CN112831173B - 用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法，涉及汽车配件制造技术领域，该制备方法包括：提供二次处理的CFRP废弃物；然后与提供的ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和云母粉，进行第一熔融处理；再提供硫化改性的异戊橡胶与第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；然后将熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；上述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得。本发明提供的制备方法能减小成型收缩率的各向异性，改善和提升制品成型后尺寸稳定性，增强材料及其制品表面的油漆附着力和可涂装性能，提高复合材料的韧性、抗冲击性和耐热耐寒性。

Description

用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车配件制造技术领域，具体涉及用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法。

背景技术

汽车扰流板是汽车尾部安装的一个与水平方向呈一定角度的附加板。汽车高速行驶过程中，利用其倾斜度，可使风力直接产生向下的压力，减少车辆尾部的气动升力，提高汽车的行驶稳定性。同时扰流板还可增强汽车的动感和美观，体现个性化设计及降低汽车油耗、减少二氧化碳排放等作用。随着汽车工业的快速发展，扰流板必须同时具备优异的高低温冲击性、刚性、耐热性、耐环境应力、尺寸稳定性、耐老化性及冷热交变稳定性等性能。

发展至今，适合制造扰流板的材料也有很多种，且各有优缺点。如PC系材料具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性；缺点为吸湿性能大，加工易产生气泡及银丝，制品易产生残余内应力，并对缺口敏感性大，耐疲劳性低，磨擦性及耐磨性不好。如高强度PBT材料制造的扰流板在低温下可迅速结晶，成型性良好；缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大。如合金型材料的扰流板的导流和散热效果不错，价格适中；缺点是外观设计自由度差，重量也偏重。如玻璃钢扰流板由热固性树脂加玻璃纤维等制作，价格便宜；缺点是偏脆，基本已被淘汰。如聚丙烯材料的扰流板制品表面光泽好，并易于着色，易加工，具有良好的耐热性、稳定的化学性和对水稳定性；缺点是未增强材料偏软，增强后表面质量差，而且耐候性差。最好的扰流板材质为碳纤维，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，是高刚性和高耐久性的完美结合；缺点是价格太贵，只适用于高端汽车配用，在我国目前基本依靠进口。结合碳纤维的功用，还可以在扰流板材料中添加少量碳纤维复合材料(CFRP)以增强其力学性能，CFRP具有质轻、高强度、高模量等优异的性能，但所产生的废弃也与日俱增，而废弃的CFRP中的成分(如热固性树脂或不饱和树脂)都不可降解，一方面会给环境带来严重的污染，另一方面这些废弃的CFRP中往往含有高附加值碳纤维，而碳纤维的生产是一个高耗能的过程，若不加以回收利用也将造成资源的严重浪费。

当前，国内外主要以PC-ABS、ABS或ASA为主的材料通过注吹塑成型工艺生产汽车扰流板，该类材料强度比较高，不易碎裂，高低温性能好，不易翘曲变形；但模具费用昂贵，且材料的加工难度较大，制成品易产生残余内应力而影响外观，涂装效果差，耐疲劳性低，耐热性能较差，耐环境应力较差，成本也相对较高。因此，本领域还一直在研究和开发能提高生产效率、改善材料力学性能、改善和/或解决现有缺陷的复合材料和生产工艺，以生产汽车扰流板，也能推广应用于航空航天、机械、汽车和轨道交通等相关领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能减小成型收缩率的各向异性，改善和提升制品成型后尺寸稳定性，增强材料及其制品表面的油漆附着力和可涂装性能，提高韧性、抗冲击性和耐热耐寒性的用于汽车扰流板的复合材料的制备方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，包括：

提供二次处理的CFRP废弃物；

提供ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉和上述二次处理的CFRP废弃物，进行第一熔融处理；

