CN117799265A - 一种车辆底部护板用可回收板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆底部护板用可回收板材及其制备方法，板材由N个结构单元层叠构成，结构单元包括由下至上的高熔点的聚丙烯编织层和低熔点的聚丙烯粘结层，聚丙烯编织层由聚丙烯带材经纬向交织而成，包括径向聚丙烯带材和纬向聚丙烯带材。该板材结构单元由聚丙烯粘结层和聚丙烯编织层组成，成分都是聚丙烯，不必再进行拆解分离等原有车用复合材料的回收步骤，能够直接粉碎再利用，所以可以实现完全回收。构成聚丙烯编织层的聚丙烯带材在生产时经过大牵伸后密度降低，相应的聚丙烯带重量得到降低；大牵伸使聚丙烯分子高度取向，宏观表现为聚丙烯带材的高拉伸力，提高最终可回收板材的抗拉伸抗撕裂能力，也即实现轻质高强的有益效果。
Description
技术领域
本发明属于车用热塑性复合材料设计制造领域，具体地说，是一种车辆底部护板用可回收板材及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，车辆用的复合材料技术也随之越来越成熟。当前使用的复合材料多为纤维增强树脂类型，纤维的形态可以是短纤也可以是连续纤维，树脂可选用通用塑料或者高性能的工程塑料，例如玻璃纤维增强聚丙烯，玻纤增强聚酯，碳纤维增强聚苯硫醚等，通过不同的成型工艺制成各种车用零部件。
车辆底部护板是汽车底盘防护系统的重要外饰件材料，能够阻挡泥沙、碎石，积水的侵蚀，减少空气阻力等功能。目前常用的用于制造汽车底部护板的材料是适用模压工艺的短切玻璃纤维增强聚丙烯LWRT板，聚酯短纤维或聚酯连续纤维毡，适用注塑工艺的玻纤增强聚丙烯树脂等。因为这些都是两种或两种以上不同材料组成的复合材料，拆解回收再利用困难，再利用率低。在汽车保有量不断扩大的趋势下，开发可回收再利用的汽车用材十分迫切且必要。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种车辆底部护板用可回收板材及其制备方法，所述板材适用于车辆底部护板部件的生产制造。该板材有多层结构全由聚丙烯制成，在满足车辆底部护板的诸多性能要求的同时，借鉴了材料领域同质不同材的概念，也即是用高分子材料的纤维或带材增强该高分子材料本身。所以可以实现100％回收。所述制备方法可以有效解决聚丙烯加工过程中的收缩问题，使板材平整克重均匀。本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明公开了一种车辆底部护板用可回收板材，板材由N个结构单元层叠构成，结构单元包括由下至上的高熔点的聚丙烯编织层和低熔点的聚丙烯粘结层，聚丙烯编织层由聚丙烯带材经纬向交织而成，包括径向聚丙烯带材和纬向聚丙烯带材。
作为进一步地改进，本发明所述的N为至少2以上；当N为双数，下面的N/2层与上面的N/2层呈90度排列堆叠，板材的每平方米重量1000-2000g，厚度为1.4-2.6mm。
作为进一步地改进，本发明所述的车辆底部护板用可回收板材还包括设置于板材上表面和下表面的耐刮擦聚丙烯层。
本发明还公开了一种车辆底部护板用可回收板材的制备方法，包括如下步骤：
1)通过挤出牵伸工艺得到聚丙烯带材；
2)将步骤1)得到的聚丙烯带材通过编织工艺得到聚丙烯编织层；
3)通过淋膜工艺将共聚聚丙烯复合在经步骤2)处理的聚丙烯编织层上得到结构单元；
4)将步骤3)得到的结构单元缠绕在金属框架上，金属框架可旋转，来实现结构单元的缠绕，制得多层结构单元；
