可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其是一種可降解的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板是根據(jù)各種不同車型定身設(shè)計(jì)的引擎防護(hù)部件，它具有保持發(fā)動(dòng) 機(jī)艙清潔，防止路面積水灰塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙；防止汽車行駛過程中輪胎碾壓后卷起的沙石 硬物敲擊發(fā)動(dòng)機(jī)；防止凹凸不平路面及硬物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的刮碰。
[0003] 發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板采用的材料相當(dāng)廣泛。有些車輛采用硬塑、樹脂護(hù)板，雖然生產(chǎn)工藝 簡(jiǎn)單，但是該材質(zhì)的護(hù)板在冬季比較容易破碎。有些車輛采用金屬底護(hù)板，該底護(hù)板與非金 屬材質(zhì)的底護(hù)板相比，增加了整車的重量，不符合目前社會(huì)提倡的"節(jié)能減排"的要求，同時(shí) 金屬材質(zhì)不能報(bào)廢回收，造成社會(huì)資源、能源的大量浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，采用該材料制得的發(fā) 動(dòng)機(jī)底護(hù)板在全生命周期可以100%回收再利用，節(jié)能減排效果顯著。該復(fù)合材料工藝過 程簡(jiǎn)單，能耗降低，同時(shí)，材料配方設(shè)計(jì)靈活，可以根據(jù)目標(biāo)零件性能需求定制，即不同增強(qiáng) 材料及比例可滿足不同力學(xué)、加工及其他功能性要求。在汽車部件成型的過程中，可以保證 部件擁有突出的力學(xué)性能、良好的耐熱性以及易加工性，并且該材料的部件具有較低的V0C 排放、安全無毒。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材 料，其特征在于：該復(fù)合材料通過以下的重量分?jǐn)?shù)配比的原料制成： 聚乳酸45-55份、玻璃纖維40份、填料1. 5-5份、硅烷偶聯(lián)劑1. 5-5份、抗氧劑0. 5-3 份、潤滑劑0.1-1份； 所述填料是蒙脫土、高嶺土、碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉或云母中的至少一種； 制造工藝包含以下步驟： a、 采用擠出機(jī)按照配比量將原材料聚乳酸、玻璃纖維、填料、硅烷偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤滑 劑進(jìn)行熔融并混合形成熔融混合體，其中熔融流動(dòng)速率是30g/10min; b、 將步驟a中制得的熔融混合體送入另一臺(tái)擠出機(jī)，使熔融混合體進(jìn)行充分地混合， 最終形成所需要的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，擠出機(jī)擠出的復(fù)合材料為坯料。
[0006] 依據(jù)選定車型發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板的尺寸，確定所述坯料的重量和尺寸，將從擠出機(jī)出 來的坯料直接裁剪成所需要的坯料片材；將所述坯料片材進(jìn)行預(yù)熱處理15min-20min，并 且對(duì)模具進(jìn)行加熱210°C，經(jīng)過一段時(shí)間后將預(yù)熱的片材轉(zhuǎn)移到準(zhǔn)備好的底護(hù)板模具型 腔內(nèi)，隨后進(jìn)行壓制處理，保壓大概3min以后，脫模即可；由于剛出模的產(chǎn)品容易變形，所 以需要放置在簡(jiǎn)單的定型模具上，等產(chǎn)品冷卻后再取下來。
[0007]本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷。
[0008]本發(fā)明所述的抗氧劑為2,6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚或雙（3, 5-三級(jí)丁基-4-羥 基苯基）硫釀。
[0009] 本發(fā)明所述的潤滑劑為TPW609脂肪酸類和TPW665脂肪酸類。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是： 1、本發(fā)明玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料制備方法簡(jiǎn)單，采用該材料制得的底護(hù)板具有 良好的抗沖擊性、耐腐蝕性以及優(yōu)異的熱性能。它不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)下沉，可有效防止凹凸地 面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的拖掛和撞擊，還對(duì)路面的泥土和雪地有一定的防護(hù)作用。而且，該玻璃纖維增 強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料底護(hù)板在報(bào)廢的時(shí)候可以100%回收再利用，可生物降解成〇) 2和Η2〇，無 任何環(huán)境負(fù)荷，尤其質(zhì)量輕，密度僅為1. 6g/cm3,各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)異，熱性能突出，具有廣泛 的應(yīng)用前景。