提供硫化改性的异戊橡胶与上述第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；以及，

将上述熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；

上述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；

上述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜。该技术方案将CFRP废弃物回收再利用，降低了复合材料及扰流板制品的制备成本，也结合碳纤维和改性橡胶的增强效果，使得复合材料及其制品表现出高韧性、高抗冲击性和高耐热耐寒性等，有效减小了材料的成型收缩率的各向异性，改善和提升了制品成型后尺寸稳定性和可涂装性能，解决了现有汽车扰流板材料因残余内应力导致的尺寸稳定性差、涂装性能差、耐热耐寒性不佳等问题。

本发明实施方案中，上述CFRP废弃物由浓酸氧化前经高温脱脂处理；上述高温脱脂处理步骤如下：将CFRP废弃物破碎，过筛，然后在氮气保护下，于350-450℃下煅烧1-2h除去树脂。进一步设置为，CFRP废弃物破碎后粒径为50-200目。

本发明实施方案中，上述紫外光辐照条件如下：辐照紫外光波长为270-330nm，紫外辐照度为25-40W/m²；上述共同活化处理时间为1-2h。

本发明实施方案中，上述表面处理液的溶剂为丙酮；上述表面处理液中包括20-30wt％的硅烷偶联剂、0.5-1.5wt％的苄磺酰基乙酸和0.5-1.0wt％的二苄基亚砜。含有纤维或填充剂的树脂组合物在成型收缩时表现出较大的各向异性，容易使成型后制品发生翘曲变形，最终影响尺寸精确度。本发明中对经过表面氧化的碳纤维采用紫外辐照结合表面处理液共同活化的方式，紫外辐照下通过氧化反应进一步清除原有树脂基体，还能与表面处理液共同在碳纤维表面促进和激发羟基和羧基活性基团，其中苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜的存在，还另外增加了熔融产物中碳纤维与其他聚合物间的缠结位点和浸润性能，使得熔融产物内部润滑性好且物料分布均匀，以便降低产品成型后的内应力，从而减小了成型收缩率的各向异性，进而改善和提升制品成型后尺寸稳定性。由于整体活性基团种类和数量增多，有利于聚合物材料更容易与涂料或喷漆界面紧密结合，使得两相不易剥离，从而增加成型制品表面的油漆附着力，提升制品的可涂装性能和涂装效果。

本发明实施方案中，上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.1-0.3。将CFRP废弃物中的树脂基体去除，再经过表面氧化、共同活化处理后，废弃物中碳纤维表面带有活性基团，增加纤维与聚合物基体间化学键或氢键的数量，从而使纤维容易与聚合物相连并均匀分散，改善碳纤维和聚合物间的相容性，提升碳纤维在复合材料中的增强效果。

本发明实施方案中，上述第一熔融处理条件如下：温度为235-250℃，时间为2-5h；上述第二熔融处理条件如下：温度为230-240℃，时间为40-60min。

本发明实施方案中，上述双螺杆机的料筒各段的温度控制为235-250℃，出口温度为230-240℃，螺杆转速为180-350rpm。

基于上述的制备方法，本发明的另一个目的在于，提供一种具有高抗冲性、耐热耐寒性佳、尺寸稳定性高、可涂装性能好、抗蠕变的复合材料。具体的，提供一种用于汽车扰流板的复合材料，上述复合材料包括以下重量份原料：ABS 30-45份、PC 45-90份、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯3-10份、云母粉5-20份、二次处理的CFRP废弃物5-20份、硫化改性的异戊橡胶1-10份；上述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；

上述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜；

上述云母粉粒径小于15μm。该复合材料的原料中添加有经硫化改性的异戊橡胶，能提高复合材料及扰流板制品的耐寒性，从而使得扰流板制品的耐高低温性能提升，使该复合材料也具有更优异的使用效果和更广的适用范围。橡胶及多种增韧增强物质的添加能显著提升材料的抗冲击性能等力学性能。

