CN115181318B - 一种可膨胀塑胶的制备方法及其在车用金属紧固件中的应用 - Google Patents

一种可膨胀塑胶的制备方法及其在车用金属紧固件中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可膨胀塑胶的制备方法及其在车用金属紧固件中的应用。所述可膨胀塑胶由以下组分：EAA树脂40～60份、EAA‑g‑GMA粘结相容剂5～15份、滑石粉20~30份、OBSH发泡剂6～15份、增塑剂1～3份、发泡助剂1～3份。本发明采用高分子材料共混复合改性技术，添加自制的具有粘结及相容双功效的EAA‑g‑EMGA，采用低温混炼加工成型工艺，可挤出、注塑或裁剪成各种规格形状的可膨胀塑胶，并将其应用在汽车金属紧固件上，经过汽车制造的加热烘烤生产线完成完全发泡，并与金属紧固件产生很强的粘结，起到密封、防尘防水、降噪、减振、防拆卸破坏等作用，配合螺母，可增加锁合力，给予车身构件更强的完全性，完全替代现有功能单一的普通橡胶垫片及有环境污染的发泡胶粘剂。

Description

一种可膨胀塑胶的制备方法及其在车用金属紧固件中的应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种可膨胀塑胶的制备方法及其在车用金属紧固件中的应用。
背景技术
现有车用金属紧固件密封材料，主要采用乙烯-醋酸乙烯发泡材料或橡胶密封材料或聚氨酯密封材料，其中乙烯-醋酸乙烯发泡材料尽管可以制得较大发泡倍率的材料，但商家为追求利润最大化基本采用的是偶氮系列发泡剂，这种发泡剂在应用过程中会产生一系列的环境污染问题，且以乙烯-醋酸乙烯发泡材料作为车用紧固件的密封，很容易松脱，粘结性不足；采用功能单一的普通橡胶垫片或有环境污染性的发泡胶粘剂，耐热稳定性差，粘结力不够，耐老化性差，在汽车生产烤漆工艺中需要高温加热，这种密封材料就容易脱胶或老化。因此开发一种适合汽车生产工艺的综合性能良好的金属紧固件密封材料是完全必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可膨胀塑胶的制备方法及其在车用金属紧固件中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶，其由以下重量份的原料制备而成：
EAA树脂：40～60份；
EAA-g-GMA粘结相容剂:5～15份；
超细滑石粉：20~30份；
高活性表面处理OBSH发泡剂：6～15份；
增塑剂：1～3份；
发泡助剂：1～3份。
所述EAA树脂中AA的含量为15～28％，熔融指数为15～25g/10min。
一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，包括以下步骤：
1）制备EAA-g-GMA粘结相容剂
1-1）将EAA树脂放入真空干燥箱中，在70~ 80℃温度下恒温干燥8~9 h，制得干燥的EAA树脂（含水量≤0.2%）；
1-2）按照GMA与EAA树脂的质量比为1:8～1:12，将GMA与干燥后的EAA树脂高速混合均匀，将混合好的物料倒入喂料机的料斗中，定量喂入反应挤出机中，控制反应挤出机料筒的各段温度，1段为80℃（加料段），2段为85℃，3段为90℃，4段为95℃，5段为95℃，6段为95℃，7段为90℃，机头挤出温度为90℃，螺杆转速为45~50 r/min，排气段真空度为0.1MPa,反应物经过熔融，混合，反应，排气，过滤，冷却成条切粒成型，风干后即得EAA-g-GMA粘结相容剂；
2）制备高活性表面处理OBSH发泡剂
所述高活性OBSH发泡剂纯度为99%，经表面改性剂及分散剂处理后制得，制备方法如下：将干5~10g OBSH加入到装有30ml水和170ml丙醇混合溶液三口烧瓶中，机械搅拌至均匀，超声波处理30~40min，常温条件下边磁力搅拌边缓慢加入1~2g偶联剂反应12~24h，反应完成后过滤，边真空抽滤边用无水乙醇清洗3~5遍，然后50~55℃恒温真空干燥制得高活性OBSH发泡剂；
