玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，汽車水箱支架采用玻璃長纖維增強聚丙烯材料，玻璃長纖維增強聚丙烯材料包括無規(guī)共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、長玻璃纖維、相容劑和添加劑，其中，各組分的重量份數(shù)為：無規(guī)共聚聚丙烯65-68份、均聚聚丙烯3-5份、長玻璃纖維19-21份、相容劑5-6份和添加劑4-5份。本發(fā)明的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架制備方法簡單，綜合性能優(yōu)越，具有優(yōu)異的抗沖擊性能，高模量、高強度，而且本發(fā)明具有與金屬相近的熱膨脹系數(shù)，各向同性，低收縮，低蠕性，高尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)異的耐磨、耐疲勞性和耐化學性。
【專利說明】玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車【技術領域】，具體涉及一種玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架?！颈尘凹夹g】
[0002]節(jié)能減排已經(jīng)成為全球汽車企業(yè)的集體課題，其中，汽車輕量化是最為有效的途徑，它對于節(jié)約能源、減少廢氣排放來說十分重要。采用塑料材料替代傳統(tǒng)的金屬材料是一項最直接有效的方法。
[0003]聚丙烯原料豐富，合成工藝簡單，價格低廉，樹脂綜合性能良好，用途十分廣泛，是一種十分重要的通用塑料。但聚丙烯低溫韌性差、缺口敏感性強，機械性能不高，也限制了其在功能結構部件上的應用(汪多仁，合成樹脂與工程塑料生產技術，北京，中國輕工業(yè)出版社，2001，8)。
[0004]汽車水箱支架位于發(fā)動機艙內，長期工作在較高的溫度環(huán)境中，并作為引擎的安全擋塊而需要承受巨大的沖擊力和承重載荷，一般情況下汽車廠商都采用金屬沖壓零件和傳統(tǒng)的連接桿構架或采用眾多的橫向金屬構件來連接車輛骨架，以保證該模塊具有足夠的強度、剛度和熱穩(wěn)定性，通常這些零件但從數(shù)量上統(tǒng)計就有幾十件甚至上百件，這些零散部件需由裝配廠的總裝線按工序逐一進行裝配。
[0005]目前國內市場上用于裝配在汽車上的汽車水箱框架均為鋼架結構，再其前縱梁和翼子板之間采用復雜的焊接工藝組成框架結構，這種鋼型框架結構形狀成型工藝難度大，焊接工藝復雜，加大了制造難度、增加了成本。
[0006]因此，需要一種新的汽車水箱支架以解決上述問題。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中汽車水箱支架較重及制造難度大的缺陷，提供一種高強度、高模量、高韌性且加工性能優(yōu)良的的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架以解決上述問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架所采用的技術方案如下:
一種玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，所述汽車水箱支架采用玻璃長纖維增強聚丙烯材料一次注塑成型，所述玻璃長纖維增強聚丙烯材料包括無規(guī)共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、長玻璃纖維、相容劑和添加劑，其中，各組分的重量份數(shù)為:無規(guī)共聚聚丙烯65-68份、均聚聚丙烯3-5份、長玻璃纖維19-21份、相容劑5-6份和添加劑4_5份，
所述相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐；所述添加劑包括抗氧劑和有機過氧化物引發(fā)劑，所述抗氧劑的重量組分為20-30%，所述有機過氧化物引發(fā)劑的重量組分為70-80%，所述無規(guī)共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為3.2^4.5g/10min，所述均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為6~7g/10mino
[0009]更進一步的，所述汽車水箱支架上設置有連接點，所述連接點處設置有金屬連接裝置，所述金屬連接裝置包覆在所述玻璃長纖維增強聚丙烯材料中。將金屬連接裝置和玻璃長纖維增強聚丙烯的汽車水箱支架結合，不僅可以利用玻璃長纖維增強聚丙烯的輕便性有效降低前端框架的重量，同時在較薄弱的連接點處嵌入金屬連接裝置，保證連接點處的強度。
