本发明涉及一种汽车进气歧管材料及其制备方法，尤其是一种中空吹塑汽车进气歧管材料及其制备方法。
背景技术：
汽车进气歧管属于汽车发动机关键部件，目前，市场上的进气歧管材料主要玻纤增强尼龙材料为主，随着汽车轻量化发展以及汽车引擎罩温度的上升，要求提高综合功能，降低噪音，要求还包括不需要对现有模具和零件设计做很大的改变，是一种环保材料，以及满足现有成型工艺的同速生产和后成型工艺；加上主机厂采购价格压低，意味着聚酰胺即尼龙已经不能满足现在的需求。
纤维增强聚丙烯具有长期的耐热性和耐化学性，抗振性，高强度、高刚性、高抗疲劳性，使用温度在-40—160℃之间，甚至更高，现有的生产进气管的设备和工艺都可以使用。由于重量轻，密度较低，进气歧管的重量可降低20％以上，同时提供良好的阻尼性。另外，较低的加工温度，不需要预干燥，这样进一步降低整体能源消耗和省略了制造步骤，成为进气歧管材料新选择。然而对于传统玻纤增强聚丙烯材料，采用吹塑工艺制备进气歧管时面临诸多挑战和难题，例如：1、因聚丙烯属于结晶性聚合物，温度超过熔点，熔体强度下降严重，表现为在进气歧管吹塑成型过程中抗熔垂性能差，吹胀过程中产品容易破裂，2、因玻纤与聚丙烯流动速度差异很容易在吹塑过程中被放大，导致产品表面浮纤严重；同时，因玻纤分散问题以及浮纤产生零部件变形问题，导致歧管焊接强度较差，后期密封性及高压爆破试验无法顺利通过；3、因聚丙烯熔体横向拉伸性能差，很难实现对吹塑进气歧管壁厚的调控。因此，玻纤增强聚丙烯吹塑进气歧管产品普遍合格率不高。
技术实现要素：
为解决以上问题，本发明提供一种中空吹塑汽车进气歧管聚丙烯材料及其制备方法，材料具有优良的抗熔垂性能和熔体拉伸性能，在歧管吹塑成型过程中可实现产品壁厚优化调控，使其具有优良的力学性能，耐高低温特性，焊接性能，产品尺寸稳定性高，可焊接性能好，完全满足汽车进气歧管材料要求，满足现有成型工艺的同速生产和后成型工艺；生产过程中没有浮纤，可实现主机厂对整体系统降低成本要求，另外，本发明还具有良好表观质量等优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种中空吹塑汽车进气歧管材料，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯40-60份，
高熔体强度聚丙烯5-30份，
高密度聚乙烯1-10份，
增强纤维30-50份，
流动协效剂1-10份，
界面改性剂1-10份，
抗氧剂0.5-3份，
润滑分散剂0.5-4份，
成核剂0.2-2份
进一步技术方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种组合；
进一步技术方案，所述的高熔体聚丙烯为支链化聚丙烯，毛细管流变仪测试熔体强度超过18cn；优选熔体强度26cn的高熔体强度聚丙烯；
进一步技术方案，所述高密度聚乙烯为分子量双峰分布高密度聚乙烯、茂金属型高密度聚乙烯中的一种；优选分子量双峰分布的高密度聚乙烯；
进一步技术方案，所述的增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种；优选直径不大于5μm的玻璃纤维；
进一步技术方案，所述流动协效剂为玻璃微珠、硅灰石、晶须、硅藻土、二硫化钼中的一种，优选玻璃微珠；
进一步技术方案，所述的界面改性剂为耐高温型功能化聚烯烃，热重分析测试300℃时重量损失不高于2％，具体为氯化聚烯烃(例如氯化聚丙烯、氯化聚乙烯等)、丙烯酸及其衍生物接枝改性聚烯烃(例如丙烯酸接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、丙烯酸酯接枝聚丙烯、丙烯酸酯接枝聚乙烯等)、长碳链羧酸改性聚烯烃(碳链长度超过8个碳，例如硬脂酸改性聚丙烯等)中的一种；优选丙烯酸接枝聚烯烃；
