一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：SMA三元共聚树脂35～70份，玻璃纤维10～40份，增韧剂2～10份，辅助分散剂2～15份，热稳定剂1～8份；本发明专利技术的优势在于：解决了当前汽车中一些大型结构件及外覆盖件对于低收缩、低翘曲、高尺寸稳定性材料的迫切需求，通过优选特定规格的SMA材料，与增强玻纤形成适中的界面黏结状况，加上分散剂的使用，确保增强玻纤在加工及注塑成型过程中具有更为均匀的分布和分散效果；材料兼具了低收缩、低翘曲的尺寸特性，以及高抗冲、热稳定性好的性能特征，应用于天窗骨架、全塑尾门骨架、ABC柱饰板支架、副仪表板骨架、发动机舱外饰板等领域时，能有效降低部件的拼接不良率，提升装配品质，有助于车辆在使用后期的避免发生异响及其他的不良现象。

A kind of SMA composite with low warpage and high dimensional stability and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料及其制备方法。
技术介绍
当前，汽车行业轻量化、环保化的发展趋势已日益深入人心，“以塑代钢”的选材理念和原则已成为汽车行业内的共识。汽车结构件按其承受外力的高低程度可分别主结构件(如车身框架、ABC柱、底盘框架等)、次级结构件(如仪表板骨架、中央通道骨架、门内板骨架、尾门骨架等)，而次级结构件则是高性能的纤维增强热塑性塑料代替钢材、实现汽车轻量化研究最早、最为成熟的领域。然而，用于次级结构件的纤维增强热塑性复合材料固然有着易加工、成本低廉、低密度轻量化、安装便利等优势，但一个难以回避的性能缺陷就是材料收缩率大且不稳定、易翘曲、各向同性程度降低等尺寸问题，而这些材料所制成的部件往往都是与金属部件相安装连接的，在实际使用过程中很容易出现出安装缝大、异响、变形等不良现象。上述的尺寸不良问题与纤维增强热塑性复合材料所选用的基材密切相关，当前常用的热塑性基体材料如聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)都是结晶性聚合物，其结晶倾向强，但结晶速率低且晶体结构不完整，成型后再受热时还会出现二次结晶现象，影响了材料的尺寸表现。SMA树脂是苯乙烯-马来酸酐的共聚物，而SMA三元共聚物则是此基础上引入橡胶-第三组分接枝共聚而成，改善了传统SMA树脂抗冲击性能不足的缺陷。SMA三元共聚物中本身就含有一定比例(5～25％)的马来酸酐组分，因此，与常用的增强体如玻璃纤维之间可形成良好的界面黏结，而无需加入额外的接枝物相容剂。然而过强的界面粘合状况对玻纤纤维的分散分布会造成不利影响，从而影响材料尺寸效果，而这在当前的研究中是甚少企及的领域。CN1803912A中记述了一种汽车仪表板用玻纤增强SMA树脂，其侧重点在于利用优选的增韧剂来改善材料的抗冲击性能不足问题，而并没有涉及到材料尺寸效果的改善；CN103819862A中则是采用了复合材料加工方式的升级，以连续化的长玻纤来替代短切玻纤，从而在一定程度上改善材料刚性、抗冲性等力学性能指标，但实际上，长玻纤所采用的熔融浸渍法是一种弱剪切的加工方法，基材和玻纤之间的黏结状况要低于短玻纤所采用的熔融剪切混炼法，且玻纤在加工流动时容易出现一维取向特性，材料的各向同性程度实际上较短玻纤要低很多。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，针对聚丙烯基材易结晶、后收缩性强，以及长玻纤增强固有的易取向、相间黏结程度低的劣势，通过优选特定规格SMA基材，加入辅助分散剂促进纤维均匀分散、分布的技术方案，从而达到玻纤增强SMA复合材料的低收缩、低翘曲的尺寸特性改善以及稳定性提高。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，包括以下重量百分比的原料：进一步的，所述的SMA三元共聚树脂，马来酸酐(MA)含量在5～25％。进一步的，所述的玻璃纤维为玻璃纤维短切毡，其单丝直径为10～13um，短切长度为3～4.5mm。进一步的，所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E/nBA/GMA)三元共聚物。进一步的，所述的辅助分散剂为针状硅灰石、高目数滑石粉、石墨烯微片等无机粉体的一种或几种。进一步的，所述的热稳定剂为能捕捉聚合物热降解产生自由基的特定结构有机化合物如亚磷酸酯、受阻酚、硫代酯等的一种或几种。