5)将步骤4)缠绕完成的多层结构单元连同金属框架一起转移至模压机进行压合，得车辆底部护板用可回收板材。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤1)中挤出牵伸所用聚丙烯为均聚聚丙烯，所选用的均聚聚丙烯为多种不同分子量分布的聚丙烯组合料，聚丙烯组合料的熔点为165-171℃。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤1)中聚丙烯带材的牵伸倍率为12-15倍，所得聚丙烯带材的宽度为1.8-2.5mm，厚度为20-70μm。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤2)中制备而成的聚丙烯编织层的宽度为500-2500mm，每平方米重量为50-300gsm，步骤2)得到的聚丙烯编织层经过定型烘箱热处理，特别的热处理温度为105-115℃，时间为1-3小时，再进入步骤3)。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤3)中共聚聚丙烯为聚丙烯组合料，聚丙烯组合料熔点为142-150℃，熔指为30-58g/10min，步骤3)中制得的结构单元上共聚聚丙烯每平方米重量为10-80g，结构单元的每平方米重量为60-380g。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤4)中将结构单元缠绕在金属框架上，金属框架可沿着长度方向旋转轴和宽度方向旋转轴旋转来实现结构单元的缠绕，缠绕时聚丙烯粘结层在内侧，聚丙烯编织层在外侧。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤5)中，模压机在工作时进行快速的加热和冷却，闭模时温度设定高于聚丙烯粘结层熔点，低于聚丙烯编织层熔点，压力范围为20-100bar。
本发明的有益效果如下：
该板材结构单元由聚丙烯粘结层和聚丙烯编织层组成，成分都是聚丙烯，不必再进行拆解分离等原有车用复合材料的回收步骤，能够直接粉碎再利用，所以可以实现完全回收。
构成聚丙烯编织层的聚丙烯带材在生产时经过大牵伸后密度降低，相应的聚丙烯带重量得到降低；大牵伸使聚丙烯分子高度取向，宏观表现为聚丙烯带材的高拉伸力，提高最终可回收板材的抗拉伸抗撕裂能力，也即实现轻质高强的有益效果。
由于板材成分只有聚丙烯，没有无机填料或增强组分的加入时加工过程中容易收缩变形，收缩会影响表面平整度和美观；此外由于板材是多层压合，收缩产生的层间滑移对层间结合强度不利。设定的定型烘箱热处理能消除聚丙烯带材在牵伸时的热历史降低收缩率。通过设定的淋膜工艺将聚丙烯粘结层复合在聚丙烯编织层上，聚丙烯粘结层对聚丙烯编织层支撑，能降低后续热加工时的结构单元收缩率。通过引入缠绕结构单元在金属框架上加工的方法，得益于金属框架对结构单元的牵拉作用解决了加工收缩问题，使得板材表面平整美观，增加层间结合强度。
金属框架灵活调整，可以按照顾客需要进行尺寸的调节，使可回收板材规格满足不同顾客的要求。可回收板材的平方米重量通过缠绕的层数进行调节，总缠绕层数的一半与另外一半呈90度排列，缩小材料的纵横向力学差异。
构成聚丙烯编织层的聚丙烯带材与聚丙烯粘结层的熔点最大有约30℃的差值，这个差值增加了模压机中压制时的加工温度窗口，模压机合模时温度设定在高于聚丙烯粘结层熔点，低于聚丙烯编织层熔点。宽的加工温度窗口便于工艺和设备的调整，提高加工工艺的宽容度和加工设备的易用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是聚丙烯带材断面结构示意图；
图2是聚丙烯编织层结构示意图；
图3是结构单元断面示意图；
图4是板材和金属框架示意图；
图5是长度和宽度方向缠绕方式示意图；
图6是带耐刮擦层的板材结构示意图；
图中11是宽度，12是厚度，21是径向聚丙烯带材，22是纬向聚丙烯带材，31为聚丙烯粘结层，32是聚丙烯编织层，41是板材长，42是板材宽，43是金属框长，44是金属框宽，51是长度方向旋转轴，52是幅宽A，53是幅宽B，54是宽度方向旋转轴，61是耐刮擦聚丙烯层，62是2n层的结构单元。
具体实施方式
本发明公开了一种车辆底部护板用可回收板材，板材由N个结构单元层叠构成，结构单元包括由下至上的高熔点的聚丙烯编织层32和低熔点的聚丙烯粘结层31，聚丙烯编织层32由聚丙烯带材经纬向交织而成，包括径向聚丙烯带材21和纬向聚丙烯带材22。N为至少2以上；当N为双数，下面的N/2层与上面的N/2层呈90度排列堆叠，板材的每平方米重量1000-2000g，厚度为1.4-2.6mm。车辆底部护板用可回收板材还可以包括设置于板材上表面和下表面的耐刮擦聚丙烯层61。
