用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法，涉及汽车配件制造技术领域，该制备方法包括：提供二次处理的CFRP废弃物；然后与提供的ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和云母粉，进行第一熔融处理；再提供硫化改性的异戊橡胶与第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；然后将熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；上述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得。本发明专利技术提供的制备方法能减小成型收缩率的各向异性，改善和提升制品成型后尺寸稳定性，增强材料及其制品表面的油漆附着力和可涂装性能，提高复合材料的韧性、抗冲击性和耐热耐寒性。

【技术实现步骤摘要】
用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法
本专利技术属于汽车配件制造
，具体涉及用于汽车扰流板的复合材料及其制备方法。
技术介绍
汽车扰流板是汽车尾部安装的一个与水平方向呈一定角度的附加板。汽车高速行驶过程中，利用其倾斜度，可使风力直接产生向下的压力，减少车辆尾部的气动升力，提高汽车的行驶稳定性。同时扰流板还可增强汽车的动感和美观，体现个性化设计及降低汽车油耗、减少二氧化碳排放等作用。随着汽车工业的快速发展，扰流板必须同时具备优异的高低温冲击性、刚性、耐热性、耐环境应力、尺寸稳定性、耐老化性及冷热交变稳定性等性能。发展至今，适合制造扰流板的材料也有很多种，且各有优缺点。如PC系材料具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性；缺点为吸湿性能大，加工易产生气泡及银丝，制品易产生残余内应力，并对缺口敏感性大，耐疲劳性低，磨擦性及耐磨性不好。如高强度PBT材料制造的扰流板在低温下可迅速结晶，成型性良好；缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大。如合金型材料的扰流板的导流和散热效果不错，价格适中；缺点是外观设计自由度差，重量也偏重。如玻璃钢扰流板由热固性树脂加玻璃纤维等制作，价格便宜；缺点是偏脆，基本已被淘汰。如聚丙烯材料的扰流板制品表面光泽好，并易于着色，易加工，具有良好的耐热性、稳定的化学性和对水稳定性；缺点是未增强材料偏软，增强后表面质量差，而且耐候性差。最好的扰流板材质为碳纤维，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，是高刚性和高耐久性的完美结合；缺点是价格太贵，只适用于高端汽车配用，在我国目前基本依靠进口。结合碳纤维的功用，还可以在扰流板材料中添加少量碳纤维复合材料(CFRP)以增强其力学性能，CFRP具有质轻、高强度、高模量等优异的性能，但所产生的废弃也与日俱增，而废弃的CFRP中的成分(如热固性树脂或不饱和树脂)都不可降解，一方面会给环境带来严重的污染，另一方面这些废弃的CFRP中往往含有高附加值碳纤维，而碳纤维的生产是一个高耗能的过程，若不加以回收利用也将造成资源的严重浪费。当前，国内外主要以PC-ABS、ABS或ASA为主的材料通过注吹塑成型工艺生产汽车扰流板，该类材料强度比较高，不易碎裂，高低温性能好，不易翘曲变形；但模具费用昂贵，且材料的加工难度较大，制成品易产生残余内应力而影响外观，涂装效果差，耐疲劳性低，耐热性能较差，耐环境应力较差，成本也相对较高。因此，本领域还一直在研究和开发能提高生产效率、改善材料力学性能、改善和/或解决现有缺陷的复合材料和生产工艺，以生产汽车扰流板，也能推广应用于航空航天、机械、汽车和轨道交通等相关领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能减小成型收缩率的各向异性，改善和提升制品成型后尺寸稳定性，增强材料及其制品表面的油漆附着力和可涂装性能，提高韧性、抗冲击性和耐热耐寒性的用于汽车扰流板的复合材料的制备方法。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，包括：提供二次处理的CFRP废弃物；提供ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉和上述二次处理的CFRP废弃物，进行第一熔融处理；提供硫化改性的异戊橡胶与上述第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；以及，将上述熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；上述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；上述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜。该技术方案将CFRP废弃物回收再利用，降低了复合材料及扰流板制品的制备成本，也结合碳纤维和改性橡胶的增强效果，使得复合材料及其制品表现出高韧性、高抗冲击性和高耐热耐寒性等，有效减小了材料的成型收缩率的各向异性，改善和提升了制品成型后尺寸稳定性和可涂装性能，解决了现有汽车扰流板材料因残余内应力导致的尺寸稳定性差、涂装性能差、耐热耐寒性不佳等问题。本专利技术实施方案中，上述CFRP废弃物由浓酸氧化前经高温脱脂处理；上述高温脱脂处理步骤如下：将CFRP废弃物破碎，过筛，然后在氮气保护下，于350-450℃下煅烧1-2h除去树脂。进一步设置为，CFRP废弃物破碎后粒径为50-200目。本专利技术实施方案中，上述紫外光辐照条件如下：辐照紫外光波长为270-330nm，紫外辐照度为25-40W/m2；上述共同活化处理时间为1-2h。本专利技术实施方案中，上述表面处理液的溶剂为丙酮；上述表面处理液中包括20-30wt％的硅烷偶联剂、0.5-1.5wt％的苄磺酰基乙酸和0.5-1.0wt％的二苄基亚砜。含有纤维或填充剂的树脂组合物在成型收缩时表现出较大的各向异性，容易使成型后制品发生翘曲变形，最终影响尺寸精确度。本专利技术中对经过表面氧化的碳纤维采用紫外辐照结合表面处理液共同活化的方式，紫外辐照下通过氧化反应进一步清除原有树脂基体，还能与表面处理液共同在碳纤维表面促进和激发羟基和羧基活性基团，其中苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜的存在，还另外增加了熔融产物中碳纤维与其他聚合物间的缠结位点和浸润性能，使得熔融产物内部润滑性好且物料分布均匀，以便降低产品成型后的内应力，从而减小了成型收缩率的各向异性，进而改善和提升制品成型后尺寸稳定性。由于整体活性基团种类和数量增多，有利于聚合物材料更容易与涂料或喷漆界面紧密结合，使得两相不易剥离，从而增加成型制品表面的油漆附着力，提升制品的可涂装性能和涂装效果。本专利技术实施方案中，上述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0.1-0.3。将CFRP废弃物中的树脂基体去除，再经过表面氧化、共同活化处理后，废弃物中碳纤维表面带有活性基团，增加纤维与聚合物基体间化学键或氢键的数量，从而使纤维容易与聚合物相连并均匀分散，改善碳纤维和聚合物间的相容性，提升碳纤维在复合材料中的增强效果。本专利技术实施方案中，上述第一熔融处理条件如下：温度为235-250℃，时间为2-5h；上述第二熔融处理条件如下：温度为230-240℃，时间为40-60min。本专利技术实施方案中，上述双螺杆机的料筒各段的温度控制为235-250℃，出口温度为230-240℃，螺杆转速为180-350rpm。基于上述的制备方法，本专利技术的另一个目的在于，提供一种具有高抗冲性、耐热耐寒性佳、尺寸稳定性高、可涂装性能好、抗蠕变的复合材料。具体的，提供一种用于汽车扰流板的复合材料，上述复合材料包括以下重量份原料：ABS30-45份、PC45-90份、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯3-10份、云母粉5-20份、二次处理的CFRP废弃物5-20份、硫化改性的异戊橡胶1-10份；上述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；上述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜；上述云母粉粒径小于15μm。该复合材料的原料中添加有经硫化改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，包括：/n提供二次处理的CFRP废弃物；/n提供ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉和所述二次处理的CFRP废弃物，进行第一熔融处理；/n提供硫化改性的异戊橡胶与所述第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；以及，/n将所述熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；/n所述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；/n所述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜。/n