本发明实施方案中，上述原料中各物料在使用前均需干燥脱水；上述干燥条件如下：温度为120-180℃，时间不低于30min。

基于上述提供的复合材料及其优异的力学性能，本发明的再一个目的在于，提供一种可快速脱模、后处理方便、力学性能高、尺寸稳定性高和表面质量好的汽车扰流板制品，具体的，还提供一种汽车扰流板的制备方法，扰流板的原料为上述复合材料的原料，包括：将上述原料脱水干燥后，进行熔融处理；再将上述熔融处理的产物进行成型处理，制得汽车扰流板；上述成型处理采用吹塑工艺或注塑工艺。

本发明由于采用了CFRP废弃物回收再利用，并结合碳纤维和改性橡胶的增强效果，因而具有如下有益效果：1)本发明将CFRP废弃物回收再利用，减少CFRP废弃物的环境污染，且增加了CFRP废弃物的再利用价值，同时也降低了复合材料及扰流板制品的制备成本，所得复合材料具有高抗冲性、耐热耐寒性佳、尺寸稳定性高、可涂装性能好、抗蠕变等，能用于制备汽车、电子电器、机械、家电等产品的零部件；2)复合材料的制备方法提高了各物料间相容性，优化了加工性能，减小了材料的成型收缩率的各向异性，改善和提升了制品成型后尺寸稳定性，增强了材料及其制品的表面的油漆附着力和可涂装性能，结合碳纤维和改性橡胶的增强效果，使得复合材料及其制品的韧性、抗冲击性和耐热耐寒性等性能显著提高；3)利用本发明的复合材料制备扰流板能解决现有汽车扰流板材料因残余内应力导致的尺寸稳定性差、涂装性能差、耐热耐寒性不佳等问题，能生产出可快速脱模、后处理方便、力学性能高、尺寸稳定性高和表面质量好的汽车扰流板制品，所制扰流板的抗冲击强度、加工性能、耐热耐寒性能、耐环境应力、可涂装性能和使用寿命均得到显著提升，所制扰流板适用于轿车、越野车、SUV等车型上。

因此，本发明是一种成型收缩率的各向异性减小，制品成型后尺寸稳定性提升，材料及其制品表面的油漆附着力和可涂装性能增强，韧性、抗冲击性和耐热耐寒性提高的用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法。

附图说明

图1为不同复合材料在平行方向与垂直方向的成型收缩率及各向异性测试结果；

图2为不同复合材料在110℃下的拉伸蠕变应变-时间曲线；

图3为不同复合材料在-40℃下的拉伸蠕变应变-时间曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

在具体实施场景中，浓酸氧化步骤具体为：将高温脱脂得到的CFRP废弃物置于浓硝酸中浸渍0.5-1h，然后用清水冲洗干净，再置于80-100℃的烘箱内充分干燥0.5-1h，备用。

在具体实施场景中，共同活化处理步骤具体为：将浓酸氧化所得的CFRP废弃物浸渍于表面处理液中，再经紫外光辐照共同活化处理1-2h后，置于80-100℃的真空烘箱中充分干燥0.5-2h，去除溶剂，得到二次处理的CFRP废弃物。

在具体实施场景中，吹塑工艺的步骤和条件如下：将复合材料熔融，通过吹塑机在模头温度为190-230℃的条件下，注入温度为90-135℃的汽车扰流板模具内，并在90-135℃的温度下保压90-120s后，打开扰流板模具，制得毛坯，然后对毛坯进行清洗、熟化烘烤、打磨、涂装或喷漆，得到汽车扰流板。

在具体实施场景中，注塑工艺的步骤和条件如下：将复合材料吸入注塑机料筒中，烘料温度为100℃，烘料时间为2-3h；设置射料筒温度为：一段225℃，二段230℃，三段235℃，四段240℃，五段230℃；热流道温度为220-230℃；第一段注射压力为95-105MPa，第二段注射压力为100-110MPa，时间为10-15s；保压压力为55-65MPa，保压时间为5-10s；冷却时间为60s，冷却后，机械手脱模，得到汽车扰流板。