进一步技术方案，所述抗氧剂为酚类抗氧剂(例如抗氧剂1010)、亚磷酸酯类抗氧剂(例如抗氧剂168)、硫酯类抗氧剂(例如硫代二丙酸二硬脂醇酯)中的一种，优选亚磷酸酯类抗氧剂，例如抗氧剂168；所述润滑分散剂为硅酮、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、ebs、硬脂酸酰胺、硬脂酸甘油酯中的一种，优选硅酮；所述成核剂为磷酸酯金属盐类(例如2，2一亚甲基双(4，6一特丁基苯酚)膦铝盐)、脂肪二羧酸盐类化合物(例如己二酸铝)、高熔点聚合物成核剂(例如聚乙烯戊烷、乙烯/丙烯酸酯共聚物、聚乙烯基环己烷)、芳香胺类成核剂(例如2,6-苯二甲酸环酰胺)中的一种，优选高熔点聚合物成核剂；
进一步技术方案，所述的中空吹塑汽车进气歧管材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将聚丙烯40-60份，高熔体强度聚丙烯5-30份，高密度聚乙烯1-10份，界面改性剂1-10份，抗氧剂0.5-3份，润滑分散剂0.5-4份，成核剂0.2-2份，按照重量份数在混合机中混合2-10min，得到预混物；
步骤二：将步骤一中的预混物通过料斗加入到双螺杆挤出机中，同时将流动协效剂1-10份和增强纤维30-50份分别通过第一、第二个侧喂料口加入到挤出机中，在180-250℃温度下牵条、造粒，螺杆转速300-800r/min，得到可用于吹塑汽车进气歧管的高性能聚丙烯复合材料；
有益效果
与现有产品相比，本发明具有如下显著优点：
1、高熔体强度聚丙烯和高熔体强度高密度聚乙烯的使用，有效改善了聚丙烯材料熔体抗熔垂性能和横向拉伸性能，保证了其在吹胀过程中不破裂，能够与产品模具有效贴合，同时实现了对吹塑进气歧管产品壁厚优化调控；另外赋予了产品良好韧性；
2、流动协效剂的使用有效改善了聚丙烯熔体与增强纤维在成型过程中，尤其是吹胀时流动的一致性，增加了增强纤维在聚丙烯中分散均匀性；另外，流动协效剂的使用可以提高成品表面的光洁度、光亮度及柔和度，解决了成型过程中产品玻纤外露的问题。同时，与高温成核剂的协同使用，有效改善了产品翘曲变形问题，使歧管零件获得良好平直度、提高焊接强度性能，满足了歧管焊接要求，保证了歧管产品良好的密封性；而且成型后产品脱模性好，非常容易去掉废边，有效提高产品合格率和生产速率。
3、进气歧管在发动机仓运转，长时间受到高温湿热环境考验，耐高温型界面改性剂的使用能够使得增强聚丙烯在遭受高温环境下，仍然保持聚丙烯和增强纤维制件有效界面结合，赋予歧管产品高力学强度，满足进气歧管产品150℃1000h热老化试验要求。
4、本发明材料的制备方法中，将流动协效剂通过侧喂料引入，这有利于流动协效剂在螺杆强剪切环境中形状保持，有利于其最大限度地发挥其与增强纤维的协同流动效应，有利于改善吹塑过程中增强纤维与聚合物熔体流动的一致性，避免歧管吹塑过程中，因熔体拉伸造成的纤维外露以及分散不均现象。
5、本发明提供该材料的制备方法，工艺可控，成型周期更短，制造成本低，效率高，易于实现工业化。
具体实施方式
一种中空吹塑汽车进气歧管材料的制备方法，包括以下步骤：
实施例1
所述的物料组分见表1；
生产方法为