本发明还公开了一种车辆底部护板用可回收板材的制备方法，包括如下步骤：
1)通过挤出牵伸工艺得到聚丙烯带材；挤出牵伸所用聚丙烯为均聚聚丙烯，所选用的均聚聚丙烯为多种不同分子量分布的聚丙烯组合料，聚丙烯组合料的熔点为165-171℃，聚丙烯带材的牵伸倍率为12-15倍，所得聚丙烯带材的宽度为1.8-2.5mm，厚度为20-70μm；均聚聚丙烯的不同分子量分布为80％-90％的重均分子量范围为4×105到4.3×105，5％-10％的重均分子量范围为3.6×105到3.8×105，5％-10％的重均分子量范围4.3×105到4.5×105的聚丙烯组合料；
2)将步骤1)得到的聚丙烯带材通过编织工艺得到聚丙烯编织层32；制备而成的聚丙烯编织层32的宽度为500-2500mm，每平方米重量为50-300gsm；得到的聚丙烯编织层32经过定型烘箱热处理，特别的热处理温度为105-115℃，时间为1-3小时；
3)通过淋膜工艺将共聚聚丙烯复合在经步骤2)处理的聚丙烯编织层32上得到结构单元；共聚聚丙烯为聚丙烯组合料，聚丙烯组合料熔点为142-150℃，熔指为30-58g/10min，制得的结构单元上共聚聚丙烯每平方米重量为10-80g，结构单元的每平方米重量为60-380g。共聚聚丙烯是不同分子量分布为75％-79％的重均分子量1.8×105到3.5×105，10％的重均分子量范围为3.5×105到5.0×105，10％的重均分子量范围为5.0×105到8.3×105，1％-5％的重均分子量范围为8.3×105到11×105的聚丙烯组合料。
4)将步骤3)得到的结构单元缠绕在金属框架上，金属框架可旋转，来实现结构单元的缠绕，制得多层结构单元；结构单元缠绕在金属框架上，金属框架长宽的尺寸可调节，所述金属框架可旋转，来实现结构单元的缠绕。特别的，所述金属框架可旋转是指金属框架能够绕长度方向旋转轴51旋转，也可以绕宽度方向旋转轴54旋转。制备时金属框架旋转时转轴先沿长度方向或宽度方向缠绕N层后再沿宽度方向或长度方向缠绕N层，N大于2；当N为偶数时总缠绕层数的一半与另外一半呈90度排列。缠绕时聚丙烯粘结层31在内侧，聚丙烯编织层32在外侧。为奇数时，前面的N+1/2层或N-1/2层，与对应后面的N-1/2层或N-1/2层呈90度排列堆叠。
5)将步骤4)缠绕完成的多层结构单元连同金属框架一起转移至模压机进行压合，得车辆底部护板用可回收板材。将步骤4缠绕完成的多层结构单元连同金属框架一起转移至模压机进行压合。模压机在工作时进行快速的加热和冷却，缩短生产节拍，保证产品性能。模压机闭模时温度设定高于聚丙烯粘结层31熔点，低于聚丙烯编织层32熔点。加热和冷却的过程压力始终保持，压力范围为20-100bar。加热模压后冷却得到不同熔点聚丙烯复合的全聚丙烯板材。
制备而成的结构单元层叠时上层结构单元的聚丙烯编织层32与下层结构单元的聚丙烯粘结层31紧贴，通过加热加压聚丙烯粘结层31全部融化，聚丙烯编织层32表面部分融化。上述融化部分冷却结晶使聚丙烯粘结层31与聚丙烯编织层32结合更加牢固。
下面通过具体实施例、结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的解释和说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
首先是聚丙烯带材的制备，制备工艺为公知的挤出牵伸工艺，具体的路线为聚丙烯切片上料-螺杆熔融混合-平模挤出-水冷-切丝-加热-牵伸-二次加热-二次牵伸-卷绕。所用聚丙烯为均聚聚丙烯，均聚聚丙烯为90％的重均分子量范围为4×105到4.3×105，5％的重均分子量范围为3.6×105到3.8×105，5％的重均分子量范围4.3×105到4.5×105的聚丙烯组合料，均聚聚丙烯组合料熔点为169℃。牵伸倍率的选择十分重要，过高的牵伸倍率时有两点不利影响，首先会造成聚丙烯带材毛羽增多，大大增加聚丙烯带材后续编织工序的难度；其次大牵伸下聚丙烯带材的拉伸性能下降。过低的牵伸倍率时聚丙烯分子没有被充分牵伸，同样会造成拉伸性能下降，也无法达成密度降低的预期。综合生产便利性和产品性能表现，确定经过两次牵伸后牵伸倍率为12-15倍是合适的，作为优选牵伸倍率为14。
