本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領域，具體是一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料及其制備方法及應用。
背景技術(shù)：
復合材料是由兩種以上不同性能的材料，通過物理或化學的方法組成具有新性能的材料。各種材料在性能上相互取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。
復合材料在很多領域都發(fā)揮著很大的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。在汽車領域也應用廣泛，例如汽車內(nèi)飾材料。人們希望內(nèi)飾材料不僅僅是單一的棉麻布，而希望是具有耐用、阻燃、抗菌、抗靜電等優(yōu)點的新型材料，且外觀美麗。
聚丙烯酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)越的工程塑料，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料，具有優(yōu)異的沖擊韌性、電氣絕緣性、耐蠕變性、透明性和無毒性等優(yōu)點，目前廣泛應用于汽車、運動器材、辦公設備等的外殼和電子電器零部件等方面。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種具有好的力學性能、抗菌性能、阻燃性能和抗靜電性能的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料及其制備方法及應用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料，按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯77.8～84.7％、殼聚糖/粘膠纖維7～11％、石墨烯6～8％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5～0.8％、阻燃劑0.2～0.3％、抗靜電劑1.6～2.1％；所述的阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比5～9：1的比例混合而成；所述的抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.5～2.2：1的比例混合而成；所述的殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：24～28，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的7～8倍的含58～62wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68～75℃，并保溫30～35min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
作為本發(fā)明進一步的方案：按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯81.02～83.46％、殼聚糖/粘膠纖維8～9％、石墨烯6～7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5～0.7％、阻燃劑0.24～0.28％、抗靜電劑1.8～2.0％；所述的阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比6～8：1的比例混合而成；所述的抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.7～2.0：1的比例混合而成；所述的殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：25～27，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68～72℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
作為本發(fā)明進一步的方案：按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯82.25％、殼聚糖/粘膠纖維8％、石墨烯7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.6％、阻燃劑0.25％、抗靜電劑1.9％；所述的阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比7：1的比例混合而成；所述的抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.8：1的比例混合而成；所述的殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：26，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至70℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機中充分混合，得到預混料；接著將預混料在248～260℃溫度下于雙螺桿擠出機中擠出造粒，然后在248～260℃溫度下于注塑機中成型，制成所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料。
所述的復合材料在制備汽車內(nèi)飾用材料方面的應用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明選用聚丙烯酸酯、石墨烯為主體，以殼聚糖/粘膠纖維為填充劑，以2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚為抗氧劑，采用聚硅硼氧烷與磷酸三苯酯并用的阻燃劑、聚氧乙烯硬脂酸酯與脂肪醇聚醚酰胺并用的抗靜電劑，制得一種具有好的力學性能、抗菌性能、阻燃性能和抗靜電性能的復合材料，適合用作汽車內(nèi)飾用材料。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1
本發(fā)明實施例中，一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料，按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯77.8％、殼聚糖/粘膠纖維11％、石墨烯8％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.8％、阻燃劑0.3％、抗靜電劑2.1％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比5：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.5：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：24，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的7倍的含62wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68℃，并保溫35min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機中充分混合，得到預混料；接著將預混料在248℃溫度下于雙螺桿擠出機中擠出造粒，然后在248℃溫度下于注塑機中成型，制成所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料。
實施例2
本發(fā)明實施例中，一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料，按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯84.7％、殼聚糖/粘膠纖維7％、石墨烯6％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5％、阻燃劑0.2％、抗靜電劑1.6％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比9：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比2.2：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：28，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含58wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至75℃，并保溫30min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機中充分混合，得到預混料；接著將預混料在260℃溫度下于雙螺桿擠出機中擠出造粒，然后在260℃溫度下于注塑機中成型，制成所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料。
實施例3
本發(fā)明實施例中，一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料，按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯81.02％、殼聚糖/粘膠纖維9％、石墨烯7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.7％、阻燃劑0.28％、抗靜電劑2.0％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比6：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.7：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：25，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機中充分混合，得到預混料；接著將預混料在248℃溫度下于雙螺桿擠出機中擠出造粒，然后在260℃溫度下于注塑機中成型，制成所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料。
實施例4
本發(fā)明實施例中，一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料，按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯83.46％、殼聚糖/粘膠纖維8％、石墨烯6％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5％、阻燃劑0.24％、抗靜電劑1.8％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比8：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比2.0：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：27，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至72℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機中充分混合，得到預混料；接著將預混料在260℃溫度下于雙螺桿擠出機中擠出造粒，然后在248℃溫度下于注塑機中成型，制成所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料。
實施例5
本發(fā)明實施例中，一種汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料，按照質(zhì)量百分比計，由以下原料組成：聚丙烯酸酯82.25％、殼聚糖/粘膠纖維8％、石墨烯7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.6％、阻燃劑0.25％、抗靜電劑1.9％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比7：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.8：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：26，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至70℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機中充分混合，得到預混料；接著將預混料在255℃溫度下于雙螺桿擠出機中擠出造粒，然后在255℃溫度下于注塑機中成型，制成所述的汽車用高性能聚丙烯酸酯復合材料。
對比例1
在實施例5的基礎上，將殼聚糖/粘膠纖維替換為粘膠纖維，其余與實施例5完全相同。
對比例2
在實施例5的基礎上，將聚硅硼氧烷替換為磷酸三苯酯，其余與實施例5完全相同。
對比例3
在實施例5的基礎上，將聚氧乙烯硬脂酸酯替換為脂肪醇聚醚酰胺，其余與實施例5完全相同。
將各實施例、對比例所制備的復合材料經(jīng)干燥后用注塑機注塑成50mm×50mm的塑料樣品，進行抗菌性能測試；同時，將各例所制備的復合材料干燥后經(jīng)注塑成型成標準測試樣條，用于測試其力學性能、阻燃性能、抗靜電性能，測試數(shù)據(jù)見表1～2?？咕鷾y試標準：QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能試驗方法和抗菌效果》，檢測用菌為大腸桿菌ATCC25922，金黃色葡萄球菌ATCC6538。力學性能測試：拉伸強度測試標準為ASTMD638-2003，彎曲強度測試標準為ASTMD790-2003，缺口沖擊強度測試標準為ASTMD256-2010；阻燃性能測試標準為UL94；抗靜電性能測試標準為GB/T15662。
表1各例制得的復合材料的抗菌、力學、阻燃性能
表2各例制得的復合材料的抗靜電性能
由表1和2可以看出：與對比例1～3相比，實施例1～5制得的復合材料不僅在力學性能、阻燃性能方面具有明顯的優(yōu)勢，而且其在抗菌性能和抗靜電性能方面也具有明顯的優(yōu)勢；尤其，實施例5制得的復合材料的拉伸強度為79.1MPa，彎曲強度為81.6MPa，缺口沖擊強度為769J/m，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率分別高達99.5％、99.8％，阻燃性能為V0，常溫下的表面電阻值低至1×105Ω，在-20～50℃范圍內(nèi)的表面電阻值均不高于1×106Ω，由于其具有好的力學性能、抗菌性能、阻燃性能和抗靜電效果，特別適合用作汽車內(nèi)飾用材料。
對于本領域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。