[0011] 2、本發(fā)明的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料可替代傳統(tǒng)金屬材料而用作汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)底護(hù)板，其成型方法簡(jiǎn)單，該底護(hù)板耐高溫、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定，這是一般的塑料材料發(fā)動(dòng)機(jī) 底護(hù)板所無法達(dá)到的。該玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景，未來可探索 用在某些汽車內(nèi)外飾件，比如保險(xiǎn)杠前格柵、電池托盤、裝飾條等，也可用在列車上，擬開發(fā) 件有列車車燈燈罩、座椅扶手以及支架等。
[0012] 3、本發(fā)明所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料具有傳統(tǒng)材料所不具備的可生物 降解、環(huán)境友好、原料可再生、易加工等特性，并且機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以及尺寸穩(wěn)定性優(yōu) 異；尤其是用該種材料所制造的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，以及其他汽車結(jié)構(gòu)件(如：保險(xiǎn)杠前格柵 等)、列車擬開發(fā)件(如車燈燈罩、座椅扶手等)，具有重量輕、外觀良好，能夠較好地滿足汽 車構(gòu)件的各種性能要求。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料工藝流程圖。
[0014]圖2是本發(fā)明玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料制造的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板加工工藝流程 圖。
[0015]圖3是利用本發(fā)明玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料制造的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板可再生降 解流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]按配比量選取原料：聚乳酸含量50kg，玻璃纖維40kg，滑石粉(無機(jī)填料)4kg，硅 烷偶聯(lián)劑（乙烯基硅烷)3. 5kg，抗氧劑（2,6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚)2kg，潤滑劑（TPW609 脂肪酸類）〇· 5kg。
[0018] 制造方法包括以下步驟： a、 采用擠出機(jī)按照配比量將上述原材料聚乳酸、玻璃纖維、滑石粉、乙烯基硅烷、2， 6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚、TPW609脂肪酸類潤滑劑進(jìn)行熔融并混合形成熔融混合體，其中 熔融流動(dòng)速率是30g/10min; b、 將步驟a中制得的熔融混合體送入另一臺(tái)擠出機(jī)，使熔融混合體進(jìn)行充分地混合， 最終形成所需要的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，擠出機(jī)擠出的復(fù)合材料為坯料；依據(jù)選 定車型發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板的尺寸，確定玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料坯料的重量和尺寸，將從 擠出機(jī)出來的坯料直接裁剪成所需要的坯料片材； C、由圖2所示，將步驟b中的材料片材進(jìn)行預(yù)熱處理15min-20min，并且對(duì)模具進(jìn)行加 熱到210°C，經(jīng)過一段時(shí)間后將預(yù)熱的片材轉(zhuǎn)移到準(zhǔn)備好的底護(hù)板模具型腔內(nèi)，隨后進(jìn)行 壓制處理，保壓大概3min以后，脫模即可；由于剛出模的產(chǎn)品容易變形，所以需要放置在簡(jiǎn) 單的定型模具上，等產(chǎn)品冷卻后再取下來。
[00191 衷1 40%被撞纖維增強(qiáng)聚孰酸售合材料與其他材料件能對(duì)比
由表1可知： 本發(fā)明所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料具有多方面優(yōu)越的性能，密度低，熱變形 溫度高。收縮率小，適用于尺寸較大件。并且拉伸強(qiáng)度和彈性模量較高。未來將會(huì)有很寬 闊的發(fā)展空間和前景。
