一种轻量化、耐冲击汽车用复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种轻量化、耐冲击的汽车用复合材料的制备方法，属于汽车用材料领域。本发明的具体思路为：在聚合物基体中引入具有“止裂钉”作用的圆孔结构，可以预防和阻止裂纹的形成和扩展，从而提高材料的抗冲击性能，而此圆孔结构由空心玻璃微珠实现，空心玻璃微珠同时可以进一步减轻复合材料的质量；具体工艺为：将空心玻璃微珠以一定配比加入到基体中，然后采用双螺杆挤出机混合造粒；对于空心玻璃微珠填充汽车用复合材料，外力作用时，空心玻璃微珠可产生如下作用：“镶嵌”在基体中的玻璃微珠，其作用如同“止裂钉”，可以阻止裂纹的形成和扩展；另外，玻璃微珠通过粉碎，脱粘进一步耗能，以上诸多因素提高了复合材料的冲击强度，同时可以大幅度减少复合材料的质量，实现汽车轻量化的发展需求，从而获得轻量化、耐冲击的汽车用复合材料。
【专利说明】一种轻量化、耐冲击汽车用复合材料的制备方法
[0001]【技术领域】
本发明属于汽车用材料领域，特别涉及一种轻量化、耐冲击汽车用复合材料的制备方法，制备的汽车用复合材料质量轻，性能优。
[0002]【背景技术】
汽车的重量会给车辆的燃效及行驶性能造成很大的影响，故汽车轻量化为汽车发展的趋势之一，并且随着汽车使用的普及与数量的增加，对汽车具有更高的抗冲击性能的要求。塑料，尤其是热塑性复合材料由于密度小、设计灵活、耐冲击、抗振等优点，在汽车领域的应用逐渐广泛。
[0003]目前主要通过将橡胶等柔韧性较好的成分引入到聚合物基体中获得韧性良好的汽车用聚合物基复合材料，但不能很好实现汽车的轻量化要求，并且以降低聚合物的刚性为代价；另外为实现汽车轻量化的要求，亦有采用如下方案:即保持与以往材料同等强度的同时，制造出更薄的部件，所采用的混合树脂中主要含有聚丙烯和橡胶两种特性不同的成分，但根据保险杠基材表面及内部所需的功能，需要形成双面结构，所以制造工艺上将较为复杂。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种轻量化、耐冲击汽车用复合材料的制备方法。提出可以获得耐冲击特性优良而又质轻的汽车用复合材料的制造方法。
[0006]一种汽车用复合材料的制备方法，其特征在于:复合材料由聚合物基体、空心玻璃微珠组成，制备步骤为:将质量百分比`为5-50%的空心玻璃微珠加入到质量百分比为50-95%的聚合物基体中，然后采用双螺杆挤出机混合造粒；双螺杆挤出机机身温度为1600C _260°C，机头温度为 160-260°C，螺杆转速为 100-800 r/min。
[0007]根据实际需要，所述复合材料中还可以加入增韧剂、填料、染色剂，极性添加剂，抗氧剂或光稳定剂中的一种或几种，增韧剂、填料、染色剂、极性添加剂、抗氧剂或光稳定剂的加入总量为复合材料加入量的1_50%。
[0008]本发明所述玻璃微珠可以为空心的，添加空心玻璃微珠可以大幅降低复合材料的质量并提高材料的冲击强度；也可以是实心的，起到提高材料冲击强度的作用。
[0009]本发明所述的其它添加组分可以包括增韧剂、填料、染色剂、极性添加剂、抗氧剂、光稳定剂等其它组分。
[0010]本发明所述的聚合物基体可以为聚丙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物(POE)塑料等，可以是一种成分、也可以是多种成分的混合。
[0011]本发明所述的增韧剂可以是柔韧性良好的聚合物材料，如EPR(乙丙橡胶)、EPDM (三元乙丙橡胶)、SBS (苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、SBR (丁苯橡胶)等。
[0012]本发明所述的增韧剂可以是柔韧性良好的聚合物材料，如EPR(乙丙橡胶)、EPDM (三元乙丙橡胶)、SBS (苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、SBR (丁苯橡胶)等的粉末状增韧材料；
本发明所述的混合造粒可以一次挤出造粒，也可以是二次或多次挤出造粒。
