长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料的制作方法
【专利摘要】一种长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，用PA10-15％、PP60-80％、相容剂3-5％、抗氧剂0.5-1％、润滑剂0.2-0.5％、抗紫剂0.1-0.3％、光稳定剂0.1-0.3％、增韧树脂5-15％；或用PP97-99％、抗氧剂(1010与168混合)0.5-1％、润滑剂(EBS蜡与CaSt2混合)0.2-1.2％；抗紫剂0.1-0.3％、光稳定剂0.1-0.3％，配料完成后，加入自动喂料机，再自动喂料到挤出机，经熔融挤出，挤出物为塑料合金；按塑料合金55-75％、玻璃纤维25-45％的比例，将其一同经过浸渍包覆机，经浸渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成Φ3×5～20mm的LFT/PP发动机进气歧管专用原材料。本发明具有高冲击强度、高模量及耐疲劳的性能，低温韧性好，材料性价比高。
【专利说明】长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料
【技术领域】
[0001] 本发明是一种纤维增强塑料，特别是一种用于汽车发动机进气歧管的长纤维增强 釜内合金聚丙烯复合材料。
【背景技术】
[0002] 汽车工业是我国国民经济的支柱产业，实现汽车轻量化，已成为国家发展汽车工 业节约能源的重要举措。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度、安全等性能的前提下，尽 可能地降低汽车的重量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。统计研究 表明，对乘用车每减重10%，油耗可以下降6% -8%，每减少1L汽油消耗，将减少2. 5Kg的 C02排放。
[0003] 汽车材料的塑料化是实现汽车轻量化的重要手段。发达国家汽车塑料的用量已超 过塑料总消耗量的15%，而塑料复合材料在汽车中的用量已接近整车重量的20%，有效的 实现了轻量化，降低了油耗。我国塑料在汽车上的应用还不到10%，塑料复合材料在汽车上 的应用就更少了，在这方面我国与国外有较大差距。
[0004] 塑料是一种合成高分子材料，常用塑料的种类有：聚氯乙烯（PVC)、聚乙烯（PE)、 聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)、聚酰胺（PA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS)等。根据用途 的不同塑料分为通用塑料和工程塑料，工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机 器零部件等的塑料。
[0005] 单一的塑料不能满足机器零部件的不同使用要求，所以需要对塑料进行后加工改 性，所述后加工改性，包括两种方式，一种是将两种或两种以上的塑料共混而成的复合材 料，另一种是由增强纤维与塑料复合而成的材料，前者叫做塑料合金，后者叫做纤维增强塑 料。
[0006] 增强纤维主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶 须、金属丝和硬质细粒等。根据加工制作的不同要求和条件，增强纤维可区分为长纤维有短 纤维，长增强纤维的英文缩写为LFT，由长纤维构成的增强塑料，叫做长纤维增强塑料，又 叫长纤维增强热塑性复合材料。长纤维增强热塑性复合材料是近年来取得突破性进展的纤 维增强复合材料，其具有高强度、高刚度、高稳定、耐蠕变等特点，使用寿命长，应用前景广 阔。
[0007] 进气歧管是汽车发动机上的重要部件，进气歧管最初是用铸铁制作，后来改用铸 铝制作，其减重50%，目前广泛应用由聚酰胺（PA)和玻璃纤维（GF)复合而成的长纤维增 强热塑性复合材料（PA6+GF30)制作，其又比铸铝件减重40% -50%。PA6+GF30具有较高 的机械性和尺寸稳定性，具有较好的耐热性和较高的耐冲击强度，但PA6+GF30成型收缩率 大，耐高温性较差，加工出的制件表面容易出现明显收缩与变形，废品率较高，严重影响制 件的外观质量；PA6+GF30密度较大，对减轻歧管重量有负面影响；聚酰胺（PA)价格较高，导 致PA6+GF30成本高，经济效益下降。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了克服用PA6+GF30制作进气歧管价格高重量仍偏重废品率高 的缺陷，发明一种能充分满足进气歧管性能要求、具有很好的注塑性和可焊性且比重小的 进气歧管专用的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料（LFT/PP)。
[0009] 本发明的目的是按如下的方式来实现的：
[0010] 所述长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料（LFT/PP)，其特征在于：本复合材料的 配方为：
[0011] 聚酰胺(PA) 10-15%； 聚丙烯（PP) 60-80%； 相容剂 3-5%; 抗氧剂 0.5-1%; 润滑剂 0. 3-0. 5%; 抗紫剂 0. 1-0. 3%; 光稳定剂 0. 1-0. 3%; 增韧树脂 6-15%;
[0012] 配料完成后，加入自动喂料机，再自动喂料到挤出机，经熔融挤出，挤出物为塑料 合金；
