本发明涉及聚丙烯复合材料加工成型领域，尤其是一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体。
背景技术：
伴随着我国经济的快速发展，汽车的销量日益增长，人们对汽车的制备材料以及相关性能有越来越严苛的要求，尤其是近年来，随着社会对环保和节能的需要，汽车轻量化成为人们研究和攻克的关键核心技术，当前汽车车身轻量化的途经之一是采用轻质高效的复合材料零部件，复合材料是由两种或者两种以上不同的材料，通过物理或者化学的方式制备而成的具有优于自身组成材料的新材料，其中纳米纤维增强树脂复合材料以其独特的轻量化效果应用于车身结构已成为汽车工业车身轻量化技术的重要趋势，纳米纤维增强树脂复合材料具有良好的力学性能、独特的轻量化效果、相较于传统钢材减重率高达60％～70％、可设计性强以及易于整体成型，因此，纳米纤维增强材料广泛地应用在对轻量化要求较高的汽车零部件。其中聚丙烯是继聚丙烯、聚氯乙烯之后的第三大通用高分子材料，但是普通的聚丙烯具有韧性差、低温且易脆裂，并且其具有非极性的线性链结构以及较高的结晶性，而纳米纤维增强聚丙烯复合材料是以纳米纤维为增强体，热塑性树脂聚丙烯材料为基体复合而成复合材料，因此如何利用纳米纤维与聚丙烯进行复合，得到具有高比强度、高比刚度以及高抗冲击韧性的易于加工成型的复合材料是当前相关科研工作者的研究热点与难点。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，通过将三元乙丙橡胶与聚酯树脂共同加入聚丙烯当中，通过原位成纤维改性形成纳米纤维三元共混体系，在增韧聚丙烯的同时提高聚丙烯材料的拉伸强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，所述聚纳米纤维复合热塑性弹性体由以下质量份数的原料制备而成：聚丙烯100～120份、聚酯树脂1～3份、三元乙丙橡胶粉料10～25份、交联剂0.3～0.5份、相容剂0.2～0.6份、硅烷偶联剂0.8～2份、抗氧剂1～1.6份；所述用于制备新型汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体的制备步骤如下：
步骤一，复合纤维材料无纺布的制备：将所述聚丙烯、聚酯树脂、三元乙丙橡胶、交联剂、相容剂、硅烷偶联剂、抗氧剂烘干后按比例混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出；双螺杆挤出机各区段温度设为加料段250～260℃、压缩段245～250℃、熔融段260～280℃、均化段240～250℃；挤出机主螺杆转速为80～90r/min；将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后，经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸，收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布，其中所形成纤维直径在100～500nm之间，纺粘组件温度设定为260℃；
步骤二，纳米纤维复合热塑性弹性体粒料的制备：将步骤一所制备的复合纤维材料无纺布直接喂入单螺杆挤出机喂料口中，单螺杆挤出机温度设定在190～220℃之间，经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维/三元乙丙橡胶纳米纤维复合热塑性弹性体颗粒材料；
步骤三，汽车部件的注塑成型：将步骤二制备的粒料在烘箱中烘干，然后将烘干所得粒料放入塑料注塑机中熔融，加工温度为200～220℃，使用注塑机进行注塑获得所需的汽车部件。
上述的一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，所述聚酯纳米纤维为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯中的一种。
上述的一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，所述聚酯纳米纤维的直径为100～500nm，所述聚酯纳米纤维的长径比为70～80：1。
上述的一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，所述相容剂为大分子相容剂pp-g-ma、poe-g-ma、sebs-g-ma中的一种。
上述的一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
上述的一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，所述聚丙烯为固体粉料，所述聚丙烯的粒径为100～200目。
与现有技术相比，本发明具有以下有益性技术效果：
1.本发明提出的制备过程简单合理，易于实施，通过聚酯纳米纤维的预处理、物料的烘干、物料的初混、物料的共混捏合、挤出造粒步骤成功地制备了丙烯/聚酯纳米纤维/三元乙丙橡胶纳米复合材料；
2.本发明通过制备聚丙烯/聚酯纳米纤维/三元乙丙橡胶三元复合体系对聚丙烯进行改性，改性的聚丙烯冲击韧性提高了110％，拉伸强度提高了20％，拉断伸长率提高了61％，弯曲强度提高了26％；并且制备出的复合材料比一般的填充玻纤或者无机矿物质量更轻质；
3.本发明所制备的聚丙烯复合材料应用广泛，主要用于生产制造汽车外饰轮罩护板、汽车仪表盘内饰护板、汽车仪表体、汽车保险杠、汽车车门内板等汽车零部件。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
【实施例1】
一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，由以下质量份数的原料制备而成：聚丙烯100份、聚酯纳米纤维1份、三元乙丙橡胶粉料10份、交联剂0.3份、相容剂0.2份、硅烷偶联剂0.8份、抗氧剂1份；所述用于制备新型汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体的步骤如下：
