CN115141431A - Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115141431A
CN115141431A CN202210734800.0A CN202210734800A CN115141431A CN 115141431 A CN115141431 A CN 115141431A CN 202210734800 A CN202210734800 A CN 202210734800A CN 115141431 A CN115141431 A CN 115141431A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass fiber
section
lft
parts
thin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210734800.0A
Other languages
English (en)
Inventor
明星星
韦啸
王志白
付军
郭阳光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Changan Automobile Co Ltd filed Critical Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority to CN202210734800.0A priority Critical patent/CN115141431A/zh
Publication of CN115141431A publication Critical patent/CN115141431A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2477/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2491/00—Characterised by the use of oils, fats or waxes; Derivatives thereof
    • C08J2491/06—Waxes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14—Peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种LFT‑D用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用，按重量份计包括如下组分：80～100重量份的再生聚丙烯，5～20重量份的再生尼龙，1～5重量份的相容剂，0.1～0.5重量份的抗氧剂，0.4～1.8重量份的润滑剂，25～35重量份的玻璃纤维，0.05～0.1重量份的硫化剂，5～10重量份的稀释剂；所述玻璃纤维为第一玻璃纤维或第一玻璃纤维与第二玻璃纤维的混合物，所述第一玻璃纤维横截面呈扁平形，所述第二玻璃纤维横截面呈圆形，当第一玻璃纤维与第二玻璃纤维的混合物时，所述第一玻璃纤维和第二玻璃纤维的重量份之比小于3。其所制零件具有良好的抗翘曲性，加工性优良，成本低，碳排及环保效益显著，适用于多种LFT‑D零件，特别是某些薄壁零件。

Description

LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及玻纤增强聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国低碳战略的推进，“碳中和，碳达峰”的实现路径已被各整车企业提上日程，相关方案路径涉及企业的工厂规划、产品规划及产品制造等多板块，这是各整车企业的社会责任和义务。新能源汽车是实现“碳中和，碳达峰”路径中重要的措施，相对于传统燃油车型轻量化关注的油耗降低问题，该类车型的电耗降低对轻量化有更高的要求。开发新型轻量化材料及方案对进一步降低汽车重量有重要意义。
汽车底护板包括发动机底部护板、底盘护板及行李舱护板等部分，作用主要是在汽车高速行驶时引导气流，减小汽车行驶油耗、电耗及产生的风阻；同时汽车底护板也能阻挡汽车行驶过程遇到的泥水，保障汽车发动机舱及底盘的清洁度，防止因泥水包裹发动机及动力电池包下壳而造成发动机、动力电池散热不良等故障。
目前汽车底护板的常见制作方法主要为注塑及热压，材料涉及PET纤维板、矿物填充增韧改性聚丙烯、短玻纤增强聚丙烯、长玻纤增强聚丙烯等。其中PET纤维板以热压为主，产品虽然质轻，但材料价格高，零件涉水时易导致材料吸水，性能下降，故很多量产车型的底护板已渐渐放弃该方案。矿物填充的增韧改性聚丙烯及短玻纤增强聚丙烯以注塑为主，矿物填充的增韧改性聚丙烯生产的零件虽然韧性好，但强度低，在使用过程中易因零件的受热及行驶的风阻产生变形。短玻纤增强聚丙烯生产的底护板虽然强度较高，但韧性较差，特别是在低温方面的表现。另外，注塑类玻纤增强零件在成型时因玻纤取向变形通常较为严重，需在零件设计时对零件进行预变形设计规避，这对设计人员的要求较高，实际操作下来效果不是太好。
长玻纤增强聚丙烯底护板有注塑及模压两种成型方式，注塑时使用颗粒型长玻纤材料，玻纤长度通常为1～1.2mm，制品壁厚通常在1.8～2.0mm，如需进一步降低零件壁厚减小零件重量则会导致注塑机锁模力增加，注塑机吨位增加，导致零件生产成本上升。另外，颗粒型长玻纤材料的注塑也存在因玻纤取向导致的零件变形，在零件设计时也需对零件进行预变形规避，方案性价比不高；模压成型时，零件有GMT及LFT-D两种工艺，GMT需要预制PP玻纤板，零件成型自由度低，成本较高。LFT-D则不需制作半成品，直接成型零件，节省制造及物流成本，降低零件生产能耗，是高性价的汽车底护板制作方案。但目前使用LFT-D工艺制作的汽车底护板，其壁厚大多高于1.8mm，材质为30％玻璃纤维增强的改性聚丙烯，方案在轻量化方面没有优势，如减小零件的壁厚至1.6mm以下，现有材料及方案制作的零件易出现零件成型翘曲、填充不完全等缺陷，另外，零件如用于较高热害区域，则零件在行驶时零件易因风阻的作用导致异响。
