一种汽车盖板用复合材料
阅读：662发布：2023-02-15
专利汇可以提供一种汽车盖板用复合材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于高分子材料技术领域，涉及一种 汽车 盖板用 复合材料 。所述复合材料包含如下 质量 份组分：聚丙烯60-80份、三元乙丙 橡胶 40-50份、滑石粉10-20份、麻 纤维 增强体15-30份；所述麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。，下面是一种汽车盖板用复合材料专利的具体信息内容。
1.一种汽车盖板用复合材料，其特征在于，所述复合材料包含如下质量份组分：
聚丙烯60-80份、三元乙丙橡胶40-50份、滑石粉10-20份、麻纤维增强体15-30份；
所述麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述麻纤维编织物为双向编织，编织成二维平面结构或三维立体结构。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述麻纤维编织物的孔隙间距为
0.05-0.5mm，孔隙率15-30％。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述表面改性的步骤包括：将麻纤维编织物溶于含有苯胺衍生物的乙醇溶液中，搅拌10-30min后，紫外光照射。
5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述苯胺衍生物的质量百分比浓度为
1-10％。
6.根据权利要求4或5所述的复合材料，其特征在于，所述苯胺衍生物为4-乙基苯胺、对异丙基苯胺、对异丁基苯胺中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述紫外光照射时间为20-30min，波长为250-330nm，紫外光强度为1-50mW/cm2。
8.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯为二元或三元嵌段共聚聚丙烯，熔融指数15-30g/10min；所述均聚聚丙烯的平均分子量为20000-60000。
9.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶中乙烯含量为60-
80％，熔融指数为0.5-5g/10min。
一种汽车盖板用复合材料
技术领域
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种汽车盖板用复合材料。
背景技术
[0002] 随着现代科技的高速发展，新材料和新工艺的不断进步，时下人们对汽车的质量要求提出一系列更高的要求，主要表现在舒适性、安全性、环保性和美观性等方面。汽车盖板是汽车非常重要的外覆盖件,它的质量的好坏直接影响着汽车的外观质量。且盖板出于经常维护需要，要便于安装和拆装，对强度和韧性有一定的要求。目前汽车盖板主要以ABS、ABS/PC、增强PP等材料注塑而成，尤其普遍采用的是聚丙烯-三元乙丙橡胶(PP-EPDM)共混体系。聚丙烯-三元乙丙橡胶(PP-EPDM)共混体系具有优异的耐候、耐臭氧、良好的耐高温，其耐油和耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶(CR)不相上下，可以用普通热塑性塑料的加工设备进行加工，具有加工简便、成本低、可连续生产并可回收利用等优点。然而，PP-EPDM共混体系属于绝缘材料，易聚积电荷且导热性能较差，且PP-EPDM体系的强度和耐抗冲击性能较差，这些缺点在很大程度上限制了PP-EPDM在汽车盖板上的应用。
[0003] 针对单独使用PP-EPDM共混体系的缺陷，目前本领域通用的解决方案是在此二元共混体系中引入第三组分改善其缺陷。第三组分可以为高分子聚合物，如公开号为CN105694213A的专利公开一种三元乙丙橡胶/硅橡胶/聚丙烯动态硫化热塑性弹性体，通过引入硅橡胶，使得EPDM和硅橡胶动态硫化，实现优异的加工性能和使用性能；第三组分可以为无机填料，如公开号为CN104163992A的专利公开的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，使用纳米碳纤维增强PP-EPDM，提高强度和耐热水平。然而，众所周知，无机填料与高分子聚合物的相容性较差，在共混体系中分散困难，导致材料综合性能变差或不稳定。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对目前PP-EPDM共混体系的缺陷，使用麻纤维增强体以提高麻纤维与体系的相容性，从而有效提高材料的强度和韧性，并达到一定的阻燃效果。
[0005] 为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车盖板用复合材料，所述复合材料包含如下质量份组分：
[0006] 聚丙烯60-80份、三元乙丙橡胶40-50份、滑石粉10-20份、麻纤维增强体15-30份；
[0007] 所述麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0008] 作为优选，所述麻纤维编织物为双向编织，编织成二维平面结构或三维立体结构。
[0009] 作为优选，所述麻纤维编织物的孔隙间距为0.05-0.5mm，孔隙率15-30％。
[0011] 作为优选，所述苯胺衍生物的质量百分比浓度为1-10％。
[0012] 作为优选，苯胺衍生物为4-乙基苯胺、对异丙基苯胺、对异丁基苯胺中的一种或多种。进一步优选为对异丙基苯胺。
[0014] 作为优选，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯为二元或三元嵌段共聚聚丙烯，熔融指数15-30g/10min；所述均聚聚丙烯的平均分子量为20000-60000。
[0015] 进一步优选，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯以质量比1-10:1形成的混合物。
[0016] 作为优选，所述三元乙丙橡胶中乙烯含量为60-80％，熔融指数为0.5-5g/10min。
[0017] 麻纤维是自然界丰富的天然植物纤维，具有质地坚硬、富有弹性、拉伸强度高、耐摩擦、耐低温等特点，逐步替代合成纤维成为复合材料的增强体系。麻纤维由于含有大量的羟基而呈现亲水性，而聚丙烯、EPDM这种聚合物为憎水性，当麻纤维与这些憎水聚合和混合时，疏水性的聚合物与亲水性的麻纤维之间的界面粘合性差，亲水性的麻纤维十分容易聚集成团，导致麻纤维在基体中分散不佳，不利于制备高强度的复合材料；同时麻纤维还存在结构不均匀和尺寸稳定性差的缺陷，亲水性的麻纤维还容易吸取外界的水分，这些缺陷使混合材料在使用过程中界面逐渐脱粘，造成材料的性能不断下降。