经过制备得到的聚丙烯带材断面如图1所示，宽度11为1.8-2.5mm，厚度12为20-70μm。
然后是聚丙烯编织层32的制作，使用纺织领域公知的编织工艺制作聚丙烯编织层32。所述聚丙烯编织层32示意图如图2所示，由径向聚丙烯带材21和纬向聚丙烯带材22交织而成，因为在领域内公知这里不再叙述编织过程。编织层的幅宽按需设定为500mm到2500mm，幅宽的大小决定了最终成品的尺寸，考虑到加工过程的尺寸损耗与裁切，上述幅宽范围时产品的尺寸为400*400mm到2400mm*2400mm范围内的一个。编织层的每平方米重量为50g-300g，类似的，不同平方米重量的组合能够赋予可回收板材不同的平方米重量。作为实施例优选编织层的平方米重量为100g
高分子物理的研究表明将高分子材料在合适温度下进行热处理，可以让高分子链进行充分运动，或者让未完成的结晶进行充分结晶，这样一方面可以消除结构的内在缺陷，另一方面还可以提高聚集态结构的规整性，从而提高产品的力学性能，同时降低材料的收缩趋势。所以将经过编织的聚丙烯编织层32送入温度为90-105℃的环境内进行热处理，时间为2.0-3.0小时来达到有益效果。综合考虑能耗及生产节拍，以及产品性能的表现，优选热处理温度为95-100℃，热处理时间为2.0小时。为优选热处理的条件，设计了同热处理时间不同的热处理温度，以及相同热处理温度不同热处理时间的试验和测试。试验采用了相同的平方米重量120g的聚丙烯编织层32，拉伸测试参考ISO 13934，收缩率测试参考ISO14616。如表1对比实验表明，如果热处理过于充分，高分子链中本身的一些薄弱点会发生解缠现象，分子间的作用力有所降低，体现在材料上，力学性能下降，收缩率增加。另外热处理时间或温度不足时分子链运动不够充分，同样的达不到产品热处理的目的。因此上述条件作为优选。
表1聚丙烯编织层32热处理试验结果
| 热处理时间/h | 2 | 2 | 2 | 1 | 3 | 5 |
| 热处理温度/℃ | 80 | 100 | 120 | 100 | 100 | 100 |
| 拉伸力/N | 281 | 405 | 312 | 277 | 385 | 308 |
| 收缩率/％ | 2.9 | 7.2 | 12.2 | 4.3 | 6.4 | 13.5 |
接下来将共聚聚丙烯通过公知的淋膜工艺复合在热处理后的聚丙烯编织层32上，形成聚丙烯粘结层31。所述共聚聚丙烯是77％的重均分子量1.8×105到3.5×105，10％的重均分子量范围为3.5×105到5.0×105，10％的重均分子量范围为5.0×105到8.3×105，3％的重均分子量范围为8.3×105到11×105的聚丙烯组合料。共聚聚丙烯组合料熔点为145℃。
经过高牵伸倍率牵伸过后的聚丙烯带材表面为非极性，表面自由能低，经测定其表面能为28dynes/cm。因此在淋膜复合前需要对聚丙烯编织层32进行表面处理来增加其表面能，高表面能表面能够促进粘结层的聚丙烯熔体成核，使聚丙烯熔体在聚丙烯编织层32表面外延取向晶体生长形成横晶，从而提供足够的界面强度。所以，所述淋膜工艺需包含电晕处理步骤。
所述聚丙烯粘结层31的每平方米重量为10-80g，聚丙烯粘结层31的平方米重量根据聚丙烯编织层32的平方米重量和粘结效果进行调整。所述粘结效果通过剥离测试进行评估。聚丙烯粘结层31的平方米重量过低时会使聚丙烯编织层32的层间剥离力过低，聚丙烯粘结层31的平方米重量过高时，共聚聚丙烯占结构单元整体的重量比例增加，相应的构成聚丙烯编织层32的均聚聚丙烯的占比就会降低，也就是提供材料力学性能的组分占比降低，造成产品力学性能下降。