CN103554656A公开了一种用于LFT-D技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料，使用的聚丙烯为市售的石化合成的高流动聚丙烯，该类材料成本较高，未对零件壁厚、翘曲及耐热性提升等问题提出解决方案。
CN103128903A公开了一种汽车发动机底护板的制造成型方法，介绍了可用多种树脂及纤维来进行发动机底护板的LFT-D工艺生产，但该专利未提及材料的成本、低碳、零件耐热性及零件壁厚的适应性方面进行描述。
CN101935420A公开了一种LFT-D材料的汽车底部导流板及其制造方法，主要描述了LFT-D生产设备、工艺、纤维长度方面的信息及该工艺与GMT、SMC等工艺的对比，未对材料具体配方、成本、低碳、零件耐热性及零件壁厚的适应性方面进行描述。
综上，现有车用底护板材料及方案在应对目前汽车行业的低碳战略方面，特别是零件的轻量化及低成本化、材料的低碳化及耐热提升方面具有明显的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用，其所制零件具有良好的抗翘曲性，加工性优良，成本低，碳排及环保效益显著，适用于多种LFT-D零件，特别是某些薄壁零件。
本发明所述的一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，按重量份计包括如下组分：80～100重量份的再生聚丙烯，5～20重量份的再生尼龙，1～5重量份的相容剂，0.1～0.5重量份的抗氧剂，0.4～1.8重量份的润滑剂，25～35重量份的玻璃纤维，0.05～0.1重量份的硫化剂，5～10重量份的稀释剂；所述再生聚丙烯与再生尼龙的重量份总和为100；所述玻璃纤维为第一玻璃纤维或第一玻璃纤维与第二玻璃纤维的混合物，所述第一玻璃纤维横截面呈扁平形，所述第二玻璃纤维横截面呈圆形，当第一玻璃纤维与第二玻璃纤维的混合物时，所述第一玻璃纤维和第二玻璃纤维的重量份之比小于3；采用硫化剂和稀释剂对再生聚丙烯进行前处理，调整再生聚丙烯的熔融指数至70～80g/10min。
进一步，所述再生聚丙烯的性能指标为：熔点为160～170℃，燃烧残余≤3％，熔融指数为10～20g/min，拉伸强度≥18MPa，弯曲模量≥900MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥5kJ/m2；所述再生尼龙的性能指标为：熔点为210～230℃，燃烧残余≤3％，拉伸强度≥55MPa,弯曲模量≥1800MPa，相对粘度为2.8～3.4。
进一步，所述硫化剂为DCP硫化剂、双二五硫化剂和二叔丁基硫化剂中的至少一种，所述稀释剂为液体石蜡或丙酮。
进一步，所述第一玻璃纤维的截面长度为20～30μm；所述第一玻璃纤维的截面宽度为4～8μm；所述第一玻璃纤维的截面宽厚比为(4～5)：1。
进一步，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、马来酸酐接枝尼龙、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝尼龙中的至少一种；所述抗氧剂包括主抗氧剂和副抗氧剂，所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述副抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和硫代二丙酸二硬脂酸醇酯中的至少一种；所述润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，所述内润滑剂包括硬脂酸钠、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一种，所述外润滑剂包括聚乙烯蜡。
一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一，按上述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的组分配比进行备料；
步骤二，分别对再生聚丙烯和再生尼龙进行均化处理，均化温度为100±10℃，均化时间为2h；
步骤三，对再生聚丙烯进行前处理及加工工艺性调整：将硫化剂加入到稀释剂中，然后与再生聚丙烯混合搅拌，再将带有硫化剂的再生聚丙烯经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到熔融指数为70～80g/10min的高流动再生聚丙烯；
步骤四，将再生尼龙、相容剂、抗氧剂、润滑剂、玻璃纤维和调整后的再生聚丙烯通过双螺杆挤出机组熔融挤出，得到LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料。
进一步，所述步骤三中双螺杆挤出机的工艺参数为：第一段和第二段机筒温度均为170±5℃，第三段和第四段机筒温度均为180±5℃，第五段和第六段机筒温度均为190±5℃，第七段和第八段机筒温度均为200±5℃，第九段和第十段机筒温度均为210±5℃，机头温度为220±5℃，螺杆转速为600±100rpm，喂料速度为20～30r/min，真空度为0.01～0.03MPa。
进一步，所述步骤四中双螺杆挤出机的工艺参数为：第一段机筒温度为170±5℃，第二段和第三段机筒温度均为180±5℃，第四段和第五段机筒温度均为190±5℃，第六段和第七段机筒温度均为200±5℃，第八段和第九段机筒温度均为210±5℃，机头温度为220±5℃，螺杆转速为600±100rpm，喂料速度根据实际组分配比进行合理调整，真空度为0.01～0.03MPa。