其中，所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照重量比1:1~3组成，本发明实施例所用的型号分别为KH-570和KH-550；
3）制备可膨胀塑胶
将EAA及EAA-g-GMA投入90~100℃的密炼机中熔融混合均匀，再投入滑石粉混炼，最后加入增塑剂、高活性OBSH发泡剂及发泡助剂，混合均匀后出料，趁热将料团放进预热至90-95℃的开炼机中进行薄通混炼5~8次，出片，冷却24小时后，即得可膨胀塑胶。
所述可膨胀塑胶可根据需要裁剪成各种形状、规格装在各金属紧固件上，或将料片破碎后进行二次加工（挤出或注塑）成各种形状嵌套在金属紧固件上。
本发明所提供的EAA-g-GMA粘结相容剂是以EAA为基础材料通过引入强极性反应性基团GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯），具有高接枝率，使复合材料具有高的极性、反应性，具有良好的粘合性，韧性，相容性，耦合性，增容性，能有效提高复合材料的相容性和填料的分散性，同时提高同金属件的粘合性，提高产品性能。
经过表面处理过的高活性OBSH发泡剂，因其表面带有极性基团，可以最大限度地达到功能强化，从而尽可能地减少添加比例，而且可以使发泡剂在基体树脂中均匀分布，减少粉体间的团聚，提高表面均匀度，最终使复合材料发泡气孔细密均匀。
本发明采用高分子材料共混复合改性技术，创新性地添加自制的具有粘结及相容双功效的EAA-g-EMGA,采用一种低温混炼加工成型工艺，可挤出、注塑或裁剪成各种规格形状的可膨胀塑胶，并将其应用在汽车金属紧固件上，经过汽车制造现有的加热烘烤生产线完成完全发泡，并与金属紧固件产生很强的粘结，起到密封、防尘防水、降噪、减振、防拆卸破坏等作用，配合螺母，可增加锁合力，给予车身构件更强的完全性，完全替代现有功能单一的普通橡胶垫片及有环境污染的发泡胶粘剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。实施例仅是对本发明的进一步补充和说明，而不是对发明的限制。
实施例1
EAA-g-GMA粘结相容剂的制备
1）将EAA树脂放入真空干燥箱中，在70℃温度下恒温干燥9 h，制得干燥的EAA树脂（含水量=0.19%）；
2）按照GMA与EAA树脂的质量比为1:8，将GMA与干燥后的EAA树脂高速混合均匀，将混合好的物料倒入喂料机的料斗中，定量喂入反应挤出机中，控制反应挤出机料筒的各段温度，1段为80℃（加料段），2段为85℃，3段为90℃，4段为95℃，5段为95℃，6段为95℃，7段为90℃，机头挤出温度为90℃，螺杆转速为45 r/min，排气段真空度为0.1Mpa，反应物经过熔融，混合，反应，排气，过滤，冷却成条切粒成型，风干后即得EAA-g-GMA粘结相容剂。
实施例2
EAA-g-GMA粘结相容剂的制备
1）将EAA树脂放入真空干燥箱中，在80℃温度下恒温干燥h，制得干燥的EAA树脂（含水量=0.2%）；
2）按照GMA与EAA树脂的质量比为1:12，将GMA与干燥后的EAA树脂高速混合均匀，将混合好的物料倒入喂料机的料斗中，定量喂入反应挤出机中，控制反应挤出机料筒的各段温度，1段为80℃（加料段），2段为85℃，3段为90℃，4段为95℃，5段为95℃，6段为95℃，7段为90℃，机头挤出温度为90℃，螺杆转速为50 r/min，排气段真空度为0.1MPa,反应物经过熔融，混合，反应，排气，过滤，冷却成条切粒成型，风干后即得EAA-g-GMA粘结相容剂。
实施例3
EAA-g-GMA粘结相容剂的制备
1）将EAA树脂放入真空干燥箱中，在75℃温度下恒温干燥8.5 h，制得干燥的EAA树脂（含水量=0.18%）；