为评估最优比例，设计试验测试了不同重量比时的双层结构的层间剥离力和最大拉伸力。所述双层结构由两个结构单元复合后得到，不同比例的复合条件相同。如表2所示的试验数据表明构成粘结层的均聚规聚丙烯与构成聚丙烯编织层32的共聚聚丙烯重量比例为15％时，双层结构的层间剥离力和最大拉伸力综合评估优异，因此作为优选。也即是说结构单元平方米重量为115g作为优选。所述层间剥离力采用的测试方法参考GB/T 2792-2014，所述最大拉伸力测试方式参考ISO 13934。结构单元的断面示意图如图3所示，图中聚丙烯粘结层31位于虚线框内为聚丙烯编织层32的上部。
表2不同重量比时的层间剥离力和最大拉伸力数据
| 粘结层与编织层重量比 | 层间剥离力/N | 最大拉伸力/N |
| 5％ | 12 | 462 |
| 10％ | 27 | 531 |
| 15％ | 59 | 653 |
| 20％ | 62 | 577 |
接下来是缠绕的过程，得到的复合有粘结层的聚丙烯编织层32缠绕在金属框架上做层叠。所述金属框架可以在其长宽方向上自由伸缩，根据不同顾客对板材的尺寸要求调节长宽。结合图示说明，如图4所示客户需求的板材为矩形长宽分别用板材长41和板材宽42指代。作为实施例取板材长41和板材宽42分别为1200毫米和1000毫米，则金属框长43调整为1200+100毫米，金属框宽44调整为1000+100毫米；如图5所示，相应的选取幅宽A52的复合有聚丙烯粘结层31的聚丙烯编织层32缠绕在长度方向上，缠绕时框架绕长度方向旋转轴51进行旋转，缠绕n层后再调整缠绕方向至宽度方向旋转轴54，框架沿宽度方向旋转轴54进行旋转时将幅宽B53的复合有粘结层的聚丙烯编织层32缠绕在宽度方向上，幅宽A52和幅宽B53的长度分别为1200+50毫米、1000+50毫米。同样缠绕n层后带夹持机构的转移机械臂将2n层结构单元夹持固定在金属框架上，n为大于1且小于20的自然整数。考虑到最终可回收板材的平方米重量为主流汽车底部护板的1200g，优选n＝5。
然后是压合工序，转移机械臂连同框架转移淋2n层结构单元62至压合装置。本发明所述压合装置的与常规材料加工领域用到的压机不同的是，压机的升温和降温速率大以完成压制所需的急热急冷。压机是平模或有相应造型的模具。平模时得到片材；有造型模具则可直接压制成相应造型的到部件，制品形式灵活调节。工艺方面，模具温度区间在80-160℃；具体来说，合模前模具温度为120℃，然后闭模加压，所述加压的压力P1加压的同时升温至160℃然后再加压，所述保压压力为P2，P2大于P1，压力的范围为2-130bar，P1优选压力为30bar，P2优选压力为50bar。P1压力保压时间10s，P2压力保压时间70s，共计保压80s时间后降温至80℃然后泄压开模，具体见表3。
表3压合工艺表
| 时间/s | 0-10 | 10-35 | 35-50 | 50-80 |
| 温度/℃ | 120-150 | 150-160 | 160 | 160-80 |
| 压力/bar | 30 | 50 | 50 | 50 |
温度和压力以及加工时间的设定可以将所淋膜材和编织布表层融化，同时保留编织布内部高取向结构；融化的淋膜层和编织布表层在所设定温度和压力下融和，在冷却的过程中结晶而产生层间粘结。机械臂转移材料至裁切装置，切去边角余料即完成所述板材的制备。
除此之外，如图6所示在层压前在顶部和底部放置耐刮擦聚丙烯层61，与2n层的结构单元62一起合压，增强板材的耐刮擦性能。板材可提供给零部件制造商用于车辆底部护板等部件的模压制造。
对比例1
为了进一步说明实施例的有益效果，设置不使用金属框架缠绕的方式层叠复合粘结层的聚丙烯编织层32，而是选取相同门幅和相同克重的结构单元，使用裁刀裁切同金属框架尺寸一致的尺寸层叠，层叠方向和方式与实施例相同，层叠完成后放入压机压合，其余技术特征均与实施例相同，最终制得复合板材后做相关评价。需要明确的是层间剥离同样参考GB/T 2792-2014，拉伸强度测试参考ISO527，下同。对比例1制得的板材制得的材料物性数据如下表4。
表4实施例与对比例1的物性