步骤一：将均聚聚丙烯30份，共聚聚丙烯10份，高熔体聚丙烯5份，双峰高密度聚乙烯10份，丙烯酸接枝聚丙烯1份，玻璃微珠1份，抗氧剂1010为3份，硅酮0.5份，聚乙烯戊烷0.2份，按照重量份数在混合机中混合2min，得到预混物；
步骤二：将步骤一中的预混物通过料斗加入到双螺杆挤出机中，同时将玻璃纤维50份，玻璃微珠1份分别通过第一、第二个侧喂料口加入到挤出机中，在180-250℃温度下牵条、造粒，螺杆转速300r/min，得到可用于吹塑汽车进气歧管的高性能聚丙烯复合材料；
实施例2
所述的物料组分见表1；
生产方法为
步骤一：将均聚聚丙烯50份，高熔体聚丙烯30份，双峰高密度聚乙烯1份，丙烯酸接枝聚丙烯1份，玻璃微珠1份，抗氧剂1010为3份，硅酮0.5份，己二酸铝2份，按照重量份数在混合机中混合6min，得到预混物；
步骤二：将步骤一中的预混物通过料斗加入到双螺杆挤出机中，同时将玄武岩纤维40份，硅灰石10份分别通过第一、第二个侧喂料口加入到挤出机中，在180-250℃温度下牵条、造粒，螺杆转速550r/min，得到可用于吹塑汽车进气歧管的高性能聚丙烯复合材料；
实施例3
所述的物料组分见表1；
生产方法为
步骤一：将均聚聚丙烯40份，共聚聚丙烯20份，高熔体聚丙烯20份，双峰高密度聚乙烯5份，丙烯酸酯接枝聚乙烯6份，硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份，硬脂酸酰胺3份，2,6-苯二甲酸环酰胺1份，按照重量份数在混合机中混合10min，得到预混物；
步骤二：将步骤一中的预混物通过料斗加入到双螺杆挤出机中，同时将玻璃纤维35份，玻璃微珠5份分别通过第一、第二个侧喂料口加入到挤出机中，在180-250℃温度下牵条、造粒，螺杆转速800r/min，得到可用于吹塑汽车进气歧管的高性能聚丙烯复合材料；
实施例4
所述的物料组分见表1；
生产方法为
步骤一：将均聚聚丙烯35份，共聚聚丙烯10份，高熔体聚丙烯10份，双峰高密度聚乙烯2份，硬脂酸改性聚乙烯10份，抗氧剂168为1份，硅酮2份，聚乙烯戊烷0.8份，按照重量份数在混合机中混合6min，得到预混物；
步骤二：将步骤一中的预混物通过料斗加入到双螺杆挤出机中，同时将碳纤维30份，硅藻土8份分别通过第一、第二个侧喂料口加入到挤出机中，在180-250℃温度下牵条、造粒，螺杆转速600r/min，得到可用于吹塑汽车进气歧管的高性能聚丙烯复合材料；
根据上述制备方法，对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，具体配方如下表所示：
对上表中的对比例和实施例进行检测，性能结果如下表所示：
本发明产品对比例和实施例性能表
注：熔垂性能测试条件为220℃，测试时间为20min，测试样条下垂长度，越短证明材料抗熔垂性越好。
从以上结果可以看出，与对比例1比较，本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，具有更好的抗熔垂性能，有效保证了纤维增强聚丙烯熔体吹塑过程中良好吹胀及横向拉伸性能，保障了歧管吹塑过程中不破，同时可对产品壁厚分布自由调控，力学强度和冲击韧性明显提高；因采用耐高温界面改性剂，使得增强纤维和聚丙烯基体在高温下仍然具有良好的界面结合，产品耐热性好，强度高。因采用流动协效剂，使得增强纤维与基体流动差异性减小，有效改善了玻纤外露，同时，流动协效剂与高温成核剂的良好协同作用，使得产品获得良好尺寸稳定性，获得了优良的焊接强度，保证了歧管的密封性能，爆破压力显著提高。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。