作为上述方案的改进，制备复合材料过程中，进行第二熔融处理步骤时，与改性橡胶同时添加有1-3重量份的壬基酚聚醚-6磷酸酯和1-5重量份的五聚乙二醇单癸醚。在双螺杆的剪切作用下，基料中不同物质的分子链间互相交联或缠绕，上述两种物质中的醚键和磷酸基团提供额外的分子链缠结位点，将链段构架成网络结构，在抗冲过程中起到缓冲作用，使得材料的韧性和抗冲击性能显著提高；同时也改变了材料内部分子链柔曲性，使得材料在长期受力的安装情况下能保持更小的变形度，使得材料及其制品的抗疲劳性能和抗蠕变性能增强，且表现出在高低温条件下的形变稳定性。

为了进一步优化上述用于汽车扰流板的复合材料的综合性能，本发明还在该复合材料中加入了可选择的助剂。上述助剂选自抗氧剂、润滑剂、紫外光吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、耐刮擦剂、抗静电剂、补强剂和着色剂中的至少一种。抗氧剂的实例包括但不限于受阻酚类抗氧剂(如抗氧剂1010)、硫代硫酸酯类抗氧剂(如抗氧剂DLTP)和亚磷酸酯类抗氧剂(如抗氧剂168)；润滑剂的实例包括但不限于聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、褐煤蜡、季戊四醇硬脂酸酯；紫外线吸收剂的实例包括但不限于UV-9、UV-531和UVP-327；耐刮擦剂的实例包括但不限于二甲基硅橡胶；光稳定剂的实例包括但不限于光稳定剂292、光稳定剂622、光稳定剂770和光稳定剂944；表面光亮剂的实例包括但不限于芥酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、油酸酰胺；抗静电剂的实例包括但不限于聚醚酯酰胺、环氧丙烷共聚合物和氧化乙烯；着色剂的实例包括但不限于碳黑、柠檬黄、靛蓝、酞菁绿；补强剂的实例包括但不限于炭黑、白炭黑、纳米高岭土、硅藻土、滑石粉、氧化硅晶须、硫酸镁晶须、氧化锌、钛白粉。

本发明及实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，在此不作详细叙述。

应当理解，前面的描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围和精神内进行改变和修改。特别地，本发明覆盖了具有来自上文和下文上述的不同实施方案的特征的任何组合的其他实施方案，而本发明的范围并不限制于在以下具体实例中。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.81、4和5等等。

实施例1：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：

1)将CFRP废弃物破碎至粒径为200目，过筛，然后在氮气保护下，于400℃下煅烧1.5h除去树脂后，置于浓硝酸中浸渍0.5h，然后用清水冲洗干净，再置于85℃的烘箱内充分干燥0.5h，取出后再浸渍于表面处理液中，再经紫外光辐照共同活化处理1.5h后，置于85℃的真空烘箱中充分干燥1h，去除溶剂，得到二次处理的CFRP废弃物；辐照紫外光波长为300nm，紫外辐照度为30W/m²；上述表面处理液的溶剂为丙酮，其中还包括23wt％的硅烷偶联剂、1.2wt％的苄磺酰基乙酸和0.8wt％的二苄基亚砜；上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.25；

2)按重量份取各原料如下：ABS 35.5份、PC 63.5份、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯7.5份、云母粉12.5份、二次处理的CFRP废弃物16.5份、硫化改性的异戊橡胶7.5份；上述云母粉粒径小于15μm，具体为5μm；将上述各原料分别在温度为130℃的条件下干燥脱水60min，备用；

3)将ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉、二次处理的CFRP废弃物混合，然后在温度为240℃的条件下进行第一熔融处理，熔融时间为3h；然后将硫化改性的异戊橡胶添加进第一熔融处理的产物体系中，在温度为235℃的条件下进行第二熔融处理，熔融时间为45min，制得熔融产物；

4)将所得熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；上述双螺杆机料筒各段至机头的温度分别为：240℃、245℃、250℃、250℃、248℃、250℃、250℃、246℃、245℃、240℃，出口温度为235℃，螺杆转速为280rpm。