2）按照GMA与EAA树脂的质量比为1:10，将GMA与干燥后的EAA树脂高速混合均匀，将混合好的物料倒入喂料机的料斗中，定量喂入反应挤出机中，控制反应挤出机料筒的各段温度，1段为80℃（加料段），2段为85℃，3段为90℃，4段为95℃，5段为95℃，6段为95℃，7段为90℃，机头挤出温度为90℃，螺杆转速为50 r/min，排气段真空度为0.1MPa,反应物经过熔融，混合，反应，排气，过滤，冷却成条切粒成型，风干后即得EAA-g-GMA粘结相容剂。
实施例4
高活性OBSH发泡剂的制备方法
将5g OBSH加入到装有30ml水和170ml丙醇混合溶液三口烧瓶中，机械搅拌至均匀，超声波处理30 min，常温条件下边磁力搅拌边缓慢加入1g偶联剂反应18 h，反应完成后过滤，边真空抽滤边用无水乙醇清洗5遍，然后50℃恒温真空干燥，制得高活性OBSH发泡剂；
其中，所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照重量比1:1组成，本实施例所用的型号分别为KH-570和KH-550。
实施例5
高活性OBSH发泡剂的制备方法
将10g OBSH 加入到装有30ml水和170ml丙醇混合溶液三口烧瓶中，机械搅拌至均匀，超声波处理40min，常温条件下边磁力搅拌边缓慢加入2g偶联剂反应24h，反应完成后过滤，边真空抽滤边用无水乙醇清洗3遍，然后55℃恒温真空干燥，制得高活性OBSH发泡剂；
其中，所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照重量比1: 3组成。
实施例6
高活性OBSH发泡剂的制备方法
将8g OBSH 加入到装有30ml水和170ml丙醇混合溶液三口烧瓶中，机械搅拌至均匀，超声波处理35min，常温条件下边磁力搅拌边缓慢加入1.5 g偶联剂反应12 h，反应完成后过滤，边真空抽滤边用无水乙醇清洗4遍，然后55℃恒温真空干燥，制得高活性OBSH发泡剂；
其中，所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照重量比1:2组成。
实施例6
一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，包括以下步骤：
1)称取以下重量份的原料：
EAA树脂：40～60份；
EAA-g-GMA粘结相容剂:5～15份；
超细滑石粉：20~30份；
高活性OBSH发泡剂：6～15份；
增塑剂：1～3份；
发泡助剂：1～3份。
所述EAA树脂中AA的含量为15～28％，熔融指数为15～25g/10min。
2）将EAA及EAA-g-GMA投入90~100℃的密炼机中熔融混合均匀，再投入滑石粉混炼，最后加入增塑剂、高活性OBSH发泡剂及发泡助剂，混合均匀后出料，趁热将料团放进预热好的开炼机中进行薄通混炼5~8次，出片，冷却24小时后，即得可膨胀塑胶。
实施例7
一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，包括以下步骤：
1)称取以下重量份的原料：
EAA树脂：40份；
实施例1制备的EAA-g-GMA粘结相容剂:5份；
超细滑石粉：20份；
实施例4制备的OBSH发泡剂：6份；
增塑剂：1份；
发泡助剂：1份；
2）将EAA及EAA-g-GMA投入90℃的密炼机中熔融混合均匀，再投入滑石粉混炼，最后加入增塑剂、高活性OBSH发泡剂及发泡助剂，混合均匀后出料，趁热将料团放进预热至90℃的开炼机中进行薄通混炼6次，出片，冷却24小时后，即得可膨胀塑胶。
实施例8
一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，包括以下步骤：
1)称取以下重量份的原料：
EAA树脂：50份；
实施例2制备的EAA-g-GMA粘结相容剂:10份；
超细滑石粉：25份；
实施例5制备的OBSH发泡剂：10份；
增塑剂：12份；
发泡助剂：2份。
2）将EAA及EAA-g-GMA投入95℃的密炼机中熔融混合均匀，再投入滑石粉混炼，最后加入增塑剂、高活性OBSH发泡剂及发泡助剂，混合均匀后出料，趁热将料团放进预热至90℃的开炼机中进行薄通混炼7次，出片，冷却24小时后，即得可膨胀塑胶。