【技术特征摘要】
1.用于汽车扰流板的复合材料的制备方法，包括：
提供二次处理的CFRP废弃物；
提供ABS、PC、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、云母粉和所述二次处理的CFRP废弃物，进行第一熔融处理；
提供硫化改性的异戊橡胶与所述第一熔融处理的产物体系，进行第二熔融处理，制得熔融产物；以及，
将所述熔融产物从双螺杆机中挤出，水冷，拉条，造粒，即得复合材料；
所述二次处理的CFRP废弃物由浓酸氧化后，经紫外光辐照结合表面处理液，共同活化处理制得；
所述表面处理液中包括硅烷偶联剂、苄磺酰基乙酸和二苄基亚砜。


2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述CFRP废弃物由浓酸氧化前经高温脱脂处理；所述高温脱脂处理步骤如下：将CFRP废弃物破碎，过筛，然后在氮气保护下，于350-450℃下煅烧1-2h除去树脂。


3.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述紫外光辐照条件如下：辐照紫外光波长为270-330nm，紫外辐照度为25-40W/m2；所述共同活化处理时间为1-2h。


4.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述表面处理液的溶剂为丙酮；所述表面处理液中包括20-30wt％的硅烷偶联剂、0.5-1.5wt％的苄磺酰基乙酸和0.5-1.0wt％的二苄基亚砜。


5.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征是：所述CFRP废弃物与硅烷偶联剂的重量之比为1:0....

【专利技术属性】
技术研发人员：卢启青，潘胜协，施伟，俞小峰，王徐展，边宇晶，虞剑东，
申请(专利权)人：无锡井上华光汽车部件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32