[發(fā)明專利]一種耐高溫長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011359519.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112500643A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋玉興;王海華;陳曉敏;楊倉(cāng)先;王建益
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中廣核俊爾(上海)新材料有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/14
• 分類號(hào): C08L23/14;C08L23/12;C08L51/06;C08L23/06;C08K13/04;C08K7/14;C08K5/12;C08K5/06;C08J5/04;C08J3/28;C08J3/24;B29B9/06;B29C35/08
• 代理公司: 上海世圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 陳穎潔;王佳妮

本發(fā)明提供一種耐高溫長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，由包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料制成：聚丙烯：30%～65%，長(zhǎng)玻璃纖維：20%～50%，相容劑：2%～10%，交聯(lián)劑：3%～20%，輔助交聯(lián)劑：3%～6%，填充劑：3%～15%，抗氧劑：0.1%～1.0%，潤(rùn)滑劑：0.1%～3.0%，色母粒：0.1%～1.0%。使用本發(fā)明復(fù)合材料注塑的制件通過高能射線輻照后，能夠形成聚合物分子鏈與長(zhǎng)玻纖的三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提升制件的耐溫性，同時(shí)線性膨脹系數(shù)也會(huì)降低，在長(zhǎng)期使用過程中，尺寸穩(wěn)定性高，翹曲少；用于制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)零件，達(dá)到輕量化，提升整體品質(zhì)的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于改性聚丙烯材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊結(jié)構(gòu)零件的高耐溫長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部環(huán)境十分惡劣，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使機(jī)艙內(nèi)部的溫度居高不下，而且現(xiàn)在越來(lái)越多的車型配備渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步提升了機(jī)艙內(nèi)部的溫度；汽車行駛到較差的路況上，機(jī)艙里面的部件還會(huì)承受車底磨損和砂石沖擊；維修保養(yǎng)時(shí)，汽油、機(jī)油、冷凍液等腐蝕性化學(xué)試劑，也會(huì)不同程度地涂抹到機(jī)艙里面的各種零件表面。

“以塑代鋼”是汽車輕量化的重要途徑，采用塑料、復(fù)合材料替換金屬材料，可達(dá)到顯著減重的目標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的燃料系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等部件都在擴(kuò)大塑料化，這對(duì)塑料材料的耐熱性、耐久性、耐藥品性提出了更高的要求。

長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料是一種以聚丙烯樹脂為基體，連續(xù)玻纖在粒子長(zhǎng)度方向定向排列的復(fù)合材料，典型的粒子尺寸為10～25mm，玻纖長(zhǎng)度等于粒子尺寸。該材料注塑成型時(shí)玻纖長(zhǎng)度得到了更好地保留，較長(zhǎng)的玻璃纖維還會(huì)互相纏結(jié)，在制品中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其具備低密度、高比強(qiáng)度、高模量、不吸水、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，可以作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊結(jié)構(gòu)零件的備選材料。因?yàn)殚L(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料力學(xué)性能優(yōu)異，易成型，零件還可以成設(shè)計(jì)成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并集成旁邊的零散部件進(jìn)行一次成型，減少生產(chǎn)、裝配時(shí)的綜合成本。

但是，聚丙烯的熔點(diǎn)低，只有165℃左右，長(zhǎng)期在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部高溫環(huán)境下使用，容易出現(xiàn)翹曲變形，甚至斷裂的問題，特別是無(wú)法在距離熱源較近的高溫區(qū)域使用。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN105330789A公開了一種交聯(lián)型玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，在配方中添加引發(fā)劑、催化劑后，通過雙螺桿擠出得到交聯(lián)的增強(qiáng)聚丙烯，缺點(diǎn)是擠出過程中已經(jīng)開始或完成交聯(lián)反應(yīng)，在材料成型階段反而會(huì)破壞已形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，不能充分發(fā)揮交聯(lián)的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN205524492U使用尼龍6+GF60的材料制造汽車前端框架，雖然提升了零件的使用溫度，但是尼龍6密度高，輕量化效果不明顯，加工溫度高，能耗大，且制件易吸水，會(huì)導(dǎo)致制件性能波動(dòng)。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 107337801 A公開了一種電子束輻照交聯(lián)制造高熔體強(qiáng)度聚丙烯，采用的是非增強(qiáng)純樹脂的體系，與本申請(qǐng)的反應(yīng)環(huán)境以及最終的效果都完全不同。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種高耐溫長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，顯著提升材料的耐溫性能和尺寸穩(wěn)定性，拓展長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊結(jié)構(gòu)零件上的應(yīng)用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種耐高溫長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，由包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料制成：

所述聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔指30～1500g/10min；

所述長(zhǎng)玻璃纖維為600～2400tex的連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖維直接紗，單絲直徑10～17um；

所述相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯等高極性接枝物，接枝率＞0.8％；

所述交聯(lián)劑為鄰苯二甲酸二烯丙酯、季戊四醇三烯丙基醚、氰脲酸三烯丙酯中的一種或幾種；