[0010] 更進一步的，所述前端框架上設置有連接孔，所述連接孔處設置有金屬鉚接螺母，所述金屬鉚接螺母鉚接在所述玻璃長纖維增強聚丙烯材料中，所述金屬鉚接螺母距離所述前端框架邊界的距離大于等于3mm。將金屬鉚接螺母和玻璃長纖維增強聚丙烯的汽車水箱支架結合，不僅可以利用玻璃長纖維增強聚丙烯的輕便性有效降低前端框架的重量，同時在較薄弱的連接孔處嵌入金屬鉚接螺母，保證連接點處的強度。
[0011]更進一步的，所述無規(guī)共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、長玻璃纖維、相容劑和添加劑的重量組分為:無規(guī)共聚聚丙烯67份、均聚聚丙烯4份，長玻璃纖維20份、相容劑5.5份和添加劑4.5份，所述添加劑包括抗氧劑和有機過氧化物引發(fā)劑，所述抗氧劑的重量組分為25%，所述有機過氧化物引發(fā)劑的重量組分為75%，所述無規(guī)共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為
4.0g/10min,所述均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為6.5g/10min。
[0012]更進一步的，所述長玻璃纖維為石英纖維。
[0013]更進一步的，所述長玻璃纖維的單絲直徑為15um長度為10_12mm
更進一步的，所述聚丙烯接枝馬來酸酐的接枝率為0.6~0.8%。得到的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架強度更高。
[0014]更進一步的，所述抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑B系列。
[0015]更進一步的，所述有機過氧化物引發(fā)劑為二叔戊基過氧化物或過氧化苯甲酸叔丁酯。
[0016]更進一步的，所述無規(guī)共聚聚丙烯由4 - 5%重量組分的乙烯分子及95— 96%重量組分的丙烯分子組成。采用此配方的無規(guī)共聚聚丙烯制得的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架具有更高的拉伸屈服強度和抗沖擊性能。
[0017]本發(fā)明還公布了上述玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的制備方法，包括以下步驟:
1)、將65-68份無規(guī)共聚聚丙烯、3-5份均聚聚丙烯、5-6份相容劑和4_5份添加劑混合均勻后，加入雙螺桿擠出機中；
2)、將19-21份長玻璃纖維從所述雙螺桿擠出機的玻纖加入口加入，在180-190°C擠出，即可得到玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的原材料；
3)、將玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的原材料通過注塑模具一次注塑成型，SP可得到玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架。
[0018]有益效果:本發(fā)明的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架制備方法簡單，綜合性能優(yōu)越，具有優(yōu)異的抗沖擊性能，高模量、高強度，而且本發(fā)明具有與金屬相近的熱膨脹系數(shù)，各向同性，低收縮，低蠕性，高尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)異的耐磨、耐疲勞性和耐化學性。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。以下所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
[0020]本發(fā)明公開了一種玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，汽車水箱支架采用玻璃長纖維增強聚丙烯材料一次注塑成型。汽車水箱支架上設置有連接點，連接點處設置有金屬連接裝置，金屬連接裝置包覆在玻璃長纖維增強聚丙烯材料中。將金屬連接裝置和玻璃長纖維增強聚丙烯的汽車水箱支架結合，不僅可以利用玻璃長纖維增強聚丙烯的輕便性有效降低前端框架的重量，同時在較薄弱的連接點處嵌入金屬連接裝置，保證連接點處的強度。前端框架上設置有連接孔，連接孔處設置有金屬鉚接螺母，金屬鉚接螺母鉚接在玻璃長纖維增強聚丙烯材料中，金屬鉚接螺母距離所述前端框架邊界的距離大于等于3mm。將金屬鉚接螺母和玻璃長纖維增強聚丙烯的汽車水箱支架結合，不僅可以利用玻璃長纖維增強聚丙烯的輕便性有效降低汽車水箱支架的重量，同時在較薄弱的連接孔處嵌入金屬鉚接螺母，保證連接孔處的強度。
