CN114163708A - 一种高表观微发泡重型卡车进气道材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高表观微发泡重型卡车进气道材料及其制备方法，该材料包括以下组分：聚乙烯80‑95重量份，交联剂0.3‑2重量份，发泡剂母粒0.5‑5重量份，填充剂1‑5重量份，发泡助剂1‑5重量份，成核剂0.2‑1重量份，抗氧剂0.2‑2重量份，润滑剂0.2‑2重量份；所述的聚乙烯分子量范围40000‑300000，重均分子量4‑30。该材料可发泡性得到有效提高，制备的产品减重30％以上，实现进气管的轻量化，且表观光滑光亮，泡孔细腻，泡孔密度高，同时满足重型卡车进气道产品的标准。
Description
技术领域
本发明涉及高分子发泡材料技术领域，尤其涉及一种高表观微发泡重型卡车进气道材料及其制备方法。
背景技术
重型卡车的进气道由于应用需要，一是体积相对乘用车风管要大很多，二是由于进气道属于外饰外观件，对外表观的要求比较高，三是对NVH噪声的要求较高。
聚乙烯材料是目前全球用量最大的通用塑料之一，现有重型卡车进气道所用原材料全部为高密度聚乙烯，这种高密度聚乙烯相对较重，用量大，成本高，随着目前大宗原料的上涨，对于重型卡车材料降本极为迫切。
近年来，轻量化材料逐渐进入大众的视野，而微发泡材料正是轻量化方向发展的产物，微发泡材料不仅具有轻质且具有优异的性能，表现出良好的尺寸稳定性，加工性能，机械性能、热性能以及拥有能显著降低成本的优势。聚乙烯发泡一般是通过加入发泡剂实现的，通过加入发泡剂实现微发泡，可以在同体积条件下降低进气道的原料成本。但现有技术用发泡剂制备的低密度聚乙烯材料，由于聚乙烯材料对于气体溶解度低的问题，导致材料对于气体的包覆性能差，容易产生破泡，导致气体溢出，产品表面形成气痕与凹坑，导致表观很差；此外，发泡剂会降低进气道产品的NVH噪声性能。因此，现有技术聚乙烯发泡材料难以应用在重型卡车进气道领域。
发明内容
针对现有技术重型卡车进气道材料成本高、外观差的问题，本发明提供了一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，通过对现有聚乙烯材料的改进，使得制备的产品减重30％以上，且表观光滑光亮、泡孔细腻、泡孔密度高，同时满足重型卡车进气道产品的标准。
本发明还提供了上述高表观微发泡重型卡车进气道材料的制备方法。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，包括以下组分：聚乙烯80-95重量份，交联剂0.3-2重量份，发泡剂母粒0.5-5重量份，填充剂1-5重量份，发泡助剂1-5重量份，成核剂0.2-1重量份，抗氧剂0.2-2重量份，润滑剂0.2-2重量份；
所述的交联剂为异丙基三异硬脂酰基钛酸酯、二叔丁基过氧化物、羟基琥珀酰亚胺、海藻酸盐类、单宁酸类、黄酮类化合物中的一种或者几种，所述的成核剂为一元脂肪酸、二元脂肪酸、芳族碱金属盐类、二亚苄叉山梨醇类衍生物、磷酸酯类金属盐、乙烯基环乙烷中的一种或几种；
本发明所述的聚乙烯，需要特别的限定，所述的聚乙烯分子量范围40000-300000，重均分子量4-30。
本发明的微发泡重型卡车进气道材料通过在现有材料的基础上改性，使得其对气体的溶解度大大提高，可发泡性得到有效提高，制备的产品减重30％以上，实现进气管的轻量化，且表观光滑光亮，泡孔细腻，泡孔密度高，同时满足重型卡车进气道产品的标准。
作为优选，根据材料可发泡性能，聚乙烯的分子量为300000，重均分子量为30。聚乙烯的分子量和重均分子量可以影响材料的粘度，分子量越大则粘度越大；由于分子量300000、重均分子量30的聚乙烯能够提高材料的粘度及熔体强度，进而提高气体的溶解度，保证了泡孔并泡少且不易塌陷，避免破孔现象，进一步提高本产品的表观性。
作为优选，所述的交联剂选用二叔丁基过氧化物。
作为优选，所述的成核剂选用二亚苄叉山梨醇类衍生物。
作为优选，所述的发泡剂母粒为亚硝酸铵、硼氢化钠、碳酸氢钠、过氧化氢、偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼中的一种与载体挤出制得。从环保和成本的角度考虑，进一步优选碳酸氢钠。
本发明使用碳酸氢钠发泡剂母粒，具有环保无污染的和较低的VOC含量的优点；同时产品制备方式简单且原材料减少，大大降低进气道原材料成本。
作为优选，所述的发泡助剂为氧化锌、甘油、有机硅、乙醇胺、氧化铅、尿素二乙基钴、硬脂酸中的一种或两种复配，进一步优选为氧化锌和硬脂酸复配。
作为优选，所述的润滑剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、EBS、介酰酸铵中的一种或几种，进一步优选聚乙烯蜡和硬脂酸锌复配。
作为优选，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1098以及抗氧剂H318中的一种或两种复配，从成本角度考虑，进一步优选为抗氧剂1010和抗氧剂168复配。
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份称取各组分，将聚乙烯、交联剂、填充剂、发泡助剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂放入低速搅拌机中共混均匀，加入双螺杆挤出机中在温度为180-230℃混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到可发泡性聚乙烯塑料粒子；
将可发泡性聚乙烯塑料粒子与发泡剂母粒混合均匀，加入到吹塑机中，吹塑发泡，即得。