上述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料或上述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法制得的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料在汽车饰件中的应用，将熔融挤出得到的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料切成预设长度的LFT-D胚料，再将LFT-D胚料转移至装备有薄壁LFT-D成型模具的液压机中进行零件压制，然后使用冲切工装切除零件上需切除的部分，得到薄壁LFT-D再生聚丙烯零件。
进一步，所述汽车饰件为底护板、前端模块、轮罩衬垫、蓄电池托盘、发动机装饰罩、汽车备胎池、汽车后地板后端、前后舱储物盒、天窗横梁。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料制得的部件翘曲程度低，外观良好，并具有良好的耐热性、加工性和力学性能。同时由于采用再生聚丙烯、再生尼龙及横截面呈扁平形的第一玻璃纤维与横截面呈圆形的第二玻璃纤维复配，以在线热压LFT-D工艺进行零件制作，在保证材料及零件性能满足要求的前提下，降低了零件的生产制造成本，实现了废旧资源的循环再利用，降低零件生产能耗，具有较好的低碳及环保效益，适合大规模推广应用。
2、本发明采用硫化剂与再生聚丙烯混合熔融挤出造粒，即通过硫化剂降解再生聚丙烯的高分子结构，将再生聚丙烯的熔融指数控制在70～80g/10min，若熔融指数过低，将导致聚丙烯复合材料流动性变差，不利于后续薄壁零件的模压加工；若熔融指数过高，则存在零件力学强度偏弱的风险。
3、本发明采用稀释剂将硫化剂稀释后再与再生聚丙烯混合，使得硫化剂在再生聚丙烯中分散的更均匀，有利于后续材料及产品的性能均匀性。所述稀释剂采用的是液体石蜡或丙酮，该试剂既能有效分散硫化剂且不易与再生聚丙烯或再生尼龙发生化学反应。
4、本发明所述LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法工艺流程简单，条件易控，能够用于规模化生产。
附图说明
图1是再生聚丙烯的前处理及加工工艺性调试流程示意图；
图2是本发明汽车底护板的制造流程示意图；
图3是再生聚丙烯加工工艺性调试的双螺杆挤出机的螺杆组合示意图；
图4是制造汽车底护板时双螺杆挤出机的螺杆组合示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
实施例一，一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，按重量份计包括如下组分：80份的再生聚丙烯，20份的再生尼龙，5份的相容剂，0.2份的抗氧剂，0.8份的润滑剂，30份的玻璃纤维，适量的硫化剂、稀释剂和染色助剂，所述硫化剂、稀释剂和染色助剂的用量根据实际情况进行合理调整。
再生聚丙烯和再生尼龙均为市售的常见再生聚丙烯和再生尼龙，再生聚丙烯通常来源于含聚丙烯的报废家电、汽车、日用品及其他含聚丙烯的报废品，这些报废品经分拣清洗、机械破碎、熔融挤出、冷却造粒后待用。再生尼龙通常由报废的尼龙工业品经分拣清洗、机械破碎、熔融挤出、冷却造粒制成，所述尼龙工业品包括尼龙丝、尼龙布或尼龙块。
所述再生聚丙烯的性能指标为：熔点为160～170℃，燃烧残余≤3％，熔融指数为10～20g/min，拉伸强度≥18MPa，弯曲模量≥900MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥5kJ/m2。所述再生尼龙的性能指标为：熔点为210～230℃，燃烧残余≤3％，拉伸强度≥55MPa,弯曲模量≥1800MPa，相对粘度为2.8～3.4。
相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝尼龙的混合物，且马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝尼龙的重量比为4：1，接枝率为0.7～0.9。
抗氧剂为Ciba公司的Irganox 1010和Irganox168，且Irganox 1010和Irganox168的重量比为1：1。
润滑剂为为EBS、硬脂酸及聚乙烯蜡，均为市售常见助剂。
玻璃纤维包括横截面呈扁平形的第一玻璃纤维和横截面呈圆形的第二玻璃纤维，所述第一玻璃纤维和第二玻璃纤维的重量份之比为2：1，购自重庆国际复合材料股份有限公司。所述第一玻璃纤维的截面长度为20～30μm；所述第一玻璃纤维的截面宽度为4～8μm；所述第一玻璃纤维的截面宽厚比为(4～5)：1。
硫化剂为双二五硫化剂，购自阿克苏·诺尔公司，稀释剂为液体石蜡，购自广州能润石油科技有限公司。色母粒为黑色母粒，牌号为卡博特EG3807。
以所述LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料来制造某车型壁厚为1.4mm汽车底护板，具体包括如下步骤：
步骤一，按上述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的组分配比进行备料。
步骤二，采用容积为800kg的带有烘烤功能的旋转式均化仓分别对再生聚丙烯和再生尼龙进行均化处理，均化温度为100℃，均化时间为2h。
步骤三，参见图1，对再生聚丙烯进行前处理及加工工艺性调整，首先将双二五硫化剂加入到液体石蜡中，将所述双二五硫化剂稀释至预设浓度，得到硫化剂稀释溶液。然后将均化好的80kg的再生聚丙烯倒入搅拌机中，设定搅拌参数，搅拌2min后打开搅拌机加入硫化剂稀释溶液，继续混合搅拌5min，得到带有硫化剂的再生聚丙烯。