从表4可以看出，由于缺少金属框架的牵拉，对比例1在压合加工后尺寸大幅降低，出现明显的收缩现象，导致板材平方米重量大幅增加，层间剥离力与拉伸强度也较实施例下降明显。
对比例2
为了进一步说明实施例的有益效果，设置最高层压压合温度为140℃、150℃、170℃、180℃所得材料编号分别为对比例2-1,、对比例2-2、对比例2-3，对比例2-4其余技术特征均与实施例相同，最终制得复合板材后做相关评价。相关物性数据见下表5：
表5对比例2不同最高压合温度的物性
| 对比例2-1 | 对比例2-2 | 对比例2-3 | 对比例2-4 | |
| 平方米重量/g | 1215 | 1195 | 1198 | 1203 |
| 尺寸/(长度*宽度)mm | 1200*1000 | 1200*1000 | 1201*1000 | 1200*1001 |
| 厚度/mm | 1.9 | 1.7 | 1.5 | 1.4 |
| 层间剥离/N | 7 | 53 | 70 | -- |
| 拉伸强度/MPa | 253 | 562 | 411 | 380 |
最高压合温度140℃时结构单元中的粘结层不能充分融化，无法起到粘结作用。表5中数值变化也证实，对比例2-1层间剥离力只有7N。150℃时粘结层融化，但聚丙烯编织层32表面仍为固体，界面结合强度较实施例差。当最高压合温度超出聚丙烯熔点时，聚丙烯编织层32的部分高度取向的大分子会发生重排，降低取向度进而影响板材的拉伸强度。对比例2-4因为聚丙烯编织层32与粘结层发生熔融无法剥离，所以数据空缺。另外可以看到四个温度下板材平方米重量和尺寸无明显差异，也进一步说明本发明公开的工艺步骤的设定可以解决热加工的收缩问题。
对比例3
为了进一步说明实施例的有益效果，在聚丙烯带材生产工序设置不用的牵伸倍率为6、10、16，得到的聚丙烯带材及后续加工方法工艺等技术特征均与实施例相同，所得板材编号分别为对比例3-1、对比例3-2、对比例3-3，最终制得复合板材后做相关评价。相关结果如下表6：
表6对比例3不同牵伸倍率的物性
| 对比例3-1 | 对比例3-2 | 对比例3-3 | |
| 平方米重量/g | 1332 | 1254 | 1158 |
| 尺寸/(长度*宽度)mm | 1200*1001 | 1201*1000 | 1201*1001 |
| 厚度/mm | 1.8 | 1.7 | 1.6 |
| 层间剥离/N | 58 | 60 | 62 |
| 拉伸强度/MPa | 228 | 574 | 433 |
从表6的数据可以看到对比例3-1的平方米重量为1332g，随牵伸倍率的增加，平方米重量下降；对比例3-1、3-2、3-3的拉伸强度都不及实施例，所测得的数据进一步说明本发明提出的高牵伸倍率的可以降低板材平方米重量的同时维持高强的力学表现，也即轻质高强。
对比例4
为了进一步说明实施例的有益效果，设置聚丙烯编织层32未经过热处理，热处理温度80℃和120℃三种情况，其余技术特征均与实施例相同，所得板材分别记为对比例4-1、对比例4-2和对比例4-3，得到复合板材后做相关评价。相关结果如下：
表7对比例4不同热处理条件的物性
| 对比例4-1 | 对比例4-2 | 对比例4-3 | |
| 平方米重量/g | 1432 | 1254 | 1178 |
| 尺寸/(长度*宽度)mm | 1200*1001 | 1201*1001 | 1201*1000 |
| 厚度/mm | 1.6 | 1.7 | 1.7 |
| 层间剥离/N | 61 | 58 | 64 |
| 拉伸强度/MPa | 453 | 521 | 411 |
未经热处理的对比例4-1平方米重量较实施例增加明显，说明4-1板材发生了收缩；拉伸强度与对比例4-2相比较小，说明热处理能够提升板材的拉伸强度，但当热处理温度过高时如对比例4-3，拉伸强度较对比例4-1小，如实施例中所述高分子链中本身的一些薄弱点发生解缠现象，分子间的作用力有所降低，体现在材料上，力学性能下降。
