CN104098837A - 长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料 - Google Patents

长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料 Download PDF

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Abstract

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。

Description

长纤维增强釜内合金聚丙烯复合材料
技术领域
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
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CO2排放。 
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。 
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。 
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。 
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。 
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
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)。 
本发明的目的是按如下的方式来实现的： 
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： 
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(LFT/PP) 
所述进气歧管专用原材料(LFT/PP)的尺寸为Φ3×5～20mm。 
所述聚丙烯(PP)采用高强度聚丙烯材料；所述聚酰胺(PA)为PA66。 
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)、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)；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(POE)。 
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： 
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(LFT/PP)。 
所述进气歧管专用原材料(LFT/PP)的尺寸为Φ3×5～20mm。 
所述聚丙烯(PP)采用高强度聚丙烯材料。 
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)。 
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/cm2，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。 
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。 
附图说明
图1是实施例1进气歧管专用材料LFT/PP性能表 
图2是实施例2进气歧管专用材料LFT/PP性能表 
图3是实施例3进气歧管专用材料LFT/PP性能表 
图4是本发明生产装置示意图 
图中：1 自动喂料机          2 挤出机            3 纤维卷纱器 
      4 浸渍包覆机          5 冷却装置          6 牵引拉出机 
      7 切断装置            8 接料桶 
具体实施方式
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。 
实施例1 
一种发动机进气歧管专用料LFT/PP，包括： 
1.用聚酰胺(PA)10％、聚丙烯(PP)74.9％、相容剂5％、抗氧剂1％、润滑剂0.5％、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； 
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10mm的进气歧管专用料(LFT/PP)。 
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。 
实施例2 
一种发动机进气歧管专用料LFT/PP，包括： 
1.用聚丙烯(PP)97.7％、抗氧剂(168、1010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； 
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10mm的进气歧管专用料(LFT/PP)。 
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。 
实施例3 
一种发动机进气歧管专用料LFT/PP，包括： 
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％；增韧树脂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。 
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10mm的进气歧管专用料(LFT/PP)。 
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。 
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10mm的LFT/PP专用料存放于接料桶8中。 

Claims (8)

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：
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Φ3×5～20mm。
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、N.N’-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。
5.一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：
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Φ3×5～20mm。
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、N.N’-乙撑双硬脂酸胺或硬脂酸钙；所述光稳定剂为聚亚氨基。
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