可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车护板，尤其是一种可降解的玻璃纤维增强复合材料发动机底 护板，既属于汽车零部件领域，又涉及材料领域。
【背景技术】
[0002] 汽车发动机护板是根据各种不同车型定身设计的引擎防护部件，它具有保持发动 机舱清洁，防止路面积水灰尘进入发动机舱；防止汽车行驶过程中轮胎碾压后卷起的沙石 硬物敲击发动机；防止凹凸不平路面及硬物对发动机的刮碰。
[0003] 发动机底护板采用的材料相当广泛。有些车辆采用硬塑、树脂护板，虽然生产工艺 简单，但是该材质的护板在冬季比较容易破碎。有些车辆采用金属底护板，该底护板与非金 属材质的底护板相比，增加了整车的重量，不符合目前社会提倡的"节能减排"的要求，同时 金属材质不能报废回收，造成社会资源、能源的大量浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板，该材料 的发动机底护板在全生命周期可以100%回收再利用，节能减排效果显著。该底护板是以玻 璃纤维增强聚乳酸复合材料为原材料，然后对该材料片材进行预热处理，并且对模具进行 加热，经过一段时间后将预热的片材转移到准备好的底护板模具型腔内，随后进行压制处 理，保压一段时间以后，脱模即可。过程简单，能耗降低。同时，材料配方设计灵活，可以根 据目标零件性能需求定制，即不同增强材料及比例可满足不同力学、加工及其他功能性要 求。在汽车部件成型的过程中，可以保证部件拥有突出的力学性能、良好的耐热性以及易加 工性，并且该材料的部件具有较低的V0C排放、安全无毒。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护 板，其特征在于：该发动机底护板是以玻璃纤维增强聚乳酸复合材料为原材料，该复合材料 通过以下重量分数配比的原料制成： 聚乳酸45-55份、玻璃纤维40份、填料1. 5-5份、硅烷偶联剂1. 5-5份、抗氧剂0. 5-3 份、润滑剂0.1-1份。
[0006] 所述填料是蒙脱土、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉或云母中的至少一种； 该底护板的加工工艺包含以下步骤： a、 采用挤出机按照配比量将原材料聚乳酸、玻璃纤维、填料、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑 剂进行熔融并混合形成熔融混合体，其中熔融流动速率是30g/10min; b、 将步骤a中制得的熔融混合体送入另一台挤出机，使熔融混合体进行充分地混合， 最终形成所需要的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，挤出机挤出的复合材料为坯料；依据选 定车型发动机底护板的尺寸，确定玻璃纤维增强聚乳酸复合材料坯料的重量和尺寸，将从 挤出机出来的坯料直接裁剪成所需要的坯料片材； c、 将步骤b中的材料片材进行预热处理15min-20min，并且对模具进行加热，加热温度 210°C，经过一段时间后将预热的片材转移到准备好的底护板模具型腔内，随后进行压制 处理，保压大概3min以后，脱模即可；由于刚出模的产品容易变形，所以需要放置在简单的 定型模具上，等产品冷却后再取下来。
[0007] 本发明所述的硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷。
[0008] 本发明所述的抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚或双（3, 5-三级丁基-4-羟 基苯基）硫酿。
[0009] 本发明所述的润滑剂为TPW609脂肪酸类和TPW665脂肪酸类。
[0010] 本发明的优点和积极效果是： 1、本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板制备方法简单，生成的底护板具 有良好的抗冲击性、耐腐蚀性以及优异的热性能。它不会影响发动机下沉，可有效防止凹凸 地面对发动机的拖挂和撞击，还对路面的泥土和雪地有一定的防护作用。而且，该玻璃纤维 增强聚乳酸复合材料底护板在报废的时候可以100%回收再利用，可生物降解成C0jPH20， 无任何环境负荷，尤其质量轻，密度仅为1. 6g/cm3,各项力学性能优异，热性能突出，具有广 泛的应用前景。
[0011] 2、本发明的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料可替代传统金属材料而用作汽车发动 机底护板，其成型方法简单，该底护板耐高温、结构尺寸稳定，这是一般的塑料材料发动机 底护板所无法达到的。该玻璃纤维增强聚乳酸复合材料具有广泛的应用前景，未来可探索 用在某些汽车内外饰件，比如保险杠前格栅、电池托盘、装饰条等，也可用在列车上，拟开发 件有列车车灯灯罩、座椅扶手以及支架等。
[0012] 3、本发明所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料具有传统材料所不具备的可生物 降解、环境友好、原料可再生、易加工等特性，并且机械性能、热稳定性以及尺寸稳定性优 异；尤其是用该种材料所制造的发动机底护板，以及其他汽车结构件(如：保险杠前格栅 等)、列车拟开发件(如车灯灯罩、座椅扶手等)，具有重量轻、外观良好，能够较好地满足汽 车构件的各种性能要求。
【附图说明】
[0013]图1为本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板成型工艺流程图。
[0014]图2是本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板可再生降解流程图。
【具体实施方式】
[0015] 为更好地理解本发明，下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0016]按配比量选取原料：聚乳酸含量50kg，玻璃纤维40kg，滑石粉(无机填料)4kg，硅 烷偶联剂（乙烯基硅烷)3. 5kg，抗氧剂（2,6-三级丁基-4-甲基苯酚)2kg，润滑剂（TPW609 脂肪酸类）〇· 5kg。
