一种汽车保险杠及其制备方法
【专利摘要】本申请公开了一种汽车保险杠及其制备方法，按照重量份数配比称取PP、玻璃纤维、CPP、云母粉、POE、顺丁烯二酸酐、抗氧剂、EPDM、镁盐晶须、HDPE、偶联剂、碳酸钙、硬脂酸钙、GF和PA6，混合均匀后挤出拉片造粒、然后注射成型，冷却后即可；产品拉伸强度35-40MPa，弯曲强度45-55MPa；室温下冲击强度700-720J/m，-30℃冲击强度80-100J/m；伸长率500-700%，热变形温度110-130℃；相对密度0.88-0.98，收缩率1.4-1.6%。
【专利说明】一种汽车保险杠及其制备方法
【技术领域】
[0001]本申请属于汽车保险杠制备工艺领域，尤其涉及一种高强度、高韧性的汽车保险杠及其制备方法。
【背景技术】
[0002]汽车保险杠是吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。许多年以前汽车前后保险杠是用钢板冲压成槽钢，与车架纵梁铆接或焊接在一起的，与车身有一段较大的间隙，看上去十分不美观。随着汽车工业的发展和工程塑料在汽车工业的大量应用，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。轿车的前后保险杠都是塑料制成的，人们称为塑料保险杠。一般汽车的塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用冷轧薄板冲压而成U形槽；外板和缓冲材料附着在横梁。塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁等三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝联接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚脂系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力，防护车身前后部的安全装置。二十年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成U型槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件。随着汽车工业的发展，汽车保险杠做为一种重要的安全装置也走向了革新的道路上。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，轿车的前后保险杠兴用了塑料，人们称为塑料保险杠。塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁等三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝联接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚脂系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点，而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体，从外观上看，可以很自然地与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。
[0003]2013年6月26日，全国汽车用品行业联合会、全国汽车标准化技术委员会车身附件分技术委员会和广东东箭集团共同发布中国《汽车防护杠》行业标准。此标准由广东东箭集团主导起草。据悉，中国《汽车防护杠》行业标准的正式公布，标志着汽车防护杠行业标准实现“零”的突破，填补了国内标准空白。该标准将于2013年9月I日在全国正式实施，引发行业生产厂家和销售商极大关注。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观上看，可以很自然的与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。汽车保险杠，位于汽车前方和后方的大部分区域，表面上被设计于避免车辆外部损坏对车辆安全系统造成的影响，他们具有在高速撞击时减少驾乘人员伤害的能力，现在越来越多的被设计用于行人保护。PP塑胶原料，化学名称:聚丙烯，特点:密度小，强度刚度，硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。聚丙烯树脂若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167°C。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。
