一种汽车用XPE风管及其制备方法与流程

一种汽车用xpe风管及其制备方法
技术领域
1.本发明属于汽车风管技术领域，具体涉及一种汽车用xpe风管及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，车内空气质量的高低，人们越来越关注。不仅关注整车内饰材料健康环保，汽车空调风管品质高也越来越重视。汽车风道连接空调口与出风口，是空调系统中制冷和制热空气的风道，担负着将处理的温度调节、湿度调节、净化的气流送到驾驶舱内，以完成驾驶舱内的通风，制冷，加热，除霜除雾等功能。因此，汽车风管的制备受到人们的广泛关注。
3.cn105733074a公开了汽车风管材料及其制备方法。所述汽车风管材料由以下重量份数的原料制备而成：高密度聚乙烯再生料70～89份，增韧剂12～25份，耐候剂0.3～1份，气味吸附剂1～3份，抗氧剂0.2～0.6份，黑色母1～3份，润滑剂0.5～2份；制备方法为：按照比称取各原料，然后将所有原料混合均匀，投入双螺杆挤出机进行造粒，冷却、干燥、切粒后得到成品。该技术方案制备得到的汽车风管材料生产成本低，所得材料气味较小，耐冲击性、刚性以及耐候性能优良。
4.cn108841064a公开了一种汽车风管材料及其制备方法。所述风管材料组分按重量份数包括聚乙烯30～40份、改性环氧树脂10～20份、纳米氧化铟2～6份、纳米级硅微粉4～10份、玻璃纤维2～6份、硅酸铝镁粉3～9份、纳米氧化铝2～8份、石墨烯1～4份、白炭黑2～8份、增韧剂4～12份、阻燃剂2～8份、纳米银离子粉末1～3份。该技术方案制备得到的风管材料具有优异的耐磨、阻燃、耐高温性能，韧性好，延长了汽车风管的使用寿命。
5.cn108676255a公开了一种新型汽车风管及其生产工艺。所述汽车风管的风管主体材料为一种高熔体强度聚丙烯材料，其中，所述高熔体强度聚丙烯材料的制备方法是：将按配方计量的聚丙烯、高熔点结晶性聚合物和相容剂先均匀预混，然后喂入温度为160～300℃、长径比为32～52的双螺杆挤出机中，在控制转速100～400rpm条件下，经熔融共混挤出并造粒制备而成；所述高熔体强度聚丙烯材料的配方组成为100重量份的聚丙烯、5～60重量份的高熔点结晶性聚合物、2～50重量份的相容剂。该技术方案提供的汽车风管主体材料无环境污染，无毒无味，可循环使用且不影响性能，且由此制备得到的汽车风管具有轻量化、稳定性强、变形恢复率高、耐油、耐酸、耐碱、耐各种化学溶剂的特性，在机舱环境中能够长时间保持不变形，绝缘、耐热，能够有效阻隔机舱内的高温。
6.目前，汽车风管的制备，常用的是吹塑的hdpe(高密度聚乙烯)风道外层粘接泡棉的方法以及xpe材料(化学交联聚乙烯发泡材料)吸塑成型的方法。众所周知，气流在风道内流通过程中，会有一些灰尘、湿气附落在车内风道内，利于微生物细菌的滋生，导致空气再次流通时，空气会将风道内细菌带走，传到车内，对乘车人的身体健康产生影响。吹塑hdpe风道由于塑料表面光滑，不利于微生物的生长和滋生，对车内空气质量影响不大，因此使用hdpe制备风管时，较少考虑微生物在风道内滋生，引发对人体健康产生危害的问题。但xpe风道材料表面有很多微孔结构，具有轻量化和冷凝效果好的优势外，空气中的灰尘、水汽、
有害物质在风管中通过时，这些微孔利于吸附这些有害物质，并在风道内繁衍。
7.因此，如何在满足轻量化的同时，还能保证xpe风道内部不会聚集微生物，风道内流通的空气不会带走风道产生的有害物质，避免给乘客带来不好的驾乘体验，已成为现有技术亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种汽车用xpe风管及其制备方法。本发明通过对汽车用xpe风管制备原料的设计，进一步通过采用特定的抗菌剂制备得到了既具有轻量化，又具有较好抗菌抑霉性能的xpe风管。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.第一方面，本发明提供一种汽车用xpe风管，其特征在于，所述xpe风管的制备原料包括如下重量份数的组分：
11.聚乙烯50～100份、发泡剂为10～35份、改性氧化锌8～20份、硬脂酸钙1～10份、交联剂为2～8份、偶联剂0.5～1.5份和抗菌剂0.3～1.6份；
12.所述抗菌剂包括奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的组合。
13.现有技术中，使用xpe材料制备汽车用风管时，由于xpe风道材料表面有很多微孔结构，使其具有轻量化和冷凝效果好的优势外，但是空气中的灰尘、水汽、有害物质在风管中通过时，这些微孔利于吸附这些有害物质，并在风道内繁衍，产生细菌，影响车内空气质量。本发明中通过特定抗菌剂的使用，制备得到了既具有轻量化，又具有较好抗菌抑霉性能的xpe材料，适用于制备汽车风管。
14.本发明中，所述聚乙烯的重量份数为50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份或100份等。