综上所述，本发明提供了一种车辆底部护板用可回收板材及其制备方法，所得板材轻质高强，可100％回收再利用。
得益于优异的材料性能，通过本发明提出制备方法制备得到的可回收板材不仅可以用在车辆底部护板上，还可以用在车辆仪表台，车门内饰板，车辆立柱饰板等内饰部件上，以替代这些部件用的不可或不易回收的复合材料。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术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)
1.一种车辆底部护板用可回收板材，其特征在于，所述的板材由N个结构单元层叠构成，所述的结构单元包括由下至上的高熔点的聚丙烯编织层和低熔点的聚丙烯粘结层，所述的聚丙烯编织层由聚丙烯带材经纬向交织而成，包括径向聚丙烯带材和纬向聚丙烯带材。
2.根据权利要求1所述的车辆底部护板用可回收板材，其特征在于，所述的N为至少2以上；当N为双数，下面的N/2层与上面的N/2层呈90度排列堆叠，所述板材的每平方米重量1000-2000g，厚度为1.4-2.6mm。
3.根据权利要求1或2所述的车辆底部护板用可回收板材，其特征在于，所述的车辆底部护板用可回收板材还包括设置于板材上表面和下表面的耐刮擦聚丙烯层。
4.一种车辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)通过挤出牵伸工艺得到聚丙烯带材；
2)将步骤1)得到的聚丙烯带材通过编织工艺得到聚丙烯编织层；
3)通过淋膜工艺将共聚聚丙烯复合在经步骤2)处理的聚丙烯编织层上得到结构单元；
4)将步骤3)得到的结构单元缠绕在金属框架上，所述金属框架可旋转，
来实现结构单元的缠绕，制得多层结构单元；
5)将步骤4)缠绕完成的多层结构单元连同金属框架一起转移至模压机进行压合，得车辆底部护板用可回收板材。
5.根据权利要求4所述的车辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，所述的步骤1)中挤出牵伸所用聚丙烯为均聚聚丙烯，所选用的均聚聚丙烯为多种不同分子量分布的聚丙烯组合料，所述的聚丙烯组合料的熔点为165-171℃。
6.根据权利要求5所述的车辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，所述的步骤1)中聚丙烯带材的牵伸倍率为12-15倍，所得聚丙烯带材的宽度为1.8-2.5mm，厚度为20-70μm。
7.根据权利要求4或5或6所述的车辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中制备而成的聚丙烯编织层的宽度为500-2500mm，每平方米重量为50-300gsm，步骤2)得到的聚丙烯编织层经过定型烘箱热处理，特别的热处理温度为105-115℃，时间为1-3小时，再进入步骤3)。
8.根据权利要求7所述的车辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中共聚聚丙烯为聚丙烯组合料，所述的聚丙烯组合料熔点为142-150℃，熔指为30-58g/10min，所述的步骤3)中制得的结构单元上共聚聚丙烯每平方米重量为10-80g，所述结构单元的每平方米重量为60-380g。
9.根据权利要求8所述的车辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，所述的步骤4)中将结构单元缠绕在金属框架上，所述金属框架可沿着长度方向旋转轴和宽度方向旋转轴来实现结构单元的缠绕，缠绕时聚丙烯粘结层在内侧，聚丙烯编织层在外侧。
10.根据权利要求4或5或6或8或9所述的辆底部护板用可回收板材的制备方法，其特征在于，所述的步骤5)中，所述的模压机在工作时进行快速的加热和冷却，闭模时温度设定高于聚丙烯粘结层熔点，低于聚丙烯编织层熔点，压力范围为20-100bar。
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