[0004]PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度低于0°c以下时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入f 4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100C )、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150°c。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在I?40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8?2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃溶剂、氯化烃溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。PP树脂用在注塑制品中的比例可占一半左右，其中日用品以普通PP为原料，汽车配件以增强或增韧PP为原料，而其它用途则以高冲击强度和低脆化温度的共聚聚丙烯PPC原料为主。PP越来越成为汽车配件的主导材料，成为第一大汽车用塑料品种。增韧PP用于保险杠和轮壳罩等，增强PP则用于仪表盘、方向盘、手柄、容器、蓄电池壳等。聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，成型性好，制品表面光泽好，易于着色。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100°C以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150°C也不变形。脆化温度为_35°C，在低于_35°C会发生脆化，聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定；但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。
[0005]中国专利CN102585362A公开了一种汽车塑料保险杠的材料配方，由聚丙烯1215C、聚丙烯HC9012M、1250目的滑石粉、4000目的滑石粉、聚烯烃弹性体、抗氧剂1010、抗氧剂168、硬酯酸钙、偶联剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。本发明可以提高体系冲击强度，降低制品成型收缩率；显著提高材料强度及韧性，产品性能优异，但是拉伸强度低和弯曲差；中国专利CN102276917A公开了一种汽车保险杠专用树脂，采用聚丙烯树脂、聚烯烃弹性体Ρ0Ε、接枝马来酸酐、碳纤维、超细滑石粉、抗氧剂、UV吸收剂和色粉所组成。上述物料按一定比例和添加次序加入到高速混合机中，在高速混合机中混合10?30min后送入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机挤出后，再经过水冷、切粒、过筛、干燥、包装后即为汽车保险杠专用树脂。汽车保险杠专用树脂具有耐撞击、耐腐蚀、耐老化的功能，该树脂生产出的保险杠重量轻、冲击强度高，耐候性能好，汽车发生轻微碰撞保险杠也不会出现破裂现象，但是冲击强度和伸长率低。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种高强度、高韧性、断裂伸长率高且热变形温度高的汽车保险杠及其制备方法是非常必要的。
【发明内容】
[0006]解决的技术问题:
本申请针对上述技术问题，提供一种汽车保险杠及其制备方法，解决现有汽车保险强度低、韧性差、断裂伸长率小和热变形温度低等技术问题。
[0007]技术方案:
一种汽车保险杠，所述汽车保险杠的原料按重量份数配比如下=PPlOO份；玻璃纤维10-30份；CPP50-60份；云母粉5-25份；P0E20-40份；顺丁烯二酸酐5-15份；抗氧剂0.5-2.5份；EPDM15-35份；镁盐晶须10-20份；HDPE为15-25份；偶联剂0.3-0.7份；碳酸钙为30-50份；硬脂酸钙0.5-1.5份；GF35-55份；PA6为15-25份。
[0008]作为本发明的一种优选技术方案:所述汽车保险杠的原料按重量份数配比如下:PP100份；玻璃纤维15-25份；CPP52-58份；云母粉10_20份；P0E25_35份；顺丁烯二酸酐8-12份；抗氧剂1-2份；EPDM20-30份；镁盐晶须13-27份；HDPE为16-24份；偶联剂
0.4-0.6份；碳酸钙为35-45份；硬脂酸钙0.8-1.2份;GF40_50份；PA6为16-24份。
[0009]作为本发明的一种优选技术方案:所述汽车保险杠的原料按重量份数配比如下:PP100份；玻璃纤维20份；CPP55份；云母粉15份；P0E30份；顺丁烯二酸酐10份；抗氧剂
1.5份；EPDM25份；镁盐晶须15份；HDPE为20份；偶联剂0.5份；碳酸钙为40份；硬脂酸钙I份；GF45份；PA6为20份。
[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂168。
[0011]作为本发明的一种优选技术方案:所述偶联剂采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述汽车保险杠的制备方法，包括如下步骤: 第一步:按照重量份数配比称取PP、玻璃纤维、CPP、云母粉、Ρ0Ε、顺丁烯二酸酐、抗氧齐[J、EPDM、镁盐晶须、HDPE、偶联剂、碳酸钙、硬脂酸钙、GF和PA6 ； 第二步:将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至60-80°C，搅拌
5-10min，然后加入剩余原料，升温至80_100°C，搅拌20_40min，冷却至30_50°C；
第三步:将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、
245°C、250°C、255°C和 260°C ；