15.所述发泡剂的重量份数为10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、27份、30份、33份或35份等。
16.所述改性氧化锌的重量份数为8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等。
17.所述硬脂酸钙的重量份数为1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
18.所述交联剂的重量份数为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等。
19.所述抗菌剂的重量份数为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份或1.6份等。
20.以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
21.作为本发明的优选技术方案，所述奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比为1:(2～5)，例如可以是1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.7、1:3、1:3.3、1:3.6、1:3.9、1:4.2、1:4.6或1:5等。
22.本发明中，通过控制奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比在特定的比例范围内，制备得到的xpe风管具有更为优异的抗菌抑霉效果。若二者的质量比过小或过大，制备得到的xpe风管的抗菌抑霉性较差。
23.优选地，所述发泡剂选自碳酸钙、碳酸镁或碳酸氢钠中的任意一种或至少两种的组合。
24.作为本发明的优选技术方案，所述交联剂为聚异氰酸酯交联剂。
25.优选地，所述偶联剂为焦磷酸型钛酸酯偶联剂。
26.作为本发明的优选技术方案，所述xpe风管的制备原料中还包括阻燃剂为1～2份，例如可以是1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。
27.优选地，所述阻燃剂选自磷系阻燃剂和/或硅系阻燃剂。
28.作为本发明的优选技术方案，所述xpe风管的制备原料中还包括色母料为0.5～2份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。
29.优选地，所述色母料选自炭黑、酞菁蓝或酞菁绿中的任意一种或至少两种的组合。
30.第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的xpe风管的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
31.(1)将xpe风管的制备原料进行混炼，得到混炼料团；
32.(2)将步骤(1)制备得到的混炼料团置于挤出机料筒中，在挤出机熔融塑化后经模头挤出引至压延辊形成塑料母板；
33.(3)步骤(2)得到的塑料母板经供给辊进入发泡炉进行发泡交联后，经冷却辊、压光辊、牵引辊至收卷处进行收卷，得到发泡材料；
34.(4)使用步骤(3)得到的发泡材料进行裁切，得到xpe风管半成品；
35.(5)将步骤(4)得到的xpe风管半成品进行复合后，经吸塑成型，所述xpe风管。
36.作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述混炼的方法为使用密炼机进行混炼。
37.优选地，所述混炼的时间为10～70min，例如可以是10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min或70min等。
38.优选地，步骤(2)所述熔融塑化前还包括预处理的步骤。
39.优选地，所述预处理的方法为：将挤出机进行预热处理。
40.优选地，所述预热处理的温度为90～120℃，例如可以是90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、102℃、105℃、108℃、110℃、112℃、115℃、117℃或120℃等。
41.作为本发明的优选技术方案，步骤(3)所述发泡交联的温度为150～220℃，例如可以是150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、200℃、205℃、210℃或220℃等。
42.优选地，步骤(3)所述发泡交联的时间为5～10min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min等。
43.优选地，所述发泡材料的发泡倍率为30～70％，例如可以是30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等。
44.作为本发明的优选技术方案，步骤(4)中所述裁切的尺寸为最终制备得到的xpe风管投影面积的1～3倍，例如可以是1倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍或3倍等。
