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CN112143098A - 一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法 Download PDF

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沈翠凤
裴玉兵
杨汉华
段文勇
陈冲
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Yancheng Institute of Technology
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Yancheng Institute of Technology
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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法。本发明对橡胶进行改性处理，在橡胶中通过掺杂钢纤维和亲水性聚合物，通过高速剪切保证了橡胶弹性不变的情况下，提高了橡胶的刚性，再将所得改性橡胶与聚丙烯、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁混合，通过挤出机挤出即可，制备过程简单易行，且所得复合材料抗冲击力强、耐低温、蓄能效果好；另外，石墨相氮化碳、六水四氧化三铁、纳米碳酸钙混合形成三相结构，稳定性好，且催化降解二氧化碳效率高。

Description

一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法。
背景技术
汽车保险杠是汽车装饰中的重要配件之一，具有安全保护、装饰车辆以及改善车辆的空气动力学特性等作用。通常人们都喜欢在汽车的前后端均装保险杠，不仅起到装饰作用，还能提高安全防护效果。在汽车发生低速碰撞时能起到缓冲的效果，并且保护行人的效果。
市场上现有的保险杠逐渐由塑料材料替代了，轻便、成本低、可回收，但现有的塑料保险杠吸能效果差、抗冲击能力差，且低温易开裂，不能满足市场对于保险杠的使用要求。
随着科技的发展，新能源汽车是汽车行业发展的必然趋势，目前生产新能源汽车的技术并非成熟，内置电池的存在使得车辆本身就存在安全隐患，尤其是发生车祸的时候，碰撞更容易引起车辆起火。保险杠的存在的，可以提高新能源汽车的行车安全。如何获得抗冲击力强、且多功能的保险杠是值得研究的课题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法，该保险杆有效克服了现有保险杆受冲击后形成凹陷的问题，避免了碰撞过程中对内置电池的冲击，比减少电池起火事故发生。
一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯20-35份、改性橡胶10-20份、石墨相氮化碳5-10份、纳米碳酸钙15-25份、六水四氧化三铁8-12份、分散剂0.1-0.8份、润滑剂0.02-0.05份；所述改性橡胶由橡胶、钢纤维和亲水性聚合物按照摩尔比为3-5:2-3:1混合而成。
作为改进的是，所述橡胶为丁腈橡胶，所述亲水性聚合物为环氧树脂与聚丙烯按照摩尔比为3:1聚合而成。
作为改进的是，上述新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯30份、改性橡胶16份、石墨相氮化碳8份、纳米碳酸钙18份、六水四氧化三铁10份、分散剂0.3份、润滑剂0.04份。
作为改进的是，所述润滑剂为石蜡或动物油。
上述新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将橡胶熔融后，再加入钢纤维和亲水性聚合物，利用高速剪切机剪切，保证钢纤维在橡胶液体中分布均匀粒，再转入挤出机中挤出母粒，并将母粒磨碎，即得改性橡胶；
步骤2，将聚丙烯、改性橡胶、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁、分散剂、润滑剂在混合机中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中混炼，挤出后，冷却，切粒，即得复合材料。
作为改进的是，步骤1中高速剪切机的剪切应力为102-112τ。
作为改进的是，步骤2中双螺杆挤出机的挤出温度为T1=180℃，T2=208℃，冷却速度为1-3℃/min。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料及其制备方法，具有如下优势：
本发明对橡胶进行改性处理，在橡胶中通过掺杂钢纤维和亲水性聚合物，通过高速剪切保证了橡胶弹性不变的情况下，提高了橡胶的刚性，再将所得改性橡胶与聚丙烯、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁混合，通过挤出机挤出即可，制备过程简单易行，且所得复合材料抗冲击力强、耐低温、蓄能效果好；另外，石墨相氮化碳、六水四氧化三铁、纳米碳酸钙混合形成三相结构，稳定性好，且催化降解二氧化碳效率高。
具体实施方式
实施例1
一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯20份、改性橡胶10份、石墨相氮化碳5份、纳米碳酸钙15份、六水四氧化三铁8份、分散剂0.1份、润滑剂0.02份；所述改性橡胶由橡胶、钢纤维和亲水性聚合物按照摩尔比为3:2:1混合而成。
所述橡胶为丁腈橡胶，所述亲水性聚合物为环氧树脂与聚丙烯按照摩尔比为3:1聚合而成；所述润滑剂为石蜡或动物油。
上述新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将橡胶熔融后，再加入钢纤维和亲水性聚合物，利用高速剪切机用剪切应力为102τ进行剪切，保证钢纤维在橡胶液体中分布均匀粒，再转入挤出机中挤出母粒，并将母粒磨碎，即得改性橡胶；
步骤2，将聚丙烯、改性橡胶、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁、分散剂、润滑剂在混合机中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中混炼，挤出后，冷却，切粒，即得复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出温度为T1=180℃，T2=208℃，冷却速度为1℃/min。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为18.4MPa，断裂伸长率≥550%，弯曲强度为20.1MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为1205g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为82KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到52%。
实施例2
一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，包括以下按重量份数计的组分：包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯30份、改性橡胶16份、石墨相氮化碳8份、纳米碳酸钙18份、六水四氧化三铁10份、分散剂0.3份、润滑剂0.04份；所述改性橡胶由橡胶、钢纤维和亲水性聚合物按照摩尔比为4:2:1混合而成。
所述橡胶为丁腈橡胶，所述亲水性聚合物为环氧树脂与聚丙烯按照摩尔比为3:1聚合而成；所述润滑剂为石蜡或动物油。
上述新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将橡胶熔融后，再加入钢纤维和亲水性聚合物，利用高速剪切机用剪切应力为108τ进行剪切，保证钢纤维在橡胶液体中分布均匀粒，再转入挤出机中挤出母粒，并将母粒磨碎，即得改性橡胶；