实施例2：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例1不同之处仅在于：步骤3)中，将ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉、二次处理的CFRP废弃物混合，然后在温度为240℃的条件下进行第一熔融处理，熔融时间为3h；然后将硫化改性的异戊橡胶、1.5重量份的壬基酚聚醚-6磷酸酯和2.5重量份的五聚乙二醇单癸醚添加进第一熔融处理的产物体系中，在温度为235℃的条件下进行第二熔融处理，熔融时间为45min，制得熔融产物；上述各原料分别在温度为130℃的条件下干燥脱水60min后再进行熔融；其他步骤与实施例1中一致，制得复合材料。

实施例3：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例1不同之处仅在于：步骤1)中，二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经表面处理液活化处理制得，即未结合紫外辐照；具体为：将CFRP废弃物高温脱脂、浓酸氧化后，再浸渍于表面处理液中活化处理1.5h后，置于85℃的真空烘箱中充分干燥1h，去除溶剂，得到二次处理的CFRP废弃物；上述表面处理液的溶剂为丙酮，其中还包括23wt％的硅烷偶联剂、1.2wt％的苄磺酰基乙酸和0.8wt％的二苄基亚砜；上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.25；其他步骤与实施例1中一致，制得复合材料。

实施例4：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例1不同之处仅在于：步骤1)中，在紫外辐照结合表面处理液的共同活化处理步骤中，所用表面处理液的溶剂为丙酮，其中还包括23wt％的硅烷偶联剂、1.2wt％的苄磺酰基乙酸和0wt％的二苄基亚砜；上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.25；其他步骤与实施例1中一致，制得复合材料。

实施例5：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例1不同之处仅在于：步骤1)中，在紫外辐照结合表面处理液的共同活化处理步骤中，所用表面处理液的溶剂为丙酮，其中还包括23wt％的硅烷偶联剂、0wt％的苄磺酰基乙酸和0.8wt％的二苄基亚砜；上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.25；其他步骤与实施例1中一致，制得复合材料。

实施例6：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例1不同之处仅在于：步骤1)中，在紫外辐照结合表面处理液的共同活化处理步骤中，所用表面处理液的溶剂为丙酮，其中还包括23wt％的硅烷偶联剂，未添加苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜；上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.25；其他步骤与实施例1中一致，制得复合材料。

实施例7：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例2不同之处仅在于：步骤3)中，将ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉、二次处理的CFRP废弃物混合，然后在温度为240℃的条件下进行第一熔融处理，熔融时间为3h；然后将硫化改性的异戊橡胶和1.5重量份的壬基酚聚醚-6磷酸酯添加进第一熔融处理的产物体系中，在温度为235℃的条件下进行第二熔融处理，熔融时间为45min，制得熔融产物，即未添加五聚乙二醇单癸醚；上述各原料分别在温度为130℃的条件下干燥脱水60min后再进行熔融；其他步骤与实施例2中一致，制得复合材料。

实施例8：

用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，工作时，具体步骤与实施例2不同之处仅在于：步骤3)中，将ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉、二次处理的CFRP废弃物混合，然后在温度为240℃的条件下进行第一熔融处理，熔融时间为3h；然后将硫化改性的异戊橡胶和2.5重量份的五聚乙二醇单癸醚添加进第一熔融处理的产物体系中，在温度为235℃的条件下进行第二熔融处理，熔融时间为45min，制得熔融产物，即未添加壬基酚聚醚-6磷酸酯；上述各原料分别在温度为130℃的条件下干燥脱水60min后再进行熔融；其他步骤与实施例2中一致，制得复合材料。

实施例9：

一种汽车扰流板的制备方法，包括以下具体步骤：

1)将CFRP废弃物破碎至粒径为150目，过筛，然后在氮气保护下，于380℃下煅烧1h除去树脂后，置于浓硝酸中浸渍1h，然后用清水冲洗干净，再置于80℃的烘箱内充分干燥1h，取出后再浸渍于表面处理液中，再经紫外光辐照共同活化处理2h后，置于80℃的真空烘箱中充分干燥1.5h，去除溶剂，得到二次处理的CFRP废弃物；辐照紫外光波长为300nm，紫外辐照度为35W/m²；上述表面处理液的溶剂为丙酮，其中还包括25.5wt％的硅烷偶联剂、0.9wt％的苄磺酰基乙酸和0.7wt％的二苄基亚砜；上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.2；