[0020] 由圖3所示：當(dāng)選定車型車生命周期終止的時(shí)候，需要對(duì)其進(jìn)行報(bào)廢回收處理，首 先使對(duì)該報(bào)廢的汽車進(jìn)行拆解，將得到玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板部件， 接下來，采用靜電分離塑料法對(duì)廢舊的材料回收顆?；蛩槠瑺畹牟ＡЮw維和聚乳酸。再將 分解充分的玻璃纖維和聚乳酸放在一定溫度、濕度及微生物環(huán)境中進(jìn)行分解處理，轉(zhuǎn)化成 能量、C02、H20和堆肥，用于植物生長(zhǎng)的需要。再次，對(duì)成熟的植物進(jìn)行提取和萃取，得到纖 維素、淀粉、糖類、油類等物質(zhì)，將這些物質(zhì)采用生物和化學(xué)技術(shù)得到生物基復(fù)合材料，采用 該生物基復(fù)合材料就可以重新制造汽車部件以及整車。該過程是可循環(huán)利用的，符合當(dāng)今 社會(huì)廢物再利用的提倡和要求，有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0021] 上述實(shí)施方式只是用于對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行闡述，但并不限制，因此與本發(fā)明權(quán) 利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)該認(rèn)為是包括權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：該復(fù)合材料通過以 下的重量分?jǐn)?shù)配比的原料制成： 聚乳酸45-55份、玻璃纖維40份、填料1. 5-5份、硅烷偶聯(lián)劑1. 5-5份、抗氧劑0. 5-3 份、潤滑劑0.1-1份； 所述填料是蒙脫土、高嶺土、碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉或云母中的至少一種； 制造工藝包含以下步驟： a、 采用擠出機(jī)按照配比量將原材料聚乳酸、玻璃纖維、填料、硅烷偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤滑 劑進(jìn)行熔融并混合形成熔融混合體，其中熔融流動(dòng)速率是30g/10min ; b、 將步驟a中制得的熔融混合體送入另一臺(tái)擠出機(jī)，使熔融混合體進(jìn)行充分地混合， 最終形成所需要的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，擠出機(jī)擠出的復(fù)合材料為坯料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在 于：依據(jù)選定車型發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板的尺寸，確定所述坯料的重量和尺寸，將從擠出機(jī)出來的坯 料直接裁剪成所需要的坯料片材；將所述坯料片材進(jìn)行預(yù)熱處理15min-20min，并且對(duì)模 具進(jìn)行加熱210° C，經(jīng)過一段時(shí)間后將預(yù)熱的片材轉(zhuǎn)移到準(zhǔn)備好的底護(hù)板模具型腔內(nèi)，隨 后進(jìn)行壓制處理，保壓大概3min以后，脫模即可；由于剛出模的產(chǎn)品容易變形，所以需要放 置在簡(jiǎn)單的定型模具上，等產(chǎn)品冷卻后再取下來。3. -種可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑為 乙烯基硅烷、氣基硅烷或甲基丙稀醜氧基硅烷。4. 一種可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所述抗氧劑為2， 6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚或雙（3, 5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基）硫醚。5. -種可生物降解的玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所述潤滑劑為 TPW609脂肪酸類和TPW665脂肪酸類。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可降解的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，該復(fù)合材料通過以下重量分?jǐn)?shù)配比的原料制成：聚乳酸45-55份、玻璃纖維40份、填料1.5-5份、硅烷偶聯(lián)劑1.5-5份、抗氧劑0.5-3份、潤滑劑0.1-1份，采用該材料制得的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板在全生命周期可以100%回收再利用，節(jié)能減排效果顯著，該復(fù)合材料工藝過程簡(jiǎn)單，能耗降低，同時(shí)，材料配方設(shè)計(jì)靈活，可以根據(jù)目標(biāo)零件性能需求定制，即不同增強(qiáng)材料及比例可滿足不同力學(xué)、加工及其他功能性要求，在汽車部件成型的過程中，可以保證部件擁有突出的力學(xué)性能、良好的耐熱性以及易加工性，并且該材料的部件具有較低的VOC排放、安全無毒。
【IPC分類】C08K3/34, C08L67/04, C08K5/13, C08K5/54, C08K13/04, C08K7/14
【公開號(hào)】CN105237975
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510747635
【發(fā)明人】趙穎, 馬芳武, 王月強(qiáng), 佘爍, 熊長(zhǎng)麗, 王曉軍, 張斌, 趙花磊
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日