[0018] 本发明先将麻纤维双向编织成二维平面结构或三维立体结构，解决如上所述麻纤维结构和尺寸不稳定的缺陷，后续再进行的表面改性，使得麻纤维编织物形成更加复杂的网络结构，填充于基体中作为骨架，提高复合材料强度。麻纤维表面存在大量的羧基和羟基基团，这些基团在高强度紫外光照下，与苯胺衍生物的氨基发生反应，从而在麻纤维表面以共价键形式连接苯胺衍生物，其中乙醇作为溶剂，可以促进反应的进行。苯胺衍生物为4-乙基苯胺、对异丙基苯胺、对异丁基苯胺中的一种或多种，优先为对异丙基苯胺，苯环上对位形成氨基和异丙基，其中氨基与麻纤维编织物表面结合，异丙基与聚丙烯和EPDM相连，从而提高麻纤维与聚丙烯和EPDM基体分子之间的作用力，改善麻纤维在基体中的分散性。
[0019] 为了进一步提高本发明的复合材料成分之间的相容性，在本发明的另一个实施例中添加0.5-1份相容剂，其选自PE-g-MAH、PP-g-MA、EVA-g-MAH、POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SMA树脂中的一种或几种。
[0020] 为了进一步提高本发明的耐候性，在本发明的另一个实施例中，添加0.2-0.5份抗氧剂，所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂或者亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种复配，所述受阻酚类抗氧剂包括1010、736、264、1098、300中至少一种，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括168、P-EPQ、618、626中的至少一种。
[0021] 本发明的复合材料应用于汽车盖板，而汽车零部件普遍需要具有良好的阻燃性，因此在本发明的另一个实施例中，还添加0.5-2份阻燃剂，所述的阻燃剂可为本领域常规使用的固体阻燃剂，较佳地为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、十溴二苯醚、硼酸锌、聚磷酸铵、70％氯化石蜡或其组合。
[0022] 使用本发明的复合材料制备汽车盖板的制备过程包括：按照所述原料配比，称取除麻纤维增强体以外的原料置于高混机中，混合均匀，并加入到螺杆注塑机中，并在螺杆注塑机的中段加入麻纤维增强体，熔融共混，将熔体注入盖板型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得盖板制品。
[0023] 其中，螺杆转速为40-80rmp，螺杆注塑机的料筒温度分为三个区，前区温度为210-230℃、中区温度为200-220℃、后区温度为180-200℃。注塑压力为50-80MPa，注塑模具温度为20-60℃。
[0024] 本发明通过在PP-EPDM共混体系中添加苯胺衍生物改性的麻纤维编织物，利用苯环的特殊结构以及苯环上对位取代的氨基和烷基，提高麻纤维与基体的相容性，从而提高了复合材料的热稳定性和力学性能。由此复合材料制备的汽车盖板产品质量稳定，具有良好的刚性和韧性。
具体实施方式
[0025] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0026] 实施例1
[0027] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0028] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为1mm，孔隙率50％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0029] 实施例2
[0030] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0031] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为13％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0032] 实施例3
[0033] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0034] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为0.5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0035] 实施例4
[0036] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0037] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照10min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0038] 实施例5
[0039] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为80000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0040] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0041] 实施例6
[0042] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为50％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0043] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0044] 实施例7
[0045] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯，平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0046] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0047] 实施例8
[0048] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为共聚聚丙烯(丙烯与乙烯共聚物)，熔融指数20g/10min；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0049] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0050] 实施例9
[0051] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯(丙烯与乙烯共聚物)以质量比为5:1形成的混合物，共聚聚丙烯熔融指数为20g/10min，均聚聚丙烯的平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0052] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的4-乙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0053] 实施例10