2)按重量份取各原料如下：ABS 40份、PC 70份、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯8份、云母粉15份、二次处理的CFRP废弃物18份、硫化改性的异戊橡胶7份；上述云母粉粒径为500nm；将上述各原料分别在温度为150℃的条件下干燥脱水45min，备用；

3)将ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉、二次处理的CFRP废弃物混合，然后在温度为245℃的条件下进行第一熔融，熔融时间为3h；然后将硫化改性的异戊橡胶添加进第一熔融的体系中，在温度为240℃的条件下进行第二熔融，熔融时间为45min，制得熔融产物；

4)将熔融产物进行成型处理，制得汽车扰流板：具体的成型处理采用注塑工艺，条件如下：将熔融产物吸入注塑机料筒中，烘料温度为100℃，烘料时间为2h；设置射料筒温度为：一段225℃，二段230℃，三段235℃，四段240℃，五段230℃；热流道温度：230℃；第一段注射压力为100MPa，第二段注射压力为105MPa，时间为12s；保压压力为60MPa，保压时间为5s；冷却时间为60s，冷却后，机械手脱模，得到汽车扰流板。

实施例10：

一种汽车扰流板的制备方法，工作时，具体步骤与实施例9不同之处仅在于：步骤3)中，将ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉、二次处理的CFRP废弃物混合，然后在温度为245℃的条件下进行第一熔融，熔融时间为3h；然后将硫化改性的异戊橡胶、2.5重量份的壬基酚聚醚-6磷酸酯和1.5重量份的五聚乙二醇单癸醚添加进第一熔融处理的产物体系中，在温度为240℃的条件下进行第二熔融，熔融时间为45min，制得熔融产物；上述各原料分别在温度为150℃的条件下干燥脱水45min后再进行熔融；步骤其他步骤与实施例9中一致，制得汽车扰流板。

实施例11：

一种汽车扰流板的制备方法，工作时，具体步骤与实施例9不同之处仅在于：步骤4)将熔融产物进行成型处理，制得汽车扰流板：具体的成型处理采用吹塑工艺，条件如下：将熔融产物通过吹塑机在模头温度为205℃的条件下，注入温度为135℃的汽车扰流板模具内，并在135℃的温度下保压100s后，打开扰流板模具，制得毛坯，然后对毛坯进行清洗、熟化烘烤、打磨、涂装或喷漆，得到汽车扰流板。步骤其他步骤与实施例9中一致。

实验例1：

用于汽车扰流板的复合材料的性能测试

实验方法：分别按照实施例1、2、3、6、7、8的方法制得复合材料，然后在注塑机上注射成型为标准测试样条150×50×10mm，料筒温度为235℃、模具温度50℃，试样条出模后，在标准实验环境(温度为23±3℃、湿度为65±5％)下放置24h后，进行性能测试。测试标准如下：悬臂梁冲击性能：按GB/T1843-2008标准测试；热变形温度：按GB/T1634.2-2019标准进行，测试条件为1.80MPa，平放；拉伸性能：按GB/T1040.2-2006标准进行，测试速率为5mm/min；弯曲性能：按GB/T9341-2008标准进行，跨距为64mm，测试速率为2mm/min；脆化温度：按GB/T5470-2008标准测试。结果如下表1所示。

表1用于汽车扰流板的复合材料的性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例6	实施例7	实施例8
							缺口冲击强度J/m	6.72	7.34	6.37	6.22	6.93	6.75
拉伸强度MPa	78.36	80.26	79.68	78.29	79.26	78.19
							弯曲强度MPa	83.62	98.51	86.31	84.26	91.49	86.64
弯曲模量GPa	6.17	7.13	5.87	5.74	6.62	6.39
							热变形温度℃	139.2	140.7	138.9	139.4	140.2	139.9
脆化温度℃	-96.5	-99.3	-98.7	-96.7	-97.3	-98.6