实施例9
一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，包括以下步骤：
1)称取以下重量份的原料
EAA树脂：60份；
实施例3制备的EAA-g-GMA粘结相容剂:15份；
超细滑石粉：30份；
实施例6制备的OBSH发泡剂： 15份；
增塑剂：3份；
发泡助剂：3份。
2）将EAA及EAA-g-GMA投入100℃的密炼机中熔融混合均匀，再投入滑石粉混炼，最后加入增塑剂、高活性OBSH发泡剂及发泡助剂，混合均匀后出料，趁热将料团放进预热至95℃的开炼机中进行薄通混炼8次，出片，冷却24小时后，即得可膨胀塑胶。

Claims (8)

1.一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，其特征在于，所述可膨胀塑胶其由以下重量份的原料制备而成：
EAA树脂：40～60份；
EAA-g-GMA粘结相容剂:5～15份；
滑石粉：20~30份；
OBSH发泡剂：6～15份；
增塑剂：1～3份；
发泡助剂：1～3份；
所述可膨胀塑胶的制备方法包括以下步骤：
1）制备EAA-g-GMA粘结相容剂
按照GMA与EAA树脂的质量比为1:8～1:12，将GMA与EAA树脂混合均匀，将混合好的物料倒入喂料机的料斗中，定量喂入反应挤出机中，反应物经过熔融，混合，反应，排气，过滤，冷却成条切粒成型，风干后即得；
2）制备OBSH发泡剂
所述OBSH发泡剂的制备方法如下：将5~10g OBSH加入到装有30ml水和170ml丙醇混合溶液三口烧瓶中，机械搅拌至均匀，超声波处理30~40min，常温条件下边磁力搅拌边缓慢加入1~2g偶联剂反应12~24h，反应完成后过滤，边真空抽滤边用无水乙醇清洗3~5遍，然后50~55℃恒温真空干燥，制得OBSH发泡剂；
3）将EAA及EAA-g-GMA投入90~100℃的密炼机中熔融混合均匀，再投入滑石粉混炼，最后加入增塑剂、OBSH发泡剂及发泡助剂，混合均匀后出料，趁热将料团放进预热好的开炼机中进行薄通混炼5~8次，出片，冷却，即得可膨胀塑胶。
2.根据权利要求1所述的一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，其特征在于，所述EAA树脂中AA的含量为15～28％，熔融指数为15～25g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，其特征在于，所述EAA-g-GMA粘结相容剂的制备过程中，所述EAA树脂经干燥至含水量≤0.2%，再与GMA混合均匀。
4. 根据权利要求1所述的一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，其特征在于，EAA-g-GMA粘结相容剂的制备过程中，控制反应挤出机料筒的各段温度如下： 1段为80℃，2段为85℃，3段为90℃，4段为95℃，5段为95℃，6段为95℃，7段为90℃，机头挤出温度为90℃，螺杆转速为45~50 r/min，排气段真空度为0.1Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，其特征在于，OBSH发泡剂的制备过程中，所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照重量比1:1~3组成。
6.根据权利要求1所述的一种用于密封车用金属紧固件的可膨胀塑胶的制备方法，其特征在于，所述开炼机预热至90-95℃。
7.根据权利要求1~6任一项所述的制备方法得到的可膨胀塑胶。
8.根据权利要求1~6任一项所述的制备方法得到的可膨胀塑胶在车用金属紧固件中的应用。
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