45.优选地，步骤(5)所述吸塑成型后还包括后处理的步骤。
46.优选地，所述后处理的方法为裁切飞边。
47.作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
48.(1)将xpe风管的制备原料经密炼机进行混炼10～70min，得到混炼料团；
49.(2)将挤出机进行预热至90～120℃后，将步骤(1)制备得到的混炼料团置于挤出机料筒中，在挤出机熔融塑化后经模头挤出引至压延辊形成塑料母板；
50.(3)步骤(2)得到的塑料母板经供给辊进入发泡炉，在150～220℃下进行发泡交联5～10min后，经冷却辊、压光辊、牵引辊至收卷处进行收卷，得到发泡倍率为30～70％的发泡材料；
51.(4)使用步骤(3)得到的发泡材料进行裁切，裁切的尺寸为最终制备得到的xpe风管投影面积的1～3倍，得到xpe风管半成品；
52.(5)使用步骤(4)得到的xpe风管半成品进行复合后，经吸塑成型，裁切飞边，得到所述xpe风管。
53.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
54.本发明中，通过选用特定的抗菌剂，并控制奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比在特定的比例范围内，可抑制细菌的滋生和繁殖，进一步提高车内的空气质量，其制备得到的xpe风管既具有轻量化，又具有较好抗菌抑霉性能，经抗菌抑霉性测试后，四个星期内无霉菌产生。
具体实施方式
55.为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
56.实施例和对比例中部分组分来源如下：
57.聚乙烯：南京聚隆科技股份有限公司；
58.改性氧化锌：河南磐鸿纳米科技有限公司；
59.聚异氰酸酯交联剂：张家港市天一化工有限公司。
60.实施例1
61.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，所述xpe风管的制备原料包括如下重量份数的组分：
62.聚乙烯80份、碳酸氢钠为20份、改性氧化锌15份、硬脂酸钙5份、聚异氰酸酯交联剂为2份、焦磷酸型钛酸酯偶联剂0.5份、抗菌剂2份、六氯环三磷氰1.5份和酞菁蓝1份；
63.所述抗菌剂由奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂按质量比为1:3组成。
64.上述汽车用xpe风管的制备方法如下：
65.(1)将xpe风管的制备原料经密炼机进行混炼50min，得到混炼料团；
66.(2)将挤出机进行预热至100℃后，将步骤(1)制备得到的混炼料团置于挤出机料筒中，在挤出机熔融塑化后经模头挤出引至压延辊形成塑料母板；
67.(3)步骤(2)得到的塑料母板经供给辊进入发泡炉，在180℃下进行发泡交联8min后，经冷却辊、压光辊、牵引辊至收卷处进行收卷，得到发泡倍率为50％的发泡材料；
68.(4)使用步骤(3)得到的发泡材料进行裁切，裁切的尺寸为最终制备得到的xpe风管投影面积的2倍，得到xpe风管半成品；
69.(5)使用步骤(4)得到的xpe风管半成品进行复合后，经吸塑成型，裁切飞边，得到
所述xpe风管。
70.实施例2
71.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，所述xpe风管的制备原料包括如下重量份数的组分：
72.聚乙烯50份、碳酸钙为10份、改性氧化锌8份、硬脂酸钙1份、聚异氰酸酯交联剂4份、焦磷酸型钛酸酯偶联剂0.5份、抗菌剂0.3份、六氯环三磷氰1份和炭黑2份；
73.所述抗菌剂由奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂按质量比为1:5组成。
74.上述汽车用xpe风管的制备方法如下：
75.(1)将xpe风管的制备原料经密炼机进行混炼10min，得到混炼料团；
76.(2)将挤出机进行预热至90℃后，将步骤(1)制备得到的混炼料团置于挤出机料筒中，在挤出机熔融塑化后经模头挤出引至压延辊形成塑料母板；
77.(3)步骤(2)得到的塑料母板经供给辊进入发泡炉，在150℃下进行发泡交联10min后，经冷却辊、压光辊、牵引辊至收卷处进行收卷，得到发泡倍率为30％的发泡材料；
78.(4)使用步骤(3)得到的发泡材料进行裁切，裁切的尺寸为最终制备得到的xpe风管投影面积的1倍，得到xpe风管半成品；
79.(5)使用步骤(4)得到的xpe风管半成品进行复合后，经吸塑成型，裁切飞边，得到所述xpe风管。
80.实施例3
81.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，所述xpe风管的制备原料包括如下重量份数的组分：
82.聚乙烯100份、碳酸氢钠为35份、改性氧化锌20份、硬脂酸钙10份、聚异氰酸酯交联剂8份、焦磷酸型钛酸酯偶联剂1.5份、抗菌剂1.6份、六氯环三磷氰2份和酞菁绿0.5份；