[0021]無規(guī)共聚聚丙烯也是聚丙烯的一種，它的高分子鏈的基本結構用加進不同種類的單體分于加以改性。乙烯是最常用的單體，它引起聚丙烯物理性質的改變。與PP均聚物相比，無規(guī)共聚物改進了光學性能(增加了透明度并減少了濁霧)，進步了抗沖擊性能，增加了撓性，降低了熔化溫度，從而也降低了熱熔接溫度；同時在化學穩(wěn)定性、水蒸汽隔離性能和器官感覺性能(低氣味和味道)方面與均聚物基本相同。本發(fā)明的無規(guī)共聚聚丙烯含有4-5% (重量)的乙烯分子及95— 96% (重量)的丙烯分子。在聚合物鏈上，乙烯分子無規(guī)則地插在丙烯分子中間。在這種無規(guī)的或統(tǒng)計學共聚物中，大多數(shù)(通常75%)的乙烯是以單分子插進的方式結合進往的，叫做X3基團(三個連續(xù)的乙烯[CH2]依次排列在主鏈上)，這還可看成是一個乙烯分子插在兩個丙烯分子中間。另有25%的乙烯是以多分子插進的方式結合進主鏈的，又叫X5基團，由于有5個連續(xù)的亞甲基團(兩個乙烯分子一起插在兩個丙烯分子中間)。很難把X5和更高的基團如X7、X9等加以區(qū)分。鑒于此，把XS和更高基團的乙烯含量一起統(tǒng)計為>X3%。
[0022]無規(guī)共聚聚丙烯不同于均聚聚丙烯，由于無規(guī)地插進聚合物主鏈中的乙烯分子阻礙了聚合物分子的結晶型排列。共聚物結晶度的降低引起物理性質的改變:無規(guī)共聚聚丙烯與均聚聚丙烯相比剛度降 低，抗沖擊性能進步，透明度更好。
[0023]無規(guī)共聚聚丙烯對酸、堿、醇、低沸點碳氫化合物溶劑及很多有機化學品的作用有很強的抵抗力。室溫下，無規(guī)共聚聚丙烯基本不溶于大多數(shù)有機溶劑。當暴露在肥皂、皂堿液、水性試劑和醇類中時，它們不象其它很多聚合物那樣會發(fā)生環(huán)境應力斷裂損壞。當與某些化學品接觸時，特別是液體烴、氯代有機物和強氧化劑，能引起表面裂紋或溶脹。非極性化合物一般比極性化合物更輕易為無規(guī)共聚聚丙烯所吸收。
[0024]實施例1
將65份熔融指數(shù)為3.2g/10min的無規(guī)共聚聚丙烯、3份熔融指數(shù)為7g/10min的均聚聚丙烯、5份接枝率為0.7%的聚丙烯接枝馬來酸酐、1.5份抗氧劑1010和3.2份二叔戊基過氧化物一起混合均勻，將混合好的物料從加料口加入雙螺桿擠出機中，同時從螺桿熔融段的料筒壁上方玻纖入口處加入19份長玻璃纖維，其中，長玻璃纖維為單絲直徑為15um長度為10-12mm的石英纖維，并于180~190°C下熔融擠出即可獲得高性能的玻璃長纖維增強聚丙烯材料。經(jīng)測試，該材料的熔融指數(shù)(200°C，載荷2.26Kg)為35g/10min，拉伸強度為107MPa，斷裂伸長率為9 %，楊氏模量為6.8GPa，缺口沖擊強度為28kJ/m2’，熱變形溫度為170V。其中，本實施例制備的材料的熔融指數(shù)是在200°C、載荷2.26Kg下測試；拉伸強度、斷裂伸長率和楊氏模量是按GB/T 1040-92標準測試的；缺口沖擊強度是按GB/T1843-94標準測試。
[0025]實施例2
將68份熔融指數(shù)為4.5g/10min的無規(guī)共聚聚丙烯、5份熔融指數(shù)為6g/10min的均聚聚丙烯、6份接枝率為0.6%的聚丙烯接枝馬來酸酐、0.8份抗氧劑1010和3.5份過氧化苯甲酸叔丁酯一起混合均勻，將混合好的物料從加料口加入雙螺桿擠出機中，同時從螺桿熔融段的料筒壁上方玻纖入口處加入21份長玻璃纖維，其中，長玻璃纖維為單絲直徑為15um長度為10-12mm的石英纖維，并于180~190°C下熔融擠出即可獲得高性能的玻璃長纖維增強聚丙烯材料。經(jīng)測試，該材料的熔融指數(shù)(200°C，載荷2.26Kg)為40g/10min，拉伸強度為120MPa，斷裂伸長率為8 %，楊氏模量為7.lGPa，缺口沖擊強度為33kJ/m2’，熱變形溫度為180°C。其中，本實施例制備的材料的熔融指數(shù)是在200°C、載荷2.26Kg下測試；拉伸強度、斷裂伸長率和楊氏模量是按GB/T 1040-92標準測試的；缺口沖擊強度是按GB/T1843-94標準測試。
[0026]實施例3 將67份熔融指數(shù)為4.0g/10min的無規(guī)共聚聚丙烯、4份熔融指數(shù)為6.5g/10min的均聚聚丙烯、5.5份接枝率為0.8%的聚丙烯接枝馬來酸酐、1.25份抗氧劑B系列和3.75份過氧化苯甲酸叔丁酯一起混合均勻，將混合好的物料從加料口加入雙螺桿擠出機中，同時從螺桿熔融段的料筒壁上方玻纖入口處加入20份長玻璃纖維，其中，長玻璃纖維為單絲直徑為15um長度為10-12mm的石英纖維，并于180~190°C下熔融擠出即可獲得高性能的玻璃長纖維增強聚丙烯材料。經(jīng)測試，該材料的熔融指數(shù)(200°C，載荷2.26Kg)為45g/10min，拉伸強度為135MPa，斷裂伸長率為7.5 %，楊氏模量為8.0GPa,缺口沖擊強度為40kJ/m2’，熱變形溫度為185°C。其中，本實施例制備的材料的熔融指數(shù)是在200°C、載荷2.26Kg下測試；拉伸強度、斷裂伸長率和楊氏模量是按GB/T 1040-92標準測試的；缺口沖擊強度是按GB/T 1843-94標準測試。
【權利要求】