第四步:注射温度为190-210°C，喷嘴温度180-200°C，注射压力7_llMPa，注射时间
6-10s，保压时间6-14s，冷却40-60s后即可。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述第二步中搅拌速度均为200-400转/分钟。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述第四步中冷却时间为40-60S。
[0015]有益效果:
本发明所述一种汽车保险杠及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、产品拉伸强度35-40MPa，弯曲强度45-55MPa;2、室温下冲击强度700-720J/m，_30°C冲击强度80-100 J/m ;3、伸长率500-700%，热变形温度110-130°C ;4、相对密度
0.88-0.98，收缩率1.4-1.6%，可以广泛生产并不断代替现有材料。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
按照重量份数配比称取PP100份；玻璃纤维10份；CPP50份；云母粉5份；P0E20份；顺丁烯二酸酐5份；抗氧剂168为0.5份；EPDM15份；镁盐晶须10份；HDPE为15份；钛酸酯偶联剂0.3份；碳酸钙为30份；硬脂酸钙0.5份；GF35份；PA6为15份。
[0017]将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至60°C，搅拌5min，然后加入剩余原料，升温至80°C，搅拌20min，搅拌速度均为280转/分钟，冷却至30°C。
[0018]将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、245°C、250°C、255°C和260°C，注射温度为190°C，喷嘴温度180°C，注射压力7MPa，注射时间6s，保压时间6s,冷却40s后即可。
[0019]产品拉伸强度35MPa，弯曲强度45MPa ;室温下冲击强度700J/m，_30°C冲击强度80J/m ;伸长率500%，热变形温度110°C ;相对密度0.88，收缩率1.4%。
[0020]实施例2:
按照重量份数配比称取PP100份；玻璃纤维30份；CPP60份；云母粉25份；P0E40份；顺丁烯二酸酐15份；抗氧剂168为2.5份；EPDM35份；镁盐晶须20份；HDPE为25份；硅烷偶联剂0.7份；碳酸钙为50份；硬脂酸钙1.5份；GF55份；PA6为25份。
[0021]将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至80°C，搅拌lOmin，然后加入剩余原料，升温至100°c，搅拌40min，搅拌速度均为200转/分钟，冷却至50°C。
[0022]将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、245°C、250°C、255°C和260°C，注射温度为210°C，喷嘴温度200°C，注射压力llMPa，注射时间10s，保压时间14s，冷却60s后即可。
[0023]产品拉伸强度36MPa，弯曲强度48MPa ;室温下冲击强度705J/m，_30°C冲击强度85J/m ;伸长率550%，热变形温度115°C ;相对密度0.9，收缩率1.45%。
[0024]实施例3:
按照重量份数配比称取PPlOO份；玻璃纤维15份；CPP52份；云母粉10份；P0E25份；顺丁烯二酸酐8份；抗氧剂1010为I份；EPDM20份；镁盐晶须13份；HDPE为16份；硅烷偶联剂0.4份；碳酸钙为35份；硬脂酸钙0.8份；GF40份；PA6为16份。
[0025]将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至65°C，搅拌6min，然后加入剩余原料，升温至85°C，搅拌25min，搅拌速度均为400转/分钟，冷却至35°C。
[0026]将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、245°C、250°C、255°C和260°C，注射温度为195°C，喷嘴温度185°C，注射压力8MPa，注射时间7s，保压时间8s,冷却45s后即可。
[0027]产品拉伸强度38MPa，弯曲强度50MPa ;室温下冲击强度710J/m，_30°C冲击强度90J/m ;伸长率600%，热变形温度120°C ;相对密度0.83，收缩率1.5%。
[0028]实施例4:
按照重量份数配比称取PP100份；玻璃纤维25份；CPP58份；云母粉20份；P0E35份；顺丁烯二酸酐12份；抗氧剂1010为2份；EPDM30份；镁盐晶须27份；HDPE为24份；硅烷偶联剂0.6份；碳酸钙为45份；硬脂酸钙1.2份；GF50份；PA6为24份。
[0029]将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至75°C，搅拌8min，然后加入剩余原料，升温至95°C，搅拌35min，搅拌速度均为380转/分钟，冷却至45°C。
[0030]将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、245 V、250 V、255°C和260 V，注射温度为205°C，喷嘴温度195°C，注射压力lOMPa，注射时间9s，保压时间12s,冷却55s后即可。