参见图3，所述挤出机的螺杆包括芯轴以及依次固定在该芯轴上的第一输送区螺纹段、第一剪切区剪切块、第二输送区螺纹段、第二剪切区剪切块、第三输送区螺纹段、第三剪切区剪切块、反螺纹剪切区、第四输送区螺纹段、第四剪切区剪切块、第五输送区螺纹段、第五剪切区剪切块、第六输送区螺纹段、第六剪切区剪切块、反螺纹区、第七输送区螺纹段，各区域螺纹状态参见图3所示。
双螺杆挤出机的工艺参数设定为：第一段和第二段机筒温度均为170℃，第三段和第四段机筒温度均为180℃，第五段和第六段机筒温度均为190℃，第七段和第八段机筒温度均为200℃，第九段和第十段机筒温度均为210℃，机头温度为220℃，螺杆转速为600±100rpm，喂料速度为20～30r/min，真空度为0.01～0.03MPa。
最后将带有硫化剂的再生聚丙烯经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，测试得到产物的熔融指数。若得到的产物的熔融指数为70～80g/10min，则包装备用；若得到的产物熔融指数不在70～80g/10min以内，则调整硫化剂和稀释剂的用量重新进行前处理及加工工艺性调整，直至产物熔融指数为70～80g/10min。
步骤四，采用LFT-D工艺将再生尼龙、相容剂、抗氧剂、润滑剂、玻璃纤维和调整后的再生聚丙烯熔融挤出，得到LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料。
具体地，将均化完成且满足性能指标要求的再生尼龙置于自动喂料系统的第一主喂料筒中，将调整后的再生聚丙烯熔置于自动喂料系统的第二主喂料筒中，将相容剂和染色助剂混合物置于自动喂料系统的第三主喂料筒中，将抗氧剂和润滑剂置于自动喂料系统的辅喂料筒中。根据材料组分配比设定自动喂料参数，具体参见表1。
表1实施例一中零件生产时自动喂料系统的喂料参数
第一喂料筒下料速度(kg/h) 800
第二喂料筒下料速度(kg/h) 200
第三喂料筒下料速度(kg/h) 70
辅喂料筒下料速度(kg/h) 10
玻璃纤维束数量(束) 25±2
在LFT-D机组的自动喂料控制系统上输入喂料参数，以便系统控制机组失重秤按设计的零件材质配方进行喂料。
将满足要求的玻璃纤维置于LFT-D机组的玻纤架上，并引导玻璃纤维纤束沿玻纤下料管道到达双螺杆挤出机的玻纤进料口。
在LFT-D机组上安装开发好的汽车底护板的模压模具和冲孔工装，设定模压成型参数和冲孔参数。
参见图4，所述挤出机的螺杆包括芯轴以及依次固定在该芯轴上的第一输送区螺纹段、第一剪切区剪切块、第二输送区螺纹段、第二剪切区剪切块、第三输送区螺纹段、第三剪切区剪切块、第一反螺纹、第四输送区螺纹段、第四剪切区剪切块、第五输送区螺纹段、第五剪切区剪切块、第六输送区螺纹段、第六剪切区剪切块、第二反螺纹、第七输送区螺纹段，各区域螺纹状态参见图4所示。
双螺杆挤出机的工艺参数设定为：第一段机筒温度为170℃，第二段和第三段机筒温度均为180℃，第四段和第五段机筒温度均为190℃，第六段和第七段机筒温度均为200℃，第八段和第九段机筒温度均为210℃，机头温度为220℃，螺杆转速为600±100rpm，喂料速度根据实际组分配比进行合理调整，真空度为0.01～0.03MPa。
设定LFT-D机组胚料运送系统、胚料抓取机械手、胚料切割系统的运行参数，启动LFT-D机组的双螺杆挤出机，2分钟后启动自动喂料系统，将除玻璃纤维外的材料按设定喂入双螺杆挤出机，待挤出机机头出料后启动挤出机真空脱挥，观察机头的出料状态，待双螺杆挤出机模口出料稳定后截取一定时间间隔的挤出胚料若干段，称量每段胚料的重量，分别记为M11、M12、M13......M1n。然后将准备好的一定数量的玻璃纤维束导入双螺杆挤出机；观察挤出机机头的出料状态，当含有玻璃纤维的胚料稳定挤出后，再次截取与前面相同时间间隔的挤出胚料若干段，称量每段胚料的重量，分别记为M21、M22、M23......M2n。通过计算式
Figure BDA0003716222280000071
得到玻璃纤维含量，其中
Figure BDA0003716222280000072
材料的玻璃纤维含量为30±3％，则进行下一步，否则需通过增减玻璃纤维束的数量使材料的玻璃纤维含量达到要求。
分段启动LFT-D机组的胚料运送系统、切割系统、抓起机械手及液压系统、冲孔系统，调试各系统参数，使各系统能满足零件的生产；设定LFT-D机组模压系统及切块质量参数，投料量为1.45kg，保压时间为30s，模压压力为1400T，模具型腔温度为45℃，模具型芯温度为40℃。胚料运送系统、冲孔工装参数、模压速度及位移、机械手根据零件实际情况调整。最后完全启动LFT-D机组，开始零件生产。
实施例二，一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，按重量份计包括如下组分：90份的再生聚丙烯，10份的再生尼龙，5份的相容剂，0.2份的抗氧剂，0.8份的润滑剂，30份的玻璃纤维，适量的硫化剂、稀释剂和染色助剂，所述硫化剂、稀释剂和染色助剂的用量根据实际情况进行合理调整。玻璃纤维包括横截面呈扁平形的第一玻璃纤维和横截面呈圆形的第二玻璃纤维，所述第一玻璃纤维和第二玻璃纤维的重量份之比为1：1，购自重庆国际复合材料股份有限公司。实施例二中零件生产时自动喂料系统的喂料参数参见表2。
表2实施例二中零件生产时自动喂料系统的喂料参数
第一喂料筒下料速度(kg/h) 900
第二喂料筒下料速度(kg/h) 100
第三喂料筒下料速度(kg/h) 70
辅喂料筒下料速度(kg/h) 10
玻璃纤维束数量(束) 25±2
实施例三，一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，按重量份计包括如下组分：90份的再生聚丙烯，10份的再生尼龙，5份的相容剂，0.2份的抗氧剂，0.8份的润滑剂，30份的玻璃纤维，适量的硫化剂、稀释剂和染色助剂，所述硫化剂、稀释剂和染色助剂的用量根据实际情况进行合理调整。玻璃纤维包括横截面呈扁平形的第一玻璃纤维和横截面呈圆形的第二玻璃纤维，所述第一玻璃纤维和第二玻璃纤维的重量份之比为1：3，购自重庆国际复合材料股份有限公司。实施例二中零件生产时自动喂料系统的喂料参数与实施例一相同。