[0017] 制造方法包括以下步骤： a、 采用挤出机按照配比量将上述原材料聚乳酸、玻璃纤维、滑石粉、乙烯基硅烷、2， 6-三级丁基-4-甲基苯酚、TPW609脂肪酸类润滑剂进行熔融并混合形成熔融混合体，其中 熔融流动速率是30g/10min; b、 将步骤a中制得的熔融混合体送入另一台挤出机，使熔融混合体进行充分地混合， 最终形成所需要的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，挤出机挤出的复合材料为坯料；依据选 定车型发动机底护板的尺寸，确定玻璃纤维增强聚乳酸复合材料坯料的重量和尺寸，将从 挤出机出来的坯料直接裁剪成所需要的坯料片材； C、将步骤b中的材料片材进行预热处理15min-20min，并且对模具进行加热到210°C， 经过一段时间后将预热的片材转移到准备好的底护板模具型腔内，随后进行压制处理，保 压大概3min以后，脱模即可；由于刚出模的产品容易变形，所以需要放置在简单的定型模 具上，等产品冷却后再取下来。
[0018] 表1 40%玻璃纤维增强聚乳酸复合材料与其他材料性能对比
由表1可知： 本发明所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料具有多方面优越的性能，密度低，热变形 温度高。收缩率小，适用于尺寸较大件。并且拉伸强度和弹性模量较高。未来将会有很宽 阔的发展空间和前景。
[0019] 由附图2所示：当选定车型车生命周期终止的时候，需要对其进行报废回收处理， 首先使对该报废的汽车进行拆解，将得到玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板部 件，接下来，采用静电分离塑料法对废旧的材料回收颗粒或碎片状的玻璃纤维和聚乳酸。再 将分解充分的玻璃纤维和聚乳酸放在一定温度、湿度及微生物环境中进行分解处理，转化 成能量、C02、H20和堆肥，用于植物生长的需要。再次，对成熟的植物进行提取和萃取，得到 纤维素、淀粉、糖类、油类等物质，将这些物质采用生物和化学技术得到生物基复合材料，采 用该生物基复合材料就可以重新制造汽车部件以及整车。该过程是可循环利用的，符合当 今社会废物再利用的提倡和要求，有很重要的现实意义。
[0020] 上述实施方式只是用于对本发明的内容进行阐述，但并不限制，因此与本发明权 利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括权利要求书的范围内。
【主权项】
1. 一种可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板，其特征在于：该可 生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料通过以下的重量分数配比的原料制成： 聚乳酸45-55份、玻璃纤维40份、填料1. 5-5份、硅烷偶联剂1. 5-5份、抗氧剂0. 5-3 份、润滑剂0.1-1份； 所述填料是蒙脱土、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉或云母中的至少一种； 该底护板的加工工艺包含以下步骤： a、 采用挤出机按照配比量将原材料聚乳酸、玻璃纤维、填料、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑 剂进行熔融并混合形成熔融混合体，其中熔融流动速率是30g/10min ; b、 将步骤a中制得的熔融混合体送入另一台挤出机，使熔融混合体进行充分地混合， 最终形成所需要的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，挤出机挤出的复合材料为坯料；依据选 定车型发动机底护板的尺寸，确定玻璃纤维增强聚乳酸复合材料坯料的重量和尺寸，将从 挤出机出来的坯料直接裁剪成所需要的坯料片材； c、 将步骤b中的材料片材进行预热处理15min-20min，并且对模具进行加热210° C，经 过一段时间后将预热的片材转移到准备好的底护板模具型腔内，随后进行压制处理，保压 大概3min以后，脱模即可；由于刚出模的产品容易变形，所以需要放置在简单的定型模具 上，等产品冷却后再取下来。2. 根据权利要求1所述的一种可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底 护板，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷。3. 根据权利要求1所述的一种可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底 护板，其特征在于：所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚或双（3, 5-三级丁基-4-羟 基苯基）硫酿。4. 根据权利要求1所述的一种可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底 护板，其特征在于：所述润滑剂为TPW609脂肪酸类和TPW665脂肪酸类。
【专利摘要】本发明涉及一种可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板，该发动机底护板是以玻璃纤维增强聚乳酸复合材料为原材料，该复合材料通过以下重量分数配比的原料制成：聚乳酸45-55份、玻璃纤维40份、填料1.5-5份、硅烷偶联剂1.5-5份、抗氧剂0.5-3份、润滑剂0.1-1份，本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料发动机底护板制备方法简单，制得的底护板具有良好的抗冲击性、耐腐蚀性以及优异的热性能，该材料的发动机底护板在全生命周期可以100%回收再利用，节能减排效果显著。
【IPC分类】C08K3/34, C08L67/04, C08K13/04, C08K7/14, C08K5/5425
【公开号】CN105237976
【申请号】CN201510747640
【发明人】赵颖, 马芳武, 王月强, 佘烁, 熊长丽, 王晓军, 张斌, 赵花磊
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月6日