经对比实施例1、2、7、8的结果发现，实施例2中添加了壬基酚聚醚-6磷酸酯和五聚乙二醇单癸醚的方法，由于不同官能团的引入，制得的复合材料的韧性和抗冲击性能显著提高，在抗冲过程中具有更好的内部缓冲作用，表现出复合材料及其扰流板制品具有高抗冲性、高韧性和耐环境应力提升的特点。对比实施例1、3、6发现，实施例1中CFRP废弃物的二次处理方法，具体为采用紫外辐照结合表面处理液共同活化的方式，有利于碳纤维与其他物料的浸润和相容性，进而材料及其成型制品的韧性和抗冲性有一定的增益效果。

实验例2：

用于汽车扰流板的复合材料的成型收缩率及各向异性测试

实验方法：分别按照实施例1-6的方法制得复合材料，然后在注塑机上注射成型为标准测试样长条120×100×50mm，料筒温度为235℃、模具温度50℃，测试时运用带百分表的靠模，精度0.01mm，测试长条试样在平行和垂直于流动方向上的尺寸变化，并计算成型收缩率，比较成型收缩率的各向异性。测试时间为试样出模后24h，实验环境的温度为25±2℃、湿度为50±2％，测试标准为ASTM D 955-2008。成型收缩率：S＝(L0-L1)/L0×100％，S-收缩率％，L0-模具型腔上任意方向上的尺寸mm，L1-试样在测试时相应L0方向上的尺寸mm。其各向异性以平行方向与垂直方向的收缩率的比值百分比表示。每组做三个平行。结果如图1所示。

图1为不同复合材料在平行方向与垂直方向的成型收缩率及各向异性测试结果。结果显示，各实施例的复合材料在平行方向与垂直方向的成型收缩率范围为0.3-0.7％，但成型收缩率的各向异性结果差异较大，体现各向异性的比值百分比越接近1，则表示材料的成型收缩率的各向异性越小，材料成型后的尺寸稳定性越佳。实施例1和2的各向异性值最接近于1，分别为72.86％和76.28％，说明其制得的复合材料制成其他形状的零部件时具有高的尺寸稳定性，不容易发生翘曲变形。对比实施例3-6的各向异性值分别为67.00％、64.14％、60.39％和61.23％，说明通过紫外辐照结合含有苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜的表面处理液共同活化的方式，有利于改善碳纤维及熔融产物中各物料间的浸润性，降低产品成型后的内应力，从而减小了成型收缩率的各向异性，进而改善和提升制品成型后尺寸稳定性。

实验例3：

用于汽车扰流板的复合材料的可涂装性能测试

实验方法：分别按照实施例1-6的方法制得复合材料，然后在注塑机上注射成型为标准测试样柱，直径为30mm，高度为20mm，料筒温度为235℃、模具温度50℃，试样柱出模后，在标准实验环境(温度为23±3℃、湿度为65±5％)下放置24h后，再通过高压喷漆机喷涂UV漆于试样柱的底平面上，设计干膜厚度为200-250μm，然后通过固化机待面漆完全固化后，在温度为23±3℃、湿度为50±5％条件下放置16h后，按照GB/T5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验进行测试，垂直于面漆平面的方向上施加的拉伸应力以1MPa/s的速度增加，且破坏在90s内完成。每组做六个平行。结果如表2所示。

表2不同复合材料的油漆附着力测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							附着力MPa	13.26	13.84	12.16	11.27	10.95	10.61

结果显示，实施例1和2的油漆附着力最佳，对比实施例3-6发现，通过紫外辐照结合含有苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜的表面处理液共同活化的方式，有利于增加材料与涂料或喷漆界面紧密结合程度，使得两相不易剥离，从而增加成型制品表面的油漆附着力，提升制品的可涂装性能和涂装效果。