为了验证说明本申请所述材料的优势，设置对比例一至对比例五，具体组分配比参见表3。
表3实施例一、实施例二、实施例三及对比例一至对比例五的组分配比(单位：kg)
Figure BDA0003716222280000081
对比例三和对比例四采用的聚丙烯为燕山石化的K7100及K7726，尼龙选用岳阳石化YH800。对比例五使用博禄塑料(上海)有限公司提供的LFT-D专用聚丙烯树脂即聚丙烯HJ060UBC作为零件的基础树脂，颜色为黑色，所述聚丙烯HJ060UBC为目前市场上常见LFT-D工艺车汽底护板成熟使用的基础树脂。对比例一中零件生产时自动喂料系统的喂料参数参见表4。
表4对比例一中零件生产时自动喂料系统的喂料参数
第一喂料筒下料速度(kg/h) 500
第二喂料筒下料速度(kg/h) 500
第三喂料筒下料速度(kg/h) 70
辅喂料筒下料速度(kg/h) 10
玻璃纤维束数量(束) 25±2
对比例二和对比例三中零件生产时自动喂料系统的喂料参数与实施例一相同，对比例四中零件生产时自动喂料系统的喂料参数与对比例一相同。
在自动喂料系统控制面板上分别按表1、表2、表4输入实施例一、实施例二、实施例三及对比例一、对比例二的下料速度。按实施例一所述的双螺杆挤出机挤出工艺参数在LFT-D机组的双螺杆挤出机参数控制面板上设定挤出工艺参数。当双螺杆挤出机温度满足要求后，启动并调试LFT-D设备机组，按表3对应数据加入玻璃纤维，调整体系玻璃纤维含量，使玻璃纤维含量满足30±3％的要求。设定LFT-D机组模压系统及切块质量参数与实施例一相同，胚料运送系统、冲孔工装参数、模压速度及位移、机械手根据零件实际情况调整。最后按要求进行零件生产，零件生产正常后可得本申请所述实施例一、实施例二、实施例三及对比例二、对比例一的零件。
对比例三的制备具体为：使用低速搅拌机将聚丙烯K7100及聚丙烯K7726按重量比为5：3的比例混合均匀，在自动喂料系统控制面板上按表1数据输入聚丙烯K7100及聚丙烯K7726混合物、尼龙YH800、相容剂及黑色母粒混合物、抗氧剂及润滑剂混合物的下料速度。按实施例一所述的双螺杆挤出机挤出工艺参数在LFT-D机组的双螺杆挤出机参数控制面板上设定挤出工艺参数。当双螺杆挤出机温度满足要求后，启动并调试LFT-D设备机组，按表3对应数据加入玻璃纤维，调整体系玻璃纤维含量，使玻璃纤维含量满足30±3％的要求。设定LFT-D机组模压系统及切块质量参数与实施例一相同，胚料运送系统、冲孔工装参数、模压速度及位移、机械手根据零件实际情况调整。最后按要求进行零件生产，零件生产正常后可得本申请所述对比例三的零件。
对比例四的制备具体为：使用低速搅拌机将聚丙烯K7100及聚丙烯K7726按重量比为3：2比例混合均匀，在自动喂料系统控制面板上按表4数据输入聚丙烯K7100及聚丙烯K7726混合物、尼龙YH800、相容剂及黑色母粒混合物、抗氧剂及润滑剂混合物的下料速度。按实施例一所述的双螺杆挤出机挤出工艺参数在LFT-D机组的双螺杆挤出机参数控制面板上设定挤出工艺参数。当双螺杆挤出机温度满足要求后，启动并调试LFT-D设备机组，按表3对应数据加入玻璃纤维，调整体系玻璃纤维含量，使玻璃纤维含量满足30±3％的要求。设定LFT-D机组模压系统及切块质量参数与实施例一相同，胚料运送系统、冲孔工装参数、模压速度及位移、机械手根据零件实际情况调整。最后按要求进行零件生产，零件生产正常后可得本申请所述对比例四的零件。
对比例五的制备具体为：将聚丙烯HJ060UBC置于LFT-D机组自动喂料系统的两个主喂料料筒中，在自动喂料系统控制面板上按表5数据分别输入下料速度。按实施例一所述的双螺杆挤出机挤出工艺参数在LFT-D机组的双螺杆挤出机参数控制面板上设定挤出工艺参数。当双螺杆挤出机温度满足要求后，启动并调试LFT-D设备机组，按表3对应数据加入玻璃纤维，调整体系玻璃纤维含量，使玻璃纤维含量满足30±3％的要求。设定LFT-D机组模压系统及切块质量参数与实施例一相同。胚料运送系统、冲孔工装参数、模压速度及位移、机械手根据零件实际情况调整。最后按要求进行零件生产，零件生产正常后可得本申请所述对比例五的零件。
表5对比例五中零件生产时自动喂料系统的喂料参数
第一喂料筒下料速度(kg/h) 500
第二喂料筒下料速度(kg/h) 500
第三喂料筒下料速度(kg/h) 0
辅喂料筒下料速度(kg/h) 0
玻璃纤维束数量(束) 25±2
将实施例一、实施例二、实施例三及对比例一至对比例五制备的零件在标准环境下放置48h并进行外观翘曲程度评价，然后将零件按相关要求进行低温落球冲击、耐热老化及高低温循环测试，同时从零件上截取样条进行悬臂梁缺口冲击强度，热变形温度、拉伸强度、弯曲模量、通孔拉拔力测试，测定方法或测定标准如下。
零件外观：使用零件检具并根据零件外观评价。
玻璃纤维含量：从零件上截样，截样重量约20g，按GB/T 9345.1，方法A(直接煅烧法)，使用600±25℃的温度进行测试；
悬臂梁缺口冲击强度：从零件上截样，尺寸80×10×1.2mm，按照GB/T 1843的方法测试，条件为：-40℃及23℃，A型缺口，缺口深度2mm，测试时使用三根试样重叠进行。
热变形温度：从零件上截样，尺寸80×10×1.2mm，按GB/T 1634的方法测试，测试条件为：载荷1.8MPa，升温速率120℃/min，平放，测试时使用3根试样重叠进行。
拉伸强度：从零件上截样，按1B型样条截样，厚度1.2mm，按GB/T 1040.1和GB/T1040.2的方法测试，实验速度5mm/min，温度23℃；
弯曲模量：从零件上截取测试样，截样尺寸24×15×1.2mm，按GB/T 9341的方法进行实验，实验速度1mm/min，支撑跨度19.2mm，温度23℃；
