一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及功能复合材料的技术领域，提供了一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法。该方法以丙烯腈‑降冰片烯‑苯乙烯接枝共聚物形成的交联无定形区为固定相，以聚丙烯为可逆相，以PP‑g‑（AA‑AM）为增容剂，制得了既具有良好形状记忆性能，又具有良好力学性能的适合用作汽车保险杠的共混合金材料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法
本专利技术属于功能复合材料的
，提供了一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法。
技术介绍
汽车保险杠是汽车的重要组成部分，承担着吸收和缓和外界冲击力的作用，保障驾驶人员的自身安全。汽车保险杠的材料经历了由金属到塑料的变化历程。早期的前后保险杠是以金属材料为主，存在质量大、外观不良的缺陷，而后汽车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化，因此，塑料材质的保险杠成为当今汽车领域的主流。塑料既具有质轻、耐腐蚀、设计自由度大等特点，又有良好的可加工性，可以制作成不同的造型，起到装饰的作用，符合汽车制造中对于减轻车身质量、节能降耗及降低成本的需求。但塑料因本身材质限制，用于保险杠时存在强度低、弹性差、安全性能差的缺陷，因此，对于汽车保险杠用新型塑料材料的研究越来越多。近年来，形状记忆材料作为一种新型功能高分子材料而引起人们很大的关注，并且发展迅速。形状记忆高分子材料（SMP）可通过热、化学、机械、光、磁或电等外加刺激，触发材料做出响应，从而改变材料的技术参数，即形状、位置、应变、硬度、频率、摩擦和动态或静态特征等。形状记忆高分子材料种类很多，根据形状回复原理大致可分为：电致感应型、光致感应型、化学感应型、热致感应型等。其中，热致感应型材料应用范围较广，是目前形状记忆高分子材料研究和开发较为活跃的品种。由于形状记忆材料具有优异的性能，诸如形状记忆效应、高回复形变、良好的抗震性和适应性，以及易以线、颗粒或纤维的形式与其他材料结合形成复合材料等，将其用于汽车保险杠时，不仅具有良好的力学性能，而且可在撞击变形后，只需用热风加热即可使变形部分回复原状，降低维修成本。因此，针对用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的研究和应用，越来越受到重视。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，以丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物形成的交联无定形区为固定相，以聚丙烯为可逆相，以PP-g-（AA-AM）为增容剂，制得了既具有良好形状记忆性能，又具有良好力学性能的适合用作汽车保险杠的共混合金材料。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，所述形状记忆复合材料制备的具体步骤如下：（1）将丙烯腈、苯乙烯、降冰片烯加入溶剂甲苯中，混合均匀，然后通入氮气，加入引发剂、主催化剂及助催化剂，以100~150r/min的速度搅拌1.5~2h，升温至50~60℃反应3~4h，再加入分子量调节剂并继续反应2~3h，然后用乙醇沉淀产物，经过滤、洗涤、干燥，制得丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物；（2）在室温下利用电子加速器对聚丙烯粉料进行预辐照，然后将预辐照聚丙烯、丙烯酸、丙烯酰胺粉末混合均匀，加入反应型双螺杆挤出机中，经熔融反应挤出、水冷、切粒、干燥，制得PP-g-（AA-AM）增容剂；（3）将干燥的丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物、聚丙烯粒料、PP-g-（AA-AM）增容剂预混均匀，然后通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，并冷却、切粒、干燥，制得聚丙烯/丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯共混合金粒料；（4）将步骤（3）制得的共混合金粒料通过注射机进行注塑成型，并在保压固化过程中对成型件表面进行辐照交联处理，制得用于汽车保险杠的形状记忆复合材料。优选的，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰中的至少一种；优选的，所述主催化剂为氧化锆、氧化钛中的至少一种；优选的，所述助催化剂为三异丁基铝、三乙基铝中的至少一种；优选的，所述分子量调节剂为十二碳硫醇、二硫化二异丙基黄原酸酯中的至少一种。优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，丙烯腈15~18重量份、苯乙烯22~28重量份、降冰片烯8~10重量份、甲苯40.7~53.3重量份、引发剂0.3~0.6重量份、主催化剂0.3~0.5重量份、助催化剂0.1~0.2重量份、分子量调节剂1~2重量份。优选的，步骤（2）所述预辐照的辐照剂量率为0.5~1kGy/s，辐照时间为20~40s。优选的，步骤（2）所述反应型双螺杆挤出机的长径比为40~50，螺杆直径为25~30mm，各区段加热温度为140~150℃、150~160℃、170~180℃、180~190℃、170~180℃，螺杆转速为100~150r/min。优选的，步骤（2）所述各原料的重量份为，聚丙烯粉料98~99重量份、丙烯酸0.5~1重量份、丙烯酰胺粉末0.5~1重量份。优选的，步骤（3）所述双螺杆挤出机的长径比为25~30，螺杆直径为40~50mm，各区段加热温度为170~180℃、190~200℃、200~210℃、195~205℃，螺杆转速为60~80r/min。优选的，步骤（3）所述各原料的重量份为，丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物10~15重量份、聚丙烯粒料83~89重量份、PP-g-（AA-AM）增容剂1~2重量份。