实验例4：

用于汽车扰流板的复合材料的抗蠕变性能测试

实验方法：分别按照实施例1、2、7、8的方法制得复合材料，然后在注塑机上注射成型为标准测试样条500×300×100mm，料筒温度为235℃、模具温度50℃，试样条出模后，在标准实验环境(温度为23±3℃、湿度为65±5％)下放置24h后，进行性能测试。测试标准如下：GB/T11546.1-2008塑料蠕变性能的测定第1部分_拉伸蠕变；测试条件如下：①高温：110℃，载荷应力为20MPa；②低温：-40℃，载荷应力为10MPa。测试时间为300h。拉伸蠕变应变％＝(Lt-L0)/L0×100％，Lt-t时刻的试样条拉伸方向上的尺寸mm，L0-试样在初始测试时对相应拉伸方向上的尺寸mm。每组做六个平行。结果如图2、3所示。

图2为不同复合材料在110℃下的拉伸蠕变应变-时间曲线。图3为不同复合材料在-40℃下的拉伸蠕变应变-时间曲线。结果显示，各材料的蠕变应变随时间增长，蠕变应变增量和蠕变速度逐渐减小，表现出蠕变抑制现象。300h后，实施例2的复合材料在高温和低温条件下的拉伸蠕变应变均为最小，分别为2.77％和1.61％；实施例1分别为高温4.01％和低温3.17％；说明实施例2中添加了壬基酚聚醚-6磷酸酯和五聚乙二醇单癸醚协同制得的复合材料，由于不同官能团的引入，使得材料内部分子链柔曲性改变，材料在长期受力的安装情况下也能保持更小的变形度，使得材料及其制品的抗疲劳性能和抗蠕变性能增强，且表现出在高低温条件下的形变稳定性。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，所述复合材料包括以下重量份原料：ABS30-45份、PC 45-90份、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯3-10份、云母粉5-20份、二次处理的CFRP废弃物5-20份、硫化改性的异戊橡胶1-10份，所述云母粉粒径小于15μm；所述复合材料的制备方法包括：

提供二次处理的CFRP废弃物；

提供ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉和所述二次处理的CFRP废弃物，进行第一熔融处理；

提供硫化改性的异戊橡胶与所述第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；以及，

将所述熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；

所述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；

所述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜；

所述第一熔融处理条件如下：温度为235-250℃，时间为2-5h；所述第二熔融处理条件如下：温度为230-240℃，时间为40-60min。

2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述CFRP废弃物由浓酸氧化前经高温脱脂处理；所述高温脱脂处理步骤如下：将CFRP废弃物破碎，过筛，然后在氮气保护下，于350-450℃下煅烧1-2h除去树脂。

3.根据权利要求2所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述浓酸氧化步骤具体为：将高温脱脂得到的CFRP废弃物置于浓硝酸中浸渍0.5-1h，然后用清水冲洗干净，再置于80-100℃的烘箱内充分干燥0.5-1h，备用。

4.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述紫外光辐照条件如下：辐照紫外光波长为270-330nm，紫外辐照度为25-40W/m²；所述共同活化处理时间为1-2h。

5.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述表面处理液的溶剂为丙酮；所述表面处理液中包括20-30wt%的硅烷偶联剂、0.5-1.5wt%的苄磺酰基乙酸和0.5-1.0wt%的二苄基亚砜。

6.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.1-0.3。

7.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述原料中各物料在使用前均需干燥脱水；所述干燥条件如下：温度为120-180℃，时间不低于30min。

8.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述双螺杆机的料筒各段的温度控制为235-250℃，出口温度为230-240℃，螺杆转速为180-350rpm。

9.一种用于汽车扰流板的复合材料，所述复合材料由权利要求1-8任一项所述的方法制得。

10.一种汽车扰流板的制备方法，包括：将权利要求1-8任一项中经第二熔融处理制得熔融产物进行成型处理，制得汽车扰流板；所述成型处理采用吹塑工艺或注塑工艺。

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