[0013] 按塑料合金55-75%、玻璃纤维25-45%的比例，将其一同经过浸渍包覆机，经浸 渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成进气歧管专用原材料（LFT/PP)
[0014] 所述进气歧管专用原材料（LFT/PP)的尺寸为Φ3Χ5?20mm。
[0015] 所述聚丙烯（PP)采用高强度聚丙烯材料；所述聚酰胺（PA)为PA66。
[0016] 所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐（SMA);所述抗氧剂为四[β-(3. 5-二叔丁 基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂（1010)和[三（2. 4-二叔丁基苯基）]亚磷酸脂（168)的 混合物，二者比例为1 : 1 ;所述润滑剂为硅酮粉（硅Si)、Ν. Ν'-乙撑双硬脂酸胺（EBS蜡） 或硬脂酸钙（CaSt2);所述光稳定剂为聚亚氨基（944);所述抗紫剂为2-(2'_羟基-5'-甲 基苯基）苯并三氮唑（UV-P);所述增韧树脂为聚烯烃弹性体（Ρ0Ε)。
[0017] 所述长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料（LFT/PP)，其特征在于：本复合材料的 配方为：
[0018] 聚丙烯（PP) 97-99%； 抗氧剂 0.5-1%; 润滑剂 0. 3-1. 4%; 抗紫剂 0. 1-0. 3%; 光稳定剂 0. 1-0. 3%:
[0019] 配料完成后，加入自动喂料机，再自动喂料到挤出机，经熔融挤出，挤出物为塑料 合金；
[0020] 按塑料合金55-75%、玻璃纤维25-45%的比例，将其一同经过玻纤浸渍包覆机， 经浸渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成进气歧管专用原材料（LFT/PP)。
[0021] 所述进气歧管专用原材料（LFT/PP)的尺寸为Φ3Χ5?20mm。
[0022] 所述聚丙烯（PP)采用高强度聚丙烯材料。
[0023] 所述抗氧剂为四[β-(3. 5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂（1010)和 [三（2. 4-二叔丁基苯基）]亚磷酸脂（168)的混合物，二者比例为1 : 1 ;所述润滑剂为硅 酮粉（硅Si)、N.N'_乙撑双硬脂酸胺（EBS蜡）或硬脂酸钙（CaSt2);所述光稳定剂为聚亚 氨基（944)。
[0024] 本发明的积极效果如下：本发明所述的复合材料，在耐热、防老化、刚性、弯曲强度 等机械性能方面都有不同程度的提高，具有更加优异的综合性能，其拉伸强度为118MPa， 伸长率为2. 0%，弯曲强度为180MPa，悬臂梁缺口冲击强度为30kJ/cm2,悬臂梁无缺口冲击 强度为55kJ/cm 2,密度为1. 24g/cm3,其焊接强度达到0. 63MPa以上；本材料最大优势是 能够在制品成型阶段更好的保留玻璃纤维长度，从而得到高冲击强度、高模量与更好的耐 疲劳性能，树脂包覆的玻璃纤维均匀，低温韧性好，降低了产品制造成本，提高了 LFT/PP材 料的性价比。用本发明的复合材料所制作的发动机进气歧管，与现有用PA+GF30所制作的 进气歧管相比，重量可以下降13%，成本可以下降20%，用本发明的复合材料代替传统的 PA+GF30，可进一步实现产品减重，提升产品性价比。
[0025] 用本发明制备的汽车发动机进气歧管专用料LFT/PP，也可以用于其他制件如保险 杠、仪表板支架、门装饰板等汽车构件。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是实施例1进气歧管专用材料LFT/PP性能表
[0027] 图2是实施例2进气歧管专用材料LFT/PP性能表
[0028] 图3是实施例3进气歧管专用材料LFT/PP性能表
[0029] 图4是本发明生产装置示意图
[0030] 图中：1自动喂料机 2挤出机 3纤维卷纱器
[0031] 4浸渍包覆机 5冷却装置 6牵引拉出机
[0032] 7切断装置 8接料桶
【具体实施方式】
[0033] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，以下实施例只用于对本发明进行进一 步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述的发明内 容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
[0034] 实施例1
[0035] 一种发动机进气歧管专用料LFT/PP，包括：
[0036] 1.用聚酰胺（PA)10%、聚丙烯（PP)74.9%、相容剂5%、抗氧剂1%、润滑剂 〇. 5%、抗紫剂0. 3%、光稳定剂0. 3%、增韧树脂8%，将其配料完成后，加入自动喂料机，再 自动喂料到挤出机，经熔融挤出，得到塑料合金；
[0037] 2.将上述制成的塑料合金65%及玻璃纤维35%，一同经过浸渍包覆专用机，经浸 渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成长l〇mm的进气歧管专用料（LFT/PP)。
[0038] 按实施例1制造的进气歧管专用料LFT/PP的相关性能表见图1。
[0039] 实施例2
[0040] 一种发动机进气歧管专用料LFT/PP，包括：