所述发泡剂母粒的制备方法如下：将发泡剂与载体按照30:70的重量份比例在低速搅拌机中混合20分钟，加入到双螺杆挤出中在温度90-130℃混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到发泡剂母粒。
有益效果：
(1)相对于传统不发泡进气道，本发明进气道产品减重30％以上，满足目前轻量化的趋势；
(2)本发明微发泡进气道产品外观光滑，泡孔细腻，泡孔密度高，满足进气道外观要求；
(3)使用碳酸氢钠发泡剂母粒，具有环保无污染的优点，具有较低的VOC含量；
(4)本发明产品制备方式简单且原材料减少，大大降低进气道原材料成本。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为对比例2的产品外表观。
图2为实施例3的产品外表观。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料通过对组分的有目的性的选择和对各组分含量的调整，代替现有技术的发泡剂，可以在不改变材料其他性能的前提下，降低聚乙烯的重量，使表观更光滑细腻，适用于重型卡车进气道。
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，包括以下组分：聚乙烯80-95重量份，交联剂0.3-2重量份，发泡剂母粒0.5-5重量份，填充剂1-5重量份，发泡助剂1-5重量份，成核剂0.2-1重量份，抗氧剂0.2-2重量份，润滑剂0.2-2重量份。
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份称取各组分，将聚乙烯、交联剂、填充剂、发泡助剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂放入低速搅拌机中共混20分钟，加入双螺杆挤出机中在温度180-230℃混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到可发泡性聚乙烯塑料粒子；
将可发泡性聚乙烯塑料粒子与发泡剂母粒混合均匀，加入到吹塑机中，吹塑发泡，即得。
其中，所述发泡剂母粒的制备方法如下：将发泡剂与载体按照30:70的重量份比例在低速搅拌机中混合20分钟，加入到双螺杆挤出中在温度90-130℃混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到发泡剂母粒。
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备。
所述的交联剂为异丙基三异硬脂酰基钛酸酯和二叔丁基过氧化物，所述的成核剂为一元脂肪酸。
所述的发泡助剂为乙醇胺。所述的润滑剂为硬脂酸锌。所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
所述的发泡剂母粒为亚硝酸铵与载体挤出制得。
实施例2
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备。
所述的交联剂为羟基琥珀酰亚胺，所述的成核剂为磷酸酯类金属盐。
所述的发泡助剂为尿素二乙基钴。所述的润滑剂为EBS和介酰酸铵。所述的抗氧剂为抗氧剂330。
所述的发泡剂母粒为过氧化氢与载体挤出制得。
实施例3
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备。
所述的交联剂为异丙基三异硬脂酰基钛酸酯，所述的成核剂为二亚苄叉山梨醇类衍生物。
所述的发泡助剂为氧化锌和硬脂酸复配。所述的润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸锌复配。所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配。
所述的发泡剂母粒为碳酸氢钠与载体挤出制得。
实施例4
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，其他与实施例3相同。
实施例5
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，其他与实施例3相同。
实施例6
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，其他与实施例3相同。
实施例7
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，其他与实施例3相同。
对比例1
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，其他与实施例3相同。
对比例2
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，其他与实施例3相同。
对比例3
一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，按照下表1称取各组分并制备，聚乙烯的分子量有所改变，其他与实施例3相同。
表1
测试结果如下表2所示：
表2
| 密度/g/cm3 | 减重比例 | 产品表观 | NVH噪声/dB | |
| ISO1183 | / | / | JL法 | |
| 实施例1 | 0.842 | 11％ | 光滑 | 55 |
| 实施例2 | 0.55 | 42％ | 稍微粗糙 | 56 |
| 实施例3 | 0.62 | 34％ | 光滑 | 55 |
| 实施例4 | 0.65 | 32％ | 稍微粗糙 | 56 |
| 实施例5 | 0.812 | 15％ | 光滑 | 55 |