通孔拉拔力：从零件上截取测试样，试样尺寸100×80×1.2mm，通孔直径12mm，拉伸速度10mm，温度23℃；
低温落球冲击：按照长安汽车VS-01.00-T-14001-A1-2014《塑料件耐冲击性试验规范》进行测试，测试温度-40℃，落球高度1m；
耐热老化性：按长安汽车VS-01 00-T-14022-A1-2015《汽车内外饰件耐热老化试验规范》进行试验，老化时间168h，老化温度90℃、120℃；
高低温循环：按长安汽车VS-01.00-T-14002-A1-2014《汽车内外饰环境循环试验规范》进行试验，高温90℃、120℃，低温-40℃，循环次数3次。以上性能测试结果参见表6、表7。
表6实施例一至实施例三的性能测试结果
Figure BDA0003716222280000111
表7对比例一至对比例五的性能测试结果
Figure BDA0003716222280000121
根据上述测试结果，对比例五成型壁厚1.4mm的零件失败，其余方案零件均能成功成型，表明了本案材料的加工性较好，能够成型1.4mm的汽车底护板。对照分析实施例一和对比例一的测试结果，再生尼龙的加入提升了材料的热变形温度，提升了零件的耐热性。
实施例一、二、三及对比例一至对比例四在零件关键性能，如低温落球冲击、耐热老化性、高低温循环方面的表现相当，均能满足零件设计要求；零件翘曲程度方面，本申请使用扁平玻璃纤维的方案均优于未使用扁平玻璃纤维的方案，表明了偏平玻纤的加入改善了零件的翘曲。由于市售回收材料价格远低于市售石化合成材料，故本申请材料的性价比较高，本方案使用大量再生材料制作，具有碳排及环保优势，目前本案材料及方案已在某车企底盘护板上推广搭载，可取得较大得经济及碳排环保效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，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型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，其特征在于，按重量份计包括如下组分：80～100重量份的再生聚丙烯，5～20重量份的再生尼龙，1～5重量份的相容剂，0.1～0.5重量份的抗氧剂，0.4～1.8重量份的润滑剂，25～35重量份的玻璃纤维，0.05～0.1重量份的硫化剂，5～10重量份的稀释剂；
所述再生聚丙烯与再生尼龙的重量份总和为100；
所述玻璃纤维为第一玻璃纤维或第一玻璃纤维与第二玻璃纤维的混合物，所述第一玻璃纤维横截面呈扁平形，所述第二玻璃纤维横截面呈圆形，当第一玻璃纤维与第二玻璃纤维的混合物时，所述第一玻璃纤维和第二玻璃纤维的重量份之比小于3；
采用硫化剂和稀释剂对再生聚丙烯进行前处理，调整再生聚丙烯的熔融指数至70～80g/10min。
2.根据权利要求1所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，其特征在于，所述再生聚丙烯的性能指标为：熔点为160～170℃，燃烧残余≤3％，熔融指数为10～20g/min，拉伸强度≥18MPa，弯曲模量≥900MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥5kJ/m2；
所述再生尼龙的性能指标为：熔点为210～230℃，燃烧残余≤3％，拉伸强度≥55MPa,弯曲模量≥1800MPa，相对粘度为2.8～3.4。
3.根据权利要求1或2所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，其特征在于：所述硫化剂为DCP硫化剂、双二五硫化剂和二叔丁基硫化剂中的至少一种，所述稀释剂为液体石蜡或丙酮。
4.根据权利要求1或2所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，其特征在于：
所述第一玻璃纤维的截面长度为20～30μm；
所述第一玻璃纤维的截面宽度为4～8μm；
所述第一玻璃纤维的截面宽厚比为(4～5)：1。
5.根据权利要求1或2所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、马来酸酐接枝尼龙、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝尼龙中的至少一种；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和副抗氧剂，所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述副抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和硫代二丙酸二硬脂酸醇酯中的至少一种；
所述润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，所述内润滑剂包括硬脂酸钠、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一种，所述外润滑剂包括聚乙烯蜡。
6.一种LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，按权利要求1～5任一项所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的组分配比进行备料；
步骤二，分别对再生聚丙烯和再生尼龙进行均化处理，均化温度为100±10℃，均化时间为2h；
步骤三，对再生聚丙烯进行前处理及加工工艺性调整：将硫化剂加入到稀释剂中，然后与再生聚丙烯混合搅拌，再将带有硫化剂的再生聚丙烯经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到熔融指数为70～80g/10min的高流动再生聚丙烯；