[0031]产品拉伸强度39MPa，弯曲强度54MPa ;室温下冲击强度715J/m，_30°C冲击强度95J/m ;伸长率650%，热变形温度125°C ;相对密度0.95，收缩率1.55%。
[0032]实施例5:
按照重量份数配比称取PP100份；玻璃纤维20份；CPP55份；云母粉15份；P0E30份；顺丁烯二酸酐10份；抗氧剂1010为1.5份；EPDM25份；镁盐晶须15份；HDPE为20份；硅烷偶联剂0.5份；碳酸钙为40份；硬脂酸钙I份；GF45份；PA6为20份。
[0033]将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至60_80°C，搅拌5-lOmin，然后加入剩余原料，升温至80-100°C，搅拌20-40min，搅拌速度均为300转/分钟，冷却至30-50。。。
[0034]将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、245 V、250°C、255°C和260°C，注射温度为190-21 (TC，喷嘴温度180_200°C，注射压力7-llMPa，注射时间6-10s，保压时间6-14s，冷却40-60s后即可。
[0035]产品拉伸强度40MPa，弯曲强度55MPa ;室温下冲击强度720J/m，_30°C冲击强度100 J/m ;伸长率700%，热变形温度130。。;相对密度0.98，收缩率1.6%。
[0036]以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
[0037]上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种汽车保险杠，其特征在于所述汽车保险杠的原料按重量份数配比如下=PPlOO份；玻璃纤维10-30份；CPP50-60份；云母粉5_25份；Ρ0Ε20_40份；顺丁烯二酸酐5_15份；抗氧剂0.5-2.5份；EPDM15-35份；镁盐晶须10-20份；HDPE为15-25份；偶联剂0.3-0.7份；碳酸钙为30-50份；硬脂酸钙0.5-1.5份；GF35-55份；PA6为15-25份。
2.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠，其特征在于所述汽车保险杠原料按重量份数配比如下:PP100份；玻璃纤维15-25份；CPP52-58份；云母粉10-20份；POE25_35份；顺丁烯二酸酐8-12份；抗氧剂1-2份；EPDM20-30份；镁盐晶须13-27份；HDPE为16-24份；偶联剂0.4-0.6份；碳酸钙为35-45份；硬脂酸钙0.8-1.2份；GF40-50份；PA6为16-24份。
3.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠，其特征在于所述汽车保险杠的原料按重量份数配比如下:PP100份；玻璃纤维20份；CPP55份；云母粉15份；P0E30份；顺丁烯二酸酐10份；抗氧剂1.5份；EPDM25份；镁盐晶须15份；HDPE为20份；偶联剂0.5份；碳酸钙为40份；硬脂酸钙I份；GF45份；PA6为20份。
4.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠，其特征在于:所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂168。
5.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠，其特征在于:所述偶联剂采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.一种权利要求1所述汽车保险杠的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步:按照重量份数配比称取PP、玻璃纤维、CPP、云母粉、POE、顺丁烯二酸酐、抗氧齐[J、EPDM、镁盐晶须、HDPE、偶联剂、碳酸钙、硬脂酸钙、GF和PA6 ； 第二步:将PP、玻璃纤维、CPP、云母粉和POE投入反应釜中加热至60-80 °C，搅拌5-10min,然后加入剩余原料，升温至80_100°C，搅拌20_40min，冷却至30_50°C； 第三步:将混合后的物料投入双螺杆挤出机中挤出，料筒温度230°C、235°C、240°C、245°C、250°C、255°C和 260°C ； 第四步:注射温度为190-210°C，喷嘴温度180-200°C，注射压力7_llMPa，注射时间6-10s，保压时间6-14s，冷却40-60s后即可。
7.根据权利要求6所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于:所述第二步中搅拌速度均为200-400转/分钟。
8.根据权利要求6所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于:所述第四步中冷却时间为 40-60S。
【文档编号】B29C47/92GK104292624SQ201410501127
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】翟红波, 杨振枢, 韦洪屹 申请人:苏州博利迈新材料科技有限公司