| 实施例6 | 0.66 | 30％ | 稍微粗糙 | 56 |
| 实施例7 | 0.72 | 24％ | 光滑 | 56 |
| 对比例1 | 0.95 | 0 | 光滑 | 57 |
| 对比例2 | 0.81 | 14％ | 粗糙 | 57 |
| 对比例3 | 0.922 | 2％ | 严重粗糙 | 57 |
结合对比例和实施例性能结果和产品表观可以看出：对比例2和对比例3对比不同聚乙烯对于发泡性能的影响，结果显示分子量和重均分子量大的聚乙烯有利于发泡，这是由于分子量越大，材料的粘度就越大，对于气体的溶解度以及包覆性越好，所以发泡性更好。对比例2为只是聚乙烯材料加发泡剂发泡，发现其表观很差，是由于单一的不加其他改性的聚乙烯对于二氧化碳气体的溶解度低，且熔体强度低，导致发泡过程中并泡现象严重，包覆不了气体，导致气体溢出，所以进气道表面产生很多凹坑，表面粗糙，且发泡倍率低；实施例3经过改性的聚乙烯发泡材料,发现其减重效果,表观光滑度,NVH噪声性能都好,满足进气道的要求；实施例4是在实施例3的基础上减少交联剂的用量,发现产品表观***糙,且减重也相对于变差,这是由于交联度不够,材料的粘度不够,对于气体的包覆性相对差；实施例5是在实施例3的基础上减少发泡剂量,发现发泡剂减少后发泡效果变差,减重比例下降很多,这是由于气体不够,导致发泡效果下降；实施例6是在实施例3的基础上减少发泡助剂的量,发觉发泡效果下降,且产品表观变差,这是由于发泡助剂的减少,材料对于气体的溶解度降低,导致气体外溢,所以产品表观相对差,且发泡效果差点；实施例7是在实施例3的基础上增加填充剂,发觉填充剂进一步增加,产品减重效果变差,这是由于填充剂虽然起到发泡过程中成核的作用,但量增加到一定程度,对于材料整体的熔体强度,粘度影响大,导致可发泡性下降,综上实施例3非常符合微发泡重卡进气道产品，可以广泛应用于目前重卡市场，为重卡轻量化以及材料降本提供了直接的技术支撑。
经测试，本申请的一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，发泡材料密度0.50-0.85g/cm3，减重比例高，进气道表观光滑。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，包括以下组分：聚乙烯80-95重量份，交联剂0.3-2重量份，发泡剂母粒0.5-5重量份，填充剂1-5重量份，发泡助剂1-5重量份，成核剂0.2-1重量份，抗氧剂0.2-2重量份，润滑剂0.2-2重量份；
所述的交联剂为异丙基三异硬脂酰基钛酸酯、二叔丁基过氧化物、羟基琥珀酰亚胺、海藻酸盐类、单宁酸类、黄酮类化合物中的一种或者几种，所述的成核剂为一元脂肪酸、二元脂肪酸、芳族碱金属盐类、二亚苄叉山梨醇类衍生物、磷酸酯类金属盐、乙烯基环乙烷中的一种或几种；
所述的聚乙烯分子量范围为40000-300000，重均分子量为4-30。
2.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述聚乙烯的分子量为300000，重均分子量为30。
3.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述的交联剂选用二叔丁基过氧化物。
4.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述的成核剂选用二亚苄叉山梨醇类衍生物。
5.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述的发泡剂母粒为亚硝酸铵、硼氢化钠、碳酸氢钠、过氧化氢、偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼中的一种与载体挤出制得。
6.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述的发泡助剂为氧化锌、甘油、有机硅、乙醇胺、氧化铅、尿素二乙基钴、硬脂酸中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、EBS、介酰酸铵中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1098、抗氧剂H318中的一种或两种。
9.基于权利要求1-8任一项所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量份称取各组分，将聚乙烯、交联剂、填充剂、发泡助剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂放入低速搅拌机中共混均匀，加入双螺杆挤出机中在温度为180-230℃条件下混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到可发泡性聚乙烯塑料粒子；
将可发泡性聚乙烯塑料粒子与发泡剂母粒混合均匀，加入到吹塑机中，吹塑发泡，即得。
10.根据权利要求9所述的高表观微发泡重型卡车进气道材料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂母粒的制备方法如下：将发泡剂与载体按照30:70的重量份比例在低速搅拌机中混合20分钟，加入到双螺杆挤出中在温度90-130℃条件下混合均匀，混合物料经熔融塑化、捏合混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到发泡剂母粒。
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