83.所述抗菌剂由奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂按质量比为1:4组成。
84.上述汽车用xpe风管的制备方法如下：
85.(1)将xpe风管的制备原料经密炼机进行混炼70min，得到混炼料团；
86.(2)将挤出机进行预热至120℃后，将步骤(1)制备得到的混炼料团置于挤出机料筒中，在挤出机熔融塑化后经模头挤出引至压延辊形成塑料母板；
87.(3)步骤(2)得到的塑料母板经供给辊进入发泡炉，在220℃下进行发泡交联5min后，经冷却辊、压光辊、牵引辊至收卷处进行收卷，得到发泡倍率为70％的发泡材料；
88.(4)使用步骤(3)得到的发泡材料进行裁切，裁切的尺寸为最终制备得到的xpe风管投影面积的3倍，得到xpe风管半成品；
89.(5)使用步骤(4)得到的xpe风管半成品进行复合后，经吸塑成型，裁切飞边，得到所述xpe风管。
90.实施例4
91.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，与实施例1的区别在于，奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比为1:5，其他条件与实施例1相同。
92.实施例5
93.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，与实施例1的区别在于，奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比为1:2，其他条件与实施例1相同。
94.实施例6
95.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，与实施例1的区别在于，奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比为1:7，其他条件与实施例1相同。
96.实施例7
97.本实施例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，与实施例1的区别在于，奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比为1:1，其他条件与实施例1相同。
98.对比例1
99.本对比例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述抗菌剂为奈米银抗菌剂，其他条件与实施例1相同。
100.对比例2
101.本对比例提供一种汽车用xpe风管及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述抗菌剂为纳米氧化锌抗菌剂，其他条件与实施例1相同。
102.对上述实施例和对比例提供的汽车用xpe风管的性能进行测试，测试方法如下：
103.抗菌抑霉性：使用喷雾器将蒸馏水喷洒至将上述实施例和对比例提供的汽车用xpe风管试样(尺寸为80mm
×
400mm)的两侧，直至其吸收25ml的蒸馏水，然后将试样以卷曲的状态放在容积为500ml的密闭玻璃容器内，在25℃下观察试样防止一个星期、二个星期、三个星期和四个星期后，其表面是否有霉菌产生。
104.上述实施例和对比例提供的汽车用xpe风管的性能测试结果如下表1所示：
105.表1
106.107.由表1的内容可知，本发明通过选用特定的抗菌剂，并控制奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比在特定的比例范围内，可抑制细菌的滋生和繁殖，进一步提高车内的空气质量，其制备得到的xpe风管既具有轻量化，又具有较好抗菌抑霉性能，经抗菌抑霉性测试后，四个星期内无霉菌产生。
108.与实施例1相比，若奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比过小(实施例6)或者奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比过大(实施例7)，则制备得到的xpe风管的抗菌性较差，经抗菌抑霉性测试后，第四个星期产生霉菌。由此可知，本发明通过控制奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比在特定的比例范围内，制备得到的xpe风管具有较好的抗菌抑霉效果。
109.与实施例1相比，若制备xpe风管时，抗菌剂仅为奈米银抗菌剂(对比例1)或者抗菌剂仅为纳米氧化锌抗菌剂，则制备得到的xpe风管的抗菌性较差，经抗菌抑霉测试后，第三个星期产生霉菌。由此可知，本发明通过选用特定的抗菌剂，提高了的xpe风管的抗菌抑霉性。
110.综上所述，本发明通过选用特定的抗菌剂，并控制奈米银抗菌剂和纳米氧化锌抗菌剂的质量比在特定的比例范围内，可抑制细菌的滋生和繁殖，进一步提高车内的空气质量，其制备得到的xpe风管既具有轻量化，又具有较好抗菌抑霉性能。
111.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。