步骤一，复合纤维材料无纺布的制备：将所述聚丙烯、聚酯树脂、三元乙丙橡胶、交联剂、相容剂、硅烷偶联剂、抗氧剂烘干后混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出；所述双螺杆挤出机各区段温度设为加料段255℃、压缩段245℃、熔融段270℃、均化段240℃；挤出机主螺杆转速为80r/min；将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后，经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸，收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布，其中所形成纤维直径在100～500nm之间，纺粘组件温度设定为260℃；
步骤二，纳米纤维复合热塑性弹性体粒料的制备：将步骤一所制备的复合纤维材料无纺布直接喂入单螺杆挤出机喂料口中，单螺杆挤出机温度设定在210℃之间，经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维/三元乙丙橡胶纳米纤维复合热塑性弹性体颗粒材料；
步骤三，汽车部件的注塑成型：将步骤二制备的粒料在烘箱中烘干备用；注塑时，将烘干所得粒料放入塑料注塑机中熔融，采用的加工温度为200℃，进行注塑，注塑模具选用汽车仪表盘骨架模具。
进一步的，所述聚酯纳米纤维为聚对苯二甲酸乙二酯；所述聚酯纳米纤维的直径为100～500nm，所述聚酯纳米纤维的长径比为70：1；所述相容剂为大分子相容剂pp-g-ma；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述聚丙烯为固体粉料，所述聚丙烯的粒径为100目。
【实施例2】
一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，由以下质量份数的原料制备而成：聚丙烯110份、聚酯纳米纤维2份、三元乙丙橡胶粉料15份、交联剂0.4份、相容剂0.4份、硅烷偶联剂1.5份、抗氧剂1.4份；所述用于制备新型汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体的步骤如下：
步骤一，复合纤维材料无纺布的制备：将所述聚丙烯、聚酯树脂、三元乙丙橡胶、交联剂、相容剂、硅烷偶联剂、抗氧剂烘干后混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出；所述双螺杆挤出机各区段温度设为加料段255℃、压缩段250℃、熔融段270℃、均化段245℃；挤出机主螺杆转速为90r/min；将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后，经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸，收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布，其中所形成纤维直径在100～500nm之间，纺粘组件温度设定为260℃；
步骤二，纳米纤维复合热塑性弹性体粒料的制备：将步骤一所制备的复合纤维材料无纺布直接喂入单螺杆挤出机喂料口中，单螺杆挤出机温度设定为220℃，经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维/三元乙丙橡胶纳米纤维复合热塑性弹性体颗粒材料；
步骤三，汽车部件的注塑成型：将步骤二制备的粒料在烘箱中烘干备用；注塑时，将烘干所得粒料放入塑料注塑机中熔融，采用的加工温度为220℃，进行注塑，注塑模具选用汽车仪表盘骨架模具。
进一步的，所述聚酯纳米纤维为聚对苯二甲酸丙二酯；所述聚酯纳米纤维的直径为100～500nm，所述聚酯纳米纤维的长径比为75：1；所述相容剂为大分子相容剂poe-g-ma；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述聚丙烯为固体粉料，所述聚丙烯的粒径为150目。
【实施例3】
一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体，由以下质量份数的原料制备而成：聚丙烯120份、聚酯纳米纤维3份、三元乙丙橡胶粉料25份、交联剂0.5份、相容剂0.6份、硅烷偶联剂2份、抗氧剂1.6份；所述用于制备汽车零部件的聚丙烯复合材料的方法为：
步骤一，复合纤维材料无纺布的制备：将所述聚丙烯、聚酯树脂、三元乙丙橡胶、交联剂、相容剂、硅烷偶联剂、抗氧剂烘干后混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出；所述双螺杆挤出机各区段温度为加料段240℃、压缩段250℃、熔融段280℃、均化段250℃；挤出机主螺杆转速为80r/min；将挤出物共混熔体经纺粘非织造系统的喷丝板流出后，经过冷风箱冷却后再经过气流牵伸，收集在成网装置上制得复合纤维材料无纺布，其中所形成纤维直径在100～500nm之间，纺粘组件温度设定为260℃；
步骤二，纳米纤维复合热塑性弹性体粒料的制备：将步骤一所制备的复合纤维材料无纺布直接喂入单螺杆挤出机喂料口中，单螺杆挤出机温度设定为210℃，经熔融挤出切粒后制得聚丙烯/聚酯纳米纤维/三元乙丙橡胶纳米纤维复合热塑性弹性体颗粒材料；
步骤三，汽车部件的注塑成型：将步骤二制备的粒料在烘箱中烘干备用；注塑时，将烘干所得粒料放入塑料注塑机中熔融，采用的加工温度为210℃，进行注塑，注塑模具选用汽车仪表盘骨架模具。
进一步的，所述聚酯纳米纤维为聚对苯二甲酸丁二酯；所述聚酯纳米纤维的直径为100～500nm，所述聚酯纳米纤维的长径比为80：1；所述相容剂为大分子相容剂sebs-g-ma；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述聚丙烯为固体粉料，所述聚丙烯的粒径为200目。
为了验证本发明的技术方案实施效果及可行性，进行了相关实验的验证，相关测试数据结果见下表，通过相关实验数据对比计算可知，改性后的聚丙烯复合材料相对于未改性处理的聚丙烯冲击韧性提高了110％，拉伸强度提高了20％，拉断伸长率提高了61％，弯曲强度提高了26％。
其中pet为聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维，epdm为三元乙丙橡胶，均以100份的聚丙烯为基料
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。