步骤四，将再生尼龙、相容剂、抗氧剂、润滑剂、玻璃纤维和调整后的再生聚丙烯通过双螺杆挤出机组熔融挤出，得到LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料。
7.根据权利要求6所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中双螺杆挤出机的工艺参数为：第一段和第二段机筒温度均为170±5℃，第三段和第四段机筒温度均为180±5℃，第五段和第六段机筒温度均为190±5℃，第七段和第八段机筒温度均为200±5℃，第九段和第十段机筒温度均为210±5℃，机头温度为220±5℃，螺杆转速为600±100rpm，喂料速度为20～30r/min，真空度为0.01～0.03MPa。
8.根据权利要求6或7所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中双螺杆挤出机的工艺参数为：第一段机筒温度为170±5℃，第二段和第三段机筒温度均为180±5℃，第四段和第五段机筒温度均为190±5℃，第六段和第七段机筒温度均为200±5℃，第八段和第九段机筒温度均为210±5℃，机头温度为220±5℃，螺杆转速为600±100rpm，喂料速度根据实际组分配比进行合理调整，真空度为0.01～0.03MPa。
9.权利要求1～5任一项所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料或权利要求6～8任一项所述的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料的制备方法制得的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料在汽车饰件中的应用，将熔融挤出得到的LFT-D用薄壁抗翘曲复合材料切成预设长度的LFT-D胚料，再将LFT-D胚料转移至装备有薄壁LFT-D成型模具的液压机中进行零件压制，然后使用冲切工装切除零件上需切除的部分，得到薄壁LFT-D再生聚丙烯零件。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述汽车饰件为底护板、前端模块、轮罩衬垫、蓄电池托盘、发动机装饰罩、汽车备胎池、汽车后地板后端、前后舱储物盒、天窗横梁。
CN202210734800.0A 2022-06-27 2022-06-27 Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用 Pending CN115141431A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210734800.0A CN115141431A (zh) 2022-06-27 2022-06-27 Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210734800.0A CN115141431A (zh) 2022-06-27 2022-06-27 Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115141431A true CN115141431A (zh) 2022-10-04

Family

ID=83408210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210734800.0A Pending CN115141431A (zh) 2022-06-27 2022-06-27 Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115141431A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101935420A (zh) * 2010-08-26 2011-01-05 上海耀华大中新材料有限公司 一种lft-d材料的汽车底部导流板及其制造方法
CN103554656A (zh) * 2013-10-14 2014-02-05 上海俊尓新材料有限公司 一种用于lft-d技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料
CN108192334A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 浙江普利特新材料有限公司 一种高性能、低翘曲尼龙材料及其制备方法和应用
CN108276681A (zh) * 2017-12-26 2018-07-13 上海普利特复合材料股份有限公司 一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN109776952A (zh) * 2018-12-17 2019-05-21 会通新材料股份有限公司 一种玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法
CN110423464A (zh) * 2019-08-09 2019-11-08 重庆国际复合材料股份有限公司 一种汽车仪表板用pa6复合材料及其制备方法
CN111117062A (zh) * 2019-12-12 2020-05-08 上海普利特复合材料股份有限公司 一种汽车前端模块用长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN113527873A (zh) * 2021-07-29 2021-10-22 宁波华腾首研新材料有限公司 一种玻纤增强pa6复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101935420A (zh) * 2010-08-26 2011-01-05 上海耀华大中新材料有限公司 一种lft-d材料的汽车底部导流板及其制造方法