步骤2，将聚丙烯、改性橡胶、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁、分散剂、润滑剂在混合机中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中混炼，挤出后，冷却，切粒，即得复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出温度为T1=180℃，T2=208℃，冷却速度为2℃/min。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为20.1MPa，断裂伸长率≥560%，弯曲强度为22.4MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为1102g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为88KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到54%。
实施例3
一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯35份、改性橡胶20份、石墨相氮化碳10份、纳米碳酸钙25份、六水四氧化三铁12份、分散剂0.8份、润滑剂0.05份；所述改性橡胶由橡胶、钢纤维和亲水性聚合物按照摩尔比为5:3:1混合而成。
所述橡胶为丁腈橡胶，所述亲水性聚合物为环氧树脂与聚丙烯按照摩尔比为3:1聚合而成；所述润滑剂为石蜡或动物油。
上述新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将橡胶熔融后，再加入钢纤维和亲水性聚合物，利用高速剪切机用剪切应力为112τ进行剪切，保证钢纤维在橡胶液体中分布均匀粒，再转入挤出机中挤出母粒，并将母粒磨碎，即得改性橡胶；
步骤2，将聚丙烯、改性橡胶、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁、分散剂、润滑剂在混合机中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中混炼，挤出后，冷却，切粒，即得复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出温度为T1=180℃，T2=208℃，冷却速度为3℃/min。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为21.6MPa，断裂伸长率≥550%，弯曲强度为20.7MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为1086g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为78KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到48%。
对比例1
除改性橡胶更改为丁腈橡胶外，其余同实施例2。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为16.4MPa，断裂伸长率420%，弯曲强度为15.6MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为850g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为54KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到27%。
对比例2
除不含有石墨相氮化碳外，其余同实施例2。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为16.4MPa，断裂伸长率410%，弯曲强度为20.1MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为680g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为65KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到12%。
对比例3
除不含有六水四氧化三铁外，其余同实施例2。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为18.1MPa，断裂伸长率380%，弯曲强度为16.9MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为850g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为60KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到37%。
对比例4
除不含有纳米碳酸钙外，其余同实施例2。
将上述复合材料注塑成标准样条，按国家标准测试其性能，拉伸强度为17.6MPa，断裂伸长率406%，弯曲强度为19.5MPa,在230℃复合2.16Kg下熔融指数为760g/10min,常温下Izod缺口冲击强度为47KJ/m2。利用此复合材料催化降解二氧化碳，具体降解步骤参照现有技术，所得二氧化碳的降解率达到34%。
本发明对橡胶进行改性处理，在橡胶中通过掺杂钢纤维和亲水性聚合物，通过高速剪切保证了橡胶弹性不变的情况下，提高了橡胶的刚性，再将所得改性橡胶与聚丙烯、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁混合，通过挤出机挤出即可，制备过程简单易行，且所得复合材料抗冲击力强、耐低温、蓄能效果好；另外，石墨相氮化碳、六水四氧化三铁、纳米碳酸钙混合形成三相结构，稳定性好，且催化降解二氧化碳效率高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯20-35份、改性橡胶10-20份、石墨相氮化碳5-10份、纳米碳酸钙15-25份、六水四氧化三铁8-12份、分散剂0.1-0.8份、润滑剂0.02-0.05份；所述改性橡胶由橡胶、钢纤维和亲水性聚合物按照摩尔比为3-5:2-3:1混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，其特征在于，所述橡胶为丁腈橡胶，所述亲水性聚合物为环氧树脂与聚丙烯按照摩尔比为3:1聚合而成。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，其特征在于，上述新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，包括以下按重量份数计的组分：聚丙烯30份、改性橡胶16份、石墨相氮化碳8份、纳米碳酸钙18份、六水四氧化三铁10份、分散剂0.3份、润滑剂0.04份。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料，其特征在于，所述润滑剂为石蜡或动物油。
5.基于权利要求1所得的新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将橡胶熔融后，再加入钢纤维和亲水性聚合物，利用高速剪切机剪切，保证钢纤维在橡胶液体中分布均匀粒，再转入挤出机中挤出母粒，并将母粒磨碎，即得改性橡胶；
步骤2，将聚丙烯、改性橡胶、石墨相氮化碳、纳米碳酸钙、六水四氧化三铁、分散剂、润滑剂在混合机中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中混炼，挤出后，冷却，切粒，即得复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中高速剪切机的剪切应力为102-112τ。
7.根据权利要求5所述的一种新能源汽车保险杠用抗冲击复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中双螺杆挤出机的挤出温度为T1=180℃，T2=208℃，冷却速度为1-3℃/min。
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CN102219959A (zh) * 2011-05-24 2011-10-19 苏州禾昌聚合材料股份有限公司 用于汽车保险杠的复合材料及其制备方法
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