本专利技术的第二目的在于提供一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，所述方法包括以下步骤：(1)按所述的重量份称取SMA三元树脂、增韧剂、辅助分散剂、热稳定剂，混合均匀，得到混合原料：(2)将干燥后的混合原料放置于一台紧密啮合同向旋转的双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将玻璃纤维从侧喂料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为36mm，长径比L/D为44，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：100℃、190℃、200℃、215℃、220℃、220℃、220℃，主机转速为200转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、通过选择高分子量(≥10万)、特定MA含量(5～25％)的SMA三元共聚物作为增强材料的基体树脂，材料为非晶性共聚物，分子链的结晶倾向低，有效避免了传统选材如PP所固有的结晶效率低下、结晶程度不完整以及由此导致材料一系列的制件后收缩问题；且通过SMA三元共聚物中MA含量的定向控制，与玻纤纤维之间形成了黏结适中的界面层结构。2、对于玻纤增强SMA复合材料来说，玻纤的分散分布状况是直接影响材料力学性能及尺寸特性的最关键因素，因此，本专利技术另一独创性体现在：引入了增强玻纤的辅助分散剂，在熔融加工过程中，能在玻纤及机筒之间形成有效地机械剪切混炼的缓冲层，既避免玻纤因过度剪切而导致的碎纤、材料性能低下问题，也能在一定程度辅助玻纤集合束的打开、分纱、浸渍等过程，提高基体中玻纤的分散分布状况。3、根据本专利技术提供技术方案所获得的低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其刚性及抗冲击性与长玻纤增强体系相比并没有劣势，而常规条件(23℃、48h)下的纵、横向的收缩率状况要明显更优，材料的成型翘曲度同比降低至少2/3，且在高低温环境(-30～100℃)下的材料线性膨胀系数CLTE也大幅度更低，其纵、横向之间的数值差异更小，表明这种增强SMA复合材料具有更优良的材料各向同性，这对于改善汽车大型结构件的后期装配及长期使用效果都有着重要的意义。具体实施方式下面通过具体的实施方式对本专利技术做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本专利技术而不是对本专利技术的限制。本专利技术实施例所用原料：SMA-1:SZ08250，美国POLYSCOPE公司，马来酸酐含量为8％，。SMA-2:M214，上海石油化工研究院，马来酸酐含量为14％。SMA-3:SMA700，上海华雯新材料有限公司，马来酸酐含量为23％。。玻璃纤维：连续玻璃纤维短切毡，直径10um，短切长度3mm，重庆国际复合材料有限公司。增韧剂：乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物PTW，美国杜邦。辅助分散剂-1：针状硅灰石，长径比15:1，有效二氧化硅含量50～51％，广东五岭硅灰石有限公司。辅助分散剂-2：10000目数滑石粉，有效二氧化硅含量60％，意大利依米法比公司。辅助分散剂-3：石墨烯微片，片层厚度10-15nm，片层直径(D50)7-10um，碳含量≥97％，山东威海威力高科碳材料有限公司。耐候稳定剂：高分子受阻酚类抗氧剂1330，德国巴斯夫。产品性能测试：冲击性能：按ISO179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为A型，在常温(23℃)下进行测试。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：





2.根据权利要求1所述的一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其特征在于：所述的SMA三元共聚树脂，马来酸酐(MA)含量在5～25％。


3.根据权利要求1所述的一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为玻璃纤维短切毡，其单丝直径为10～13um，短切长度为3～4.5mm。


4.根据权利要求1所述的一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E/nBA/GMA)三元共聚物。


5.根据权利要求1所述的一种汽车结构件用低翘曲、高尺寸稳定性的增强SMA复合材料，其特征在于：所述的辅助分散剂为针状硅灰石、高目数滑石粉、石墨烯微...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯华，
申请(专利权)人：上海华合复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31