CN103554656A (zh) * 2013-10-14 2014-02-05 上海俊尓新材料有限公司 一种用于lft-d技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料
CN108276681A (zh) * 2017-12-26 2018-07-13 上海普利特复合材料股份有限公司 一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN108192334A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 浙江普利特新材料有限公司 一种高性能、低翘曲尼龙材料及其制备方法和应用
CN109776952A (zh) * 2018-12-17 2019-05-21 会通新材料股份有限公司 一种玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法
CN110423464A (zh) * 2019-08-09 2019-11-08 重庆国际复合材料股份有限公司 一种汽车仪表板用pa6复合材料及其制备方法
CN111117062A (zh) * 2019-12-12 2020-05-08 上海普利特复合材料股份有限公司 一种汽车前端模块用长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN113527873A (zh) * 2021-07-29 2021-10-22 宁波华腾首研新材料有限公司 一种玻纤增强pa6复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
段辉平主编: "《材料科学与工程实验教程》", 京航空航天大学出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106589578B (zh) 一种高性能黄麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
US20060264556A1 (en) Fiber reinforced polypropylene composite body panels
CN102532698B (zh) 一种建筑模板材料
CN103554656B (zh) 一种用于lft-d技术制备汽车底护板的聚丙烯复合材料
US20080217961A1 (en) Fiber reinforced polypropylene composite front end modules
CN107892772A (zh) 一种轻质抗翘曲连续玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法
CN111410789A (zh) 一种低气味低voc玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法
CN110655718A (zh) 一种低密度、高刚、高韧聚丙烯复合材料及其制备方法
CN104910517A (zh) 一种双峰分布的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN106009246A (zh) 一种有机纤维增强聚丙烯复合材料及其lft-d成型工艺
CN104403203A (zh) 改性剑麻纤维增强聚丙烯汽车内饰复合材料及其制备方法
CN102924807A (zh) 一种薄壁化汽车保险杠专用聚丙烯复合材料及其制备方法
CN105504504A (zh) 基于麻纤维板材废料回收再利用的汽车内饰用短纤维增强复合材料及其制备方法
CN103044843A (zh) 一种连续长纤维增强abs复合材料及其制备方法
CN104861287A (zh) 一种汽车仪表台用晶须改性pp复合材料及其制备方法
CN105670105A (zh) 一种用于lft-d生产工艺的高流动、高模量、阻燃聚丙烯复合材料
CN115141431A (zh) Lft-d用薄壁抗翘曲复合材料及其制备方法和应用
CN107501718B (zh) 一种增强改性的聚丙烯回收料及其制备方法
CN107903509A (zh) 一种汽车全塑尾门外板材料及其制备方法
CN108276663A (zh) 一种高熔体强度的化学微孔发泡长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN114539678B (zh) 一种节能型再生聚丙烯复合材料及其制备方法
CN111040309A (zh) 聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
CN110564097B (zh) 一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强sma复合材料及其制备方法
CN109251410A (zh) 低翘曲玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN114231023A (zh) 一种低成本、低吸水、易成型pa/pet合金材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20221004

RJ01 Rejection of invention patent application after publication