优选的，步骤（4）所述注塑成型的注射机各区段加热温度为180~190℃、200~210℃、210~220℃、205~215℃，注射压力为40~60MPa，保压时间为5~8s，模温60~70℃，冷却时间为30~40s。优选的，步骤（4）所述辐照交联的辐照剂量为60~80kGy。本专利技术提供了一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，有益效果在于：1.本专利技术的制备方法，先制备丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物，然后与聚丙烯制成共混合金。其中，丙烯腈链段的作用在于提高材料的表面硬度，减少摩擦刮伤，并提高材料耐热性。苯乙烯链段既可提高材料表面硬度，还可改善加工流动性，使接枝共聚物体现为热塑性，以便实现与聚丙烯的熔融共混。降冰片烯链段具有两个重要作用：一、改善材料的抗冲击性能，提高弹性，使保险杠的安全性能更好；二、通过辐照使降冰片烯链段交联，使丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物形成具有交联结构的无定形区，于是，丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物作为固定相，聚丙烯作为可逆相，使共混合金具有形状记忆功能。在保险杠遭遇碰撞发生形变时，可通过加热使形变消除，形变回复率高，有利于降低维修成本。2.由于丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物与聚丙烯在分子链结构、分子极性上的不同，二者形成共混体系时，两相间的相容性差，界面明显，严重影响材料的力学性能。本专利技术采用丙烯酸、丙烯酰胺接枝的聚丙烯作为增容剂，分布在聚丙烯与丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物的两相界面处，增容剂中的PP链段与聚丙烯良好相容，AA-AM的极性基团与接枝共聚物的AN链段可形成化学键合，从而降低了界面张力，改善了相容性，提高了共混合金的力学性能。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1（1）将丙烯腈、苯乙烯、降冰片烯加入溶剂甲苯中，混合均匀，然后通入氮气，加入引发剂、主催化剂及助催化剂，以130r/min的速度搅拌1.5h，升温至53℃反应3.5h，再加入分子量调节剂并继续反应2。5h，然后用乙醇沉淀产物，经过滤、洗涤、干燥，制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，所述形状记忆复合材料制备的具体步骤如下：（1）将丙烯腈、苯乙烯、降冰片烯加入溶剂甲苯中，混合均匀，然后通入氮气，加入引发剂、主催化剂及助催化剂，以100~150r/min的速度搅拌1.5~2h，升温至50~60℃反应3~4h，再加入分子量调节剂并继续反应2~3h，然后用乙醇沉淀产物，经过滤、洗涤、干燥，制得丙烯腈‑降冰片烯‑苯乙烯接枝共聚物；（2）在室温下利用电子加速器对聚丙烯粉料进行预辐照，然后将预辐照聚丙烯、丙烯酸、丙烯酰胺粉末混合均匀，加入反应型双螺杆挤出机中，经熔融反应挤出、水冷、切粒、干燥，制得PP‑g‑（AA‑AM）增容剂；（3）将干燥的丙烯腈‑降冰片烯‑苯乙烯接枝共聚物、聚丙烯粒料、PP‑g‑（AA‑AM）增容剂预混均匀，然后通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，并冷却、切粒、干燥，制得聚丙烯/丙烯腈‑降冰片烯‑苯乙烯共混合金粒料；（4）将步骤（3）制得的共混合金粒料通过注射机进行注塑成型，并在保压固化过程中对成型件表面进行辐照交联处理，制得用于汽车保险杠的形状记忆复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，所述形状记忆复合材料制备的具体步骤如下：（1）将丙烯腈、苯乙烯、降冰片烯加入溶剂甲苯中，混合均匀，然后通入氮气，加入引发剂、主催化剂及助催化剂，以100~150r/min的速度搅拌1.5~2h，升温至50~60℃反应3~4h，再加入分子量调节剂并继续反应2~3h，然后用乙醇沉淀产物，经过滤、洗涤、干燥，制得丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物；（2）在室温下利用电子加速器对聚丙烯粉料进行预辐照，然后将预辐照聚丙烯、丙烯酸、丙烯酰胺粉末混合均匀，加入反应型双螺杆挤出机中，经熔融反应挤出、水冷、切粒、干燥，制得PP-g-（AA-AM）增容剂；（3）将干燥的丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯接枝共聚物、聚丙烯粒料、PP-g-（AA-AM）增容剂预混均匀，然后通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，并冷却、切粒、干燥，制得聚丙烯/丙烯腈-降冰片烯-苯乙烯共混合金粒料；（4）将步骤（3）制得的共混合金粒料通过注射机进行注塑成型，并在保压固化过程中对成型件表面进行辐照交联处理，制得用于汽车保险杠的形状记忆复合材料。2.根据权利要求1所述一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰中的至少一种；所述主催化剂为氧化锆、氧化钛中的至少一种；所述助催化剂为三异丁基铝、三乙基铝中的至少一种；所述分子量调节剂为十二碳硫醇、二硫化二异丙基黄原酸酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种用于汽车保险杠的形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原料的重量份为，丙烯腈15~18重量份、苯乙烯22~28重量份、降冰片烯8~10重量份、甲苯40.7~53.3重量份、引发剂0.3~0.6重量份、主催化剂0.3~0.5重量份、助催化剂0.1~0.2重量份、分子量调节剂1~2重量份。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，
申请(专利权)人：成都其其小数科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51