1.一種玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述汽車水箱支架采用玻璃長纖維增強聚丙烯材料一次注塑成型，所述玻璃長纖維增強聚丙烯材料包括無規(guī)共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、長玻璃纖維、相容劑和添加劑，其中，各組分的重量份數(shù)為:無規(guī)共聚聚丙烯65-68份、均聚聚丙烯3-5份、長玻璃纖維19-21份、相容劑5_6份和添加劑4_5份， 所述相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐；所述添加劑包括抗氧劑和有機過氧化物引發(fā)劑，所述抗氧劑的重量組分為20-30%，所述有機過氧化物引發(fā)劑的重量組分為70-80%，所述無規(guī)共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為3.2^4.5g/10min，所述均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為6~7g/10mino
2.根據(jù)權利要求1所述的一種耐高溫的玻纖增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述汽車水箱支架上設置有連接點，所述連接點處設置有金屬連接裝置，所述金屬連接裝置包覆在所述玻璃長纖維增強聚丙烯材料中。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種耐高溫的玻纖增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述汽車水箱支架上設置有連接孔，所述連接孔處設置有金屬鉚接螺母，所述金屬鉚接螺母鉚接在所述玻璃長纖維增強聚丙烯材料中，所述金屬鉚接螺母距離所述前端框架邊界的距離大于等于3mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種耐高溫的玻纖增強聚丙烯，其特征在于，所述無規(guī)共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、長玻璃纖維、相容劑和添加劑的重量組分為:無規(guī)共聚聚丙烯67份、均聚聚丙烯4份，長玻璃纖維20份、相容劑5.5份和添加劑4.5份，所述添加劑包括抗氧劑和有機過氧化物引發(fā)劑，所述抗氧劑的重量組分為25%，所述有機過氧化物引發(fā)劑的重量組分為75%，所述無規(guī)共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為4.0g/10min，所述均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為 6.5g/10min。
5.根據(jù)權利要求1所述的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述長玻璃纖維為石英纖維。
6.根據(jù)權利要求3所述的玻璃`長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述長玻璃纖維的單絲直徑為15um，長度為10-12mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述聚丙烯接枝馬來酸酐的接枝率為0.6~0.8%。
8.根據(jù)權利要求1所述的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑B系列。
9.根據(jù)權利要求1所述的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架，其特征在于，所述有機過氧化物引發(fā)劑為二叔戊基過氧化物或過氧化苯甲酸叔丁酯。
10.如權利要求1-9任一項所述的玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、將65-68份無規(guī)共聚聚丙烯、3-5份均聚聚丙烯、5-6份相容劑和4_5份添加劑混合均勻后，加入雙螺桿擠出機中； 2)、將19-21份長玻璃纖維從所述雙螺桿擠出機的玻纖加入口加入，在180-190°C擠出，即可得到玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的原材料； 3)、將玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架的原材料通過注塑模具一次注塑成型，SP可得到玻璃長纖維增強聚丙烯汽車水箱支架。
【文檔編號】C08K7/14GK103571066SQ201310523016
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】馮兵, 金一峰, 徐玲, 殷永明, 李春華 申請人:蘇州萬隆汽車零部件股份有限公司