[0054] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯70份、三元乙丙橡胶45份、滑石粉15份、麻纤维增强体20份；聚丙烯为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯(丙烯与乙烯共聚物)以质量比为5:1形成的混合物，共聚聚丙烯熔融指数为20g/10min，均聚聚丙烯的平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为70％，熔融指数为2g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0055] 其中麻纤维编织物为双向编织，为二维平面结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.1mm，孔隙率20％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为5％的对异丙基苯胺的乙醇溶液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为20mW/cm2下辐射光照25min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0056] 实施例11
[0057] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯60份、三元乙丙橡胶40份、滑石粉10份、麻纤维增强体15份，PP-g-MA0.8份，氢氧化铝1份；聚丙烯为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯(丙烯与乙烯共聚物)以质量比为2:1形成的混合物，共聚聚丙烯熔融指数为15g/10min，均聚聚丙烯的平均分子量为30000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为60％，熔融指数为1g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0058] 其中麻纤维编织物为双向编织，为三维立体结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.2mm，孔隙率22％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为3％的对异丁基苯胺的乙醇溶液中，搅拌10min后，在紫外光波长为330nm、强度为40mW/cm2下辐射光照20min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0059] 实施例12
[0060] 本实施例复合材料由以下质量份组分组成：聚丙烯80份、三元乙丙橡胶50份、滑石粉20份、麻纤维增强体30份，抗氧剂1010 0.3份，三氧化二锑0.5份；聚丙烯为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯(丙烯与乙烯共聚物)以质量比为6:1形成的混合物，共聚聚丙烯熔融指数为30g/10min，均聚聚丙烯的平均分子量为50000；三元乙丙橡胶中乙烯含量为80％，熔融指数为4g/10min；麻纤维增强体为麻纤维编织物经表面改性而得。
[0061] 其中麻纤维编织物为双向编织，为三维立体结构，麻纤维编织物的孔隙间距为0.5mm，孔隙率30％，将上述麻纤维编织物悬浮于质量分数为8％的对异丁基苯胺的乙醇溶
2
液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为10mW/cm下辐射光照30min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
2
液中，搅拌20min后，在紫外光波长为330nm、强度为10mW/cm下辐射光照30min，取出，用乙醇和水反复冲洗，50℃下干燥得到上述麻纤维增强体。
[0062] 为了突出体现本发明的技术效果，设计了以下对比例。
[0063] 对比例1
[0064] 对比例1与实施例10的区别在于，对比例1的复合材料中不包含麻纤维增强体，其它与实施例10相同。
[0065] 对比例2
[0066] 对比例2与实施例10的区别在于，对比例2的麻纤维增强体并非编织物，而是直接使用麻纤维丝表面改性而得。其它与实施例10相同。
[0067] 对比例3
[0068] 对比例3与实施例10的区别在于，对比例3的麻纤维增强体为没有进行表面改性的麻纤维编织物。其它与实施例10相同。
[0069] 对比例4
[0070] 对比例4与实施例10的区别在于，对比例4的麻纤维增强体先进行表面改性，再编织成麻纤维编织物。其它与实施例10相同。
[0071] 对比例5
[0072] 对比例5与实施例10的区别在于，对比例5的麻纤维增强体的表面改性中采用苯胺代替对异丙基苯胺，其它与实施例10相同。
[0073] 使用实施例1-12以及对比例1-5的复合材料分别制备汽车盖板样板：按照各例的原料配比，称取除麻纤维增强体以外的原料置于高混机中，混合均匀，并加入到螺杆注塑机中，并在螺杆注塑机的中段加入麻纤维增强体，熔融共混，将熔体注入盖板型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得盖板制品。其中，螺杆转速为50mp，螺杆注塑机的料筒温度分为三个区，前区温度为230℃、中区温度为210℃、后区温度为190℃。注塑压力为60MPa，注塑模具温度为50℃。将各自获得的样板进行性能测试，测试结果如表1所示。
[0074] 表1实施例1-12以及对比例1-5制备的汽车盖板性能参数
[0075]
[0076] 麻纤维增强体是本发明的核心所在，没有包含麻纤维增强体的对比例1只是简单的PP-EPDM共混体系，其制备的盖板性能参数显著低于本发明实施例的。而麻纤维增强体的制备方法以及表面改性化合物影响最终麻纤维与基体的相容性，如对比例2的麻纤维增强体没有编织，对比例3的麻纤维增强体没有表面处理，对比例5的用苯胺代替对异丙基苯胺表面改性，获得的复合材料中，麻纤维自身易团聚，在基体中的分散性大大下降，由此获得的盖板性能依旧显著低于实施例组。而盖板聚丙烯和EPDM结构、麻纤维编织物的孔隙间距、制备麻纤维增强体的苯胺衍生物的种类及苯胺衍生物的反应浓度等等，这些条件都对复合材料的性能产生一定的影响，需要合理搭配调控，实施例10为搭配出的最优实施例，其制备的盖板相对于其它实施例而言具有最佳的性能。
[0077] 综上所述，本发明通过在PP-EPDM共混体系中添加苯胺衍生物改性的麻纤维编织物，提高麻纤维与基体的相容性，并通过对pp和EPDM结构的优选，从而提高复合材料的力学性能。由此制备的汽车盖板产品质量稳定，具有良好的刚性和韧性。
[0078] 另外，本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)。
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