[发明专利]可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是一种可降解的玻璃纤维增强复合材料。

背景技术

汽车发动机护板是根据各种不同车型定身设计的引擎防护部件，它具有保持发动机舱清洁，防止路面积水灰尘进入发动机舱；防止汽车行驶过程中轮胎碾压后卷起的沙石硬物敲击发动机；防止凹凸不平路面及硬物对发动机的刮碰。

发动机底护板采用的材料相当广泛。有些车辆采用硬塑、树脂护板，虽然生产工艺简单，但是该材质的护板在冬季比较容易破碎。有些车辆采用金属底护板，该底护板与非金属材质的底护板相比，增加了整车的重量，不符合目前社会提倡的“节能减排”的要求，同时金属材质不能报废回收，造成社会资源、能源的大量浪费。

发明内容

本发明的目的在于提出一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，采用该材料制得的发动机底护板在全生命周期可以100%回收再利用，节能减排效果显著。该复合材料工艺过程简单，能耗降低，同时，材料配方设计灵活，可以根据目标零件性能需求定制，即不同增强材料及比例可满足不同力学、加工及其他功能性要求。在汽车部件成型的过程中，可以保证部件拥有突出的力学性能、良好的耐热性以及易加工性，并且该材料的部件具有较低的VOC排放、安全无毒。

本发明的技术方案是这样实现的：一种可生物降解的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于：该复合材料通过以下的重量分数配比的原料制成：

聚乳酸45-55份、玻璃纤维40份、填料1.5-5份、硅烷偶联剂1.5-5份、抗氧剂0.5-3份、润滑剂0.1-1份；

所述填料是蒙脱土、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉或云母中的至少一种；

制造工艺包含以下步骤：

a、采用挤出机按照配比量将原材料聚乳酸、玻璃纤维、填料、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂进行熔融并混合形成熔融混合体，其中熔融流动速率是30g/10min；

b、将步骤a中制得的熔融混合体送入另一台挤出机，使熔融混合体进行充分地混合，最终形成所需要的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，挤出机挤出的复合材料为坯料。

依据选定车型发动机底护板的尺寸，确定所述坯料的重量和尺寸，将从挤出机出来的坯料直接裁剪成所需要的坯料片材；将所述坯料片材进行预热处理15min-20min，并且对模具进行加热210°C，经过一段时间后将预热的片材转移到准备好的底护板模具型腔内，随后进行压制处理，保压大概3min以后，脱模即可；由于刚出模的产品容易变形，所以需要放置在简单的定型模具上，等产品冷却后再取下来。

本发明所述的硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷。

本发明所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚或双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚。

本发明所述的润滑剂为TPW609脂肪酸类和TPW665脂肪酸类。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料制备方法简单，采用该材料制得的底护板具有良好的抗冲击性、耐腐蚀性以及优异的热性能。它不会影响发动机下沉，可有效防止凹凸地面对发动机的拖挂和撞击，还对路面的泥土和雪地有一定的防护作用。而且，该玻璃纤维增强聚乳酸复合材料底护板在报废的时候可以100%回收再利用，可生物降解成CO₂和H₂O，无任何环境负荷，尤其质量轻，密度仅为1.6g/cm3，各项力学性能优异，热性能突出，具有广泛的应用前景。

2、本发明的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料可替代传统金属材料而用作汽车发动机底护板，其成型方法简单，该底护板耐高温、结构尺寸稳定，这是一般的塑料材料发动机底护板所无法达到的。该玻璃纤维增强聚乳酸复合材料具有广泛的应用前景，未来可探索用在某些汽车内外饰件，比如保险杠前格栅、电池托盘、装饰条等，也可用在列车上，拟开发件有列车车灯灯罩、座椅扶手以及支架等。

3、本发明所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料具有传统材料所不具备的可生物降解、环境友好、原料可再生、易加工等特性，并且机械性能、热稳定性以及尺寸稳定性优异；尤其是用该种材料所制造的发动机底护板，以及其他汽车结构件（如：保险杠前格栅等）、列车拟开发件（如车灯灯罩、座椅扶手等），具有重量轻、外观良好，能够较好地满足汽车构件的各种性能要求。

附图说明

图1为本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料工艺流程图。

图2是本发明玻璃纤维增强聚乳酸复合材料制造的发动机底护板加工工艺流程图。