[發明專利]一種低收縮率汽車保險杠用形狀記憶聚丙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710038062.5
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106810764A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 李影
• 申請（專利權）人: 李影
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L25/06;C08L51/06;C08K13/04;C08K7/08;C08K3/36;C08K3/34;B29C47/92
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 陳其霞

技術領域

本發明屬于高分子復合材料技術領域，特別涉及一種低收縮率汽車保險杠用形狀記憶聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著汽車行業的快速發展，汽車輕量化成為汽車行業發展的一個趨勢，因此越來越多的汽車零部件采用塑料來替代金屬，減輕汽車重量。另外汽車保險杠在使用過程中難免經受外力沖擊，有時會產生不可回復的變形，此時保險杠的可回復特性尤為重要。

形狀記憶高分子材料近些年來的發展突飛猛進，其中熱致形狀記憶高分子材料是其中的重點。高分子材料要達到形狀記憶功能，必須具有固定相和可逆相兩種相態，當形狀記憶高分子產生形變時，升高溫度，可逆相的分子鏈段開始解凍，產生的形變在內應力的作用下回復到起始狀態，而固定相此時起著物理交聯點固定形狀的作用。

董保健、李樹材等人的《PP/PET/POE-g-MAH形狀記憶合金的制備與性能研究》一文中，以POE-g-MAH作為PP/PET共混體系反應性增容劑，采用熔融共混法制備出一種具有物理交聯結構的PP/PET熱致形狀記憶共混合金。增容劑POE-g-MAH的加入增大了PP和PET兩者之間的界面粘結力，有助于提高共混合金的形狀記憶性能和力學性能，并保持了共混合金良好的耐熱性能。

氣凝膠（aerogel）是一種輕質、多孔、非晶態的固體材料，顆粒尺寸介于1-100 nm之間，是典型的納米材料，其孔隙率可達80%-99.8%，具有非常優異的性能，其密度最低達1kg/m³。聚合物交聯的二氧化硅氣凝膠具有優良的韌性和一定的強度，氣凝膠內部的微粒結構包含初次粒子和二次粒子，聚合物交聯的效果相當于在凝膠表面形成了一層“涂層”，“涂層”的存在使得二次粒子之間有一定的緩沖作用，當施加一定的外力時，二次粒子之間會發生滑移，而初次粒子保持不變，當外力撤除時，樣品能回復到原來的形狀。

因此，本發明研究利用二氧化硅氣凝膠開發一種用于汽車保險杠的質輕、高彈性、具有形狀記憶的聚丙烯復合材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種低收縮率汽車保險杠用形狀記憶聚丙烯復合材料，具有優異的形狀記憶性能，外力作用下產生的形變可通過加熱來回復，滿足汽車保險杠材料對形狀記憶的要求。

一種低收縮率汽車保險杠用形狀記憶聚丙烯復合材料，由以下重量份的原料組成：聚丙烯45-65份，正硅酸甲酯11-17份，3-氨丙基三乙氧基硅烷4-11份，馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物4-9份，成核劑1-2份，抗氧劑168 0.6-2份，乙腈55-70份，去離子水13-20份，滑石粉3-9份，偶氮二異丁腈3-8份，苯乙烯22-30份，氯苯溶液適量，甲醇適量，四腳狀氧化鋅晶須2-5份，硫酸鈣晶須3-6份。

具體步驟如下：

（1）二氧化硅凝膠的制備：

將正硅酸甲酯、乙腈和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合成A溶液，去離子水和乙腈混合成B溶液，將A溶液冷卻至0℃以下，倒入B溶液中迅速攪拌混合均勻，置室溫中形成凝膠，老化放置3-4天，用甲醇洗滌得到二氧化硅濕凝膠，備用；

（2）制備聚苯乙烯交聯二氧化硅氣凝膠：

將二氧化硅濕凝膠置于溶于偶氮二異丁腈和苯乙烯的氯苯溶液，浸漬2-4天，轉移至氯苯溶液中，在70-75℃下反應22-25小時，用氯苯溶液洗滌兩次，接著用甲醇進行溶劑置換，超臨界干燥即可得到聚苯乙烯交聯的塊狀氣凝膠，球磨粉碎至尺寸在20-80目篩間，過篩得到聚苯乙烯交聯二氧化硅氣凝膠粉體；

（3）將聚丙烯、馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、滑石粉、抗氧劑168、成核劑加入到攪拌機中攪拌均勻，之后加入步驟（2）得到的聚苯乙烯交聯二氧化硅氣凝膠粉體繼續攪拌20-30分鐘；

（4）將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機的料斗中，從雙螺桿擠出機側向喂料口添加硫酸鈣晶須、四腳狀氧化鋅晶須混合攪拌8-13分鐘，共混熔融擠出造粒，得到一種低收縮率汽車保險杠用形狀記憶聚丙烯復合材料。

其中，所述雙螺桿擠出機的加工條件為，一區溫度為240-250℃，二區溫度為250-260℃，三區溫度為260-270℃，四區溫度為260-280℃，五區溫度為270-290℃，六區溫度為280-295℃。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

（1）本發明使用3-氨丙基三乙氧基硅烷與正硅酸甲酯共聚，制備表面含有氨基的濕凝膠，然后與聚苯乙烯交聯，提高了二氧化硅氣凝膠的彈性、熱穩定性，與聚丙烯材料的相容性，且氣凝膠密度前后變化不大，添加到保險杠用聚丙烯復合材料中可以減輕汽車重量，產品具有優異的耐熱性、回彈性。