本发明的具体思路为:在聚合物基体中引入具有“止裂钉”作用的圆孔结构，可以预防和阻止裂纹的形成和扩展，从而提高材料的抗冲击性能，而此圆孔结构由空心玻璃微珠实现，空心玻璃微珠同时可以进一步减轻复合材料的质量；具体工艺为:将空心玻璃微珠以一定配比加入到基体中，然后采用双螺杆挤出机混合造粒；对于空心玻璃微珠填充汽车用复合材料，外力作用时，空心玻璃微珠可产生如下作用:“镶嵌”在基体中的玻璃微珠，其作用如同“止裂钉”，可以阻止裂纹的形成和扩展(图O ;另外，玻璃微珠通过粉碎(图2)，脱粘进一步耗能(图3)，以上诸多因素提高了复合材料的冲击强度，同时可以大幅度减少复合材料的质量，实现汽车轻量化的发展需求，从而获得轻量化、耐冲击的汽车用复合材料。
[0013]本发明所述具有“止裂钉”作用的圆孔结构可以通过玻璃微珠实现，也可以通过其它具有圆形结构的微观粒子实现，起到提高材料冲击强度的作用。
[0014]【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的空心玻璃微珠填充聚丙烯复合材料冲断后的表面形貌；
图2为本发明中所添加的空心玻璃微珠受力破碎；
图3为本发明所添加的空心玻璃微珠受力脱除后留下的空洞。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
一种聚丙烯基轻量化、耐冲击汽车用复合材料的制备方法
按质量比为82:18:8将聚丙烯、粉末丁腈橡胶(P N B R)、空心玻璃微珠(直径为25 μ m左右)混合，采用双螺杆挤出机进行造粒。双螺杆挤出机机身温度为199°C ^204°C，机头温度为190°C，螺杆转速为355 r/min。
[0017]实施例2
一种聚丙烯基轻量化、耐冲击汽车用复合材料的制备方法
按质量比为82:18:8将聚丙烯、乙丙胶、玻璃微珠(直径为40 μ m左右)混合，采用用双螺杆挤出机进行造粒。双螺杆挤出机机身温度为190°C ~200°C，机头温度为190°C，螺杆转速为 400 r/min。
【权利要求】
1.一种汽车用复合材料的制备方法，其特征在于:复合材料由聚合物基体、空心玻璃微珠组成，制备步骤为:将质量百分比为5-50%的空心玻璃微珠加入到质量百分比为50-95%的聚合物基体中去，然后采用双螺杆挤出机混合造粒；双螺杆挤出机机身温度为1600C _260°C，机头温度为 160-260°C，螺杆转速为 100-800 r/min。
2.按照权利要求1所述的汽车用复合材料的制备方法，其特征在于:所述复合材料中根据需要加入了增韧剂、填料、染色剂、极性添加剂、抗氧剂或光稳定剂中的一种或几种，增韧剂、填料、染色剂、极性添加剂、抗氧剂或光稳定剂的加入总量为复合材料加入量的1-50%ο
3.按照权利要求1所述的汽车用复合材料的制备方法，其特征在于:所述玻璃微珠为空心玻璃微珠，实心玻璃微珠或是其它具有圆形结构的微观粒子。
4.按照权利要求1所述的汽车用复合材料的制备方法，其特征在于:聚合物基体为聚丙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物(POE)塑料，选用其中一种成分或多种成分的混合。
5.按照权利要求2所述的汽车用复合材料的制备方法，其特征在于所述的增韧剂为EPR(乙丙橡胶)、EPDM(三元乙丙橡胶)、SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、SBR( 丁苯橡胶)。
6.按照权利要 求2或5所述的汽车用复合材料的制备方法，其特征在于本发明所述的增韧剂为EPR(乙丙橡胶)、EPDM(三元乙丙橡胶)、SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、SBR ( 丁苯橡胶)的粉末状增韧材料。
【文档编号】C08L23/08GK103881239SQ201410140655
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】肖久梅 申请人:北京科技大学