氧化锑中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,其特征在于,所述聚酯树脂为对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,其特征在于,所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯/聚酯高分子复合材料制成的新型汽车零部件,其特征在于,所述的增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201023 |
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