[0041] 1.用聚丙烯（PP)97. 7%、抗氧剂（168U010 混合）0. 8%、润滑剂（EBS、CaSt2 混 合）1. 2%、抗紫剂0. 15%、光稳定剂0. 15%，将其配料完成后，加入自动喂料机，再自动喂 料到挤出机，经熔融挤出，得到塑料合金；
[0042] 2.将上述合成塑料的63%及玻璃纤维37%，一同经过玻纤浸渍包覆专用机，经浸 渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成长1〇_的进气歧管专用料（LFT/PP)。
[0043] 按实施例2制造的进气歧管用的LFT/PP专用料的相关性能表见图2。
[0044] 实施例3
[0045] 一种发动机进气歧管专用料LFT/PP，包括：
[0046] 1.用聚酰胺（PA)13% ;聚丙烯（PP)69. 7% ;相容剂4% ;抗氧剂0.8% ;润滑剂 0. 3 % ;抗紫剂0. 1 % ;光稳定剂0. 1 % ;增初树脂12 %，将其配料完成后，加入自动喂料机中 按比例自动喂料到挤出机，经熔融挤出、进入专用玻纤浸渍包覆机，得到塑料合金。
[0047] 2.将上述制成的塑料合金60%，玻璃纤维40%，一同经过玻纤浸渍包覆专用机， 经浸渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成长1〇_的进气歧管专用料（LFT/PP)。
[0048] 按实施例3制造的进气歧管用的LFT/PP专用料的相关性能表见图3。
[0049] 本发明的复合材料（LFT/PP)，是按图4所示的流程进行的：自动喂料机1将配料 送入挤出机2,挤出机2和纤维卷纱器3分别将塑料合金和玻璃纤维送达浸渍包覆机4,浸 渍包覆机4将其浸渍挤出，经冷却装置5冷却干燥后，通过牵引拉出机6牵引拉条，再经切 断装置7切粒，制成长10_的LFT/PP专用料存放于接料桶8中。
【权利要求】
1. 一种长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：本复合材料的配方为： 聚酰胺 10-15%; 聚丙稀 6080%; 相容剂 3-5%; 抗氧剂 0.5-1%; 润滑剂 0. 3-0. 5%; 抗紫剂 0. 1-0. 3%; 光稳定剂 0. 1-0. 3%; 增軔树脂 6-15%; 配料完成后，加入自动喂料机，再自动喂料到挤出机，经熔融挤出，挤出物为塑料合 金； 按塑料合金55-75 %、玻璃纤维25-45 %的比例，将其一同经过浸渍包覆机，经浸渍挤 出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成进气歧管专用原材料。
2. 根据权利要求1所述的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：所述进 气歧管专用原材料的尺寸为Φ3Χ5?20mm。
3. 根据权利要求1所述的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚 丙烯采用高强度聚丙烯材料；所述聚酰胺为PA66。
4. 根据权利要求1所述的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相 容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；所述抗氧剂为四[β - (3. 5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季 戊四醇脂和[三（2. 4-二叔丁基苯基）]亚磷酸脂的混合物，二者比例为1 : 1;所述润滑 剂为硅酮粉、Ν. Ν' -乙撑双硬脂酸胺或硬脂酸钙；所述光稳定剂为聚亚氨基；所述抗紫剂为 2-(2' -羟基-5' -甲基苯基）苯并三氮唑（UV-P);所述增韧树脂为聚烯烃弹性体。
5. -种长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：本复合材料的配方为： 聚丙烯 97-99%; 抗氧剂 0.5-1%; 润滑剂 0. 3-1. 4%； 抗紫剂 0.1-0. 3%; 光稳定剂 0. 1-0. 3%: 配料完成后，加入自动喂料机，再自动喂料到挤出机，经熔融挤出，挤出物为塑料合 金； 按塑料合金55-75 %、玻璃纤维25-45 %的比例，将其一同经过玻纤浸渍包覆机，经浸 渍挤出、牵引拉条、冷却、干燥、切粒，制成进气歧管专用原材料。
6. 根据权利要求5所述的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：所述进 气歧管专用原材料的尺寸为Φ3Χ5?20mm。
7. 根据权利要求5所述的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚 丙烯采用高强度聚丙烯材料。
8.根据权利要求5所述的长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗 氧剂为四[β_(3· 5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂和[三（2. 4-二叔丁基苯 基）]亚磷酸脂的混合物，二者比例为1 : 1;所述润滑剂为硅酮粉、Ν. Ν'-乙撑双硬脂酸胺 或硬脂酸钙；所述光稳定剂为聚亚氨基。
【文档编号】C08L23/08GK104098837SQ201410301647
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】马鸣图, 姚文洪, 杨洁, 姚琳, 魏莉霞, 汪博翔, 李贺, 高梦鸾, 贾世智, 姚文斌, 张煜 申请人:姚文洪